2019-2020年高考化学总复习 1化学与工农业生产高效演练（选修2）.DOC

2019-2020年高考化学总复习 1化学与工农业生产高效演练（选修2）1.氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有很多重要应用。.工业合成氨的流程示意图如下：回答下列问题：(1)设备A中含有电加热器、触媒和热交换器，设备A的名称是_，其中发生的化学反应方程式为_，原料氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式：_、_。(2)设备B的名称：_，其中m和n是两个通水口，入水口是_ (填“m”或“n”)，不宜从相反方向通水的原因是_。(3)设备C的作用是_。.制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺，氨碱法的工艺如图所示：(4)图中的中间产物C是_，D是_(写化学式)。(5)碳酸化塔中发生反应的化学方程式为_。(6)联合制碱法对氨碱法进行了改进，更加符合绿色化学的重要原则，提高了反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)_。【解析】(1)合成氨气在(氨)合成塔中进行，煤和天然气在高温下都能与水反应生成氢气。(2)设备B是冷却塔，冷却水一般下进上出，逆流冷却效果较好。(3)设备C是分离器，及时将氨分离出去，有利于合成氨反应正向进行。(4)(5)根据图示，石灰窑生成的A为氧化钙，与水反应生成氢氧化钙，所以图中的中间产物C是氢氧化钙，碳酸化塔中产物为碳酸氢钠和氯化铵，反应物为氨气、氯化钠和二氧化碳，所以D为氨气。答案：(1)(氨)合成塔N2+3H22NH3C+H2OCO+H2CH4+H2OCO+3H2(2)冷却塔(或冷凝器)n高温气体由冷却塔上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好(3)将液氨与未反应的原料气分离(4)Ca(OH)2NH3(5)NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3+NH4Cl(6)100%100%【易错提醒】(1)“氨碱法”和“联合制碱法”原理相同，所不同的是原料的来源不完全相同，副产品不同。(2)在生产过程中，CO2均可以循环利用。(3)纯碱工业中在向食盐水中通入气体时先通入氨气是为了增大二氧化碳的溶解度。2.(xx安阳模拟)硝酸大量用于制造无机肥料，如硝酸铵、硝酸钙、硝酸磷肥，还广泛用于其他工业生产。硝酸工业生产流程图如下图所示：(1)第一步是氨的接触氧化，在一定温度下以铂铑网作为催化剂，写出该反应的化学方程式_。(2)在吸收塔中用水循环吸收NO2得到硝酸，写出发生反应的化学方程式_，该过程是放热的，为了使吸收效果更好，在吸收过程中需要控制在_条件下。(3)尾气中含有氮的氧化物，直接排放到空气中会危害环境，写出一项氮的氧化物可能引起的环境问题_。工业上常用纯碱溶液吸收NO2，生成亚硝酸盐、硝酸盐和其他物质，写出该反应的化学方程式_。【解析】反应3NO2+H2O2HNO3+NO是气体分子数减少的放热反应，低温高压使吸收效果更好。氮的氧化物会形成酸雨、光化学烟雾、破坏臭氧层等环境问题。答案：(1)4NH3+5O24NO+6H2O(2)3NO2+H2O2HNO3+NO低温高压(3)光化学烟雾(酸雨、破坏臭氧层等合理答案即可)2NO2+Na2CO3NaNO3+NaNO2+CO23.(xx赤峰模拟)某硫酸厂以含有SO2的尾气、氨水等为原料，合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：(1)写出反应的化学方程式：_。(2)下列有关说法正确的是_(填字母)。A.反应中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙B.反应和反应的基本反应类型相同C.反应需控制在6070，目的之一是减少碳酸氢铵的分解D.反应中的副产物氯化铵可用作氮肥(3)(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式：_。(4)很多硫酸厂为回收利用SO2，直接用氨水吸收法处理尾气。用15.0 mL 2.0 molL-1氨水吸收标准状况下448 mL SO2，吸收液中的溶质为_。某同学用酸性KMnO4溶液滴定上述吸收液，当达到滴定终点时，消耗KMnO4溶液25.00 mL，则酸性KMnO4溶液中，c(KMnO4)_。(5)氨气用途广泛，可以直接用于燃料电池，下图是用氨水作燃料的燃料电池的工作原理。氨气燃料电池的电解质溶液最好选择_(填“酸性”“碱性”或“中性”)溶液，氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池总反应的化学方程式是_，负极的电极反应式是_。【解析】(1)反应中硫酸钙和焦炭在高温下反应生成硫化钙和一氧化碳，化学方程式为CaSO4+4CCaS+4CO。(2)A.过量的空气把亚硫酸钙氧化为硫酸钙，故正确；B.反应的化学方程式为CaSO4+4CCaS+4CO，不属于四种基本反应类型，反应是化合反应，错误；C.防止碳酸氢铵在温度过高时分解得不到需要的目标产物，正确；D.氯化铵含氮元素，是一种氮肥，正确。(3)二氧化氮与亚硫酸铵反应，二氧化氮具有强氧化性，能氧化亚硫酸铵，反应生成硫酸铵，本身被还原为氮气，由原子守恒可知化学方程式为4(NH4)2SO3+2NO24(NH4)2SO4+N2。(4)15.0 mL 2.0 molL-1氨水的物质的量为0.03 mol，吸收标准状况下448 mL SO2，SO2的物质的量为0.02 mol，发生反应的化学方程式为3NH3H2O+2SO2(NH4)2SO3+NH4HSO3+H2O。根据上面的化学方程式知所得溶液中(NH4)2SO3和NH4HSO3物质的量之和为0.02 mol，与KMnO4转移电子相等：0.02 mol20.025 Lc(KMnO4)5，解得c(KMnO4)0.32 molL-1。(5)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择碱性溶液，氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池总反应的化学方程式：4NH3+3O22N2+6H2O，负极发生失电子的氧化反应：2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。答案：(1)CaSO4+4CCaS+4CO(2)A、C、D(3)4(NH4)2SO3+2NO24(NH4)2SO4+ N2(4)(NH4)2SO3、NH4HSO30.32 molL-1(5)碱性4NH3+3O22N2+6H2O2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O【加固训练】某工厂以天然气、水蒸气和空气为原料和能源合成氨的流程如图。该流程中外热式一级烃气转化器是指以CH4为燃料在烃气转化器外面加热使之维持800高温的工业装置。内热式二级烃气转化器是指以H2在装置内燃烧为能量维持一级烃气转化器所生成的CO与H2O(g)反应生成CO2和H2所需1 000高温的装置。在编号为iv的反应器中发生如下反应：A.CH4+2O2CO2+2H2OB.CH4+H2O(g)CO+3H2C.2CH4+3H2O(g)CO+CO2+7H2D.K2CO3+CO2+H2O2KHCO3E.CO+H2O(g)CO2+H2H0F.2H2+O22H2O(1)反应A发生在编号为_的反应器中，它的作用是_。(2)反应F发生在编号为_的反应器中。(3)反应D的作用是_。(4)属于制备合成氨原料气的反应有_(填化学方程式编号)。(5)为什么转化反应要分两步第一步在400时进行，第二步在200时进行？_。【解析】(1)甲烷在装置中燃烧放出热量，为反应B、C提供热量。(2)氢气在中燃烧为CO与H2O(g)反应生成CO2和H2，提供1 000高温。(3)利用碳酸钾溶液吸收混合气体中的二氧化碳。(4)B、C、E三个反应中生成的氢气为合成氨的原料。(5)E反应是一个放热的反应，从反应限度角度考虑：因该反应是放热反应，故在200时有利于提高CO的转化率；从速率角度考虑：400时能加快反应E的速率，缩短达到平衡所需要的时间，所以转化反应要分两步，第一步在400时进行，第二步在200时进行。答案：(1)该反应放出的热量使得反应B、C在800下进行(2)(3)除去混合气体中的CO2(4)B、C、E(5)400时能加快反应E的速率，缩短达到平衡所需要的时间；又因该反应是放热反应，故在200时有利于提高CO的转化率【方法规律】常见的工业生产流程的主线和核心规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环。核心：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利用等。4.(xx武汉模拟)硫黄可用于生产化工原料硫酸。某工厂用下图所示的工艺流程生产硫酸。请回答下列问题：(1)为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装_(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是_。(2)为使硫黄充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为_。b管排出的尾气的处理方法是_。(3)与使用黄铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是_。A.耗氧量减少B.二氧化硫的转化率提高C.产生的废渣减少D.不需要使用催化剂(4)硫酸的用途非常广，可应用于下列哪些方面_。A.橡胶的硫化B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成C.铅蓄电池的生产D.过磷酸钙的制备(5)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO2的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式：_。【解析】(1)接触室中进行的反应为SO2的催化氧化，为放热反应，使用热交换器可以充分利用反应放出的热量，对原料气进行预热。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接触面积。(2)S+O2SO2其中S为1 mol，则经流量计1通入的氧气为1.5 mol。2SO2+O22SO32 1 21 mol 0.5 mol经流量计2通入的氧气为0.5 mol2.51.25 mol，则1.2；硫酸工业中，尾气SO2用氨水吸收，再用硫酸处理：SO2+2NH3H2O(NH4)2SO3，(NH4)2SO3+H2SO4(NH4)2SO4+SO2+H2O，生成的(NH4)2SO4可作肥料。(3)黄铁矿的含硫成分为FeS2，硫元素氧化生成SO2的同时，铁元素也被氧化生成Fe2O3(废渣)，与硫黄直接燃烧相比，耗氧量增加，产生的废渣也增加。(4)橡胶的硫化是采用硫黄；合成烷基苯磺酸钠需要先合成苯磺酸，而苯磺酸是通过苯与浓硫酸的磺化反应生成；铅蓄电池用硫酸作为电解液；过磷酸钙通过磷酸钙与硫酸反应得到。(5)CaCO3CaO+CO2；2SO2+2CaO+O22CaSO4。答案：(1)热交换器增加SO3与浓硫酸的接触面积，利于SO3的吸收(2)1.21(或65)用氨水吸收(3)A、C(4)B、C、D(5)CaCO3CaO+CO2，2SO2+2CaO+O22CaSO4(或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2)