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第一单元走进化学工业检测(B)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括18小题,每小题3分,共54分,每小题只有一个选项符合题意)1下列化工生产中所发生的主要化学反应,不涉及氧化还原反应的是()A.氯碱工业B.接触法制硫酸C.制造普通玻璃D.工业合成氨解析：各选项涉及的主要反应为:A项,2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2;B项,4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2OH2SO4;C项,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2;D项,N2+3H22NH3。答案：C2工业上以黄铁矿为主要原料制造硫酸的生产过程中,按反应先后顺序依次使用的主要设备是()A.接触室沸腾炉吸收塔B.沸腾炉接触室吸收塔C.沸腾炉吸收塔接触室D.接触室吸收塔沸腾炉答案：B3最近,国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中的()A.对废气、废水、废渣进行严格处理B.在化工生产中少用或不用有害物质以及少排放或不排放有害物质C.在化工生产中,不使用任何化学物质D.在化工厂种草种树,使其成为花园式工厂解析：“绿色化学”总的来说,就是从化学的角度自源头上根本性地解决发展所带来的环境污染问题。答案：B4在接触法制硫酸的工业生产中,下列生产操作与说明这些操作的主要原因都正确的是()A.黄铁矿煅烧前需要粉碎,因为大块黄铁矿不能燃烧B.从沸腾炉出来的炉气需要净化,这样可以提高产品的纯度C.SO2氧化为SO3时需使用催化剂,这样可以提高反应速率和SO2的转化率D.用质量分数为98.3%的硫酸吸收SO3,目的是防止形成酸雾,使SO3充分吸收解析：将黄铁矿粉碎的主要目的是为了增大和空气的接触面积,可使其燃烧得更充分、更快,选项A操作正确,但解释错误;炉气净化的目的是防止炉气中的杂质和矿尘使催化剂中毒、失效,选项B操作正确,但解释错误;使用催化剂是为了提高反应速率,缩短反应完成的时间,但对反应物的转化率和产物的产率均无影响,选项C操作正确,但解释错误。答案：D5合成氨时既要使合成氨的产率增大,又要使反应速率加快,可采取的办法是()减压加压升温降温及时从平衡混合气中分离出NH3补充N2或H2加催化剂减小N2或H2的量A.B.C.D.解析：合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0的特点为:正反应放热且气体体积减小。要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快,应选C。答案：C6属人工固氮的化学反应是()A.N2与H2在一定条件下反应生成NH3B.由NH3转变成NH4HCO3C.NO与O2反应生成NO2D.豆科植物的根瘤菌将氮的化合物转变成植物蛋白解析：固氮必须是将游离态的氮转化为化合态的氮,D项为生物固氮,不符合题意。答案：A7下列说法正确的是()A.合成硫酸的工业尾气可以直接排入大气B.进入接触室的气体,必须先经净化、干燥C.从沸腾炉中排出的炉渣可以作为肥料D.在高温、高压下由SO2和O2合成SO3解析：从沸腾炉中排出的炉渣主要成分是氧化铁和脉石,无法作肥料,合成SO3不需要高压。答案：B8下列物质中,可形成酸雨的是()A.二氧化硫B.氟氯代烃C.二氧化碳D.甲烷解析：形成酸雨的是SO2,氟氯代烃破坏臭氧层,形成臭氧空洞;二氧化碳造成温室效应。答案：A9下列工业生产所发生的化学反应不涉及氧化还原反应的是()A.用侯氏制碱法合成纯碱B.用二氧化硫制硫酸C.工业合成氨D.从海水中提取单质溴解析：联合制碱法是溶液中生成溶解度更小的碳酸氢钠,不属于氧化还原反应;选项B、C、D中都有氧化还原反应。答案：A10用焦炭、水、空气来制取氨气的化学方程式:C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2,N2+3H22NH3,参加反应的碳与氨气之间的物质的量之比为()A.34B.32C.11D.12解析：前两个化学方程式相加得:C+2H2OCO2+2H2因此,有关系式C2H2而N2+3H22NH3中有:3H22NH3因此,3+2得3C4NH3,故n(C)n(NH3)=34。答案：A11在密闭容器中进行反应N2+3H22NH3,温度一定时,若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的两倍,则产生的结果是()平衡不发生移动平衡向正反应方向移动平衡向逆反应方向移动NH3的物质的量浓度增加正、逆反应速率都增大A.B.C.D.解析：将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的两倍,相当于增大压强至原来的两倍,则平衡向正反应方向移动。答案：D12硫酸工业中,在催化反应室中装有热交换器。采用热交换器的好处是()充分利用热量,降低能耗促使平衡向正反应方向移动,提高产率减少热量及环境污染提高最终产品的纯度A.B.C.D.解析：使用热交换器能充分利用热量,减少热量对环境的污染。SO2转化为SO3是放热反应,温度降低有利于平衡向正反应方向移动。答案：C13在制硫酸的工业中有以下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,下列说法错误的是()A.生产中通入过量的空气,可以提高二氧化硫的转化率B.生产中选择400500 ,不仅能加快反应速率而且催化剂的活性好C.根据实际情况在生产中选择常压,可以提高综合经济效益D.在接触室被氧化生成的三氧化硫,进入吸收塔被水吸收制成硫酸解析：合成三氧化硫的条件与合成氨是不同的。用水吸收三氧化硫容易形成酸雾,应用98%的硫酸吸收三氧化硫。答案：D14从化学反应速率和化学平衡两方面去考虑,合成氨应采用的条件是()A.低温、高压、催化剂B.低温、低压、催化剂C.高温、高压、催化剂D.适宜温度、高压、催化剂解析：从化学反应速率角度考虑,选择高温、高压、催化剂条件;从化学平衡角度考虑,选择低温、高压;综合考虑设备、经济效益等因素,选择适宜温度、高压和催化剂。答案：D15接触法制硫酸中,进入接触室的气体组成(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在一定条件下达到平衡时,SO2的转化率为77%,则平衡时气体总体积是反应前的()A.38.5%B.77%C.6.4%D.97.3%解析：根据2SO2+O22SO3V217%77%7%77%2解得:(1-7%77%2)(1100%)=97.3%答案：D16某工厂用CaSO4、H2O、NH3、CO2制备(NH4)2SO4。其工艺流程如下:CaSO4溶液甲乙下列推断不合理的是()A.往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4的生成B.生成1 mol (NH4)2SO4至少消耗2 mol NH3C.在实际生产中CO2可被循环使用D.直接蒸干滤液能得到纯净的(NH4)2SO4解析：该反应原理为2NH3+CO2+H2O(NH4)2CO3,CaSO4+(NH4)2CO3CaCO3+(NH4)2SO4,CaCO3CaO+CO2。直接蒸干会导致(NH4)2SO4分解。答案：D17用98%的H2SO4吸收SO3可得到H2SO41.5SO3,若用1 kg 98%的H2SO4充分吸收SO3后,再进行稀释,可得98%的H2SO4()A.2.77 kgB.2.6 kgC.2.42 kgD.2.22 kg解析：解答此题时注意吸收剂为98%的H2SO4而非纯硫酸,且水吸收SO3后产物还能吸收SO3。答案：A18(2014上海高考)如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是()A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉解析：NH3极易溶于水,而CO2不易溶于水,因此先在a通入NH3,防止发生倒吸,再在b通入CO2,c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉,吸收NH3,防止污染环境,C项正确。答案：C二、非选择题(本题包括6小题,共46分)19(6分)实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化,反应为2CaSO3+O2+4H2O2CaSO42H2O。其流程如下图:碱法的吸收反应为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图:已知:试剂Ca(OH)2NaOH价格(元/kg)0.362.90吸收SO2的成本(元/mol)0.0270.232石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是,和碱法相比,石灰-石膏法的优点是,缺点是。解析：石灰-石膏法和碱法化学原理相同之处均为酸性氧化物和碱反应。石灰-石膏法优点是成本低、经济效益好,缺点是Ca(OH)2溶解度小、吸收慢、效率低。答案：本质都是SO2与OH-反应,即SO2+2OH-20(7分)合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程大致为:合成塔和接触室中的反应分别为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0。(1)写出流程中设备的名称:B,X。(2)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是。(3)采用循环操作可提高原料的利用率,下列生产中,采用循环操作的是(填序号)。硫酸工业合成氨工业硝酸工业(4)工业上常用98%的硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是。(5)工业生产中常用氨酸法进行尾气脱硫,以达到消除污染、废物利用的目的。硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥,该肥料的化学式是。(6)根据化学平衡移动原理,下列条件或措施合理的是(填序号)。合成氨工业在高压下进行合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂及时将氨液化而分离硫酸工业中,净化后的炉气中要有过量空气合成氨工业和硫酸工业都采用适宜的温度答案：(1)循环压缩机沸腾炉(2)逆流换热或充分利用反应中放出的热量加热反应气(3)(4)用稀硫酸或水吸收SO3时易形成酸雾,不利于SO3吸收(5)(NH4)2SO4(6)21(10分)合成氨的流程示意图如下:回答下列问题:(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法是,;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;(3)设备B的名称是,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;(4)设备C的作用是。解析：(1)利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低,先将空气加压降温转化为液态,然后再加热,使氮气首先从液态空气中蒸发出来,留下的是液态氧气,故分离方法是液化和分馏。另一种方法是将空气与碳反应后除去CO2。采用煤和天然气制备H2的化学方程式为C+H2OCO+H2、CH4+H2OCO+3H2。(2)合成氨的设备为合成(氨)塔;发生的反应是N2+3H22NH3。(3)冷凝分离氨气的设备为冷却塔(或冷凝器);为了增强冷却效果,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好。(4)设备C是分离器,能将液氨和未反应的原料气分离。答案：(1)液化、分馏与碳反应后除去CO2C+H2OCO+H2CH4+H2OCO+3H2(2)合成(氨)塔N2+3H22NH3(3)冷却塔(或冷凝器)n高温气体由冷却塔的上端进入,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好(4)将液氨和未反应的原料气分离22(7分)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用如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。假设接触室中SO2的转化率为95%,b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为(空气中氧气的体积分数按20%计)。该尾气的处理方法是。(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是(可多选)。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)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)接触室安装热交换器,目的就是充分利用热量;在吸收塔中填充瓷管可增大SO3与浓硫酸的接触面积,有利于SO3的吸收。(2)设燃烧1 mol硫,则需通入O2的物质的量为1.5 mol(过量50%)。所流经流量计1的空气为1.5 mol0.2=7.5 mol;在接触室中,1 mol SO2反应,则消耗n(O2)=0.5 mol,所流经流量计2的空气为0.5 mol2.50.2=6.25 mol,所以二者之比为1.21。由化学反应2SO2+O22SO3可知,SO2反应的物质的量为1 mol95%=0.95 mol,SO2剩余物质的量为0.05 mol,则最后流经b的气体的成分分别为SO2和空气,空气来源于净化室和流量计2。从净化室内流出空气的物质的量为7.5 mol-1 mol=6.5 mol,从流量计2流出空气为6.25 mol-1 mol95%mol,故w(SO2)(3)与以黄铁矿为原料的生产工艺相比,因合理地改变了通入氧气的途径,因此大大减少了氧气的用量,同时由于增加了瓷管,故废气量也减少了。故答案选A、C。(4)首先石灰石高温煅烧分解:CaCO3CaO+CO2,S+O2SO2,后CaO+SO2CaSO3,最后发生反应:2CaSO3+O22CaSO4(也可用反应式:2SO2+2CaO+O22CaSO4)。答案：(1)热交换器增加SO3与浓硫酸的接触面积,有利于SO3的吸收(2)1.210.4%用氨水吸收(3)AC(4)CaCO3CaO+CO2、2SO2+2CaO+O22CaSO4(或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2)23(10分)合成氨工业的主要反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0,下图是合成氨的简要流程示意图:(1)写出设备A、B的名称:A,B;沿X路线进入压缩机的物质是。(2)原料气往往混有CO、NH3等杂质,在进入合成塔之前需净化,净化的原因是。(3)氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩的原因是;在合成塔中及时分离出氨气的目的是。(4)合成塔从上到下将催化剂分成四层,在层与层之间冷激气(冷的原料气)和反应气混合,请问这样设计的原因是什么?(5)为什么原料气从塔底流经外筒环隙进入?为什么气体在反应前后都要通过热交换器?答案：(1)热交换器合成塔N2和H2(2)防止催化剂中毒(3)增大反应物浓度,加快反应速率,使平衡向生成NH3的方向移动减小生成物的浓度,使平衡向生成NH3的方向移动(4)冷激气与每一层的反应混合气及时进行热交换,既预热原料气,又保证反应混合气的温度控制在500 左右,使每一层的催化剂都能起到最大的催化作用。(5)进行热交换,预热原料气,加快反应速率;充分利用反应放出的热量,节约能源。24(6分)现有一份“将二氧化硫转化为硫酸铵”的资料,摘录如下:“一个典型的实例:初步处理后的废气含0.2%的二氧化硫和10%的氧气(体积分数)。在400 时废气以5 m3h-1的速率通过五氧化二钒催化剂层与20 Lh-1速率的氨气混合,再喷水,此时气体温度由400 降至200 ,在热的结晶装置中得到硫酸铵晶体”(气体体积均折算为标准状况),利用上述资料,用氨来除去工业废气中的SO2,回答下列问题:(1)按反应中的理论值,二氧化硫与氧气的物质的量之比为21,该资料中这个比值是,简述不采用21的理由。(2)通过计算,说明为什么废气以5 m3h-1的速率与20 Lh-1速率的氨气混合?(3)若某厂每天排放1104 m3这种废气,按上述方法该厂每月(按30天计)可得硫酸铵多少吨?消耗氨气多少吨?解析：SO2的转化为可逆反应,为提高SO2的转化率可用通入过量的O2;据关系式SO2SO32NH3(NH4)2SO4可知废气中SO2与NH3应以12通入。答案：(1)150据化学平衡移动原理,过量的O2可提高SO2的转化率(2)废气中SO2的速率为1 000 Lm-35 m3h-10.2%=10 Lh-1V(SO2)V(NH3)=1020=12恰好生成(NH4)2SO4。(3)3.54 t硫酸铵,0.91 t NH3
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