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第一单元 走进化学工业检测(A)(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下列化学工业中有关设备、原料、反应条件配套的是()A.联合制碱法制纯碱:吸氨塔、碳酸塔、食盐、二氧化碳、氨、3035 的氨化饱和食盐水吸收CO2B.接触法制硫酸:氧化炉、硫铁矿、V2O5、常温、常压C.合成氨:沸腾炉、焦炭、铁触媒、500 D.氨氧化法制硝酸:合成塔、空气、铂铑合金、8 000 解析：接触法制硫酸的适宜温度为400500 ,B项错误;合成氨不使用沸腾炉,其主要设备为合成塔,C项错误;氨氧化法制硝酸的温度不需要8 000 高温,D项错误。答案：A2下列化学反应中,起固氮作用的是()A.NO与O2反应生成NO2B.N2与H2在一定条件下反应生成NH3C.NH3经催化氧化生成NOD.由NH3制碳酸氢铵和硫酸铵解析：将游离态的氮转化为化合态的氮称为氮的固定。B项属于人工固氮。答案：B3下面四个选项是四位同学在学习过化学反应速率理论和化学平衡理论以后,联系化工生产实际所发表的看法,你认为不正确的是()A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品B.化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品C.化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率D.正确利用化学反应速率理论和化学平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益解析：对化学反应速率理论的研究能够提高单位时间的产量,但不能提高原料的利用率和转化率,而对化学平衡理论的研究可以使化学平衡向生成某种产品的方向移动。答案：C4工业上接触法制硫酸的生产中,下列措施有利于提高SO2转化率的是()V2O5作催化剂通入过量O2两次氧化SO2、O2循环使用通过热交换器进行热交换通入过量的SO2A.B.C.D.解析：用催化剂只能增大化学反应速率,不影响化学平衡;中通入过量的SO2,必然导致SO2的转化率降低。答案：B5合成氨的反应采用400500 温度的原因是()A.温度太低反应速率太小B.该温度时催化剂活性最大C.该温度时反应速率最大D.该温度时N2的转化率最高解析：工业合成氨反应的特点是正反应是体积减小的放热反应。选用的适宜条件是400500 、铁触媒、1030 MPa,循环操作(N2与H2的体积比为13)。在400500 时催化剂的活性最大。答案：B6下列关于工业生产的说法错误的是()A.在侯氏制碱工业中,向饱和氯化钠溶液中先通氨气,后通二氧化碳B.在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中,皆采用循环操作提高原料利用率C.在侯氏制碱工业中,二氧化碳可以循环利用D.硫酸工业中,用水来吸收三氧化硫解析：硫酸工业中,是用98%的硫酸来吸收三氧化硫,如果用水来吸收,则会产生酸雾,影响产率,D错误。答案：D7城市环境污染是当前突出的环境问题。如图甲所示,X河流经某工业城市,其中a处在上游,附近有丰富的黄铁矿资源,d处在下游,有多个企业以硫酸为原料。根据某月该市环保局监测站对X河水质检测的结果,绘制成图乙。根据甲、乙两图,判断下列说法中错误的是()A.造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B.工业、生活污水和固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源C.d处污染程度减小,可能是某些污染物的离子间发生反应所致D.该城市建造硫酸厂时,综合考虑诸多因素选择离市区较远的a处解析：硫酸厂选址应建在靠近硫酸消耗中心的地区,避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。答案：D8下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是()A.在催化反应室中使用铁粉作催化剂B.在催化反应室中运用热交换技术可充分利用能源C.把硫铁矿磨成细粉末,可以提高原料的利用率D.该反应在400500 进行主要是因为该温度下催化剂活性好解析：硫酸工业生产过程中,催化反应室所使用的催化剂为V2O5。把硫铁矿磨成细粉末,可以提高原料的利用率。实际工业生产中采用的温度、压强等要综合化学反应的速率、限度、生产设备等方面来考虑。答案：A9含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%,则下列说法不正确的是()A.该黄铁矿含FeS2也是48%B.硫损失也是2%C.铁损失也是2%D.该黄铁矿含FeS290%解析：化合物的损失就是各元素的损失,且化合物的损失率等于所含元素的损失率。含硫48%的FeS2,含FeS2答案：A10下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。下列说法正确的是()A.该流程图中只涉及4种形式的能量B.装置X把光能转化为化学能C.合成塔中生成乙醇的反应是化合反应D.本工艺减少了烟道气中CO2的排放解析：流程图中涉及的能量有光能、电能、化学能、热能和动能(机械能),A项错误;光能通过光电池转化为电能,电能通过装置X转化为化学能,B项错误;合成塔中化学方程式为2CO2+6H2CH3CH2OH+3H2O,不属于化合反应,C项错误。答案：D11以下关于氨碱法与联合制碱法的认识,不正确的是()A.氨碱法生产纯碱的原料便宜易得,步骤简单,是最早的制碱工艺B.联合制碱法又称侯氏制碱法,是侯德榜在氨碱法的基础上改进形成的C.在联合制碱法中,氯化钠的利用率比氨碱法中的高D.联合制碱法避免了氨碱法中对氯化钙的处理解析：氨碱法生产纯碱的原料为食盐和石灰石,便宜易得,但它并非最早的制碱工艺,最早的制碱方法是路布兰法。氨碱法的产品纯度较高,制造步骤也比较简单,但氯化钠的利用率不高,生产过程中产生的氯化钙难处理,是氨碱法的一大缺点。联合制碱法是侯德榜在氨碱法的基础上改进的,因此也称侯氏制碱法,该法继承了氨碱法的优点,克服了它的缺点。答案：A12在接触法制硫酸中,进入接触室的气体必须净化、干燥,其主要原因是()A.防止催化剂中毒B.提高反应效率C.提高SO2转化率D.防止环境污染解析：炉气中的砷、硒杂质可使催化剂的活性降低甚至失效,进入接触室前必须净化除去。答案：A13下列说法不符合生产实际的是()A.硫酸生产中,SO2催化氧化选择110 MPa、400500 条件下进行B.尾气中含有少量SO2,可用石灰水吸收,然后再用硫酸处理C.工业上,通常采用以铁为主的催化剂,在400500 和1030 MPa的条件下合成氨D.造气中产生的CO,可在催化剂作用下,与水蒸气反应生成CO2和H2解析：增大气体压强,SO2的平衡转化率提高得并不多,所以硫酸厂通常采用常压操作。答案：A14在接触法生产H2SO4的过程中,对“废气、废水、废渣、废热”的处理正确的是()废气用石灰水或氨水处理污水用石灰乳处理废渣用来造水泥或炼铁设置“废热”锅炉产生蒸汽来供热或发电A.B.C.D.解析：接触法生产硫酸尾气中含有SO2,废气可用石灰水或氨水处理;废水为酸性的,可用碱性的石灰乳处理;废渣可作为炼铁的原料,也可以用来提炼贵重金属,还可作为制造水泥的原料或用于制砖。答案：D15工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染较用黄铁矿小,主要体现在()A.废气B.废渣C.废水D.酸雨解析：用黄铁矿制硫酸,废渣较多,而硫黄作为原料,几乎没有废渣,但废气的量没有减少,也会产生废水。答案：B16工业上常用氨碱法制取Na2CO3,将NH3和CO2先后通入饱和食盐水而析出小苏打,再经过滤、煅烧得纯碱。但却不能用此方法制取K2CO3,其主要原因是()A.KHCO3溶解度较大B.KHCO3溶解度较小C.K2CO3溶解度较小D.K2CO3溶解度较大解析：一般金属的碳酸氢盐的溶解度大于其碳酸盐的溶解度。钾盐就符合这一规律。碳酸氢钠是一特例。答案：A17合成氨工业有下列生产流程,其先后顺序为()原料气制备氨的合成原料气净化和压缩氨的分离A.B.C.D.解析：按合成氨工业流程,原料气制备原料气的净化和压缩合成氨氨的分离是其正确的顺序。答案：B18在合成氨时,可以提高H2转化率的措施是()A.延长反应时间B.充入过量H2C.充入过量N2D.升高温度解析：由反应:N2+3H22NH3H=-92.4 kJmol-1,达平衡时H2的转化率不再变化,所以延长反应时间不能提高H2转化率。充入过量H2,平衡虽然移动,但H2的转化率降低,升高温度使平衡逆向移动,H2的转化率降低,充入过量N2使平衡正向移动,H2转化率提高。答案：C二、非选择题(本题包括6小题,共46分)19(8分)合成氨和接触法制硫酸都是重要的化学工业。(1)在合成氨的实际生产过程中,要分离出氨气,目的是;而在硫酸工业合成SO3过程中,不需要分离出SO3,原因是。(2)接触法制硫酸,尾气中的SO2可用石灰水吸收生成CaSO3,然后再用硫酸处理,化学方程式为,。解析：(1)从氨合成塔出来的平衡混合气体中,NH3的体积约占15%,因此需将NH3及时分离出,使化学平衡向正反应方向移动,提高原料的转化率。SO2的催化氧化反应达到平衡时,SO2的转化率较高,故不需要分离出SO3。(2)用石灰水吸收SO2生成CaSO3,然后再用硫酸处理得到含量较高的SO2,可返回用作原料。答案：(1)减小生成物浓度,使平衡向生成NH3方向移动该反应向生成SO3的方向进行程度大,达到平衡后SO2含量较少,故不需要分离出SO3(2)SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4CaSO4+SO2+H2O20(7分)硫酸工业中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,有关实验数据如下:压强SO2的转化率温度1105 Pa5105 Pa10105 Pa50105 Pa100105 Pa450 97.5%98.9%99.2%99.6%99.7%550 85.6%92.9%94.9%97.7%98.3%(1)在生产中常用过量的空气是为了。(2)高温对该反应有何影响?,实际生产中采用400500 的温度除了考虑速率因素外,还考虑到。(3)增大压强对上述反应有何影响?,但工业上又常采用常压进行反应,其原因是。(4)常用浓硫酸而不用水吸收SO3是由于,尾气中SO2必须回收,主要是为了。答案：(1)使平衡正向移动,提高SO2的转化率(2)高温使反应速率加快,缩短了达到平衡所需的时间,但是对SO2的转化不利催化剂在该温度下活性最大,催化效果最佳(3)加快反应速率,且使平衡正向移动,有利于SO2转化和SO3的生成常压时SO2的转化率已经很高,无采用高压的必要,采用高压还受动力、设备等条件的限制,提高了成本(4)用水吸收SO3易形成酸雾,吸收效果差,而用浓硫酸吸收则不易形成酸雾,吸收效果好防止空气污染21(8分)工业制硫酸的流程如下所示:(1)早期以黄铁矿为原料造气,化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,若消耗了12 g FeS2,上述反应有 mol电子发生了转移。(2)如今改用固体硫为原料,同时生产过程中送入过量的空气,该改进从减少污染物的排放和两个方面体现“绿色化学”。(3)如果C装置中生成0.1 mol SO3,可放出9.83 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为。(4)硫酸厂尾气处理的流程如下:G和M的主要成分一样,如此处理的目的是,加澄清石灰水的离子方程式为。解析：(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO244e-480 g44 mol12 gn(e-)计算得:n(e-)=1.1 mol答案：(1)1.1(2)提高原料的利用率(3)SO2(g)mol-1(4)富集SO2SO2+Ca2+2OH-CaSO3+H2O22(12分)索尔维法的生产流程如下:氨水溶液A溶液B索尔维法能实现连续生产,但其食盐利用率只有70%,且所得副产品CaCl2没有用处,污染环境。我国化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法能制得纯碱和氯化铵两种重要产品。氯化铵主要用作氮肥。侯氏制碱法的原理是:在3035 的饱和食盐水中,先通入氨至饱和,再通入二氧化碳得到碳酸氢钠沉淀;过滤,将滤渣加热而得到产品;滤液中加入细食盐粉末,在1015 ,使NH4Cl沉淀,过滤,滤液为饱和食盐水。据此回答下列问题:(1)写出索尔维制碱法的各步反应的化学方程式:;。(2)写出侯氏制碱法第步反应的化学方程式:。(3)在索尔维制碱法中,可循环利用。(4)在侯氏制碱法中,可循环利用。解析：应掌握氨碱法各步反应的化学方程式及联合制碱法的反应原理。氨碱法中,NH3和部分CO2可循环利用,联合制碱法中CO2和食盐水可循环利用。答案：(1)NH3+H2O+CO2NH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2(2)NaCl+H2O+NH3+CO2NaHCO3+NH4Cl(3)NH3和部分CO2(4)CO2和食盐23(7分).固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质,可减少二氧化硫对大气的污染。下列物质中可用作固硫剂的有。A.CaOB.Na2CO3C.NH4NO3D.P2O5.以黄铁矿为原料,采用接触法生产硫酸的流程可简示如下:请回答下列问题:(1)在炉气制造中,生成SO2的化学方程式为。(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气、及干燥,如果炉气不经过精制,对SO2催化氧化的影响是。(3)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是、,从而充分利用能源。解析：.CaO是碱性氧化物,可与SO2反应;H2SO3的酸性大于H2CO3,Na2CO3与SO2反应,符合强酸制弱酸规律;NH4NO3、P2O5均不与SO2反应。答案：.AB.(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)除尘水洗矿尘,砷、硒等化合物使催化剂中毒,水蒸气对设备和生产有不良影响(3)利用反应放出的热量预热原料气体上层反应气经热交换器温度降到400500 进入下层使反应更加完全24(4分)以黄铁矿为原料,用接触法制取硫酸。黄铁矿煅烧时FeS2的利用率为90%,SO2转变为SO3的转化率为95%,SO3被吸收时有2%的SO3随尾气排出,现有含FeS2质量分数为70%的黄铁矿10 t,问能生产质量分数为98%的H2SO4多少吨?解析：设能生产质量分数为98%的H2SO4的质量为x。FeS22H2SO412019610 t70%90%95%(1-2%)98%x解得:x=9.78 t答案：9.78 t
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