2017-2018学年高中化学 阶段质量检测（一）走进化学工业 新人教版选修2.doc

阶段质量检测(一)走进化学工业(时间：90分钟满分：120分)题号一二总分171819202122得分第卷(选择题)一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)1下列做法不符合绿色化学原则这一主题的是()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在化工生产中，对废气、废水、废渣、废热进行回收利用2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3化学工业在经济发展中的作用举足轻重。下列有关工业生产的叙述中，正确的是()A硫酸生产中常采用高压条件提高SO2的转化率B合成氨中及时分离氨气可提高反应速率C硫酸生产中可用水直接吸收SO3生成硫酸D纯碱厂最好建在合成氨厂附近4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5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和化学平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益6认识反应条件对化学反应的影响，对学好化工生产知识具有重要意义。下列说法不正确的是ASO2合成SO3虽然属于放热反应，但工业上合成SO3时仍需加热B合成氨工业采用高温高压和使用催化剂，因这些条件都符合化学平衡原理C合成纯碱的过程中，应首先向饱和食盐水中通入NH3，再通入足量CO2D通过加压降温的方法可获得制备NH3的原料气N27除去SO2中的SO3，并得到纯净的SO2，最好使混合气体通过()A水BNaHSO3饱和溶液CNaHCO3饱和溶液 D98.3%浓硫酸8在硫酸的工业制法中，下列措施以及采取这些措施的原因分析都正确的是()A硫铁矿煅烧前需要粉碎，这样易于向沸腾炉中投料B炉气进入接触室之前需要净化、干燥，因为炉气中的杂质易与SO2反应CSO2氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可提高SO2的转化率D接触室的反应温度控制在400500，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2的平衡转化率都比较理想，且催化剂的活性也较高9合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。哈伯法合成氨需要在1030 MPa的高压和500 的高温下，并用铁作为催化剂，氨的转化率为10%15%；最近美国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为transFe(DMeOPrPE)2的催化剂，在常温下合成出氨，反应的化学方程式可表示为N23H22NH3。下列有关说法中错误的是()A哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应B新法合成和哈伯法相比不需要在高温条件下，可节约大量能源C新法合成能在高温下进行也需要断裂化学键D新的催化剂降低了反应所需要的能量10我国化学家侯德榜根据NaHCO3的溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质，运用CO2NH3H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：气体A的饱和溶液A和食盐的饱和溶液悬浊液晶体纯碱下列叙述错误的是()AA气体是NH3，B气体是CO2B第步得到的晶体是发酵粉的主要成分C第步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D第步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶11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Cd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12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工业合成氨造气中产生的CO，可在催化剂作用下，与水蒸气反应生成CO2和H213用焦炭、水、空气来制取氨气的化学方程式为：CH2O(g)COH2，COH2O(g)CO2H2，N23H22NH3。参加反应的焦炭与氨气之间的物质的量之比为()A34B32C11 D1214.对于已达到平衡的可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反应为放热反应)，指出下列条件变化中，能引起如图所示的变化的是()A增大压强 B升高温度C增大O2浓度 D减小SO3浓度15接触法制H2SO4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O2SO2、O2循环使用通过热交换器进行热交换通入过量SO2A BC D16下列关于工业生产说法错误的是()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答题栏题号12345678910111213141516答案第卷(非选择题)二、非选择题(本题包括6小题，共52分)17(8分)合成氨和接触法制硫酸都是重要的化学工业。(1)在实际生产的合成氨过程中，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_，_。(3)燃煤烟气中的SO2可用氨水吸收，化学反应为：2NH3SO2H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3SO2H2O=2NH4HSO3能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有_(填字母)。A增大氨水浓度B升高反应温度C使燃煤烟气与氨水充分接触D通入空气使HSO转化为SO采用该方法脱硫，并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2，原因是_(用离子方程式表示)。18(8分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即在沸腾炉中煅烧黄铁矿、SO2的催化氧化及SO3的吸收。请回答下列有关硫酸工业中的几个问题。(1)从沸腾炉中出来的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入接触室，其主要目的是_。(2)接触室中热交换器是实现冷热交换的装置，化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的，如气、液热交换时通常使用的仪器是_。(3)接触室中主要反应是SO2的催化氧化，在生成硫酸的过程中，钒触媒(V2O5)之所以能加快二氧化硫氧化的速度，除了具有吸附作用外，有人认为反应过程中还产生了一连串的中间体(如图)。c步的化学方程式可表示为_。19(8分)下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物中NH3含量(体积分数)的变化情况。V(N2)V(H2)13。压强/MPaNH3的含量/%温度/0.110203060100200 15.381.586.489.995.498.8300 2.252.064.271.084.292.6400 0.425.138.247.065.279.8500 0.110.619.126.442.257.5600 0.054.59.113.823.131.4(1)比较200 和300 时的数据，可判断升高温度，平衡向_方向移动，正反应方向为_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)根据平衡移动原理，合成氨适宜的条件是_。A高温高压B高温低压C低温高压 D低温低压(3)计算500 、30 MPa时N2的转化率为_。(4)实际工业生产合成氨时，考虑浓度对化学平衡的影响，还采取了一些措施。请写出其中的一个措施：_。20(8分)(1)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，催化反应室中应安装_(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的氧气量为催化反应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_。假设催化反应室中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_。21(10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)(放热反应) 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(放热反应) (1)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_。(2)采用循环操作可提高原料的利用率，下列工业生产中，采用循环操作的是(填写序号)。硫酸工业合成氨工业(3)根据化学平衡移动原理来确定的条件或措施有(填写序号)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合成氨工业和硫酸工业都使用适宜的温度硫酸工业中，净化后的炉气中要有过量的空气及时将氨液化而分离吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3硫酸工业的催化氧化在常压下进行(4)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。硫酸工业的尾气中含有SO2，直接排放到空气中会造成环境污染，引起的后果是，处理该尾气可以得到一种化肥，写出该肥料的化学式。22.(10分)我国化工专家侯德榜的侯氏制碱法为世界制碱工业作出了突出贡献。他以NaCl、NH3、CO2等为原料制得NaHCO3，进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为：NH3CO2H2O=NH4HCO3 NH4HCO3NaCl=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是_(填字母标号)。a碳酸氢钠难溶于水b碳酸氢钠受热易分解c碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出(2)某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计的方法实验。一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。试回答下列有关问题：()乙装置中的试剂是_；()丁装置中稀硫酸的作用是_；()实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是_(填分离操作的名称)。另一位同学用下图中戊装置(其他装置未画出)进行实验。()实验时，须先从_管通入_气体，再从_管中通入_气体；()有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，原因是_；(3)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：_。答案1选C化工生产的原料和产品都是化学物质，故C的说法不正确。2选A联合制碱法是利用了NaHCO3的溶解度更小而从溶液中结晶析出的原理，各步反应均不涉及氧化还原反应；B、C、D中都有氧化还原反应发生。3选D生产中应考虑压强对设备的要求等，A项不正确。B项中分离氨气可提高反应物的转化率，B不正确。硫酸生产中用浓硫酸吸收SO3，用水吸收易形成酸雾，C项不正确。4选B工业上以黄铁矿为原料制造H2SO4分三个过程：造气、催化氧化、吸收，其对应的设备分别是沸腾炉、接触室、吸收塔。5选C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进行。6选B合成氨反应是放热反应，从化学平衡的角度分析，低温更有利于合成氨，B项不正确。7选D用水除SO3会带出水蒸气且SO2易溶于水；B项会带出水蒸气；C项也会带出水蒸气且产生新的气体杂质CO2，故选D。8选D本题考查的是接触法制硫酸的生产过程、反应原理、生产设备和一些生产措施在工业生产中的意义。题中所提到的对硫酸工业采取的措施，叙述都是正确的，但硫铁矿在进入沸腾炉之前粉碎的原因是为了增大矿粒与空气的接触面积，使其燃烧的速率更快、燃烧更充分，从而提高硫铁矿的利用率；从沸腾炉出来的炉气必须净化、干燥的目的是因为炉气中的一些杂质气体如砷、硒化合物会使接触室中的催化剂“中毒”，使催化剂丧失活性，同时防止炉气中的水蒸气和SO2反应生成酸而腐蚀管道；SO2转化为SO3时使用催化剂是为了缩短达到化学平衡所需的时间，但它并不能影响化学平衡的移动，即不影响SO2的转化率；接触室控制反应的温度在400500，这是综合考虑了催化剂活性、反应速率及SO2的转化率等因素而确定的，故D选项正确。9选A吸热反应和放热反应是由反应物和生成物所具有的能量的相对大小决定的，与反应的条件无关，所以A项错误。根据题意可判断利用催化剂降低了反应所需能量，所以反应在常温下可以进行，可节约大量能源，其他选项正确。10选D“侯氏制碱法”是中学阶段常研究的工业生产知识之一，主要应注重对其反应原理的理解。它是先制得氨化的饱和食盐水，再往其中通入CO2(即是往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2，不能依次通入CO2、NH3，因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2，先将溶液氨化后，吸收CO2的效果更好)，第步即得到NaHCO3悬浊液，第步应将NaHCO3加热分解，以得到Na2CO3。11选D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，a处为河流上游，不宜建造硫酸厂。12选A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。13选A前两个化学方程相加得：C2H2OCO22H2因此，有关系式C2H2而N23H22NH3中有：3H22NH3因此，32得3C4NH3，故n(C)n(NH3)34。14选CA、B都会使正、逆反应速率增大，v逆与原平衡时线相接，A、B错误；D会使反应速率减小；增大O2的浓度，正反应速率增大，平衡正向移动，符合题意。15选B催化剂只改变化学反应速率，不影响化学平衡，不正确；增大O2的浓度，可以提高SO2的转化率，SO2、O2循环使用也可以提高SO2的转化率，正确；SO2转化为SO3的反应是放热反应，通过热交换，使反应体系的温度降低，从而使平衡正向移动，提高SO2的转化率，正确；中SO2的转化率降低。16选D硫酸工业中，是用98.3%的浓H2SO4来吸收SO3，如果用水来吸收，则会产生酸雾，影响产率，腐蚀设备。17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。(3)增大氨水浓度，能反应掉较多的SO2，提高了SO2去除率；升高反应温度只能加快化学反应速率，且(NH4)2SO3、NH4HSO3受热易分解，又生成SO2；当SO2转化为NH4HSO3时，通入空气才能将其氧化，但空气不能直接氧化SO2，所以不能提高SO2去除率。H2SO3酸性强于H2CO3，会抑制CO2的溶解。答案：(1)减小生成物浓度，使平衡向生成NH3的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SO3(2)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2OCaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O(3)ACHCOSO2=CO2HSO18解析：(1)由于接触室中使用V2O5作催化剂，为防止催化剂中毒，必须进行除杂操作。(3)根据催化剂的性质可知催化剂(V2O5)在反应过程中先参与反应，而后又生成，化学性质和质量在反应前后不变，在反应a中钒元素化合价降低被还原，可推知还原剂应为SO2，化学方程式可表示为SO2V2O5V2O4SO3，反应b中根据元素守恒可确定SO2也参与反应，钒元素化合价不变，硫元素化合价升高被氧化，因此反应过程中O2也参与反应，化学方程式可表示为V2O42SO2O22VOSO4，该反应属于化合反应，因此原子利用率为100%，反应c中有V2O5生成，可推知反应c为2VOSO4SO2V2O5SO3。答案：(1)防止催化剂中毒(2)冷凝管(3)2VOSO4=SO2V2O5SO319解析：(1)由表中数据可以看出，在1个标准大气压下，200 NH3的百分含量比300 中NH3的百分含量高，故知升高温度平衡向左(或逆向)移动，进而据平衡移动原理判断出正反应方向为放热反应。(2)由表中数据知，在相同压强下，温度越高，NH3的百分含量越低；相同温度时，压强越大，NH3的百分含量越高，故合成氨适宜条件是低温高压。(3)N23H22NH3起始 1 3 0转化 n 3n 2n平衡 1n 33n 2n100%26.4%，n0.4177，故N2的转化率为100%41.77%。(4)增加反应物的浓度或减少生成物的浓度都有利于工业合成氨。答案：(1)左(或逆反应)放热(2)C(3)41.77%(4)加入过量的N2(或及时从平衡混合物中移走NH3)20解析：(1)催化反应室安装热交换器，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 mol/0.27.5 mol；在催化反应室中，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 mol2.5/0.26.25 mol，所以二者之比为1.21。由化学反应2SO2O22SO3可知，SO2反应的物质的量为1 mol 95%0.95 mol, SO2剩余的物质的量为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。从净化室内流出的空气的物质的量为7.5 mol1 mol6.5 mol，从流量计2流出的空气为6.25 mol1 mol95%5.775 mol，故w(SO2)100%100%100%0.4%。(3)与以硫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，故答案选A、C。(4)首先石灰石高温煅烧分解：CaCO3CaOCO2，SO2SO2，后CaOSO2CaSO3，最后发生反应：2CaSO3O22CaSO4(也可用反应方程式：2SO22CaOO22CaSO4)。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)CaCO3CaOCO2、2SO22CaOO22CaSO4(或2SO22CaCO3O22CaSO42CO2)21解析：(1)合成氨和制SO3的反应都是放热反应，而这两个反应又都需要加热，故应将反应放出的热量用来加热反应气才节约能源。(2)硫酸工业、合成氨工业的尾气中分别含有SO2、N2与H2，这些气体直接排放不仅造成环境污染，而且会降低产物的产率，故应该将这些气体进行循环使用。(3)合成氨工业和硫酸工业中，存在着平衡：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，这两个反应都为体积减小的放热反应。低温、高压、增大反应物浓度或减小生成物浓度都可以满足要求，但温度过低，反应速率较慢，故都采用适宜的温度；SO2的转化率在常压下已经很高，不需要再加压，这就不是从化学平衡方面考虑了。(4)处理SO2尾气的方法是用氨水吸收生成(NH4)2SO3或NH4HSO3，再用硫酸与之反应得到化肥(NH4)2SO4和高浓度的SO2。答案：(1)充分利用反应中放出的热量加热反应气(2)(3)(4)形成酸雨(NH4)2SO422解析：(1)在溶液中溶解度最小的物质最先析出。(2)除去CO2中的HCl，用饱和NaHCO3溶液；H2SO4吸收挥发出来的NH3；NaHCO3以固体形式析出，应采用过滤操作。侯氏制碱法应向饱和NaCl溶液中先通NH3后，再通CO2，因为NH3的溶解度大，可吸收更多CO2，生成较多NaHCO3固体；NH3极易溶于水，易发生倒吸，所以从a管进入；己为多孔球泡，可增大接触面积。(3)可利用以下反应原理制备NaHCO3：NaOHCO2=NaHCO3，Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3。答案：(1)c(2)饱和碳酸氢钠溶液吸收未反应的NH3(答“防止倒吸”或“吸收CO2”不可以)过滤aNH3bCO2增大气体与溶液接触面积，提高CO2的吸收率(3)往烧碱溶液中通入过量CO2(或往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等，其他合理方法均可)