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第一单元走进化学工业测评(B)(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.(2014上海模拟)有平衡体系:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应为放热反应),为了增加甲醇的产量,提高生产效益,应采取的正确措施是()A.高温、高压B.适宜的温度、高压、催化剂C.低温、低压D.高温、高压、催化剂解析:首先分析反应特点,正反应为放热、气体体积缩小的反应;再分析题目要求,为了增加甲醇的产量,提高生产效益,即生成甲醇的反应速率要快,且甲醇的平衡浓度也尽可能大;最后,理论和实际相结合作出判断:反应速率分析化学平衡分析综合选择温度高温低温适宜温度压强高压高压高压催化剂使用催化剂无影响使用催化剂答案:B2.(2014浙江台州模拟)氨气是化肥工业的主要原料,要解决氨气的工业化生产,关键是解决氢气的来源问题。下列最适合用于工业制氢的方法是()A.电解水制取氢气B.用煤或焦炭制取氢气C.用天然气制取氢气D.用盐酸和金属反应制取氢气解析:A中电解水制氢气,电能消耗大,成本高,不适用于工业生产中制取大量的氢气;B中用煤或焦炭作原料,容易造成污染,且相对于用天然气作原料投资较大、能耗较高;C中天然气作为清洁能源,便于管道运输,且用其制取氢气时,投资较少、能耗较低;D中用盐酸和金属反应制取氢气成本更高。答案:C3.(2014上海高考)下图是模拟“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:CO2在水中溶解度不大而氨气极易溶于水,所以先通氨气,剩余的氨气需要用酸吸收,C正确。答案:C4.(2013上海高考)与索尔维制碱法相比,侯德榜制碱法最突出的优点是()A.原料利用率高B.设备少C.循环利用的物质多D.原料易得解析:联合制碱法,生产了副产品NH4Cl,所以提高了原料的利用率。答案:A5.(2014湖北武汉模拟)下表中工业生产与所对应排放的污染物,正确的是()选项ABCD工业生产名称炼铁炼钢氨氧化法制硝酸接触法制硫酸主要污染物一氧化氮、二氧化氮一氧化碳、棕色烟尘二氧化硫、三氧化硫一氧化碳、黑色烟尘解析:工业生产名称与主要污染物的正确对应关系是:炼铁一氧化碳、黑色烟尘;炼钢一氧化碳、棕色烟尘;氨氧化法制硝酸一氧化氮、二氧化氮;接触法制硫酸二氧化硫、三氧化硫。答案:B6.(2015江西南昌模拟)下列有关接触法制硫酸的说法错误的是()A.为提高反应速率和原料利用率,黄铁矿要在“沸腾”状态下燃烧B.为防止催化剂中毒,气体在进接触室前要先净化C.接触室中热交换器的主要作用是预热未反应的气体和冷却反应后的气体D.吸收塔中SO3从下而上,水从上而下喷,剩余气体从上部出来循环利用解析:为防止形成酸雾及加快吸收速率,三氧化硫是被浓硫酸吸收的,而不是被水吸收。答案:D7.(2015江苏扬州模拟)构建和谐社会的内容之一是人类与环境的和谐发展,而“绿色化学”的内容是指从技术经济上设计可行的化学反应,尽可能减少对环境的副作用,下列化学反应不符合“绿色化学”概念的是()A.消除硫酸厂尾气中的SO2:SO2+2NH3+H2O(NH4)2SO3B.消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染:NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2OC.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2OD.制CuSO4:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O解析:选项中给出的4个反应均符合化学反应规律,从技术上、原理上均是可行的,但C项会产生污染环境的SO2气体,不符合“绿色化学”的主旨。答案:C8.(2015江苏连云港模拟)某纯碱厂技术科的人员对该厂纯碱样品的质量进行检验。其中能够说明纯碱样品中可能含有杂质(NaHCO3)的实验是()样品溶于水,并加入足量的澄清石灰水,变浑浊样品溶于水,并加入足量的BaCl2溶液,变浑浊样品在硬质试管中加强热,排出的气体通入澄清石灰水,变浑浊向样品中滴加稀盐酸,排出的气体通入澄清石灰水,变浑浊A.B.C.D.只有解析:依据纯碱(Na2CO3)与NaHCO3的性质不同进行区别,Na2CO3、NaHCO3都能与Ca(OH)2反应产生沉淀,即Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3+2H2O+Na2CO3;Na2CO3、NaHCO3都能与盐酸反应放出气体,即Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2,NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2,所以、不能说明样品中是否含有NaHCO3。由于BaCl2+Na2CO3BaCO3+2NaCl,而NaHCO3不能与BaCl2反应,所以中浑浊现象只能说明Na2CO3一定存在,不能确定是否有NaHCO3,而2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2,Na2CO3受热不分解,所以中现象一定能说明有NaHCO3存在。答案:D9.(2015河北唐山模拟)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废水用石灰乳处理废渣用来造水泥或炼铁设置“废热”锅炉产生蒸气来供热或发电A.B.C.D.解析:接触法生产硫酸废气中含有SO2,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:D10.(2015河南郑州模拟)在硫酸的工业制法中,下列生产操作与说明生产操作的原因二者都正确的是()A.黄铁矿燃烧前需将矿粒粉碎,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C.SO2氧化为SO3时需使用催化剂,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的转化率都比较理想,且催化剂的活性也较高解析:题中所提到的对硫酸工业采取的措施叙述都是正确的。但黄铁矿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,使其燃烧得更快、更充分,从而提高黄铁矿的利用率;从沸腾炉出来的炉气必须净化、干燥的目的是炉气中的一些杂质气体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生成酸而腐蚀管道;SO2转化为SO3时使用催化剂是为了缩短到达平衡的时间,它并不能影响化学平衡的移动,也不影响SO2的转化率大小;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项正确。答案:D二、非选择题(本题包括3小题,共50分)11.(2014上海高考)(16分)在精制饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打(NaHCO3),并提取氯化铵作为肥料或进一步提纯为工业氯化铵。完成下列填空:(1)写出上述制备小苏打的化学方程式:。(2)滤出小苏打后,母液提取氯化铵有两种方法:通入氨,冷却、加食盐,过滤不通氨,冷却、加食盐,过滤对两种方法的评价正确的是(选填编号)。a.析出的氯化铵纯度更高b.析出的氯化铵纯度更高c.的滤液可直接循环使用d.的滤液可直接循环使用(3)提取的NH4Cl中含少量Fe2+、SO42-。将产品溶解,加入H2O2,加热至沸,再加入BaCl2溶液,过滤,蒸发结晶,得到工业氯化铵。加热至沸的目的是。滤渣的主要成分是、。(4)称取1.840 g小苏打样品(含少量NaCl),配制成250 mL溶液,取出25.00 mL用0.100 0 molL-1盐酸滴定,消耗盐酸21.50 mL。实验中所需的定量仪器除滴定管外,还有。选甲基橙而不选酚酞作为指示剂的原因是。样品中NaHCO3质量分数为(保留3位小数)。(5)将一定质量小苏打样品(含少量NaCl)溶于足量盐酸,蒸干后称量固体质量,也可测定小苏打的含量。若蒸发过程中有少量液体溅出,则测定结果(选填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。解析:(1)利用NaHCO3在溶液中溶解度较小,碳酸氢铵与氯化钠反应生成NaHCO3和NH4Cl。(2)通入氨后增大c(NH4+),析出的氯化铵纯度更高;不通氨后的溶液是饱和食盐水,的滤液可直接循环使用。(3)H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,加热促进Fe3+的水解,使其生成Fe(OH)3沉淀而除去;SO42-与Ba2+生成BaSO4沉淀,则滤渣中含有Fe(OH)3和BaSO4。(4)称取1.840g小苏打样品需要电子天平,配制250mL溶液需要250mL容量瓶。小苏打与盐酸反应生成氯化钠,溶液显中性,而酚酞在pH大于8时才显红色,不能确定滴定终点。n(HCl)=0.1000molL-121.50mL10-3LmL-1=2.15010-3mol,n(NaHCO3)=2.15010-3mol,250mL溶液中含有n(NaHCO3)=2.15010-2mol,质量是1.806g,样品中NaHCO3质量分数为1.806g/1.840g=0.982。(5)碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、水和CO2,最终得到的固体是氯化钠,根据差量法可以计算出碳酸氢钠的质量,即2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2固体质量减少量168g62gmm若蒸发过程中有少量液体溅出,则最终生成的氯化钠质量偏少,因此根据差量法可知固体减少的质量偏大,即m偏大,则碳酸氢钠的质量偏大,因此测定结果偏高。答案:(1)NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl(2)a、d(3)使Fe3+完全水解为Fe(OH)3Fe(OH)3BaSO4(4)电子天平、250 mL容量瓶选用酚酞作为指示剂,不能确定滴定终点0.982(5)偏高12.(2014课标全国)(17分)磷矿石主要以磷酸钙Ca3(PO4)2H2O和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。图(a)图(b)部分物质的相关性质如下:熔点/沸点/备注白磷44280.5PH3-133.8-87.8难溶于水,有还原性SiF4-90-86易水解回答下列问题:(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的%。(2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为。现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸t。(3)如图(b)所示,热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是(填化学式),冷凝塔1的主要沉积物是,冷凝塔2的主要沉积物是。(4)尾气中主要含有,还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液。可除去;再通入次氯酸钠溶液,可除去。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是。解析:(1)4%+96%85%80%=69%;(2)依据信息及HF为弱酸,可知产物为H3PO4、HF,还生成盐CaSO4,配平即可;设得到商品磷酸xt,依据P元素守恒可知1t30%2231+516=xt85%13+31+416;(3)依据元素守恒分析炉渣的主要成分为CaSiO3;(4)SiF4与水发生水解反应,HF、H2S均能与显碱性的纯碱溶液反应,依据NaClO的强氧化性及PH3的还原性可知通入次氯酸钠的作用。答案:(1)69(2)Ca5F(PO4)3+5H2SO43H3PO4+5CaSO4+HF0.49(3)CaSiO3液态白磷固态白磷(4)SiF4、COSiF4、HF、H2SPH3(5)产品纯度高(浓度大)13.(2012海南高考)(17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;(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应来实现:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)已知1 000 K时该反应的平衡常数K=0.627,若要使CO的转化超过90%,则起始物中c(H2O)c(CO)不低于。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。(5)设CO、H2O的起始浓度分别为x、y,且CO的转化率为90%,则:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)c起(molL-1)xy00c变(molL-1)0.9x0.9x0.9x0.9xc平(molL-1)0.1xy-0.9x0.9x0.9xK=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)=(0.9x)20.1x(y-0.9x)=0.627得:yx=13.8,只要增加H2O的量,则转化率会超过90%。答案:(1)液化、分馏与碳反应后除去CO2C+H2O(g)CO+H2CH4+H2O(g)CO+3H2(2)合成(氨)塔N2(g)+3H2(g)2NH3(3)冷却塔(或冷凝器)n高温气体由冷却塔的上端进入,冷却水从下端进入,逆向冷却效果好(4)将液氨与未反应的原料气分离(5)13.8
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