高考二轮化学总复习 专题限时训练14.docx
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高考二轮化学总复习专题限时训练14
专题限时训练(十四) 化学与技术
(时间:
90分钟 分数:
100分)
1.(14分)工业上生产硫酸的流程图如下:
请回答下列问题:
(1)早期生产硫酸以黄铁矿为原料,但现在工厂生产硫酸以硫黄为原料,理由是________________________________________________________________________。
(2)在气体进入催化反应室前需净化的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)在催化反应室中通常使用常压,在此条件下SO2的转化率为90%。
但是部分发达国家采取高压条件下制取SO3,采取加压措施的目的除了加快反应速率外,还可以
______________________________________________________,
从而提高生产效率。
(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。
用化学方程式表示其反应原理:
______________________________________________________。
(5)除硫酸工业外,还有许多工业生产。
下列相关的工业生产流程中正确的是________。
A.海水提溴:
海水浓缩溴蒸气液溴
B.海水提镁:
海滩贝壳石灰水MgO镁
C.工业制硝酸:
空气NO2硝酸→尾气处理
D.工业合成氨:
天然气氢气NH3、H2、N2氨
答案:
(1)以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多,处理成本高
(2)防止催化剂中毒 (3)使平衡向正方向移动,有利于提高SO2的转化率 (4)SO2+NH3+H2O===NH4HSO3,2NH4HSO3+H2SO4===(NH4)2SO4+2H2O+2SO2↑或SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3,(NH4)2SO3+H2SO4===(NH4)2SO4+H2O+SO2↑ (5)AD
解析:
(1)黄铁矿中杂质太多,因此以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多,处理成本高。
而硫燃烧的产物只有SO2,易于处理,因此现在工厂生产硫酸以硫黄为原料。
(2)由于生成的气体中含有很多杂质,容易造成催化剂中毒,所以在气体进入催化反应室前需净化的原因是防止催化剂中毒。
(3)根据方程式2SO2+O22SO3可知,该反应是体积减小的可逆反应,因此增大压强可以使平衡向正反应方向移动,有利于提高SO2的转化率。
(4)氨气是碱性气体,SO2是酸性气体,因此氨气可以吸收SO2生成亚硫酸氢铵或亚硫酸铵。
生成的亚硫酸氢铵或亚硫酸铵再与稀硫酸反应又转化为SO2,从而达到目的。
有关反应的方程式为SO2+NH3+H2O===NH4HSO3、2NH4HSO3+H2SO4===(NH4)2SO4+2H2O+2SO2↑或SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3、(NH4)2SO3+H2SO4===(NH4)2SO4+H2O+SO2↑。
(5)A项,氯气具有氧化性,可以氧化溴离子生成单质溴,然后再利用SO2吸收溴蒸气以达到富集的目的。
最后再利用氯气的氧化性将溴离子还原生成单质溴,因此选项A可以实现海水提溴,A正确;B项,工业上是通过电解熔融的氯化镁来冶炼金属镁,因为氧化物的熔点太高,需要消耗大量能源,B不正确;C项,空气中的氮气在放电的条件下与氧气化合只能生成NO,得不到NO2,C不正确;D项,天然气的主要成分是甲烷,在一定条件下可以准备氢气,氢气与氮气可以合成氨气,因此选项D可以实现工业合成氨,D正确,答案选A、D。
2.(12分)我国高炉生产各方面取得了显著进步,但在资源和能源利用率、高炉大型化以及环保等方面还需进一步提高。
(1)高炉炼铁的原料有铁矿、焦炭和石灰石,其中起熔剂作用的是__________________________________________________________。
(2)焦炭在高炉炼铁中起着举足轻重的作用,下列不属于焦炭作用的是________。
A.作燃料,为炼铁中的化学反应反应提供能量
B.作还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳
C.对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用
D.作造渣物质,除去铁矿石中的杂质
(3)写出高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式:
__________________________________________________________。
(4)高炉炼铁的污染非常严重,目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机会也在进行着工艺改进。
高炉炼铁导致的环境污染有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答一项即可)。
答案:
(1)石灰石
(2)D (3)C+O2CO2;CO2+C2CO;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 (4)酸雨、一氧化碳毒害、粉尘污染等(答出一项即可)
解析:
(1)在高炉炼铁的过程中,石灰石起熔剂作用。
(2)在高炉炼铁过程中,作造渣物质,除去铁矿石中杂质的物质主要是CaCO3。
(3)高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式有:
C+O2CO2;CO2+C2CO;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
(4)高炉炼铁导致的环境污染有酸雨、一氧化碳毒害、粉尘污染等,答出其中任意一项即可。
3.(12分)化工厂的设计是将实验室的研究成果转化为工业化生产的重要的基础工作。
(1)以硫铁矿为原料生产硫酸需经过________、________和________三个主要生产阶段。
(2)侯氏制碱法是在索尔维制碱法的基础上创造出的一种新的制造纯碱的方法。
具体工艺流程图如下:
①索尔维制碱法的原理是________________________________________________________________________。
(用化学方程式表示)
②侯氏制碱法与索尔维制碱法相比,优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③侯氏制碱法可以循环使用的物质有________________________________________________________________________。
(3)食盐也是一种重要的化工原料,氯碱工业就是通过电解饱和食盐水来制备NaOH、H2和Cl2。
海水中得到的粗盐中往往含有一些杂质,必须加入一些化学试剂,使杂质沉淀,处理后的盐水还需进入阳离子交换塔,其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行,离子交换膜的作用是________________________________________________________________________。
答案:
(1)二氧化硫炉气的制造 二氧化硫的催化氧化 三氧化硫的吸收
(2)①NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ ②侯氏制碱法的工艺由制碱和制氯化铵两个过程组成,形成纯碱与氯化铵的循环 ③CO2、NaCl (3)用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2+、Ca2+,碱性条件下会生成沉淀,损害离子交换膜 防止H2与Cl2混合发生爆炸,同时防止Cl2进入阴极室,这样可以获得纯净的NaOH
解析:
(1)以硫铁矿为原料生产硫酸需经过铁矿的煅烧,二氧化硫炉气的制造、二氧化硫气体的催化氧化、产生的三氧化硫的吸收和硫酸的生成这三个主要生产阶段。
(2)①索尔维制碱法的原理是先向饱和的食盐水中通入足量的氨气,然后在通入足量的二氧化碳气体,这时发生反应:
NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,将NaHCO3过滤出来;洗涤干净,然后加热使其发生分解反应:
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
即得到了纯碱Na2CO3。
②侯氏制碱法与索尔维制碱法相比,优点是侯氏制碱法的工艺由制碱和制氯化铵两个过程组成,形成了纯碱与氯化铵的循环利用,减少了价值不大的CaCl2的生成。
③有流程示意图可看出侯氏制碱法可以循环使用的物质有CO2、NaCl。
(3)海水中得到的粗盐中往往含有一些杂质,必须加入一些化学试剂,使杂质沉淀,处理后的盐水还需进入阳离子交换膜,其原因是用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2+、Ca2+,碱性条件下会生成沉淀,损害离子交换膜。
电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行,离子交换膜的作用是防止阴极室的H2与阳极室Cl2混合发生爆炸,同时防止Cl2进入阴极室,这样可以获得纯净的烧碱——NaOH。
4.(16分)(2014·浙江卷)木糖醇(C5H12O5)可用作甜味剂、营养剂,在化工、食品、医药等工业中有广泛应用。
利用玉米芯中的多糖可以生产木糖醇,其工艺流程如下:
1—浸泡罐;2、3—反应罐;4—板式过滤机;5、10—浓缩罐;6—脱色柱;12—离心机(固液分离装置)
已知:
木糖与木糖醇的转化关系如下:
请回答下列问题:
(1)装置2中硫酸的主要作用是________。
(2)装置3中加入碳酸钙的目的是________________________________________________________________________。
(3)为除去木糖浆中的杂质离子,7、8装置中的填充物依次是________________________________________________________________________。
(4)装置9的作用是________。
A.冷却木糖浆B.水解木糖
C.氧化木糖D.还原木糖
(5)装置11的作用是________。
答案:
(1)催化
(2)中和剩余的硫酸,生成产物CaSO4有利于分离 (3)阳离子交换树脂、阴离子交换树脂 (4)D
(5)结晶
解析:
(1)玉米芯的主要成分是纤维素,玉米芯浸泡后在硫酸的催化作用下生成木糖。
(2)由于硫酸作催化剂,故需要加入过量碳酸钙中和剩余的硫酸,化学方程式为H2SO4+CaCO3===CaSO4+H2O+CO2↑,过量的碳酸钙和一部分微溶物CaSO4经过板式过滤机可以除去。
(3)经过浓缩罐和脱色柱后,木糖浆中还含有少量CaSO4,需要经过离子交换膜除去Ca2+和SO,因为阴离子交换树脂中含有NaOH,会与Ca2+形成微溶的Ca(OH)2,故7装置中的填充物是阳离子交换树脂(先除去Ca2+),8装置中的填充物是阴离子交换树脂(再除去SO)。
(4)进入装置9的溶液是木糖溶液,由木糖和木糖醇的转化关系,可以看出木糖发生了加氢的还原反应生成了木糖醇,故装置9的作用是还原木糖。
(5)木糖醇溶液经过装置10浓缩后进入装置11,因为装置12是离心机,是用于固液分离的装置,故装置11的作用是将木糖醇
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