高中化学第一单元走进化学工业课题1化学生产过程中的基本问题作业新人教选修2.docx

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高中化学第一单元走进化学工业课题1化学生产过程中的基本问题作业新人教选修2

第一单元课题1化工生产中的基本问题

一、选择题

1.下列说法正确的是（）

A．在设计化工生产的化学反应条件时，只要将化学反应的特点和化学反应理论相结合进行全面分析就没问题了

B．在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应的速率很高，就不需要考虑催化剂的问题

C．在现代工业上将二氧化硫氧化为三氧化硫的适宜条件是高温、高压和催化剂

D．在2SO2＋O2

2SO3中，对“450℃”的选择，来自对反应物性质和催化剂性质的综合考虑

答案：

D

解析：

解答：

在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应速率过高而对生产不利时，就要考虑施加负催化剂的问题。

分析：

本题考查化学工艺原理选择中反应条件的判断，需要从反应速率和化学平衡以及生产实际等方面进行考虑。

2.工业上制取硫酸，回收尾气中的废气常选用的试剂是（）。

A．氨水B．NaOH

C．H2SO3D．H2SO4

答案：

A

解析：

解答：

用氨水吸收尾气中的SO2，回收利用后还可生产化肥，且氨水价格较低。

分析：

工业制硫酸的尾气是二氧化硫，属于酸性气体，应该用碱性物质吸收，并且需要考虑经济等社会效益。

3.下列有关硫铁矿制硫酸的说法中，正确的是（）

A．沸腾炉中出来的炉气，可直接进入转化器中进行催化氧化

B．焙烧硫铁矿的反应中，二氧化硫是唯一的氧化产物

C．生产过程中要采用高温高压，以有利于二氧化硫更好地转化为三氧化硫

D．三氧化硫在吸收塔中被吸收时，通常用质量分数为98.3%的硫酸做吸收剂，而不直接用水吸收

答案：

D

解析：

解答：

A项中，炉化需要经过净化，除杂处理；B项中，锻炼FeS2时，铁元素和硫元素均被氧化；C项中，反应正向为放热反应，高温不利于SO3的合成。

分析：

本题考查硫酸工业中的实际操作，熟练掌握硫酸工业中二氧化硫的制取、净化、催化氧化、三氧化硫的吸收等是解题的关键​。

4.下列关于实验室制取硫酸的说法中，错误的是（）

A．实验室制取硫酸和化工厂制取硫酸原料相同，只有接触法反应中“设备”的大小不同

B．二氧化硫与氧气在催化剂的表面上接触时发生反应，所以这种制硫酸的方法称为接触法制硫酸

C．实验过程中所得尾气用水直接吸收后，滴入BaCl2溶液可检验H2SO4的生成

D．本实验在通风橱中进行

答案：

A

解析：

解答：

实验室制硫酸与化工厂制取硫酸的原料是不同的，工业制硫酸中使用的二氧化硫是煅烧硫铁矿或者是燃烧硫黄得到的，故A是错误的；B是接触法制硫酸的定义，故正确；在实验过程中尾气含有SO3和SO2，同时被水吸收后，溶液中存在SO42－、H2SO3，滴入BaCl2后，只有BaSO4可以形成沉淀，故可检验有H2SO4生成，C正确；本实验的尾气中含有二氧化硫气体，而二氧化硫有毒，所以实验应该在通风橱中进行，故D是正确的。

分析：

本题考查实验室制取硫酸的反应原理与工业制硫酸的区别，熟练掌握实验室制硫酸的操作是解题的关键​。

5.某制药厂尾气中含少量SO2气体，一般用NaOH溶液或氨水吸收，以防污染环境。

分别用0.1mol·L－1的NaOH溶液或同浓度的氨水处理相同量的尾气，两种方法所需吸收液的体积关系是（）

A．NaOH溶液的体积大于氨水B．NaOH溶液的体积等于氨水

C．NaOH溶液的体积小于氨水D．无法判断

答案：

B

解析：

解答：

SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O，SO2＋2NH3·H2O===（NH4）2SO3＋H2O。

分析：

氨水和氢氧化钠都是一元碱，相同浓度的两种溶液中和二氧化硫等例相同.

6.以氢气、一氧化碳为主要成分，供化学合成的一种气体叫合成气。

工业上通过“天然气蒸气转化”反应来得到合成气，其反应为：

CH4＋H2O（g）

CO＋3H2（正反应为吸热反应）。

工业上通过采用合适的温度和压强、适宜的催化剂以及合适的CH4和H2O配比来获得最佳的生产效率。

对于转化反应的有关叙述正确的是（）

A．增大压强，有利于得到更多的合成气

B．反应温度越低，越有利于合成气的生产

C．工业生产中采用加入过量水蒸气的方法来提高甲烷的利用率

D．工业生产中使用催化剂的目的在于提高甲烷的利用率

答案：

C

解析：

解答：

CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）ΔH>0，反应的特点是：

正反应是一个气体分子数增大的吸热反应。

低温、高压都不利于合成气的生成；催化剂的使用，不影响平衡的移动，即不影响反应物的转化率；同时低压也不利于工业化合成气的生产。

分析：

本题考查影响化学平衡移动的外界因素，熟练掌握勒沙特列原理是解题的关键​。

7.有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确的是（）

A．甲地有丰富的硫资源，水源能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂

B．为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，到达地面时达到安全浓度

C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体烧渣、废酸和废水等

D．选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应先考虑经济利益的问题

答案：

C

解析：

解答：

A项中，硫酸厂产生的SO2会污染环境，且H2SO4使用量小，会增加外销的成本；B项中，高烟卤并不能减小SO2的排放量；D项中，应首先考虑环保问题。

分析：

本题考查硫酸工业中经济效益和社会效益的分析判断，题目难度不大。

8.关于反应2SO2＋O2

2SO3，在一定条件下达到平衡状态，再加入一定量的18O2，则建立新平衡时，含有18O的物质是（假定原平衡体系中不含18O）（）

①二氧化硫②氧气③三氧化硫

A．①②B．②③

C．①②③D．①③

答案：

C

解析：

解答：

因该反应可逆，18O2不能彻底转化，部分进入SO3中，同时SO3逆向分解，部分18O进入SO2中，故三种物质均有18O。

分析：

本题考查同位素的示踪原理、化学反应的可逆性和可逆反应的特点，题目难度不大，熟练掌握可逆反应的特点是解题的关键​。

9.环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数，下列名词与环境污染无关的是（）

①温室效应②赤潮③酸雨④光化学污染⑤臭氧层空洞⑥水俣病⑦潮汐⑧大脖子病

A．①②B．⑦⑧

C．⑥⑦⑧D．②⑤⑦

答案：

B

解析：

解答：

①③④⑤属于大气污染，②⑥属于水污染，潮汐是一种自然现象，大脖子病是因人体缺乏碘元素造成的，所以⑦⑧不属于环境污染。

分析：

本题考查常见的生活环境的污染及治理，熟练掌握环境污染的各种类型是解题的关键​。

10.你认为减少酸雨的途径可以采取的措施是（）

①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃煤脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源

A．①②③B．②③④⑤

C．①③⑤D．①③④⑤

答案：

C

解析：

解答：

煤中含有硫，使用时可进行脱硫处理，最好减少煤的使用；烟囱加高只能减少烟尘的排放，不能减少SO2，在酸化的土壤中加石灰会使土壤碱性增强，不利于植物生长。

分析：

本题考查减少酸雨的方法，熟练掌握造成酸雨的原因是解题的关键​。

11.工业上以硫磺为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2等对环境有较大影响的有害气体。

能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是（）

A．NaOH溶液、酚酞试液B．石灰水、石蕊试液

C．碘水、淀粉溶液D．氨水、酚酞试液

答案：

C

解析：

解答：

A项和D项虽然能反应，但A在完全生成Na2SO3时溶液还是碱性，酚酞试液变色不明显，而D在SO2还没与氨水完全反应时就开始变色了。

B项石灰水中所含溶质较少，且石蕊试液的颜色变化不明显。

分析：

测定SO2含量必须要能跟SO2反应，而且可以用颜色变化来准确确定反应终点。

12.最近，国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中的（）

A．对废水、废气、废渣进行严格处理

B．在化学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

答案：

B

解析：

解答：

“绿色化学”是指在化学工业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。

分析：

本题考查对绿色化学概念的理解，题目难度不大，熟练掌握绿色化学的意义是解题的关键​。

13.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

答案：

B

解析：

解答：

硫酸工业的尾气中含有SO2气体，不能直接排入大气，A错；沸腾炉中排出的炉渣中含有Fe2O3、砷、硒化合物等，不能用作肥料，C错；D项中的反应在常压下效果较好。

分析：

本题考查二氧化硫的化学性质以及用途，题目难度不大，熟练掌握工业制硫酸的流程是解题的关键​。

14.下列物质的制备，符合工业生产实际的是（）

A．将氯气通入澄清石灰水中制漂白粉

B．用离子交换膜法电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气

C．将氢气和氯气混合后点燃，产物用水吸收制备盐酸

D．将SO2和O2的混合气加高压后，通过接触室，制备SO3

答案：

B

解析：

解答：

Cl2通入石灰乳中制漂白粉；H2和Cl2混合后点燃易爆炸；SO2和O2在接触室内常压条件下生成SO3即可。

分析：

本题考查漂白粉的制取、电解饱和食盐水、盐酸的制取和三氧化硫的制备，题目难度中等。

15.下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是（）。

A．硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是非氧化还原反

应

B．硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应

C．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂

D．硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度条件下进行

答案：

B

解析：

解答：

三个化学反应都是放热反应；三个反应中只有SO2―→SO3需使用催化剂；SO3―→H2SO4在常温下进行，且是非氧化还原反应。

分析：

本题考查工业制硫酸工艺中的反应原理，题目难度不大。

16.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）2SO3

B．消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染：

NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

C．制CuSO4：

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O

D．制CuSO4：

2Cu＋O2＋2H2SO4

2CuSO4＋2H2O

答案：

C

解析：

解答：

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。

分析：

本题考查绿色化学的概念，题目难度不大，熟练掌握绿色化学的理念是解题的关键​。

17.把1.0g含脉石（SiO2）的黄铁矿样品在氧气流中灼烧，反应完全后得0.78g残渣，则此黄铁矿的纯度是（）

A．33%B．66%

C．78%D．88%

答案：

B

解析：

解答：

4FeS2＋11O2

2Fe2O3＋8SO2Δm

480320160

x1－0.78

x＝

＝0.66（g）

故其纯度为：

×100%＝66%。

分析：

本题考查混合物的纯度计算，熟练掌握根据化学方程式的计算方法是解题的关键​。

18.有A、B、C、D四个中等城市，它们水源、能源充足，交通便利。

它们相对地理位置如下图所示。

各城市各有其特点：

A城是风光秀丽，人口稠密，土地供应紧张的旅游城市，环保要求高，近郊有丰富的FeS2资源；B城是一个新兴的工业城市，已建有大型磷肥厂，土地供应充足。

C城近郊有丰富的磷灰石资源，工业发达，但使用H2SO4的工业不多，土地供应充足；D城是一个古老的城市，它的周围是重要的农业区，是大量肥料的集散地。

现拟建年产1×105t硫酸的工厂，厂址应选在（）。

A．A城近郊B．B城近郊

C．C城近郊D．D城近郊

答案：

B

解析：

解答：

硫酸厂应建在靠近硫酸消费中心的地区，避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。

分析：

本题考查工业制取硫酸的综合评价，需要考虑原料、环境、经济效益等因素。

19.某工厂用CaSO4、H2O、NH3、CO2制备（NH4）2SO4。

其工艺流程如下：

下列推断不合理的是（）。

A．往甲中通CO2有利于（NH4）2SO4生成

B．生成1mol（NH4）2SO4至少消耗2molNH3

C．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

答案：

D

解析：

解答：

该反应原理为2NH3＋CO2＋H2O===（NH4）2CO3，CaSO4＋（NH4）2CO3===CaCO3↓＋（NH4）2SO4，CaCO3

CaO＋CO2↑。

直接蒸干会导致（NH4）2SO4分解。

分析：

本题考查工业上制备化学物质的化学反应原理的选择，题目难度不大。

20.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（）。

A．氢气和氮气合成氨的反应中，在加压下有利于氨的生成

B．醋酸溶液中滴入少量稀盐酸，溶液中c（H＋）增大

C．用热的纯碱水溶液洗涤油污物品时，去污效果较好

D．加催化剂V2O5，能提高SO2转化为SO3的转化率

答案：

D

解析：

解答：

催化剂只能改变反应速率，而不能使平衡发生移动。

分析：

本题考查勒夏特列原理的原理的应用，熟练掌握勒夏特列原理的含义是解题的关键​。

二．非选择题

21.黄铁矿主要成分是FeS2。

某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2（SO4）3溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00mL。

已知：

SO2＋2Fe3＋＋2H2O====SO42-＋2Fe2＋＋4H＋

Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋====2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

（1）样品中FeS2的质量分数是（假设杂质不参加反应）_________________________。

答案：

90.00%

（2）若灼烧6gFeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4，放出13.03kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

答案：

SO3（g）＋H2O（l）====H2SO4（l）ΔH＝－130.3kJ·mol－1

（3）煅烧10t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积（标准状况）为________L，制得98%的硫酸质量为________t，SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是________kJ。

答案：

3.36×106153.43×107

解析：

解答：

根据题给两个反应可推出SO2与K2Cr2O7的物质的量的关系为3SO2～Cr2O72-，再根据煅烧黄铁矿反应式4FeS2＋11O2

2Fe2O3＋8SO2

可推出

FeS2～Cr2O72-

所以n（FeS2）＝

n（Cr2O72-）＝

×0.02000mol·L－1×25.00×10－3L＝

×10－3mol

所以

（1）样品中FeS2的质量分数为

×100%＝90.00%。

（2）因6gFeS2产生n（SO3）＝2×

＝0.1mol，与水反应放出热量为13.03kJ，则1molSO3与水反应放出的热量为130.3kJ，所以热化学方程式为SO3（g）＋H2O（l）====H2SO4（l）ΔH＝－130.3kJ·mol－1。

（3）设煅烧10t上述黄铁矿理论上产生SO2的物质的量为x。

则有0.1000g∶（0.02000mol·L－1×25.00×10－3L×3）＝10×106g∶x

x＝1.5×105mol

所以V（SO2）＝1.5×105mol×22.4L·mol－1＝3.36×106L

根据质量守恒可求出制得98%的硫酸质量为

＝15t

SO2转化为H2SO4时放出的热量为两部分：

一部分为SO2转化为SO3放出的，另一部分SO3转化为H2SO4时放出的，可分别求出后相加而得到答案。

分析：

本题考查以黄铁矿为原料制取硫酸的相关计算和反应原理，题目难度中等，熟练掌握化学反应原理是解题的关键​。

22.工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。

为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品。

请按要求回答下列问题：

（1）将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式：

__________________、__________________。

答案：

2H2SO3＋O2===2H2SO4|2（NH4）2SO3＋O2===2（NH4）2SO4|2NH4HSO3＋O2===2NH4HSO4（任填两个）

（2）在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氢铵，此时溶液的温度会自行降低，并析出晶体。

①导致溶液温度降低的原因可能是______________；②析出的晶体可用于造纸工业，也可用于照相用显影液的生产。

已知该结晶水合物的相对分子质量为134，则其化学式为______________。

答案：

①反应吸热|②（NH4）2SO3·H2O

解析：

解答：

（1）本题要注意题目要求的是写出两个氧化还原反应的方程式（见答案）。

（2）①溶液温度降低一定是反应吸热所致；②析出的晶体用于造纸和显影液，说明晶体中含有还原性＋4价硫，因此推知晶体的主要成分为（NH4）2SO3，根据相对分子质量为134，可推出其化学式为（NH4）2SO3·H2O。

分析：

本题考查的主要是二氧化硫的化学性质，题目难度不大。

23.石膏也可用于工业生产二氧化硫，进而生产硫酸。

天然石膏的化学式为CaSO4·2H2O。

将天然石膏脱水后，第2步化学反应就可制得二氧化硫。

（1）写出第1步反应的化学方程式______________________________________。

答案：

CaSO4·2H2O

CaSO4＋2H2O

（2）在第2步化学反应中，下列原料可以使用的是（用序号填空）________。

写出有关化学反应的方程式______________________________________。

①空气②氧气③硫酸④焦炭

答案：

④|2CaSO4＋C

2CaO＋2SO2↑＋CO2↑

（3）在第2步化学反应中，可能会排入空气的气态污染物是________。

它（或它们）的主要危害是______________________________________。

答案：

二氧化硫和一氧化碳|二氧化硫导致酸雨，一氧化碳使人中毒

解析：

解答：

在CaSO4→SO2的变化中硫元素被还原，所以要使用还原剂（焦炭）。

焦炭的氧化产物中有可能含有一氧化碳。

分析：

本题考查利用石膏制取去硫酸的反应原理、环境污染物的危害等，题目难度不大，熟练掌握二氧化硫的性质是解题的关键​。

24.如下图所示的装置是仿照工业制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。

试填写下列空白：

（1）写出工业上用FeS2制取SO2的化学方程式：

______________________________。

答案：

4FeS2＋11O2

2Fe2O3＋8SO2

（2）写出上图中部分装置的作用：

①甲______________________________________；

②丙和丁：

______________________________________。

答案：

①干燥SO2和O2|②吸收SO3并做对照实验

（3）若丁装置在反应过程中出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直没有明显变化，产生这种现象的可能原因是：

①丙中插入浓硫酸中的导管插入太深，使两个吸收瓶内的压强差较大，导致SO3从丁的水中冒了出来，与水形成酸雾：

②________________________。

答案：

②浓硫酸对SO3的吸收效果远好于水的吸收效果，SO3被浓硫酸充分吸收

（4）上图装置中的甲和乙部分、丙和丁部分分别与工业制取硫酸的装置相对应，甲和乙相当于________；丙和丁相当于________。

答案：

接触室|吸收塔

（5）在硫酸工业制法中，下列对生产操作与说明生产操作的主要原因的叙述都正确的是________（填下列选项的序号）。

A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气中燃烧

B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化碳会与杂质反应

C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率

D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸溶液吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率

答案：

D

解析：

解答：

（2）甲装置除干燥SO2和O2外，还有2个作用：

使原料混合均匀；通过观察气泡的多少控制气体的流量。

（3）浓H2SO4可以吸收大量SO3形成发烟硫酸。

分析：

本题考查模拟工业制硫酸的反应原理、工业设备、二氧化硫的性质等，题目难度中等。

25.硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。

（1）硫酸的最大消费渠道是化肥工业，用硫酸制造的常见化肥有________（任写一种）。

答案：

硫酸铵（或硫酸钾）

（2）硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有________（填写序号）。

A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎

B．使用V2O5作催化剂

C．转化器中使用适宜的温度

D．净化后的炉气中要有过量的空气

E．催化氧化在常压下进行

F．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3

答案：

D

（3）在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：

2SO2（g）＋

O2（g）

2SO3（g）ΔH＝－98.3kJ·mol－1。

在实际工业生产中，常采用“二转二吸法”，即将第一次转化生成的SO2分离后，将未转化的SO2进行二次转化，假若两次SO2的转化率均为95%，则最终SO2的转化率为________。

答案：

99.75%

（4）硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备（沸腾炉、转化器、吸收塔）。

①三个设备分别使反应物之间或冷热气体之间进行“对流”。

请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的。

______________________________。

②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。

（只写出2个方程式即可）____________.

答案：

①SO3从吸收塔底部进入，吸收剂（浓硫酸）从顶部下淋，形成对流

②SO2＋NH3＋H2O===NH4HSO3；2NH4HSO3＋H2SO4===（NH4）2SO4＋2H2O＋

2SO2↑