最新人教版高中化学《走进化学工业》单元测试.docx
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最新人教版高中化学《走进化学工业》单元测试
第一单元测评
(时间90分钟,满分100分)
一、选择题(每小题3分,共42分)
1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
2工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染较用硫铁矿小,主要方面是( )
A.废气B.废渣
C.废水D.酸雨
3(2009北京西城抽样测试)下列关于化工生产原理的叙述中,均符合目前工业生产实际的是( )
A.氯碱工业中,电解槽的阳极区产生NaOH
B.氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢,用水吸收得到盐酸
C.合成氨工业中,由于氨易液化,N2、H2循环使用,所以总体上氨的产率很高
D.二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫,三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸
4“飘尘”是物质燃烧时产生的粒状飘浮物,颗粒很小(直径小于10-7),不易沉降(可飘浮数小时甚至数年),它与空气中的SO2、O2接触时,SO2会部分转化为SO3,使空气酸度增加,飘尘所起的主要作用是…( )
A.氧化剂B.还原剂
C.吸附剂D.催化剂
5合成氨工业有下列生产流程,其先后顺序为( )
①原料气制备 ②氨的合成 ③原料气净化和压缩 ④氨的分离
A.①②③④B.①③②④
C.④③②①D.②③④①
6在制硫酸的工业中有以下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0,下列说法错误的是( )
A.生产中通入过量的空气,可以提高二氧化硫的转化率
B.生产中选择400~500℃,不仅能加快反应速率,而且催化剂的活性好
C.根据实际情况在生产中选择常压,可以提高综合经济效益
D.在接触室被氧化生成的三氧化硫,进入吸收塔被水吸收制成硫酸
7硫酸工业中,在催化反应室中装有热交换器。
采用热交换器的好处是( )
①充分利用热量,降低能耗 ②促使平衡向正反应方向移动,提高产率 ③减少热量及环境污染 ④提高最终产品的纯度
A.①B.①②
C.①②③D.①②③④
8合成氨反应N2+3H22NH3的正逆反应速率可用反应物或生成物浓度的变化来表示。
下列各关系中,能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.3v(N2)正=v(H2)正
B.v(H2)正=v(NH3)逆
C.2v(H2)正=3v(NH3)逆
D.v(N2)正=3v(H2)逆
9属人工固氮的化学反应是( )
A.N2与H2在一定条件下反应生成NH3
B.由NH3转变成NH4HCO3
C.NO与O2反应生成NO2
D.豆科植物的根瘤菌将氮的化合物转变成植物蛋白
10欲使馒头松软可口,常在揉面时加入面碱。
为探究其成分,向其中加入稀盐酸,发现产生了一种使石灰水变浑浊的气体,则面碱中可能含有( )
A.食盐B.烧碱
C.纯碱D.味精
11接触法制硫酸中,进入接触室的气体组成(体积分数)为SO27%、O211%、N282%。
在一定条件下达到平衡时,SO2的转化率为77%,则平衡时气体总体积是反应前的( )
A.38.5%B.77%
C.6.4%D.97.3%
12以下关于索尔维制碱法的描述正确的是( )
A.使用的原料为食盐、CO2、氨
B.精制盐水后应先通入CO2再通入过量的NH3
C.析出NaHCO3后的母液中已无NaCl,只有NH4Cl
D.索尔维法的缺点是盐利用率只有75%,生成的CaCl2难处理
13用浓硫酸吸收SO3可得到H2SO4·1.5SO3,若用1kg98%的H2SO4充分吸收SO3后,再进行稀释,可得98%的H2SO4( )
A.2.78kgB.2.6kg
C.2.42kgD.2.22kg
14下列说法中,不正确的是( )
A.硫酸工业的尾气必须回收,净化处理,主要为了充分利用原料
B.所谓“酸雨”中,主要含有硫的氧化物以及形成的硫酸及硫酸盐
C.大气中,大量的SO2来源于煤和石油的燃烧、金属矿石的冶炼
D.消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放
二、非选择题(共58分)
15(6分)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO,其反应式:
[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO ΔH<0。
(1)必须除去原料气中CO的原因是____________________________________________。
(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)吸收CO的生产适宜条件应是________________。
(3)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用。
醋酸铜氨溶液再生的适宜条件应是________________。
16(8分)某化学课外活动小组欲制取纯Na2CO3溶液并讨论实验过程中的相关问题。
可供选择的试剂有:
A.大理石 B.盐酸
C.氢氧化钠溶液D.澄清石灰水
三名同学设计的制备实验方案的反应流程分别如下:
甲:
NaOH溶液
Na2CO3溶液
乙:
NaOH溶液
NaHCO3溶液
Na2CO3固体
Na2CO3溶液
丙:
NaOH溶液
NaHCO3溶液
Na2CO3溶液
请完成下列问题:
(1)请指出甲、乙两方案的主要缺点:
甲方案________________;
乙方案________________。
(2)若采用丙方案制取纯Na2CO3溶液,其实验的关键有________________。
(3)假设反应③所得的NaHCO3溶液中含Na2CO3,现要利用A~D四种试剂证明Na2CO3的存在,你所选择的试剂有______________(填试剂代号)。
(4)假设反应②所得的Na2CO3固体中混有未分解的NaHCO3。
乙同学选择澄清石灰水测定其中NaHCO3的质量分数,乙同学能否达到实验目的?
________(填“能”或“不能”)。
若能,请说明计算所需的数据;若不能,请简要说明理由:
____________________________。
17(6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____________________。
(4)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。
将尾气通入粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液中,经过一系列处理后得到一种相对分子质量为172的化工原料J,试写出J的化学式________________。
18(6分)下图是工业接触法制硫酸的简单流程图:
(1)若沸腾炉中每燃烧0.12kgFeS2放了853kJ热量,写出此状况下FeS2燃烧的热化学方程式:
________________。
(2)反应2SO2+O22SO3是在500℃恒温密闭的接触室中进行的,能充分说明此反应已达到平衡的标志是________(填序号)。
①接触室中SO2、O2、SO3共存
②接触室中SO2、O2、SO3的浓度相同
③接触室中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2
④接触室中压强不随时间变化而变化
(3)从沸腾炉出来的气体经净化干燥处理后进入接触室,其气体体积组成是:
SO27%,O211%,N282%。
若有100体积这样的混合气体在接触室反应,一段时间后,气体总体积变为96.7体积,则反应后混合气体中N2和O2的体积比为________,此时SO2的转化率为________。
19(5分)某研究小组进行与NH3有关的系列实验。
(1)从下图中挑选所需的仪器,画出制取干燥NH3的装置简图(添加必须的塞子、玻璃导管、胶皮管;固定装置和尾气处理装置不用画),并标明所用试剂。
(2)将NH3通入溴水中,有N2生成,反应的化学方程式为__________________。
(3)为验证“同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”,该小组同学设计了如下图所示的装置,图中B管的容积是A管的2倍。
活塞K1、K2、K3、K4、K5均关闭(固定装置和尾气处理装置略,HCl和NH3均不溶于石蜡油,也不与之反应;装置气密性好)。
①在A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体,操作是________________________,控制活塞K4、K5,调节C,使B管充满与A管同压的干燥NH3。
②缓慢开启活塞K3,A管中的现象是______________________。
要达到实验目的,当反应完成并恢复到室温时,B管中预期的现象是__________;若观察不到预期现象,主要原因是________________________________________________________________________。
20
(一)(6分)硫在自然界存在于多种矿石中,例如:
矿石
黄铜矿
斑铜矿
辉铜矿
黄铁矿
主要成分
CuFeS2
Cu5FeS4
Cu2S
FeS2
(1)已知CuFeS2中铁元素质量分数为a%,则硫元素质量分数为________。
(2)黄铜矿、辉铜矿常用于冶炼铜,将尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是________,利用尾气中二氧化硫可以制备重要化工产品,其中一种酸和一种盐的化学式分别是________、____________。
(3)工业上,选择上述一种矿石,按下列流程生产化工产品:
①矿石X应选择上述矿石:
________(填名称),写出两条可能的理由:
________________________________________。
②沸腾炉中发生的主要化学反应中,氧化产物与还原产物的质量之比为______________。
(二)(4分)达喜是常用的中和胃酸的药物,它的组成可表示为aAl(OH)3·bMg(OH)2·mMgCO3·nH2O(a、b、m、n均为正整数)。
为了测定a、b、m、n的值,设计如下实验:
①取Wg样品,高温灼烧至质量不变时称重,固体质量减轻了26g;②取2Wg样品溶于足量稀硫酸,产生标准状况下4.48L气体;③在步骤②的溶液中加入过量的氢氧化钠溶液,过滤、洗涤、灼烧、称重,固体质量为48g;④在步骤③的滤液中通入过量的二氧化碳,过滤、洗涤、灼烧、称量,固体质量为20.4g。
根据数据计算:
W=________;达喜化学式为__________________.
21(6分)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:
________________________、____________________。
(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__________________;
③生产中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚或对苯二胺等物质,其目的是____________。
(3)能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是__________。
(填字母)
A.NaOH溶液、酚酞试液
B.KMnO4溶液、稀H2SO4
C.碘水、淀粉溶液
D.氨水、酚酞试液
22(6分)实验室用N2、H2合成氨气,并用酚酞试液检验生成的氨气,用锌与盐酸反应制取氢气,用NaNO2饱和溶液和NH4Cl饱和溶液共热制取氮气:
NaNO2+NH4Cl===NaCl+NH4NO2
NH4NO2
N2↑+2H2O
制取装置如图所示:
(1)装置A用于制取______。
(2)装置E中分液漏斗上方常用导管与圆底烧瓶相通,作用是__________;装置E与装置C直接相连,导管口连接方法为e接______。
(3)装置C的另一接口与其他仪器装置相连接时,导管口的连接顺序为:
另一接口____接____,____接____,____接____。
(4)装置D的作用为______,装置F导出的气体的成分为________。
(5)装置G内滴有酚酞的试液,用于检验氨气的生成,该装置中导管口能否插入液面以下______(填“能”或“不能”),理由是____________。
(6)从充分利用原料的角度看,装置G应装双孔塞,此时另一接口应与________为佳。
23(5分)某硫酸厂用接触法制硫酸的生产过程中,在燃烧黄铁矿时损失硫为5%(质量分数);在SO2的接触氧化时有92%的SO2转化为SO3;在吸收塔中损失SO3为0.6%(质量分数)。
现有含FeS295%的黄铁矿(杂质不含硫元素)100t,可制得98%的浓硫酸多少吨?
参考答案
1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进行。
答案:
C
2解析:
用硫铁矿制硫酸,废渣较多,而用硫黄作为原料,几乎没有废渣,但废气的量没有减少,也会产生废水。
答案:
B
3解析:
本题考查化学工业有关的化学知识,本题关键要明确化工原理及反应原理。
在阴极得到H2,破坏了水的电离平衡,留下OH-,故应在电解槽的阴极区产生NaOH,A错;工业制盐酸是用H2在Cl2中燃烧得到氯化氢,用水吸收得到盐酸,B错;N2、H2经循环使用,绝大部分转化成了氨,故氨的产率很高,C正确;三氧化硫在吸收塔内用水吸收易产生酸雾,不利于吸收,同时易损坏设备,故工业上三氧化硫用浓硫酸吸收,D错。
答案:
C
4解析:
空气中SO2、O2接触时,SO2会部分转化为SO3,“飘尘”的作用是催化剂。
答案:
D
5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:
B
6解析:
合成三氧化硫的条件与合成氨是不同的。
用水吸收三氧化硫容易形成酸雾,应用浓硫酸吸收三氧化硫。
答案:
D
7解析:
使用热交换器能充分利用热量,减少热量对环境的污染。
SO2转化为SO3是放热反应,温度降低有利于平衡向正反应方向移动。
答案:
C
8解析:
v正=v逆是判断可逆反应是否达到平衡状态的标志之一,由于同一反应用不同物质的浓度来表示反应速率时,数值可能不同,因此,比较时须将不同物质表示的反应速率按化学计量数换算成用同一物质表示,才能通过数值大小比较。
上述四个选项只有C正确。
答案:
C
9解析:
将游离态的氮转化为化合态的氮属于氮的固定。
答案:
A
10解析:
能使石灰水变浑浊的气体是CO2,在四个选项中只有纯碱与HCl反应生成CO2。
而食盐(NaCl)、烧碱(NaOH)、味精(NaOOC—CH2CH2COONa)与HCl反应都不生成CO2。
答案:
C
11解析:
根据2SO2 + O2===2SO3 ΔV
21
7%×77%7%×77%÷2
解得:
(1-7%×77%÷2)/(1×100%)=97.3%。
答案:
D
12解析:
氨碱法是以食盐、CO2、NH3为原料,先将NH3通入饱和食盐水,再通入CO2,析出NaHCO3后的母液有NH4Cl和NaCl,用Ca(OH)2处理后的废液中含NaCl和CaCl2,因此NaCl的利用率低。
答案:
AD
13解析:
此题注意吸收剂为98%的硫酸而非纯硫酸,且水吸收SO3后产物还能吸收SO3,只有这样全面考虑,方可正确作答。
如无B的干扰,可直接选>2.5kg的A。
此题也可以硫守恒为依据推导,即m(48%H2SO4)=
,
解得m(98%H2SO4)=2.78kg。
答案:
A
14解析:
硫酸工业尾气中主要含SO2,如直接排入空气中,一是污染大气,二是浪费原料,所以尾气的回收、处理有两方面的原因,不单单是充分利用原料。
答案:
A
15解析:
分析吸收CO反应的特点:
正反应是气体体积缩小的放热反应,对于这样一个可逆反应,用化学平衡原理及有关知识可完成本题。
答案:
(1)防止合成塔中的催化剂中毒
(2)低温、高压 (3)高温、低压
16解析:
设计实验应遵循科学性、安全性、可行性、简约性等原则。
NaOH与少量CO2反应生成Na2CO3,与足量CO2反应生成NaHCO3,甲方案不易得到纯Na2CO3溶液,乙方案经过溶液→固体→溶液等过程,过于烦琐。
丙方案巧妙利用两等份NaOH溶液,向其中一份中通入过量CO2,使其转化为NaHCO3,再将两份混合,因发生反应:
NaOH+NaHCO3===Na2CO3+H2O而生成纯净的Na2CO3溶液。
(3)(4)应利用Na2CO3和NaHCO3的不同来求解。
答案:
(1)甲
方案:
CO2的通入量不易控制 乙方案:
过程烦琐,操作复杂
(2)反应③应充分进行,反应③与④所用NaOH溶液的体积应相等
(3)A和B
(4)能 固体样品的质量和沉淀总质量
17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SO2+V2O5===V2O4+SO3,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V2O4+2SO2+O2===2VOSO4,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2VOSO4===SO2+V2O5+SO3。
(4)要考虑到SO2和碱或盐反应生成的亚硫酸盐,亚硫酸盐有较强的还原性,易被空气氧化,结合产物的相对分子质量172,可确定产物为生石膏CaSO4·2H2O,反应的化学方程式可表示为:
2SO2+O2+2CaCO3+4H2O===2[CaSO4·2H2O]+2CO2或2SO2+O2+2Ca(OH)2+2H2O===2[CaSO4·2H2O]。
答案:
(1)防止催化剂中毒
(2)冷凝管
(3)2VOSO4===SO2+V2O5+SO3
(4)CaSO4·2H2O
18解析:
本题考查硫酸的工业制法。
(1)0.12kg即1molFeS2燃烧放了853kJ热量,所以热化学方程式为:
FeS2(s)+
O2(g)
Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-853kJ·mol-1。
(2)反应2SO2+O2
2SO3是不等体积的反应,所以只有达到平衡时物质的量不变,压强不变。
本反应为可逆反应,所以接触室中SO2、O2、SO3一直共存,②③不一定。
(3)由题意可知SO27体积,O211体积,N282体积。
一段时间后,气体总体积变为96.7体积,则反应消耗SO26.6体积,O23.3体积,剩余O27.7体积,所以N2和O2的体积比为82∶7.7。
SO2的转化率=6.6/7×100%=94.3%。
答案:
(1)FeS2(s)+
O2(g)
Fe2O3(s)+2SO2(g) ΔH=-853kJ·mol-1
(2)④
(3)82∶7.7 94.3%
19解析:
本题是以氨气实验室制备和氨气性质为依托的一道实验设计题。
题目设计巧妙,富有创意。
(1)依据题目所给实验仪器图,挑选所需仪器,画出制取干燥NH3的装置简图,并标明所用试剂。
考查考生的逆向思维能力,即要求考生根据仪器确定反应原理;题目所给仪器中,没有酒精灯和大试管,显然不能用铵盐与碱(固体与固体混合物)加热制备NH3,到此,考生应该接着思考的问题是设计不通过加热而制取NH3的反应原理,再根据反应原理选择必要仪器,组装实验装置图。
答案:
(1)
(2)8NH3+3Br2===N2+6NH4Br或2NH3+3Br2===N2+6HBr
(3)①打开K1、K2,从K2处通入干燥的HCl气体,直到K1处有白雾出现,关闭K1、K2
②生成大量的白烟 B管中充满石蜡油 实验时A管中未全部充满干燥HCl气体
20解析:
(一)
(1)从CuFeS2组成上看,铜和硫的质量分数相等,S%+Cu%+Fe%=1,S%=(100%-a%)×
=(50-0.5a)%。
(2)形成酸雨,对建筑物和植物造成危害;二氧化硫是制硫酸、亚硫酸盐、硫酸盐的原料。
(3)根据流程图知,该生产线用于制硫酸。
选择硫铁矿,从矿石产量和硫的含量考虑。
沸腾炉中主要反应为4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2,氧化铁和二氧化硫既是氧化产物又是还原产物。
一个服从真理的灵魂永远不会沉沦地狱。
——罗曼·罗兰
(二)样品灼烧生成氧化铝和氧化镁,减轻的质量等于水和二氧化碳的总质量,计算时均以Wg样品为标准:
①计算碳酸镁的物质的量:
n(CO2)=n(MgCO3)=
×
=0.1mol,m(CO2)=4.4g;
②灼烧样品时,失水质量为m(H2O)=26g-4.4g=21.6g,n(H2O)=
=1.2mol
氢氧化镁的物质的量为
×
-0.1mol=0.5mol
③n(Al2O3)=
×
=0.1mol,n〔Al(OH)3〕=0.2mol。
④样品中结晶水的物质的量
n(H2O)=1.2mol-0.5mol-0.3mol=0.4mol。
所以,W=18g·mol-1×0.4mol+78g·mol-1×0.2mol+58g·mol-1×0.5mol+84g·mol-1×0.1mol=60.2g,
W=60.2;a∶b∶m∶n=0.2mol∶0.5mol∶0.1mol∶0.4mol=2∶5∶1∶4,达喜的化学式为
2Al(OH)3·5Mg(OH)2·MgCO3·4H2O。
答案:
(一)
(1)(50-0.5a)%
(2)形成酸雨,对建筑物和植物造成危害 H2SO4 Na2SO3,Na2SO4
(3)①黄铁矿 盛产黄铁矿,硫的质量分数高
②1∶1
(二)60.2 2Al(OH)3·5Mg(OH)2·MgCO3·4H2O
21解析:
(1)尾气中含有SO2,在氨水中发生的化学反应有:
SO2+H2O===H2SO3,SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O,SO2+NH3·H2O===NH4HSO3,而H2SO3、NH4HSO3、(
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