化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)1氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。現(xiàn)在約有80%的氨用來制造化肥，其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。材料一圖示為工業(yè)合成氨簡易流程圖：材料二某化工廠為了綜合利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品CaSO4，與相鄰的合成氨廠聯(lián)合設(shè)計了以下制備(NH4)2SO4的工藝流程： (1)材料一合成氨所需的原料氣制備中，其中氮氣的制備可以用(填一種方法)_，氫氣的制備可以用甲烷與水蒸氣在一定條件下反應(yīng)，生成二氧化碳和氫氣，則1 m3甲烷理論上能生成氫氣_L。原料氣要進(jìn)行徹底的凈化，其主要目的是_。(2)材料二沉淀池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為_，沉淀池中通入足量氨氣的目的是_。(3)材料三沉淀池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為_，侯德榜主要是設(shè)計了上述流程中的循環(huán)_(填“”或“”)，使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上。從沉淀池中提取出沉淀的操作是_。解析：本題考查合成氨工業(yè)、純堿工業(yè)等。合成氨中氮氣可以通過分離空氣得到。無論在材料二還是材料三中，沉淀池通入氨氣主要是為了使溶液呈堿性，有利于CO2的吸收。答案：(1)液化空氣法(合理均可)4 000防止催化劑中毒(2)CaSO4CO22NH3H2O=CaCO3(NH4)2SO4一方面提供反應(yīng)物，另一方面使溶液呈堿性有利于CO2的吸收(3)NH3CO2H2ONaCl=NH4ClNaHCO3過濾2(2015河北衡水)工業(yè)上常產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、廢渣、廢熱，如果處理不好，隨意排放，會造成污染，而如果科學(xué)回收，可變廢為寶。(1)工業(yè)制硫酸的尾氣中含有的少量SO2，可先用氨水吸收，再用稀硫酸處理。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；這樣處理的優(yōu)點是_；(2)硫酸廠產(chǎn)生的大量燒渣(硫鐵礦煅燒后的灰渣)的用途是_(寫一種即可)；寫出電解精煉銅陽極泥的一種用途_。(3)一座大型硫酸廠同時又是一座能源工廠，硫酸廠生產(chǎn)過程中的余熱若能充分回收利用，不僅不需要外界供應(yīng)能源，而且還可以向外界輸出大量的熱能。硫酸廠產(chǎn)生余熱的主要設(shè)備名稱是_。(4)干熄焦技術(shù)是將煉焦?fàn)t推出的約1 000 的赤熱焦炭，在熄焦室中被其逆流的冷惰性氣體(主要成分是氮氣，溫度在170 190 )熄滅。被加熱到700 800 的惰性氣體經(jīng)除塵后進(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸氣送往汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。干熄1 t焦炭可產(chǎn)生500 kg過熱蒸氣，可折合成46 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。舉出兩例采用逆流原理的化工設(shè)備或化學(xué)儀器_、_。(5)下圖表示石灰石膏法吸收SO2的工藝流程，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。解析：(1)氨水顯堿性與酸性氧化物SO2反應(yīng)，生成亞硫酸銨或亞硫酸氫銨，然后與稀硫酸反應(yīng)生成SO2和硫酸銨；(3)硫單質(zhì)或硫鐵礦在氧氣中燃燒均放出大量的熱，SO2與O2反應(yīng)是放熱反應(yīng)；(5)第一步反應(yīng)為酸性氧化物與堿反應(yīng)，生成CaSO3，第二步反應(yīng)是CaSO3被氧化生成CaSO4，配平即可。答案：(1)SO2NH3H2O=NH4HSO3,2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3H2O，(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2生成的SO2可用作制硫酸的原料，硫酸銨可作化肥(2)作高爐煉鐵的原料(或回收有色金屬、提取金銀、制磚等合理答案都可)回收貴金屬金、銀等(3)沸騰爐和接觸室(只回答沸騰爐也可以)(4)熱交換器冷凝管(或工業(yè)制硫酸中的吸收塔)(5)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，2CaSO3O24H2O=2CaSO42H2O3(2015衡陽聯(lián)考)工業(yè)接觸法制硫酸的流程如下圖所示：(1)若沸騰爐中每燃燒120 g FeS2放出85.3 kJ熱量，試寫出FeS2燃燒的熱化學(xué)方程式_。(2)反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是在500 恒溫密閉的接觸室中進(jìn)行的，能充分說明此反應(yīng)已達(dá)到平衡的標(biāo)志是_(填序號)。氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變SO2、O2、SO3的濃度相同SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比為212壓強(qiáng)不隨時間變化而變化(3)在接觸室中，下列措施有利于提高SO2轉(zhuǎn)化率的有_(填選項字母)。A升高溫度B減小壓強(qiáng)C不斷補充空氣 D及時分離出SO3(4)從沸騰爐出來的氣體經(jīng)凈化干燥處理后進(jìn)入接觸室，其氣體體積組成是：SO2 7%，O2 11%，N2 82%。若有100體積這樣的混合氣體在接觸室中反應(yīng)，一段時間后，氣體總體積變?yōu)?6.7體積，則反應(yīng)后混合氣體中N2和SO3的體積比為_，此時SO2的轉(zhuǎn)化率為_。(5)接觸室采用常壓而不采用高壓的原因是_。(6)某硫酸廠每天用含F(xiàn)eS2 60%的硫鐵礦500 t生產(chǎn)硫酸，如果在沸騰爐內(nèi)損失5%的硫，SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。每天能生產(chǎn)98%的硫酸_t。解析：(4)100體積混合氣體含N282體積，SO27體積，設(shè)反應(yīng)的SO2的體積為V，則2SO2O22SO3V 2 2 1 V V 10096.7V6.6則N2與SO3的體積比為826.641033SO2的轉(zhuǎn)化率為100%94.3%(6)設(shè)每天能生產(chǎn)98%的硫酸x tFeS22H2SO4120 29850060%(15%)90% 98%xxx427.5(t)答案：(1)4FeS2(s)11O2(g)=2Fe2O3(s)8SO2(g)H341.2 kJmol1(2)(3)CD(4)4103394.3%(5)常壓時SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，采用高壓SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大卻會大大增加設(shè)備成本(6)427.54碳酸氫銨是一種重要的銨鹽。實驗室中，將二氧化碳通入氨水可制得碳酸氫銨，用碳酸氫銨和氯化鈉可制得純堿。完成下列填空：(1)二氧化碳通入氨水的過程中，先有_晶體(填寫化學(xué)式)析出，然后晶體溶解，最后析出NH4HCO3晶體。(2)含0.800 mol NH3的水溶液質(zhì)量為54.0 g，向該溶液通入二氧化碳至反應(yīng)完全，過濾，得到濾液31.2 g，則NH4HCO3的產(chǎn)率為_%。(3)粗鹽(含Ca2、Mg2)經(jīng)提純后，加入碳酸氫銨可制得碳酸鈉。實驗步驟依次為：粗鹽溶解；加入試劑至沉淀完全，煮沸；_；加入鹽酸調(diào)pH；加入_；過濾；灼燒，冷卻，稱重。(4)上述步驟中所加入的試劑為_、_。(5)上述步驟中加鹽酸調(diào)pH的目的是_。(6)為探究NH4HCO3和NaOH的反應(yīng)，設(shè)計實驗方案如下：含0.1 mol NH4HCO3的溶液中加入0.1 mol NaOH，反應(yīng)完全后，滴加氯化鈣稀溶液。若有沉淀，則NH4HCO3與NaOH的反應(yīng)可能為_(寫離子方程式)；若無沉淀，則NH4HCO3與NaOH的反應(yīng)可能為_(寫離子方程式)；該實驗方案有無不妥之處？若有，提出修正意見。解析：(1)CO2氣體通入氨水中時，先發(fā)生反應(yīng)CO22NH3H2O=(NH4)2CO3H2O，當(dāng)CO2過量時發(fā)生反應(yīng)(NH4)2CO3CO2H2O=2NH4HCO3，所以先有(NH4)2CO3晶體析出。(2)由CO2NH3H2O=NH4HCO3知，當(dāng)0.800 mol NH3完全反應(yīng)時，生成NH4HCO3的物質(zhì)的量為0.800 mol，參加反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量為0.800 mol，則NH4HCO3的產(chǎn)率為100%92%。(3)過濾，除去反應(yīng)產(chǎn)生的CaCO3、Mg(OH)2等沉淀物；加入NH4HCO3的目的是產(chǎn)生NaHCO3沉淀。(4)題述步驟中主要除去Ca2、Mg2，且不引入其他雜質(zhì)，因此選用NaOH和Na2CO3。(6)該實驗是探究NH4HCO3與NaOH等物質(zhì)的量混合時，OH與NH反應(yīng)，還是與HCO反應(yīng)，因此在反應(yīng)后滴加氯化鈣是用Ca2來檢驗產(chǎn)物中是否有CO。假設(shè)反應(yīng)為HCOOH=COH2O，則CO與Ca2反應(yīng)生成CaCO3沉淀；假設(shè)反應(yīng)為NHOH=NH3H2O，則需加熱煮沸使NH3逸出，再滴加CaCl2稀溶液，避免NH3H2O的影響。答案：(1)(NH4)2CO3(2)92(3)過濾碳酸氫銨(4)氫氧化鈉碳酸鈉(5)中和過量的氫氧化鈉和碳酸鈉(6)HCOOH=COH2ONHOH=NH3H2O需先煮沸，然后滴加氯化鈣稀溶液5(NH4)2SO4是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常見化肥之一，某工廠用石膏、NH3、H2O、CO2制備(NH4)2SO4，首先將石膏磨成粉末制成CaSO4懸濁液，然后按如圖工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)： (1)操作1與操作2的順序能否調(diào)換？_(填“能”或“否”)，理由是_。(2)若已知常溫下CaCO3和CaSO4的溶解度分別為1.5103 g和2.1101 g，則由此可知CaSO4向CaCO3轉(zhuǎn)化的原因是_。(3)判斷操作2通入的是“適量CO2”(非“過量”)的簡單實驗方法是_。(4)從綠色化學(xué)角度考慮，該工藝流程中應(yīng)增加一個操作，這個操作是_。(5)豆腐是日常食品之一，它的制作過程中使用了石膏或鹽鹵，其中包含的化學(xué)原理是_。解析：(1)先通入氨氣的目的是使溶液顯弱堿性，這樣有利于二氧化碳的溶解吸收。(2)在溶液中溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀。(3)若通入的二氧化碳過量，則溶液中會有Ca(HCO3)2生成，此時加NaOH會析出碳酸鈣沉淀。(4)原料的循環(huán)利用是工業(yè)節(jié)能減排的有效方法之一。(5)豆腐的制作利用了膠體的聚沉。答案：(1)否中性條件下CO2的溶解度很小，不能把CaSO4完全轉(zhuǎn)化為CaCO3(2)由CaSO4向CaCO3的轉(zhuǎn)化過程中并存著兩個沉淀溶解平衡：CaSO4(s)Ca2SO，Ca2COCaCO3(s)，隨著CO2的通入，CO的濃度增大，平衡向CaSO4溶解和CaCO3沉淀生成的方向移動，即溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀(3)取少量濾液至試管中，加入少量NaOH溶液，若無渾濁出現(xiàn)則證明操作2通入的是“適量CO2”(4)將提純(NH4)2SO4后的濾液用于制CaSO4懸濁液(5)膠體中加入電解質(zhì)，膠體發(fā)生聚沉6我國著名化學(xué)家侯德榜先生發(fā)明的“侯氏制堿法”，因原料利用率高，并能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，從而享譽國內(nèi)外。“侯氏制堿法”的基本做法是向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳，獲得碳酸氫鈉晶體，再將所得碳酸氫鈉晶體加熱分解后即可得到純堿。它的反應(yīng)原理可用下列化學(xué)方程式表示：NaCl(飽和)NH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。某課外興趣小組同學(xué)，按照“侯氏制堿法”原理，設(shè)計了如下一套實驗裝置：實驗室可供選用的藥品有：濃氨水、純堿、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、熟石灰、氯化銨、氯化鈉。(1)A、D中最合適的試劑為：A_；D_(填名稱)。(2)指出該裝置中的錯誤_(至少兩處)。(3)在改進(jìn)裝置后，該同學(xué)進(jìn)行了實驗，實驗所用的飽和NaCl溶液中含溶質(zhì)58.5 g，實驗最后得到無水碳酸鈉26.0 g，則其產(chǎn)率為_；該同學(xué)針對其實驗結(jié)果，認(rèn)真分析了造成損失的原因，發(fā)現(xiàn)其操作步驟并沒有錯誤，則主要原因是_。(4)在“侯氏制堿法”工業(yè)生產(chǎn)中，原料的利用率高，大大降低了成本。請問本實驗中哪些物質(zhì)可重復(fù)利用？_。解析：本題以侯氏制堿法的原理為切入點，分別考查藥品的選用、操作過程分析、實驗裝置評價、化學(xué)計算、化工生產(chǎn)原理等。根據(jù)反應(yīng)原理，實驗操作過程為先制得NH3(左邊裝置)和CO2(右邊裝置)，再將制得的氣體依次通入飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體，再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿。答案：(1)氯化銨和熟石灰稀鹽酸(2)B、C之間缺少止水夾；B裝置應(yīng)與大氣相通，不能為密閉裝置；通NH3的導(dǎo)管不應(yīng)伸入液面以下(任填兩種)(3)49.1%NaHCO3在水中有較大的溶解度，未能全部沉淀出來(4)NH4Cl、CO27高溫裂解法處理工業(yè)廢硫酸工藝流程如圖：廢硫酸高溫裂解的基本原理可用下列方程按兩個階段進(jìn)行H2SO4(l)SO3(g)H2O(g)H1176 kJmol12SO3(g)2SO2(g)O2(g)H2196 kJmol1為研究廢硫酸的霧化和裂解情況，有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下：霧化后廢硫酸液滴直徑廢硫酸完全裂解所需時間普通霧化器8001 200 m10 s以上旋轉(zhuǎn)式霧化器600850 m810 s壓縮風(fēng)霧化器400650 m67 s超聲波霧化器100300 m3.55 s(1)由上表數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是_；(2)廢硫酸裂解成SO2總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_；(3)在催化氧化室中發(fā)生反應(yīng)：2SO2O2(g)2SO3(g)H196 kJmol1某溫度時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3.5，平衡后再充入一定量氣體測得100 L的恒容密閉容器中含有3.0 mol SO2,16.0 mol O2和3.0 mol SO3(g)，此時平衡_。(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動；上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變下列條件，能使SO2的物質(zhì)的量比原來減小的是_(填選項字母)；A保持溫度和容器體積不變，充入1.0 mol O2B保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入3.0 mol N2C降低溫度D在其他條件不變時，縮小容器的體積(4)尾氣SO2用飽和Na2SO3溶液吸收可得到一種化工原料，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；解析：(1)由表中數(shù)據(jù)得出，廢硫酸液滴直徑越小，完全裂解所需時間越短，即裂解速率越快。(2)由題目中H2SO4(l)SO3(g)H2O(g)H1176 kJmol12SO3(g)2SO2(g)O2(g)H2196 kJmol12得2H2SO4(l)=2SO2(g)O2(g)2H2O(g)HH12H2548 kJmol1(3)再充入一定量氣體時，c(SO2)0.030 molL1，c(O2)0.160 molL1，c(SO3)0.030 molL1，則Q Lmol1>K，故平衡向逆反應(yīng)方向移動。A項，平衡右移，SO2的物質(zhì)的量減??；B項，保持溫度和壓強(qiáng)不變，再充入3.0 mol N2，需要增大體積，SO2、O2、SO3的濃度均降低，相當(dāng)于減壓，故平衡左移；C項，平衡右移；D項，加壓，平衡右移。(4)化學(xué)反應(yīng)方程式為：SO2H2ONa2SO3=2NaHSO3。答案：(1)廢硫酸液滴直徑越小裂解速率越快(其他合理答案也可)(2)2H2SO4(l)=2SO2(g)O2(g)2H2O(g)H548 kJmol1(3)向逆反應(yīng)方向ACD(4)SO2H2ONa2SO3=2NaHSO3