第一單元 走進(jìn)化學(xué)工業(yè)檢測(A)(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題包括18小題,每小題3分,共54分,每小題只有一個選項符合題意)1下列化學(xué)工業(yè)中有關(guān)設(shè)備、原料、反應(yīng)條件配套的是()A.聯(lián)合制堿法制純堿:吸氨塔、碳酸塔、食鹽、二氧化碳、氨、3035 的氨化飽和食鹽水吸收CO2B.接觸法制硫酸:氧化爐、硫鐵礦、V2O5、常溫、常壓C.合成氨:沸騰爐、焦炭、鐵觸媒、500 D.氨氧化法制硝酸:合成塔、空氣、鉑銠合金、8 000 解析：接觸法制硫酸的適宜溫度為400500 ,B項錯誤;合成氨不使用沸騰爐,其主要設(shè)備為合成塔,C項錯誤;氨氧化法制硝酸的溫度不需要8 000 高溫,D項錯誤。答案：A2下列化學(xué)反應(yīng)中,起固氮作用的是()A.NO與O2反應(yīng)生成NO2B.N2與H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3C.NH3經(jīng)催化氧化生成NOD.由NH3制碳酸氫銨和硫酸銨解析：將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮稱為氮的固定。B項屬于人工固氮。答案：B3下面四個選項是四位同學(xué)在學(xué)習(xí)過化學(xué)反應(yīng)速率理論和化學(xué)平衡理論以后,聯(lián)系化工生產(chǎn)實際所發(fā)表的看法,你認(rèn)為不正確的是()A.化學(xué)反應(yīng)速率理論可指導(dǎo)怎樣在一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品B.化學(xué)平衡理論可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品C.化學(xué)反應(yīng)速率理論可指導(dǎo)怎樣提高原料的轉(zhuǎn)化率D.正確利用化學(xué)反應(yīng)速率理論和化學(xué)平衡理論都可提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益解析：對化學(xué)反應(yīng)速率理論的研究能夠提高單位時間的產(chǎn)量,但不能提高原料的利用率和轉(zhuǎn)化率,而對化學(xué)平衡理論的研究可以使化學(xué)平衡向生成某種產(chǎn)品的方向移動。答案：C4工業(yè)上接觸法制硫酸的生產(chǎn)中,下列措施有利于提高SO2轉(zhuǎn)化率的是()V2O5作催化劑通入過量O2兩次氧化SO2、O2循環(huán)使用通過熱交換器進(jìn)行熱交換通入過量的SO2A.B.C.D.解析：用催化劑只能增大化學(xué)反應(yīng)速率,不影響化學(xué)平衡;中通入過量的SO2,必然導(dǎo)致SO2的轉(zhuǎn)化率降低。答案：B5合成氨的反應(yīng)采用400500 溫度的原因是()A.溫度太低反應(yīng)速率太小B.該溫度時催化劑活性最大C.該溫度時反應(yīng)速率最大D.該溫度時N2的轉(zhuǎn)化率最高解析：工業(yè)合成氨反應(yīng)的特點是正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)。選用的適宜條件是400500 、鐵觸媒、1030 MPa,循環(huán)操作(N2與H2的體積比為13)。在400500 時催化劑的活性最大。答案：B6下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)的說法錯誤的是()A.在侯氏制堿工業(yè)中,向飽和氯化鈉溶液中先通氨氣,后通二氧化碳B.在硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)中,皆采用循環(huán)操作提高原料利用率C.在侯氏制堿工業(yè)中,二氧化碳可以循環(huán)利用D.硫酸工業(yè)中,用水來吸收三氧化硫解析：硫酸工業(yè)中,是用98%的硫酸來吸收三氧化硫,如果用水來吸收,則會產(chǎn)生酸霧,影響產(chǎn)率,D錯誤。答案：D7城市環(huán)境污染是當(dāng)前突出的環(huán)境問題。如圖甲所示,X河流經(jīng)某工業(yè)城市,其中a處在上游,附近有豐富的黃鐵礦資源,d處在下游,有多個企業(yè)以硫酸為原料。根據(jù)某月該市環(huán)保局監(jiān)測站對X河水質(zhì)檢測的結(jié)果,繪制成圖乙。根據(jù)甲、乙兩圖,判斷下列說法中錯誤的是()A.造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B.工業(yè)、生活污水和固體廢棄物等可能是造成X河污染的污染源C.d處污染程度減小,可能是某些污染物的離子間發(fā)生反應(yīng)所致D.該城市建造硫酸廠時,綜合考慮諸多因素選擇離市區(qū)較遠(yuǎn)的a處解析：硫酸廠選址應(yīng)建在靠近硫酸消耗中心的地區(qū),避開人口稠密的居民區(qū)和環(huán)境保護(hù)要求高的地區(qū)。答案：D8下列關(guān)于硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程的敘述錯誤的是()A.在催化反應(yīng)室中使用鐵粉作催化劑B.在催化反應(yīng)室中運用熱交換技術(shù)可充分利用能源C.把硫鐵礦磨成細(xì)粉末,可以提高原料的利用率D.該反應(yīng)在400500 進(jìn)行主要是因為該溫度下催化劑活性好解析：硫酸工業(yè)生產(chǎn)過程中,催化反應(yīng)室所使用的催化劑為V2O5。把硫鐵礦磨成細(xì)粉末,可以提高原料的利用率。實際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度、壓強(qiáng)等要綜合化學(xué)反應(yīng)的速率、限度、生產(chǎn)設(shè)備等方面來考慮。答案：A9含硫48%的黃鐵礦煅燒時FeS2損失2%,則下列說法不正確的是()A.該黃鐵礦含F(xiàn)eS2也是48%B.硫損失也是2%C.鐵損失也是2%D.該黃鐵礦含F(xiàn)eS290%解析：化合物的損失就是各元素的損失,且化合物的損失率等于所含元素的損失率。含硫48%的FeS2,含F(xiàn)eS2答案：A10下圖是一種以煙道氣為原料合成乙醇的工作原理示意圖。下列說法正確的是()A.該流程圖中只涉及4種形式的能量B.裝置X把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.合成塔中生成乙醇的反應(yīng)是化合反應(yīng)D.本工藝減少了煙道氣中CO2的排放解析：流程圖中涉及的能量有光能、電能、化學(xué)能、熱能和動能(機(jī)械能),A項錯誤;光能通過光電池轉(zhuǎn)化為電能,電能通過裝置X轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,B項錯誤;合成塔中化學(xué)方程式為2CO2+6H2CH3CH2OH+3H2O,不屬于化合反應(yīng),C項錯誤。答案：D11以下關(guān)于氨堿法與聯(lián)合制堿法的認(rèn)識,不正確的是()A.氨堿法生產(chǎn)純堿的原料便宜易得,步驟簡單,是最早的制堿工藝B.聯(lián)合制堿法又稱侯氏制堿法,是侯德榜在氨堿法的基礎(chǔ)上改進(jìn)形成的C.在聯(lián)合制堿法中,氯化鈉的利用率比氨堿法中的高D.聯(lián)合制堿法避免了氨堿法中對氯化鈣的處理解析：氨堿法生產(chǎn)純堿的原料為食鹽和石灰石,便宜易得,但它并非最早的制堿工藝,最早的制堿方法是路布蘭法。氨堿法的產(chǎn)品純度較高,制造步驟也比較簡單,但氯化鈉的利用率不高,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯化鈣難處理,是氨堿法的一大缺點。聯(lián)合制堿法是侯德榜在氨堿法的基礎(chǔ)上改進(jìn)的,因此也稱侯氏制堿法,該法繼承了氨堿法的優(yōu)點,克服了它的缺點。答案：A12在接觸法制硫酸中,進(jìn)入接觸室的氣體必須凈化、干燥,其主要原因是()A.防止催化劑中毒B.提高反應(yīng)效率C.提高SO2轉(zhuǎn)化率D.防止環(huán)境污染解析：爐氣中的砷、硒雜質(zhì)可使催化劑的活性降低甚至失效,進(jìn)入接觸室前必須凈化除去。答案：A13下列說法不符合生產(chǎn)實際的是()A.硫酸生產(chǎn)中,SO2催化氧化選擇110 MPa、400500 條件下進(jìn)行B.尾氣中含有少量SO2,可用石灰水吸收,然后再用硫酸處理C.工業(yè)上,通常采用以鐵為主的催化劑,在400500 和1030 MPa的條件下合成氨D.造氣中產(chǎn)生的CO,可在催化劑作用下,與水蒸氣反應(yīng)生成CO2和H2解析：增大氣體壓強(qiáng),SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高得并不多,所以硫酸廠通常采用常壓操作。答案：A14在接觸法生產(chǎn)H2SO4的過程中,對“廢氣、廢水、廢渣、廢熱”的處理正確的是()廢氣用石灰水或氨水處理污水用石灰乳處理廢渣用來造水泥或煉鐵設(shè)置“廢熱”鍋爐產(chǎn)生蒸汽來供熱或發(fā)電A.B.C.D.解析：接觸法生產(chǎn)硫酸尾氣中含有SO2,廢氣可用石灰水或氨水處理;廢水為酸性的,可用堿性的石灰乳處理;廢渣可作為煉鐵的原料,也可以用來提煉貴重金屬,還可作為制造水泥的原料或用于制磚。答案：D15工業(yè)制硫酸用硫黃作為原料產(chǎn)生的污染較用黃鐵礦小,主要體現(xiàn)在()A.廢氣B.廢渣C.廢水D.酸雨解析：用黃鐵礦制硫酸,廢渣較多,而硫黃作為原料,幾乎沒有廢渣,但廢氣的量沒有減少,也會產(chǎn)生廢水。答案：B16工業(yè)上常用氨堿法制取Na2CO3,將NH3和CO2先后通入飽和食鹽水而析出小蘇打,再經(jīng)過濾、煅燒得純堿。但卻不能用此方法制取K2CO3,其主要原因是()A.KHCO3溶解度較大B.KHCO3溶解度較小C.K2CO3溶解度較小D.K2CO3溶解度較大解析：一般金屬的碳酸氫鹽的溶解度大于其碳酸鹽的溶解度。鉀鹽就符合這一規(guī)律。碳酸氫鈉是一特例。答案：A17合成氨工業(yè)有下列生產(chǎn)流程,其先后順序為()原料氣制備氨的合成原料氣凈化和壓縮氨的分離A.B.C.D.解析：按合成氨工業(yè)流程,原料氣制備原料氣的凈化和壓縮合成氨氨的分離是其正確的順序。答案：B18在合成氨時,可以提高H2轉(zhuǎn)化率的措施是()A.延長反應(yīng)時間B.充入過量H2C.充入過量N2D.升高溫度解析：由反應(yīng):N2+3H22NH3H=-92.4 kJmol-1,達(dá)平衡時H2的轉(zhuǎn)化率不再變化,所以延長反應(yīng)時間不能提高H2轉(zhuǎn)化率。充入過量H2,平衡雖然移動,但H2的轉(zhuǎn)化率降低,升高溫度使平衡逆向移動,H2的轉(zhuǎn)化率降低,充入過量N2使平衡正向移動,H2轉(zhuǎn)化率提高。答案：C二、非選擇題(本題包括6小題,共46分)19(8分)合成氨和接觸法制硫酸都是重要的化學(xué)工業(yè)。(1)在合成氨的實際生產(chǎn)過程中,要分離出氨氣,目的是;而在硫酸工業(yè)合成SO3過程中,不需要分離出SO3,原因是。(2)接觸法制硫酸,尾氣中的SO2可用石灰水吸收生成CaSO3,然后再用硫酸處理,化學(xué)方程式為,。解析：(1)從氨合成塔出來的平衡混合氣體中,NH3的體積約占15%,因此需將NH3及時分離出,使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,提高原料的轉(zhuǎn)化率。SO2的催化氧化反應(yīng)達(dá)到平衡時,SO2的轉(zhuǎn)化率較高,故不需要分離出SO3。(2)用石灰水吸收SO2生成CaSO3,然后再用硫酸處理得到含量較高的SO2,可返回用作原料。答案：(1)減小生成物濃度,使平衡向生成NH3方向移動該反應(yīng)向生成SO3的方向進(jìn)行程度大,達(dá)到平衡后SO2含量較少,故不需要分離出SO3(2)SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4CaSO4+SO2+H2O20(7分)硫酸工業(yè)中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H<0,有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下:壓強(qiáng)SO2的轉(zhuǎn)化率溫度1105 Pa5105 Pa10105 Pa50105 Pa100105 Pa450 97.5%98.9%99.2%99.6%99.7%550 85.6%92.9%94.9%97.7%98.3%(1)在生產(chǎn)中常用過量的空氣是為了。(2)高溫對該反應(yīng)有何影響?,實際生產(chǎn)中采用400500 的溫度除了考慮速率因素外,還考慮到。(3)增大壓強(qiáng)對上述反應(yīng)有何影響?,但工業(yè)上又常采用常壓進(jìn)行反應(yīng),其原因是。(4)常用濃硫酸而不用水吸收SO3是由于,尾氣中SO2必須回收,主要是為了。答案：(1)使平衡正向移動,提高SO2的轉(zhuǎn)化率(2)高溫使反應(yīng)速率加快,縮短了達(dá)到平衡所需的時間,但是對SO2的轉(zhuǎn)化不利催化劑在該溫度下活性最大,催化效果最佳(3)加快反應(yīng)速率,且使平衡正向移動,有利于SO2轉(zhuǎn)化和SO3的生成常壓時SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,無采用高壓的必要,采用高壓還受動力、設(shè)備等條件的限制,提高了成本(4)用水吸收SO3易形成酸霧,吸收效果差,而用濃硫酸吸收則不易形成酸霧,吸收效果好防止空氣污染21(8分)工業(yè)制硫酸的流程如下所示:(1)早期以黃鐵礦為原料造氣,化學(xué)方程式為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,若消耗了12 g FeS2,上述反應(yīng)有 mol電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移。(2)如今改用固體硫為原料,同時生產(chǎn)過程中送入過量的空氣,該改進(jìn)從減少污染物的排放和兩個方面體現(xiàn)“綠色化學(xué)”。(3)如果C裝置中生成0.1 mol SO3,可放出9.83 kJ的熱量。則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。(4)硫酸廠尾氣處理的流程如下:G和M的主要成分一樣,如此處理的目的是,加澄清石灰水的離子方程式為。解析：(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO244e-480 g44 mol12 gn(e-)計算得:n(e-)=1.1 mol答案：(1)1.1(2)提高原料的利用率(3)SO2(g)mol-1(4)富集SO2SO2+Ca2+2OH-CaSO3+H2O22(12分)索爾維法的生產(chǎn)流程如下:氨水溶液A溶液B索爾維法能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),但其食鹽利用率只有70%,且所得副產(chǎn)品CaCl2沒有用處,污染環(huán)境。我國化工專家侯德榜發(fā)明的侯氏制堿法能制得純堿和氯化銨兩種重要產(chǎn)品。氯化銨主要用作氮肥。侯氏制堿法的原理是:在3035 的飽和食鹽水中,先通入氨至飽和,再通入二氧化碳得到碳酸氫鈉沉淀;過濾,將濾渣加熱而得到產(chǎn)品;濾液中加入細(xì)食鹽粉末,在1015 ,使NH4Cl沉淀,過濾,濾液為飽和食鹽水。據(jù)此回答下列問題:(1)寫出索爾維制堿法的各步反應(yīng)的化學(xué)方程式:;。(2)寫出侯氏制堿法第步反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(3)在索爾維制堿法中,可循環(huán)利用。(4)在侯氏制堿法中,可循環(huán)利用。解析：應(yīng)掌握氨堿法各步反應(yīng)的化學(xué)方程式及聯(lián)合制堿法的反應(yīng)原理。氨堿法中,NH3和部分CO2可循環(huán)利用,聯(lián)合制堿法中CO2和食鹽水可循環(huán)利用。答案：(1)NH3+H2O+CO2NH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2(2)NaCl+H2O+NH3+CO2NaHCO3+NH4Cl(3)NH3和部分CO2(4)CO2和食鹽23(7分).固硫劑是把煤燃燒時生成的二氧化硫以鹽的形式固定在爐渣中的物質(zhì),可減少二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴?。下列物質(zhì)中可用作固硫劑的有。A.CaOB.Na2CO3C.NH4NO3D.P2O5.以黃鐵礦為原料,采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡示如下:請回答下列問題:(1)在爐氣制造中,生成SO2的化學(xué)方程式為。(2)爐氣精制的作用是將含SO2的爐氣、及干燥,如果爐氣不經(jīng)過精制,對SO2催化氧化的影響是。(3)在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是、,從而充分利用能源。解析：.CaO是堿性氧化物,可與SO2反應(yīng);H2SO3的酸性大于H2CO3,Na2CO3與SO2反應(yīng),符合強(qiáng)酸制弱酸規(guī)律;NH4NO3、P2O5均不與SO2反應(yīng)。答案：.AB.(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)除塵水洗礦塵,砷、硒等化合物使催化劑中毒,水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響(3)利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣體上層反應(yīng)氣經(jīng)熱交換器溫度降到400500 進(jìn)入下層使反應(yīng)更加完全24(4分)以黃鐵礦為原料,用接觸法制取硫酸。黃鐵礦煅燒時FeS2的利用率為90%,SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3的轉(zhuǎn)化率為95%,SO3被吸收時有2%的SO3隨尾氣排出,現(xiàn)有含F(xiàn)eS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的黃鐵礦10 t,問能生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的H2SO4多少噸?解析：設(shè)能生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的H2SO4的質(zhì)量為x。FeS22H2SO412019610 t70%90%95%(1-2%)98%x解得:x=9.78 t答案：9.78 t