课题1化工生产过程中的基本问题

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1、1 第第 1 单元单元 课课题题 1 本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 一 选择题 1 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 温室效应 赤潮 酸雨 光化学污染 臭氧层空洞 水俣病 潮汐 大脖子病 A B C D 解析 属于大气污染 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 不属于环境污染 答案 B 2 关于反应 2SO2 O22SO3 在一定条件下达到平衡状态 再加入一定量的 催化剂 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 二氧化硫 氧气 三氧化硫 A B C D 解析

2、 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 答案 C 3 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 O22SO3中 对 450 的选择 来自对反应物性质和催化剂性 V2O5 450 质的综合考虑 解析 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

3、产不利时 就要考虑施加负催化剂的问题 答案 D 2 4 2009 年天津质检 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 解析 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 答案 D 5 接触法生产硫酸的过程中 对废气 废水 废渣

4、废热的处理正确的是 尾气用氨水处理 污水用石灰乳处理 废渣用来造水泥 炼铁 设置废热锅炉 产生蒸汽 供热或发电 A B C D 解析 硫酸厂尾气中含有 SO2 可用氨水吸收处理 硫酸厂废水中含有硫酸可用石 灰乳中和 硫酸厂废渣中含有 SiO2 Fe2O3等 可用于制造水泥 炼铁 由于硫酸生产过程 中三个化学反应都是放热反应 可以充分利用这些反应放出的热能来降低生产成本 答案 D 6 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

5、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 解析 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 答案 A 7 某制药厂尾气中含少量 SO2气体

6、一般用 NaOH 溶液或氨水吸收 以防污染环境 分别用 0 1 mol 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 3 C NaOH 溶液的体积小于氨水 D 无法判断 解析 SO2 2NaOH Na2SO3 H2O SO2 2NH3 H2O NH4 2SO3 H2O 答案 B 8 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

7、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 解析 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 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 答案 C 9 2009 年青岛模拟 有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确

8、的是 A 甲地有丰富的硫铁矿资源 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 解析 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 答案 C

9、 10 将三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物叫做 发烟硫酸 H2SO4 nSO3 通常以 三氧化硫的质量分数表示其组成 今将 0 118 5 g 发烟硫酸试样溶于水 用 0 125 mol L 1的 NaOH 标准溶液滴定 用去此标准溶液 20 mL 恰好中和 则试样中 SO3的质量分数为 A 15 B 17 C 34 D 60 解析 找到关系 H2SO4 nSO3 2 n 1 NaOH n NaOH 0 125 mol L 1 0 02 L 2 5 10 3mol 则 n H2SO4 nSO3 mol 则有 g mol 1 98 2 5 10 3 2 n 1 0 118 5 2 n 1 2

10、5 10 3 80n g mol 1 n 0 216 2 则试样中 SO3的质量分数为 100 15 0 216 2 80 0 216 2 80 98 4 答案 A 二 非选择题 11 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 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 空气 氧气 硫酸 焦炭 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 解析 在 CaSO4 SO2的变化中硫

11、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 答案 1 CaSO4 2H2OCaSO4 2H2O 2 2CaSO4 C2CaO 2SO2 CO2 高温 3 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 12 已知氢氧化钙和碳酸钙在水中存在下列溶解平衡 Ca OH 2 s Ca2 aq 2OH aq CaCO3 s CO32 aq Ca2 aq 在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有 SO2 O2 N2 CO2等 为了除去有害气体 SO2并变废为宝 常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液 洗涤废气 1 写出上述两个反应的化学方程式 SO2与 CaCO3悬浊液反应

12、SO2与 Ca OH 2悬浊液反应 2 试说明用熟石灰的悬浊液而不用澄清石灰水的理由 3 在英国进行的一项研究结果表明 高烟囱可以有效地降低地表面的 SO2浓度 在上 世纪的 60 70 年代的十年间 由发电厂排放的 SO2增加了 45 但由于建造高烟囱的结果 地表面 SO2浓度却降低了 30 之多 请你从全球环境保护的角度 分析这种方法是否可取并简述理由 解析 本题以工业尾气中 SO2的处理为背景 考查了环保知识 解答问题的关键是 从反应的实质入手 答案 1 CaCO3 SO2 CaSO3 CO2 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O 2 由于 Ca OH 2的溶解度太小 澄清石灰水吸

13、收 SO2的效果不好 3 不可取 这种方法虽然能减少地表面 SO2的浓度 但 SO2仍然存在 污染并未消除 13 黄铁矿 主要成分为 FeS2 是工业制取硫酸的重要原料 其煅烧产物为 SO2和 Fe3O4 1 将 0 050 mol SO2 g 和 0 030 mol O2 g 放入容积为 1 L 的密闭容器中 反应 2SO2 g 5 O2 g 2SO3 g 在一定条件下达到平衡 测得 c SO3 0 040 mol L 1 计算该条件下反应的 平衡常数 K 和 SO2的平衡转化率 写出计算过程 2 已知上述反应是放热反应 当该反应处于平衡状态时 在体积不变的条件下 下列 措施中有利于提高 S

14、O2平衡转化率的有 填字母 A 升高温度 B 降低温度 C 增大压强 D 减小压强 E 加入催化剂 F 移出氧气 3 SO2尾气用饱和 Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料 反应的化学方程式为 4 将黄铁矿的煅烧产物 Fe3O4溶于 H2SO4后 加入铁粉 可制备 FeSO4 酸溶过程中需 保持溶液足够酸性 其原因是 解析 2 欲提高 SO2转化率 则平衡需正向移动 根据反应方程式知 降低温度 增大压强都使平衡右移 B C 正确 4 因 Fe2 Fe3 均能水解 为防止水解 故需加酸抑 制 铁粉除了能将 Fe3 还原为 Fe2 外 还可防止 Fe2 被氧化 答案 1 2SO2 g O2 g

15、2SO3 g 0 050 0 030 0 起始浓度 mol L 1 0 050 0 040 0 030 0 040 2 0 040 平衡浓度 mol L 1 所以 K 1 6 103 L mol 1 c2 SO 3 c2 SO 2 c O2 0 040 mol L 1 2 0 010 mol L 1 2 0 010 mol L 1 SO2 100 80 0 050 mol L 1 0 010 mol L 1 0 050 mol L 1 2 BC 3 SO2 H2O Na2SO3 2NaHSO3 4 抑制 Fe3 Fe2 的水解 防止 Fe2 被氧化成 Fe3 14 如下图所示的装置是仿照工业制

16、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 6 2 写出上图中部分装置的作用 甲 丙和丁 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 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 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 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 解析 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