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1、高中化学 第1单元 走进化学工业 课题1 化工生产过程中的基本问题 第2课时作业 新人教版选修2一、三废处理1.治理“三废”,保护环境,最主要的方法是()A.减少污染严重的工厂B.把“三废”深埋C.提高认识D.变废为宝,综合利用解析:对“三废”处理,最好是变废为宝,节约资源,综合利用。 答案:D2.在催化反应室中装有热交换装置,采用热交换装置的好处是()充分利用热量,降低能耗促使平衡向正反应方向移动,提高产率减少热量对环境的污染提高最终产品的纯度A.B.C.D.解析:使用热交换装置能充分利用热能,减少热量散失对环境造成的污染。由于SO2转化为SO3的反应是放热反应,温度降低有利于平衡向正反应方
2、向移动,提高SO2的利用率。答案:C3.工业生产硫酸的过程中,对废气、废液、废渣和“废热”的处理正确的是()尾气可用氨水处理污水可用石灰乳处理废渣可用来制造水泥、炼铁设置“废热”锅炉产生水蒸气,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;废水中的硫酸常用石灰乳中和;废渣中含有SiO2、Fe2O3等,可用于制水泥、炼铁;由于硫酸生产中的三个反应都是放热反应,可以充分利用这些反应放出的热量来降低生产成本。答案:D4.城市环境污染是当前突出的环境问题。如图中甲所示,X河流经某工业城市,其中a处在上游,附近有丰富的黄铁矿资源,d处在下游,有多个企业以硫酸为原料。根据某月该
3、市环保局监测站对X河水质检测的结果,绘制成图乙。根据甲、乙两图,判断下列说法错误的是()A.该市建设硫酸厂时,综合考虑诸多因素选址在b处最合理B.造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段C.工业、生活污水和固体废弃物等是造成X河污染的污染源D.d处污染程度减小,可能是某些污染物的离子发生反应所致解析:硫酸厂的厂址应建在河的下游,即d处,A项错;从乙图看,bc段的污染程度很大,是市区中的生活污水引起的,d处位于下游,但其污染程度很小,则可能是因为污染物的离子相互发生反应,导致污染程度降低了。答案:A二、能量的综合利用5.工业制硫酸的催化反应室里有一个热交换装置,有关它的下列说法正确的是()A.
4、其主要作用是给催化剂加热B.其作用是把生成的热量传递给需要预热的混合气体,并将反应后生成的气体冷却C.为了充分利用余热,使冷水经过热交换装置,从而得到热水D.进行热量传递时,冷、热气体流向相同解析:催化反应室中的热交换装置是在每两层催化剂的中间,因此起不到给催化剂加热的作用,热交换装置管内和管外流动的均是气体,且采用的是逆流(即气体流向相反)形式。答案:B6.在硫酸工业生产中,为了利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的催化反应室(如图)。下列有关说法中错误的是()A.上端进入的气体温度较高,下端出来的气体温度较低B.预热含有SO2的混合气体,有利于催化氧化C.A处流出的气体
5、为SO2和O2D.预热SO3,有利于被浓硫酸吸收解析:干燥的SO2与O2发生化学反应的有利条件是催化剂和400500 的温度,在通常状况下基本不发生反应,即使在加热的条件下,也基本上不发生反应。从热交换装置左侧进入热交换装置的SO2与O2的混合气体,在热交换装置内只是被加热升高温度,没有与催化剂接触,基本上没有SO3生成。从热交换装置内出来的热的SO2与O2的混合气体,进入催化反应室内的催化剂区域后,发生可逆反应生成SO3,并放出大量的热,SO3温度过高不易被吸收,所以下端出来的气体温度较低。答案:D(建议用时:30分钟) 1.工业上生产硫酸,回收尾气,选用的试剂是()A.氨水B.NaOHC.
6、稀硫酸D.浓硫酸答案:A2.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述中正确的是()A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B.增大体系压强,反应速率一定增大C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别为c1、c2,则t1t2时间内,SO3(g)的生成速率为v=解析:催化剂能同等程度地改变正、逆反应的速率,A错;若维持温度、密闭容器的容积恒定,充入“惰性气体”使压强增大,反应速率不增大,B错;降低温度,反应速率减慢,达到平衡所需的时间增长,C错;D对。答案:D3.下列说法中,不正确的是()A.硫酸工业的尾气必须
7、回收、净化处理,主要为了充分利用原料B.所谓“酸雨”,主要含有硫的氧化物以及形成的硫酸及亚硫酸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、净化处理有两方面的原因,不单单是充分利用原料。答案:A4.你认为减少酸雨的形成可以采取的措施是()少用煤作燃料把工厂烟囱造高燃料脱硫在已酸化的土壤中加石灰开发新能源A.B.C.D.解析:酸雨的形成主要是因为大量燃烧含硫的煤产生大量SO2排放到大气中造成的,所以能减少酸雨的形成,而把烟囱造高对SO2的产
8、生不影响。在酸化的土壤中加石灰是对酸雨造成的危害的处理,故不正确。答案:C5.工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染比用黄铁矿小,主要方面是()A.废气B.废渣C.废水D.酸雨解析:用黄铁矿制硫酸,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:B6.“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 m),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.催化剂解析:空气中SO2、O2接触时,SO2会部分转化为SO3,“飘尘”的作
9、用是催化剂。答案:D7.读某城市的城市布局示意图,回答有关问题:煤炭基地大型硫酸厂自来水厂疗养院大型商场食品厂化工厂造纸厂污水处理厂高等院校(1)该城市布局是否合理?请分析原因。(2)图中处分布大型黄铁矿(主要成分是FeS2)。写出制取二氧化硫、三氧化硫的化学方程式。(3)工业制硫酸的尾气中还含有少量的二氧化硫,如果排入大气,就会造成环境污染。你认为该企业应该采用什么方法回收、利用尾气中的二氧化硫,写出有关反应的化学方程式。(4)该市经济发达,每天有大量的汽车排放氮氧化合物、碳氢化合物,以及企业、家庭炉灶排放大量的二氧化硫、二氧化碳等,会导致市民心脏出现什么后果?该市应采取哪些措施防治大气污染
10、?解析:(1)煤炭基地、大型硫酸厂、化工厂布局合理,理由是煤炭基地、大型硫酸厂离消费中心近而化工厂接近原料基地,且在垂直风向的郊外;自来水厂、疗养院、大型商场、食品厂布局合理,自来水厂在河流上游,不受或少受污染,分布在居民区中心地带;造纸厂布局不合理,理由是它位于夏季风的上风地带,且离居民区、高等院校较近,大气污染严重;铁路穿过市区不合理,因为噪声污染、大气污染严重。(4)心脏供氧不足,心脏收缩性减弱,因而心脏输出量减少。答案:(1)煤炭基地、大型硫酸厂、化工厂布局合理,自来水厂、疗养院、大型商场、食品厂布局合理。造纸厂布局不合理,铁路穿过市区不合理。(2)4FeS2(s)+11O2(g)2F
11、e2O3(s)+8SO2(g)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(3)氨吸收法:SO2+2NH3+H2O(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4(NH4)2SO4+SO2+H2O(或石灰水吸收法:SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4CaSO4+SO2+H2O)(4)心脏供氧不足,心脏收缩性减弱,因而心脏输出量减少。该市应采取的措施是:大力植树造林;限制大量汽车将碳氢化合物、氮氧化合物排入大气;采用科学技术对硫酸厂、化工厂、造纸厂、煤炭基地的废气进行回收处理;创造条件,将造纸厂迁移到远离市区的郊外等等。8.酸雨能使大片水稻突然枯死,我国每年因酸雨污染都造成
12、大量的经济损失。(1)酸雨的形成主要是由于空气中含有气体。现取一份雨水,每隔一段时间测定其pH,结果如下:测定时间/h01248雨水pH4.734.624.564.554.55产生上述结果的原因是。(2)空气中的二氧化硫在烟尘的作用下与氧气结合也能形成酸雨,请写出反应的化学方程式:。(3)请提出两条防治酸雨的措施。答案:(1)SO2SO2溶于水形成H2SO3,由于空气中的氧气可以缓慢氧化H2SO3生成H2SO4 ,而硫酸是强酸,故溶液的pH逐渐减小 (2)2SO2+O2+2H2O2H2SO4(3)控制空气中SO2和氮氧化物的排放量植树造林,净化空气9.某化工厂以硫黄为主要原料之一生产硫酸,每小
13、时生产98%(质量分数)的硫酸的质量为a t,为使硫充分燃烧,且在下一步催化氧化时不再补充空气,要求燃烧后的混合气体中含氧气的体积分数为b%。若空气中氧气的体积分数为21%且不考虑各生产阶段的物料损失,则:(1)该厂每小时消耗标准状况下的空气体积为 m3。(2)为满足题设要求,b%的下限等于。解析:(1)由硫黄转化为硫酸的化学方程式为:S(s)+O2(g)SO2(g)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)氧气和硫酸之间的量的关系为(不计原料损失):3O22H2SO4322.4 L298 gVa106 g98%V(O2)=3.36105a L则每小时消耗标准状况下的空气为:V(空气)=1.6106a L=1 600a m3(2)由S(s)+O2(g)SO2(g)可知,在同温同压下,硫黄燃烧前后气体体积不变。a t 98%的硫酸中H2SO4的物质的量为a10 kmol,则硫黄燃烧生成的SO2的物质的量也为a10 kmol。根据O2体积守恒,列代数方程:1 600a m321%=1 600a m3b%+a10 kmol22.4 m3kmol-1化简得:b%=7%答案:(1)1 600a(2)7%
