高二化学人教版选修2 111 生产硫酸的基本流程 课时训练

1、人教版选修2课时训练1.1.1 生产硫酸的基本流程1.以下有关接触法制硫酸的论述错误的是()A.为提高反应速率和原料利用率,硫铁矿要在“沸腾”状态下燃烧B.为防止催化剂中毒,气体在进接触室前要先净化C.接触室中热交换器其主要作用是预热未反应的气体和冷却反应后的气体D.吸收塔中SO3从下而上,水从上而喷下,剩余气体从上部出来放空答案:D2.下列说法中正确的是()A.合成硫酸的工业尾气可以直接排入大气B.进入接触室的气体,必须先经净化、干燥C.从沸腾炉中排出的炉渣可以作为肥料D.在高温、高压下由SO2和O2合成SO3解析:A项中尾气含有大量SO2、SO3有害气体,直接排入大气易形成酸雨,故错误;C

2、项中炉渣可以作炼铁原料及制水泥、制砖原料,不能用作肥料,故错误;D项中SO2与O2反应的条件应该是高温、常压,故错误;B项中为了防止催化剂中毒,进入接触室的气体必须先经净化、干燥,故B正确。答案:B3.工业制H2SO4采用逆流的主要目的是()矿石充分燃烧接触室中预热反应气体和冷却生成气体吸收SO3时形成酸雾少提高原料的利用率和产品的产率A.B.C.D.解析:由于2SO2+O22SO3H<0。其正反应为放热反应,逆流操作后,可使温度下降,提高SO2的转化率,同时预热反应物,提高催化剂的催化活性。答案:B4.接触法制硫酸的沸腾炉出来的炉气必须经过净化处理,其正确过程是()A.洗涤、干燥、除尘

3、B.干燥、除尘、洗涤C.除尘、洗涤、干燥D.除去硒和砷的化合物解析:通入接触室的气体必须先净化,因为炉气中含二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及砷、硒化合物、矿尘等。砷、硒化合物和矿尘会使催化剂中毒,水蒸气对生产设备有不良影响。因此炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。干燥在净化过程中一般放在最后,故C正确。答案:C5.在制硫酸的工业中有以下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H<0,下列说法中错误的是()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400500 ,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.

4、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解析:用水吸收三氧化硫容易形成酸雾,应用98%的硫酸吸收三氧化硫。答案:D6.金属钾与金属钠的金属活动性相近,且钾比钠略强,当利用金属钾制金属钠时,发现钾与钠的共熔体难以分离,如调整温度到一定程度,则可用金属钠与氯化钾反应,制出金属钾,下面是四种物质的熔、沸点:KNaKClNaCl熔点/63.6597.8770801沸点/774882.91 500(升华)1 413根据平衡移动原理,可推知,用钠与氯化钾反应制金属钾的适宜温度是()A.97.8770 B.770774 C.850 D.1 4131 500 解析:控制温度使K蒸馏出来而Na不

5、蒸馏出来,所以温度应在774882.9 之间。答案:C7.用浓硫酸吸收SO3可得到H2SO4·1.5SO3,若用1 kg 98%的H2SO4充分吸收SO3后,再进行稀释,可得98%的H2SO4()A.2.78 kgB.2.6 kgC.2.42 kgD.2.22 kg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,可直接选大于2.5 kg的A项。此题可以硫守恒为依据推导,即m(98% H2SO4)=,解得m(98%H2SO4)2.78 kg。答案:A8.把1 g含脉石(SiO2)的黄铁矿样品在氧气流中充分灼

6、烧,反应完全后得0.78 g残渣,则此黄铁矿的纯度是()A.33%B.66%C.78%D.88%解析:设矿石中含FeS2的质量为x,则4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2m4×120160x1 g-0.78 g=0.22 gx=0.66 g。所以w(FeS2)=×100%=66%。答案:B9.有关二氧化硫的叙述正确的是()A.二氧化硫不能使溴水、高锰酸钾溶液迅速褪色B.接触法制硫酸的沸腾炉排出的炉气中含SO2C.实验室可用启普发生器制取二氧化硫D.用石灰水很容易区分二氧化碳和二氧化硫解析:SO2具有还原性,能使溴水、高锰酸钾溶液褪色,故A错。启普发生器的适用范围是块状

7、固体与液体不加热制气,而制备SO2用的Na2SO3为粉末,故不能用启普发生器制取,故C错。SO2、CO2都能使石灰水变浑浊,故D错。沸腾炉中发生4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2的反应,排出的炉气含SO2,故B正确。答案:B10.硫酸工业生产中,通过下列反应使SO2转化为SO3:2SO2+O22SO3H=-196 kJ·mol-1。已知常压下SO3的体积分数为91%,试回答下列问题:(1)在生产中常用过量的空气是为了。 (2)加热到450 是由于:。 (3)压强应采用(填“加压”“常压”或“减压”),原因是。 (4)尾气中的SO2常用氨水等碱溶液

8、吸收,因为 解析:工业生产中常增加某一廉价反应物的浓度,以提高另一反应物的转化率。硫酸工业生产中通入过量空气同样是为了使平衡向正反应方向移动,提高SO2的转化率,使成本较高的SO2得到较充分地利用。温度的选择不仅要从反应的程度考虑,更要考虑反应的速率和催化剂的活性。450 时催化剂的活性较高,选择此温度可提高反应速率,缩短反应达到平衡所需的时间,提高单位时间的产量。压强的选择主要考虑平衡的移动、设备及动力系统等方面的因素。虽然增大压强可提高该反应中SO2的转化率,但在常压下SO3的体积分数已达91%,而增大压强对设备、动力系统要求高。成本增大,不合算,故工业生产中采用常压。答案:(1

9、)使平衡向正反应方向移动,提高SO2的转化率,使成本较高的SO2得到较充分地利用(2)450 时,催化剂的活性较高,选择此温度可提高反应速率,缩短反应达到平衡所需的时间,提高单位时间的产量(3)常压常压下SO3的体积分数已达91%,而增大压强对设备、动力系统要求高,成本增大,综合经济效益降低(4)NH3+H2O+SO2NH4HSO3,即氨水吸收SO2生成NH4HSO3,避免污染环境11.下面的装置是仿照工业上制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%的硫酸吸收三氧化硫。请回答下列问题:(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的化学方程式:。 (2)甲和乙相当于工业上制取硫酸装

10、置中的。 (3)写出在催化剂表面所发生反应的化学方程式:,在实验过程中不能持续加热的理由是。 (4)在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右,你是如何控制和估计的?。 (5)若丁装置在反应过程中先出现气泡,不久就出现了雾,而丙装置一直都没有任何现象,产生这种现象的原因可能是。 A.浓硫酸对三氧化硫的吸收效率远高于水,三氧化硫被浓硫酸充分吸收B.三氧化硫的通气速率太快,三氧化硫未被水和浓硫酸充分吸收C.丙中的导气管插得太深,导致两个吸收瓶内的气压差较大D.丁中的导气管插得太浅,三氧化硫气体从水中逸出,与水蒸气化合形成酸雾解析:装置甲有多个作用:一

11、是通过观察气泡产生的速率调节通入二氧化硫、氧气的比例;二是使两种原料气体充分混合;三是起到干燥的作用。答案:(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)接触室(3)2SO2+O22SO3防止温度过高,而降低SO2的转化率及催化剂活性(4)可以通过调节气阀,控制气体流量,通过观察甲装置中气泡产生的速率进行估算(5)AC12.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)+O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO

12、3)=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SO2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、增大压强都能使平衡右移,B、C正确。(4)因Fe2+、Fe3+均能水解,为防止水解,故需加酸抑制