高中化学-硫酸工业环境保护l例题和解答

课时作业17硫酸工业环境保护时间：45分钟满分：100分一、选择题(15×4分＝60分)1．下列有关环境问题的说法正确的是 ()A．燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染【解析】A项石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，俗称“钙基固硫”，可减少SO2污染；B项当空气中臭氧的含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。【答案】A2．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 ()①温室效应②赤潮③酸雨④光化学烟雾⑤臭氧空洞⑥水俣病⑦潮汐⑧大脖子病⑨水华A．②⑨ B．⑦⑧C．⑥⑦⑧ D．②⑤⑦【解析】⑦潮汐是由地球的自转引起的自然现象，⑧大脖子病是人体缺碘引起的，它们都与环境污染无关。【答案】B3．(2010·华师大一附中模拟)某工厂废液中含有少量硫酸，拟选用下列物质中和后再排放。物质价格表物质CaCO3Ca(OH)2NH3NaOH市场参考价(元/kg)1.82.06.511.5从经济学角度考虑，应选择 ()A．CaCO3B．Ca(OH)2C．NH3D．NaOH【解析】假设中和98kg硫酸，分别需要100kgCaCO3、74kgCa(OH)2、34kgNH3、80kgNaOH，需要人民币依次为180元、148元、221元、920元。【答案】B4．接触法生产H2SO4的过程中，对废气、废水、废渣、“放热”的处理正确的是()①尾气用氨水处理②污水用石灰乳处理③废渣用来制造水泥、炼铁④设置“废热”锅炉，产生蒸汽来供热或发电A．①② B．①③④C．①②③ D．①②③④【解析】硫酸厂尾气中含有SO2，可用氨水吸收处理；废水中含有H2SO4，可用石灰乳中和；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的三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应的热能来降低生产成本。【答案】D5．某市和该市某住宅小区(该小区无工厂和矿山)的空气质量年报如下表所示：NO2SO2O3CO总悬浮颗粒物可吸入颗粒物浓度以(mg·m－3)计算某市一年平均80805128055住宅小区4013221315080由上表数据可以得出，造成该住宅小区空气污染的主要原因是 ()A．该住宅小区可能使用煤作为主要燃料B．该住宅小区使用天然气作为主要燃料C．该住宅小区汽车的人均拥有量比本市其他小区多D．该住宅小区使用煤气作为主要燃料【解析】从表中所列数据可知，该小区空气中含有大量的SO2、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物等污染物，可能是燃烧煤所致。【答案】A6．2007中国节能减排论坛于2007年11月18～19日在京召开，节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放，下列措施与节能减排不符合的是 ()A．工业制硫酸时，设置“废热”锅炉产生蒸气，用于发电B．推广使用乙醇汽油从而减轻大气污染，改善大气环境C．开采更多的能源，提高能源开采量D．燃烧煤的锅炉采用沸腾炉燃煤【解析】“开采更多的能源”很显然不符合“节能”的理念。【答案】C7．下列说法不正确的是 ()A．硫酸厂应该建在靠近原料产地的地区B．接触法制硫酸的主要步骤是造气、接触氧化和三氧化硫的吸收C．由于常压下SO2转化为SO3的转化率很高，所以SO2接触氧化时不采用高压的反应条件D．工业“三废”的综合利用不仅减少污染，还获得有用的副产品【解析】硫酸厂厂址选择的条件为：远离居民区，靠近消费区，交通便利等。因为硫酸属于危险品，运输费用远高于硫铁矿的运输费用。【答案】A8．常见的大气污染分为一次污染物和二次污染物。二次污染物是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或微生物作用下，发生变化所生成的新污染物。下列4种气体：①SO2，②NO，③NO2，④Cl2中，能导致二次污染的是 ()A．①②③④ B．只有①②④C．只有②④ D．只有②【解析】根据题给信息，SO2可以转化为SO3、H2SO3、H2SO4等二次污染物；NO可以转化为NO2，NO2可以转化为NO，它们都可以转化为二次污染物；Cl2可以转化为HCl、HClO等二次污染物。【答案】A9．在06年11月12日举行的“2006中国生物质能源发展战略论坛”上，国家发展和改革委员会工业司副司长熊必琳表示：预计到2010年，乙醇汽油将占我国汽油消费量的一半以上，并形成以“非粮”原料为主、技术进步为动力、经济效益为中心、缓解能源供应紧张压力和保护环境为目的的液体生物燃料产业链。下列说法不正确的是 ()A．工业上玉米、甘蔗渣都可以用来生产酒精B．推广乙醇汽油主要是考虑解决能源危机问题，其实它燃烧产生的污染比汽油大C．油箱中有水分，乙醇汽油易造成油质含水，而难以点火D．生物柴油属于酯类【解析】A中玉米和甘蔗渣中分别含有淀粉和纤维素，它们可用来生产酒精。B中乙醇加到汽油中可以有效地改善油品的性能和质量，能够降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放，是一种清洁能源，同时从题给信息中也可知乙醇汽油是一种环保型燃料；C中酒精易溶于水，造成油质含水；D中生物柴油是以油脂为原料，通过水解、酯化得到的高级脂肪酸甲酯。【答案】B10．化学工业在经济发展中的作用举足轻重，下列有关工业生产的叙述中，正确的是()A．硫酸生产中常采用高压条件提高SO2的转化率B．合成氨中采用及时分离氨气提高反应速率C．电解精炼铜时，溶液中c(Cu2＋)基本保持不变D．铝热反应常用于冶炼某些熔点较低的金属【解析】选项A中，硫酸工业生产常采用的是常压条件，因为常压条件下二氧化硫的转化率已很高；选项B中，合成氨中采用及时分离氨气的目的是为了使化学平衡向正反应方向移动，提高氮气和氢气的转化率，而并非提高反应速率；选项C中电解精炼铜时，由于使用的是粗铜，粗铜中含有极少量的锌、铁、金、银等杂质，故电解时锌、铁也要放电，则溶液中的铜离子因放电消耗比铜电解生成的少而导致浓度略有减小，故溶液中的铜离子浓度基本不变；选项D中，铝热反应常用于冶炼高熔点的金属。【答案】C11．下列说法正确的是 ()A．医疗上的血液透析利用了胶体的性质，而明矾净水与胶体无关B．硫酸工业接触室中热交换器的使用有利于降低工厂的能耗C．由于SO3与水反应放热，故硫酸工业的吸收塔中用冷水吸收SO3D．氯碱工业中，在阳极附近产生氢氧化钠【答案】B12．城市环境污染是当前突出的环境问题。如下图甲所示，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，判断下列说法中错误的是 ()A．造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B．工业、生活污水和固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源C．d处污染程度减小，可能是某些污染物的离子间发生反应所致D．该城市建造硫酸厂时，综合考虑诸多因素选址在b处最合理【解析】由乙图可知，bc段X河污染程度较大，说明X河流经市区时，工业、生活污水和固体废弃物污染了X河；X河d处污染程度减小，可能是河水中某些污染物间发生了离子反应；硫酸厂址的选择应远离市区，并靠近以H2SO4为原料的企业所在地，因此硫酸厂址选在d处最合理。【答案】D13．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 ()A．工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，以提高二氧化硫的转化率B．工业上合成氨通常采用20MPa～50MPa的压强，以提高原料的利用率C．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气D．经粉碎的黄铁矿在沸腾炉中燃烧得较快、较完全【解析】由于生产硫酸的反应中SO2转化为SO3的反应为可逆反应，通常为提高原料的利用率，增加较廉价的物质的用量使上述反应向生成SO3的方向移动，A项正确；由于合成氨的反应为气体分子数减少的可逆反应，所以通常采用增大压强的方法使平衡向生成氨气的方向移动；由于Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，所以将氯气通入饱和食盐水中时由于原溶液中Cl－的存在使上述平衡逆向移动；D项中主要是为了增大接触面积从而加快反应速率，由于勒夏特列原理的研究对象为达到平衡状态的可逆反应，所以只有存在可逆反应的体系才能用勒夏特列原理解释。【答案】D14．接触法制硫酸的炉气组成是SO2占7%，O2占11%，N2占82%，现有100L混合气体进入接触室反应后，总体积变为97.2L。则该变化过程中SO2转化率是 ()A．50% B．60%C．70% D．80%【解析】设参加反应的二氧化硫体积为2x2SO2＋O22SO3N2体积(L)总体积(L)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(开始时,体积(L)))711082100eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(反应后,体积(L)))7－2x11－x2x82100－x根据题意100－x＝97.2x＝2.8L二氧化硫的转化率为5.6L/7L×100%＝80%【答案】D15．某化工厂工业废水含H2SO4的质量分数为2%，采用边排放边中和的方法将它处理至基本上呈中性，处理方法如下图所示，若处理后废水pH＝7，则2%NaOH溶液的流量为()A．0.00816m3·s－1 B．0.01m3C．0.01632m3·s－1 D．0.02m3【解析】抓住pH＝7即n(NaOH)＝2n(H2SO4)这个等量关系列式求算。0．01m3·s－1×1.02g·cm－3×2%÷98g·mol－1×2×40g·mol－1÷1.02g·cm－3÷2%＝0.00816m3·s【答案】A二、简答题(40分)16．物质A～I的转化关系如下图所示，已知A是由两种元素组成的黄色固体；B是非金属单质；F是金属单质，G是可同碱溶液反应的氧化物。H的相对分子质量比D大16，反应①是工业上制取I的重要反应(部分反应物、生成物未列出)。依据上述信息，回答下列问题：(1)G是__________，H是__________。(2)工业上实现D→H转化在__________(填工业设备名称)中进行。(3)反应①的化学方程式为________________________。反应②的化学方程式为__________________________。【解析】中学黄色固体有硫、过氧化钠、二硫化亚铁、碘化银等。根据Mr(H)－Mr(D)＝16，推知：D＋O2→H，符合条件的D有：Na2O、NO、SO2、CO等，I可能是酸或碱。又因为“反应①是工业制I重要反应”，所以，A为二硫化亚铁，B为氧气，C为氧化铁，D为二氧化硫，I为硫酸。根据G氧化物与碱反应，G可能为两性氧化物，联想铝热反应知，E为铝，G为氧化铝，F为铁；G也可能为酸性氧化物，E为C或CO，则G为CO2。【答案】(1)CO2(或Al2O3)SO3(2)接触室(3)①4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2②3C＋2Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2(或3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2或2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3)[该反应产物必须与前面G相对应]17．(2010·北京海淀)请根据题目要求回答下列问题。(1)工业接触法制硫酸的生产中用到的设备有：①沸腾炉、②__________、③吸收塔，写出在设备②中发生的主要反应的化学方程式______________________________。(2)已知SO2转化为SO3的反应为放热反应，下图中正确的是__________(填序号)。(3)在吸收塔中，为了提高SO3的吸收率，工业上选择的吸收剂是__________(填序号)。A．H2O B．稀H2SO4C．98.3%H2SO4 D．NH3·H2O溶液(4)在101kPa时，燃烧1kg含FeS2质量分数为60%的黄铁矿，放出4265kJ的热量(假设杂质不参加反应)，则FeS2燃烧热的热化学方程式表示为____________________________________________________________________________。【解析】(1)接触法制硫酸三个设备依次是沸腾炉、接触室和吸收塔。在接触室里发生二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反应，也是制硫酸的关键反应。(2)二氧化硫与氧气反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，三氧化硫体积分数减小，①图错；2SO2＋O22SO3，正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向右移动，三氧化硫体积分数增大，②图正确。(3)用浓硫酸吸收三氧化硫能减少酸雾，提高三氧化硫的吸收效率。若直接用水吸收三氧化硫，形成大量酸雾，污染环境，且吸收效率低。若用氨水吸收三氧化硫，会生成硫酸铵。(4)m(FeS2)＝1000g×60%＝600g，n(FeS2)＝600g/120g·mol－1＝5mol,1molFeS2完全燃烧放出的热量为4265kJ/5＝853kJ。【答案】(1)接触室2SO2＋O22SO3(2)②(3)C(4)FeS2(s)＋eq\f(11,4)O2(g)eq\o(=,\s\up7(高温))eq\f(1,2)Fe2O3(s)＋2SO2(g)；ΔH＝－853kJ/mol18．图中表示的是生产硫酸的工业流程。(1)写出下图过程B的名称________。(2)为上述过程中制备二氧化硫设计两种方法________、________。(3)现在工业上制硫酸主要分造气、催化氧化和吸收三个阶段，其中发生氧化还原反应的阶段有________个，在催化反应室采取的下列措施中，可用勒夏特列原理解释的是________(填序号)。A．采用常压而不采用高压B．采用400℃～500C．用V2O5作催化剂D．在接触室内装有热交换器(4)该过程中制得的硫酸的质量分数和密度分别为98.0%和1.80g·cm－