2024-2025学年高中化学第一单元走进化学工业课题1化工生产过程中的基本问题课时演练含解析新人教版选修2

PAGE6-课题1化工生产过程中的基本问题1．有关接触法制硫酸的叙述不正确的是()A．硫黄和硫铁矿均可作为生产原料B．将矿石粉碎，是为了提高矿石的利用率C．反应中通入过量的空气是为了提高FeS2和SO2的转化率D．从汲取塔出来的硫酸经浓缩后可以变成发烟硫酸解析：A项，理论上，可转化成SO2的任何含硫物质均可作为硫酸的生产原料(如S、FeS、FeS2、H2S等)，但在生产实践中，应选取那些储量大、矿质品位高、资源丰富、便于开采和加工的矿物作为化工原料。综合分析，A正确。B项，生产中对矿石进行粉碎，既可增大原料之间的相对接触面积(增大反应速率)，又可提高原料的利用率(转化率)，故B正确。C项，从硫酸生产的三个反应看(FeS2eq\o(→,\s\up10(O2))SO2eq\o(→,\s\up10(O2))SO3eq\o(→,\s\up10(H2O))H2SO4)，有两个反应要耗用氧气，故生产中可采纳通入过量空气的方法来提高FeS2和SO2的转化率[炭炉炉气中φ(SO2)＝7%，φ(O2)＝11%，O2明显过量]，故C正确。D项，在汲取塔中，是用98.3%的浓硫酸汲取SO3，所得到的是“发烟硫酸”，可用水或稀硫酸稀释，制得各种浓度的硫酸，故D错误。答案：D2．下列关于试验室制取硫酸的说法中，错误的是()A．试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C．试验过程中所得尾气用水干脆汲取后，滴入BaCl2溶液可检验H2SO4的生成D．本试验在通风橱中进行解析：试验室制硫酸与化工厂制取硫酸的原料是不同的，工业制硫酸中运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；在试验过程中尾气含有SO3和SO2，同时被水汲取后，溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)、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；本试验的尾气中含有二氧化硫气体，而二氧化硫有毒，所以试验应当在通风橱中进行，故D是正确的。答案：A3．工业上制取硫酸，回收尾气中的废气常选用的试剂是()A．氨水B．NaOHC．H2SO3D．H2SO4解析：用氨水汲取尾气中的SO2，回收利用后还可生产化肥，且氨水价格较低。答案：A4．工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2等对环境有较大影响的有害气体。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是()A．NaOH溶液、酚酞试液 B．石灰水、石蕊试液C．碘水、淀粉溶液 D．氨水、酚酞试液解析：测定SO2含量必须要能跟SO2反应，而且可以用颜色变更来精确确定反应终点。A项和D项虽然能反应，但A在完全生成Na2SO3时溶液还是碱性，没变色，而D在SO2还没与氨水完全反应时就起先变色了。C项石灰水中所含溶质较少，且石蕊试液的颜色变更不明显。答案：C5．2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up10(V2O5),\s\do15(△))2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()A．催化剂V2O5不变更该反应的逆反应速率B．增大反应体系的压强，反应速率肯定增大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)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v＝eq\f(c2－c1,t2－t1)解析：本题重点考查化学反应速率的影响因素，还有反应速率的简洁计算。V2O5作为催化剂，能同等程度的变更正、逆化学反应速率，A不正确；压强并不是影响反应速率的唯一因素，只有当其他条件不变时，增大压强，反应速率才增大，B不正确；不管反应吸热、放热，降低温度均减小反应速率，达到平衡时间增多，C不正确，据v＝eq\f(Δc,Δt)，可知D正确。答案：D6．某工厂用CaSO4、H2O、NH3、CO2制备(NH4)2SO4。其工艺流程如下：eq\x(CaSO4溶液)eq\o(→,\s\up10(足量NH3))eq\x(甲)eq\o(→,\s\up10(适量CO2))eq\x(乙)eq\o(→,\s\up10(过滤))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(滤液\o(→,\s\up10(提纯))NH42SO4,CaCO3\o(→,\s\up10(煅烧))生石灰))下列推断不合理的是()A．往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4生成B．生成1mol(NH4)2SO4至少消耗2molNH3C．在实际生产中CO2可被循环运用D．干脆蒸干滤液能得到纯净的(NH4)2SO4解析：该反应原理为2NH3＋CO2＋H2O=(NH4)2CO3，CaSO4＋(NH4)2CO3=CaCO3↓＋(NH4)2SO4，CaCO3eq\o(=,\s\up10(煅烧))CaO＋CO2↑。干脆蒸干会导致(NH4)2SO4分解。答案：D7．有关硫酸工业综合经济效益的说法中，正确的是()A．甲地有丰富的硫铁矿资源，水源、能源足够，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽然当地运用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂B．为削减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，保证地面达到平安浓度C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、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：硫酸厂是污染性的企业，不应建在风景区；当地运用硫酸的工业不多，也不宜建硫酸厂，因为硫酸的远程运输成本高，危急性大，故A错误。将SO2排放到高空，SO2的总量不会削减，且会形成酸雨危害环境，故B错误。选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时，必需考虑环保问题，也就是要提高综合经济效益，故D错误。答案：C8．(1)火山喷发所产生的硫磺可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸：①为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装________(填设备名称)。汲取塔中填充有很多瓷管，其作用是______________________________________。②为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为________。假设接触室中SO2的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为________(空气中氧气的体积分数按0.2计)，该尾气的处理方法是________________。③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是________(可多选)。A．耗氧量削减B．二氧化硫的转化率提高C．产生的废渣削减D．不须要运用催化剂(2)硫酸的用途特别广，可应用于下列哪些方面________(可多选)。A．橡胶的硫化B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成C．铅蓄电池的生产D．过磷酸钙的制备(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要缘由之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效削减煤燃烧时SO2的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①反应设备中应安装热交换器，用来移去反应中放出的热量，使反应后的气体降温并预热未反应的气体。塔内装有瓷管，从塔的下部通入的三氧化硫与塔上淋洒下来的浓硫酸在瓷管表面接触而被汲取。②流量计1通入氧气的作用是与硫磺发生反应生成SO2，流量计2通入氧气的作用是与SO2反应生成SO3。设有1mol的硫磺，则在燃烧室中消耗氧气1mol，生成1molSO2，实际通入氧气为1.5mol，则空气为7.5mol；在接触室中1molSO2理论消耗0.5molO2，则需通入接触室中的O2为1.25mol，空气为6.25mol，故流量计1与流量计2中的体积比为1.5∶1.25＝6∶5＝1.2。SO2的转化率为95%，消耗0.475mol的O2，剩余0.05molSO2，则SO2的体积分数为：[0.05/(7.5＋6.25－1－0.475＋0.05)]×100%＝0.4%＝0.004。用氨水汲取尾气中低浓度的SO2生成亚硫酸氢铵，最终用做化肥。③两种方法的不同在于第一步反应：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up10(△))2Fe2O3＋8SO2与硫铁矿的反应耗氧量增多，产生的废物也多。(2)B项中有磺酸基的引入，与硫酸有关；C项中硫酸做蓄电池的电解质溶液，D项中过磷酸钙可由硫酸分解磷矿干脆制得。(3)SO2可用石灰石除去，反应为2CaCO3＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up10(△))2CaSO4＋2CO2(或2SO2＋2CaO＋O2eq\o(=,\s\up10(△))2CaSO4)。答案：(1)①热交换器增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的汲取②1.20.004用氨水汲取③A、C(2)B、C、D(3)CaCO3eq\o(=,\s\up10(高温))CaO＋CO2↑、2SO2＋2CaO＋O2eq\o(=,\s\up10(△))2CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O2eq\o(=,\s\up10(△))2CaSO4＋2CO2)9．分析下面两个案例并回答有关问题。某城镇生产、生活的分布状况如图所示，河流中W、X、Y、Z处某次水样抽测结果如表所示：地点项目WXYZ水温/℃15182625pH6855溶解氧量/(mg·L－1)11973(1)导致X、Y处水样pH变更的缘由可能是_______________________；(2)Z处鱼类大量削减，产生这种现象的缘由可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：从给出的数据看，X处水样呈碱性，Y处水样呈酸性，Z处水样缺氧。造纸厂排放的碱性污水使X处河水pH上升，火力发电厂净化烟气的酸性废水治理未达标就排放，造成Y处的河水pH降低(或火力发电厂燃烧产生的SO2会导致酸雨的产生，使Y处的河水pH降低)，化肥厂、农田及生活污水使Z处河水富养分化，水温较高，适于藻类等水生植物生长，河水中溶解的氧被大量消耗，导致鱼类死亡。答案：(1)造纸厂排放的碱性污水使X处河水pH上升，火力发电厂净化烟气的酸性废水治理未达标就排放，造成Y处的河水pH降低(或火力发电厂燃烧产生的SO2会导致酸雨，飘落后使Y处的河水pH降低)(2)化肥厂、农田及生活污水使Z处河水富养分化，水温较高，适于藻类等水生植物生长，河水中溶解的氧被大量消耗，导致鱼类死亡10．某硫酸厂初步处理后的尾气中含0.2%的SO2和10%的O2(均为体积分数)。为了进一步除去SO2，并将SO2转变为(NH4)2SO4，有人设计了如下方案：在400℃时，尾气以5m3/h的速率通过V2O5的催化剂层后，与20L/h速率的氨气混合喷水。此时气体温度由400℃降至200℃，在热的结晶装置中得到(NH4)2SO4(1)按反应中的理论值，SO2和O2的体积比为2∶1，但实际生产中这个比值是多少？为什么？(2)通过计算说明为什么尾气以5m3/h的速率与20L(3)若该厂每天排放10000m3尾气，求该厂每月(按30天计算)可得到(NH4)2SO4解析：(1)依据2SO2＋O22SO3，SO2和O2按2∶1(体积比)的理论值反应，但事实上V(SO2)∶V(O2)＝0.2%∶10%＝1∶50。依据化学平衡移动原理，增大廉价的氧气的浓度，可使反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)向生成三氧化硫方向移动，这样可以增大较珍贵的二氧化硫的转化率。(2)2NH3～SO221v(NH3)5L/h×103×0.2%v(NH3)＝20L/h(3)依据2SO2＋O22SO3，以及SO3＋H2O＋2NH3=(NH4)2SO4得关系式：SO2～2NH3～(NH4)2SO422.4L