2019高中化學 第一單元 走進化學工業(yè) 1.1 化工生產(chǎn)過程中的基本問題課時演練 新人教版選修2.docx

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1.1 化工生產(chǎn)過程中的基本問題 課時演練促提升 A組 　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.國際上提出的“綠色化學”是指化學工業(yè)生產(chǎn)中(　　) A.對廢水、廢氣、廢渣進行嚴格處理 B.少用或不用有害物質(zhì)以及少排放或不排放有害物質(zhì) C.不使用任何化學物質(zhì) D.在化工廠種草、種樹,使其成為花園式工廠 解析:“綠色化學”是指在化學工業(yè)生產(chǎn)中少用或不用有害物質(zhì)以及少排放或不排放有害物質(zhì)。 答案:B 2.關于對SO2混合氣體凈化的目的敘述正確的是(　　) ①除塵(除去礦塵)防止催化劑中毒　②洗滌(除去砷、硒等的化合物)防止催化劑中毒?、鄹稍?除去水蒸氣)防止催化劑中毒?、芨稍?除去水蒸氣)防止對設備和生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響 A.①②③④ B.①②③ C.①② D.①②④ 解析:除去水蒸氣的目的不是防止催化劑中毒,而是防止其對設備和生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響。 答案:D 3.接觸法制硫酸的接觸室里有一個熱交換器,有關它的下列說法正確的是(　　) A.其主要作用是給催化劑加熱 B.其作用是把生成的熱量傳遞給需要預熱的混合氣體,并將反應后生成的氣體冷卻 C.為了充分利用余熱,使冷水經(jīng)過熱交換器,從而得到熱水 D.進行熱量傳遞時,冷、熱氣體流向相同 解析:接觸室中的熱交換器是在每兩層催化劑的中間,因此起不到給催化劑加熱的作用,熱交換器管內(nèi)和管外流動的均是氣體,且采用的是逆流(即氣體流向相反)形式。 答案:B 4.下列廢物處理方法中正確的是(　　) A.化學實驗中產(chǎn)生的二氧化硫廢氣可用濃硫酸吸收 B.化學實驗中產(chǎn)生的二氧化氮廢氣可用水吸收 C.用黃鐵礦做原料生產(chǎn)硫酸的過程中,產(chǎn)生的廢渣可用于提取燃料 D.用黃鐵礦做原料生產(chǎn)硫酸的過程中,產(chǎn)生的廢氣可用于提取漂白劑 解析:二氧化硫在濃硫酸中的溶解度非常小,A項錯誤;二氧化氮一般用燒堿溶液吸收,發(fā)生的反應為2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,B項錯誤;黃鐵礦本來就是無機礦物質(zhì),又經(jīng)過高溫煅燒,廢渣的主要成分是氧化鐵、二氧化硅、氧化鋁等,從中提取燃料是不現(xiàn)實的,C項錯誤;硫酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣含有較高濃度的二氧化硫氣體,二氧化硫可用做漂白劑,D項正確。 答案:D 5.關于反應2SO2+O22SO3,在一定條件下達到平衡狀態(tài),再加入一定量的18O2,則建立新平衡時,含有18O的物質(zhì)是(假定原平衡體系的物質(zhì)中不含18O)(　　) ①二氧化硫?、谘鯕狻、廴趸? A.①② B.②③ C.①②③ D.①③ 解析:因為該反應為可逆反應,故達到平衡時三種物質(zhì)中均含有18O。 答案:C 6.接觸法生產(chǎn)硫酸的過程中,對廢氣、廢水、廢渣、廢熱的處理正確的是(　　) ①尾氣用氨水處理?、谖鬯檬胰樘幚怼、蹚U渣用來造水泥、煉鐵　④設置廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽、供熱或發(fā)電 A.①② B.①③④ C.①②③ D.①②③④ 解析:硫酸廠尾氣中含有SO2,可用氨水吸收處理;硫酸廠廢水中含有硫酸可用石灰乳中和;硫酸廠廢渣中含有SiO2、Fe2O3等,可用于制造水泥、煉鐵;由于硫酸生產(chǎn)過程中三個化學反應都是放熱反應,可以充分利用這些反應放出的熱能來降低生產(chǎn)成本。 答案:D 7.把1.0 g含脈石(SiO2)的黃鐵礦樣品在氧氣流中灼燒,反應完全后得0.78 g殘渣,則此黃鐵礦的純度是(　　) A.33% B.66% C.78% D.88% 解析:設樣品中黃鐵礦的質(zhì)量為x。 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2　Δm 480 320 160 x (1-0.78)g x=480(1-0.78)g160=0.66g 故其純度為:0.66g1.0g100%=66%。 答案:B 8.以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下: (1)將燃燒黃鐵礦的化學方程式補充完整。 4　　　+11O22Fe2O3+8SO2 (2)接觸室中發(fā)生反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是　　　(選填序號字母)。 A.為使黃鐵礦充分燃燒,需將其粉碎 B.過量空氣能提高SO2的轉(zhuǎn)化率 C.使用催化劑能提高SO2的反應速率和轉(zhuǎn)化率 D.沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵 (4)每160 g SO3氣體與H2O化合放出260.6 kJ的熱量,該反應的熱化學方程式是 　。 解析:(1)根據(jù)元素守恒可知答案為FeS2。 (2)接觸室發(fā)生SO2的催化氧化反應。 (3)A項增大了反應物的接觸面積,加大了反應速率,使原料充分燃燒;B項過量空氣使化學平衡向正反應方向移動,提高了SO2的轉(zhuǎn)化率;C項催化劑可加大反應速率,但不影響化學平衡;D項礦渣中含有Fe2O3,可用于煉鐵。 (4)1molSO3氣體與H2O化合放出的熱量為260.680160kJ=130.3kJ,從而可寫出熱化學方程式。 答案:(1)FeS2 (2)2SO2+O22SO3 (3)ABD (4)SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)　ΔH=-130.3 kJmol-1 B組 1.城市環(huán)境污染是當前突出的環(huán)境問題之一。如圖A所示,X河流經(jīng)某工業(yè)城市Y,其中a處在上游,附近有豐富的黃鐵礦資源;d處在下游,附近有多個企業(yè)以硫酸為原料。根據(jù)某月Y市環(huán)保局監(jiān)測站對X河水水質(zhì)監(jiān)測的結果,繪制成簡圖如圖B所示。下列說法錯誤的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段 B.生活污水、固體廢棄物等可能是造成X河污染的污染源 C.d處污染程度減小,可能是某些污染物的離子間發(fā)生反應生成沉淀所致 D.該城市建設硫酸廠時,綜合考慮諸多因素選址在b處最合理 解析:由于bc段污染程度呈上升趨勢,則bc段是產(chǎn)生污染的地區(qū),cd段逐漸下降,說明污染的物質(zhì)之間發(fā)生化學反應,以氣體或沉淀的形式析出,河水水質(zhì)變?yōu)樵紶顟B(tài)。由于b處是市區(qū)用水的上游,則硫酸廠應選在河水的下游。 答案:D 2.硫酸制造業(yè)中采取以下幾種措施:①改進煅燒硫鐵礦的技術;②氧化二氧化硫時使用催化劑;③在氧化二氧化硫的設備中安裝熱交換器;④將二氧化硫進行多次循環(huán)氧化;⑤回收利用尾氣中的二氧化硫。其中能減少酸雨產(chǎn)生的措施是(　　) A.①②④⑤ B.②③④⑤ C.①②③④⑤ D.④⑤ 解析:改進煅燒硫鐵礦的技術、氧化二氧化硫時使用催化劑和在氧化二氧化硫的設備中安裝熱交換器,都不涉及減少二氧化硫排放的問題。 答案:D 3.含硫48%的黃鐵礦煅燒時FeS2損失2%,則下列說法錯誤的是(　　) A.該黃鐵礦含F(xiàn)eS2也是48% B.硫損失也是2% C.鐵損失也是2% D.該黃鐵礦含F(xiàn)eS290% 解析:該黃鐵礦含F(xiàn)eS2為1206448%=90%,D項正確,A項錯誤;煅燒時FeS2損失2%,則其中的鐵和硫也都損失2%。 答案:A 4.有關硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的說法中,正確的是(　　) A.甲地有豐富的硫鐵礦資源,水源、能源充足,交通便利,是風景秀麗的旅游勝地,雖然當?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多,但為提高當?shù)亟?jīng)濟效益宜建硫酸廠 B.為減少SO2對空氣的污染,可以建筑高煙囪,使含SO2的尾氣在高空擴散稀釋,保證地面達到安全濃度 C.硫酸生產(chǎn)過程排放的污染物主要是含SO2的尾氣、固體殘渣、廢酸和廢水等 D.選擇硫酸廠廠址時,當經(jīng)濟利益與環(huán)保問題有沖突時,為提高人們的物質(zhì)生活水平,應先考慮經(jīng)濟利益的問題 解析:硫酸廠是污染性的企業(yè),不應建在風景區(qū);當?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多,也不宜建硫酸廠,因為硫酸的遠程運輸成本高,危險性大,A錯誤;將SO2排放到高空,SO2的總量不會減少,且SO2會形成酸雨危害環(huán)境,B錯誤;選擇硫酸廠廠址在考慮經(jīng)濟利益的同時,必須考慮環(huán)保問題,也就是要提高綜合經(jīng)濟效益,D錯誤。 答案:C 5.某化學興趣小組的同學為模擬工業(yè)制造硫酸的生產(chǎn)過程,設計了如圖所示的裝置,請根據(jù)圖示回答問題。 (1)裝置A用來制取氧氣,寫出相應的化學方程式:　　　　　　　　　　　。 (2)燃燒爐內(nèi)放一定量黃鐵礦粉末,在高溫條件下和A裝置制出的氧氣充分反應,其化學方程式為　　　　　　　　　　　;現(xiàn)有含F(xiàn)eS2 60%的黃鐵礦100 t,如果在煅燒過程中,S損失了18%,則可生產(chǎn)質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸　　　噸。 (3)C裝置為凈化裝置,若無該裝置,將混合氣體直接通入D裝置,除對裝置有腐蝕外,還會造成的后果是　　　　　　　　　　　。 (4)工業(yè)上利用2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應制備SO3,下表是在一定條件下測定的SO2的轉(zhuǎn)化率,根據(jù)表格中提供的數(shù)據(jù),請選擇工業(yè)利用該反應制備SO3的溫度與壓強　　　　　　　。 轉(zhuǎn)化率/%　　壓強/MPa 溫度/℃　　　　　 0.1 0.5 1 10 400 99.2 99.6 99.7 99.9 500 93.5 96.9 97.8 99.3 600 73.7 85.8 89.5 96.4 (5)為檢驗從接觸室出來的氣體成分,甲同學設計如下實驗: ①A中盛放的試劑是　　　。 ②B中盛放98.3%的硫酸的作用是　　　　　　　　　　　,乙同學提出可用飽和NaHSO3溶液代替98.3%的硫酸,請你判斷乙同學的方案　　　(填“可行”或“不可行”),說明理由　　　　　　　　　。 ③C中盛放的試劑是　　　,其作用是　　　　　　　　　　　。 解析:(1)根據(jù)圖示裝置確定是實驗室不加熱快速制氧氣,所以可以用雙氧水與二氧化錳或過氧化鈉與水反應制備。(2)燃燒爐中黃鐵礦與氧氣的反應為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,設可生產(chǎn)質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸質(zhì)量為x,FeS2的質(zhì)量為100t60%,FeS2中所含硫元素的質(zhì)量為100t60%64120。 根據(jù)硫元素守恒得:S~SO2~SO3~H2SO4 32 98 　100t60%64120(1-18%) x98% 解得x=82t。 (3)砷、硒雜質(zhì)會使催化劑中毒。(4)分析表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在常壓,400~500℃時轉(zhuǎn)化率已經(jīng)比較高了。(5)關鍵是要明確從接觸室引出的氣體成分主要是考慮SO3、SO2和O2,結合各種氣體成分的性質(zhì)進行分析解答。 答案:(1)2H2O22H2O+O2↑或2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑ (2)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2　82 (3)催化劑中毒 (4)400~500 ℃;常壓 (5)①BaCl2溶液?、诔齋O3　不可行　SO3與NaHSO3反應生成SO2,對實驗結果造成干擾 ③酸性KMnO4溶液或溴水　檢驗并吸收SO2 6.下圖裝置可以進行測定SO2轉(zhuǎn)化成SO3轉(zhuǎn)化率的實驗。已知SO3的熔點是16.8 ℃,沸點是44.8 ℃。已知發(fā)生裝置中所涉及反應的化學方程式為Na2SO3(s)+H2SO4(85%)Na2SO4+H2O+SO2↑ (1)根據(jù)實驗需要,應該在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處連接合適的裝置。請從下圖A~E裝置中選擇最適合裝置并將其序號填入下面的空格中。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處連接的裝置分別是　　　　、　　　　、　　　　。 (2)實驗時,濃硫酸順利地滴入燒瓶中,甲儀器所起作用的原理是　。 (3)從乙處均勻通入O2,為使SO2有較高的轉(zhuǎn)化率,實驗時,在加熱與滴加濃硫酸過程中應采取的操作是 　。 (4)用大火加熱燒瓶時,SO2的轉(zhuǎn)化率會　　　　(填“增大”“不變”或“降低”)。 (5)用a mol Na2SO3粉末與足量濃硫酸進行此實驗,當反應結束時,繼續(xù)通入O2一段時間后,稱得Ⅲ裝置質(zhì)量增加b g,則本實驗中SO2的轉(zhuǎn)化率為　　　　。 解析:明確實驗目的:測定SO2的轉(zhuǎn)化率。 反應原理:2SO2+O22SO3 可測量催化反應后剩余SO2的質(zhì)量。 (1)選擇實驗儀器、藥品:經(jīng)發(fā)生器出來的氣體是O2、SO2及少量水蒸氣,首先應干燥,Ⅰ處應為裝置B;反應后氣體成分為O2、SO2、SO3,從提供選擇的裝置來看,可用NaOH溶液吸收SO2來測量SO2的質(zhì)量,但有SO3干擾,應先除去SO3,考慮到SO3很容易液化,故在Ⅱ處選裝置A,Ⅲ處選裝置E。 (4)用大火加熱燒瓶時,產(chǎn)生SO2的速率太快,來不及轉(zhuǎn)化,故轉(zhuǎn)化率會降低。 (5)由Na2SO3→SO2可知產(chǎn)生的SO2也為amol,64agSO2的轉(zhuǎn)化率為64a-b64a100%。 答案:(1)B　A　E (2)維持燒瓶與分液漏斗內(nèi)的壓強相等 (3)先加熱V2O5,然后緩慢滴加濃硫酸 (4)降低 (5)64a-b64a100%