2018年高中化學(xué) 課時跟蹤訓(xùn)練（一）化工生產(chǎn)過程中的基本問題 新人教版選修2.doc

課時跟蹤訓(xùn)練(一)化工生產(chǎn)過程中的基本問題一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分)1有關(guān)接觸法制硫酸的敘述不正確的是()A硫黃和黃鐵礦均可作為生產(chǎn)原料BSO2轉(zhuǎn)化為SO3，需在催化劑加熱條件下進(jìn)行C熱交換器可對生成氣體冷卻，對原料氣體加熱D從吸收塔出來的硫酸經(jīng)濃縮后可以變成發(fā)煙硫酸2下列說法正確的是()A合成硫酸的工業(yè)尾氣可以直接排入大氣B進(jìn)入接觸室的氣體，必須先經(jīng)凈化、干燥C從沸騰爐中排出的爐渣可以作為肥料D在高溫、高壓下由SO2和O2合成SO33在工業(yè)生產(chǎn)硫酸中，在吸收塔內(nèi)用來吸收三氧化硫的是()AH2OB稀硫酸C濃硫酸 D氨水4工業(yè)上生產(chǎn)硫酸，回收尾氣中SO2氣體，最好選用的是()A氨水 BNaOHCCa(OH)2 D濃硫酸5接觸法制硫酸的沸騰爐出來的爐氣必須經(jīng)過凈化處理，其正確過程是()A洗滌、干燥、除塵 B干燥、除塵、洗滌C除塵、洗滌、干燥 D除去硒和砷的化合物6為了提高硫酸工業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，下列做法正確的是()對硫酸工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢液進(jìn)行綜合利用充分利用硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的“廢熱”不把硫酸廠建在人口稠密的居民區(qū)和環(huán)保要求高的地區(qū)A BC D7.在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(如右圖)，圖中在a、b、c處流入或流出的氣體正確的是()Aa處SO2、N2Bb處SO2、O2、N2Ca處SO3、O2Dc處SO3、N28硫酸制造業(yè)中采取以下幾種措施：改進(jìn)煅燒黃鐵礦的技術(shù)；氧化二氧化硫時使用催化劑；在氧化二氧化硫的設(shè)備中安裝熱交換器；將二氧化硫進(jìn)行多次循環(huán)氧化；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 BC D9在制硫酸的工業(yè)中有以下反應(yīng)：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0，下列說法錯誤的是()A生產(chǎn)中通入過量的空氣，可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率B生產(chǎn)中選擇400500 ，不僅能增大反應(yīng)速率，而且催化劑的活性好C根據(jù)實(shí)際情況在生產(chǎn)中選擇常壓，可以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益D在催化反應(yīng)室被氧化生成的三氧化硫，進(jìn)入吸收塔被水吸收制成硫酸10有關(guān)硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)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(fēng)景秀麗的旅游勝地，雖然當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，但為提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(kuò)散稀釋，保證地面達(dá)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(dāng)經(jīng)濟(jì)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(yīng)先考慮經(jīng)濟(jì)利益的問題二、非選擇題(本題包括4小題，共50分)11(12分)在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2O22SO3(放熱反應(yīng))。已知常壓下平衡混合氣體中SO3體積分?jǐn)?shù)為91%。試回答：(1)在生產(chǎn)中常用過量的空氣是為了_。(2)加熱到400500 是由于_。(3)壓強(qiáng)采用_，原因是_。(4)常用濃H2SO4來吸收SO3，而不用水，因?yàn)開。12(13分)工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程如下圖所示：(1)我國黃鐵礦資源比較豐富，但很多工廠仍以硫黃為原料生產(chǎn)硫酸，理由是_。(2)在催化反應(yīng)室，下列措施中有利于提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率的是_。A升高溫度 B減小壓強(qiáng)C不斷補(bǔ)充空氣 D及時分離出SO3(3)在生產(chǎn)中為提高催化劑催化效率采取了哪些措施？_(至少答出兩點(diǎn)措施)。(4)經(jīng)檢測生產(chǎn)硫酸的原料氣成分(體積分?jǐn)?shù))為SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在500 ，0.1 MPa條件下達(dá)到平衡時，各種氣體的體積比為V(SO2) V(SO3)V(O2)V(N2)0.466.547.7382，則SO2的轉(zhuǎn)用率為_。13(12分)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。(1)硫酸的最大消費(fèi)渠道是化肥工業(yè)，用硫酸制造的常見化肥有_(任寫一種)。(2)硫酸生產(chǎn)中，根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件或措施有_(填寫序號)。A礦石加入沸騰焙燒爐之前先粉碎B使用V2O5作催化劑C催化反應(yīng)室中使用適宜的溫度D凈化后的爐氣中要有過量的空氣E催化氧化在常壓下進(jìn)行F吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3(3)在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(放熱反應(yīng))在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，常采用“二轉(zhuǎn)二吸法”，即將第一次轉(zhuǎn)化生成的SO3分離后，將未轉(zhuǎn)化的SO2進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化，假若兩次SO2的轉(zhuǎn)化率均為95%，則最終SO2的轉(zhuǎn)化率為_。(4)硫酸的工業(yè)制法過程涉及三個主要的化學(xué)反應(yīng)及相應(yīng)的設(shè)備(沸騰爐、接觸室、吸收塔)。三個設(shè)備分別使反應(yīng)物之間或冷熱氣體間進(jìn)行了“對流”。請簡單描述吸收塔中反應(yīng)物之間是怎樣對流的。_。工業(yè)生產(chǎn)中常用氨酸法進(jìn)行尾氣脫硫，以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理(只寫出2個化學(xué)方程式即可)。_。14(13分)以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：(1)接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)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(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率d沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵(3)每160 g SO3氣體與H2O化合放出260.6 kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_。(4)吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO2和銨鹽。SO2既可作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br2。SO2吸收Br2的離子方程式是_。答 案1選D在吸收塔中，用98.3%的硫酸吸收SO3得到的就是“發(fā)煙硫酸”，可用水或稀硫酸稀釋，制得各種濃度的硫酸，故D項(xiàng)不正確。2選B硫酸工業(yè)的尾氣中含有SO2氣體，不能直接排入大氣，A錯；沸騰爐中排出的爐渣中含有Fe2O3、砷、硒化合物等，不能用作肥料，C錯；D項(xiàng)中的反應(yīng)在常壓下經(jīng)濟(jì)效益較好。3選C用水吸收SO3會產(chǎn)生酸霧，腐蝕設(shè)備，所以用濃硫酸來吸收SO3。4選C工業(yè)上用廉價的Ca(OH)2吸收尾氣中的SO2，使其生成CaSO3，然后再用H2SO4處理，從而得到含量較高的SO2，可返回用作原料，故選C。5選C沸騰爐出來的氣體中含有礦塵以及砷、硒化合物等，這些物質(zhì)能使催化劑中毒，可通過除塵、洗滌除去；水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響，必須干燥。6選D建立處理“三廢”措施，嚴(yán)格執(zhí)行國家“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)；變“三廢”為寶，實(shí)行綜合利用。盡可能地利用“廢氣、廢渣、廢液、廢熱”，既可以提高原料的利用率，降低成本，又能減少對環(huán)境的污染。硫酸廠對環(huán)境的污染是比較嚴(yán)重的，不能建立在人口稠密的地區(qū)和環(huán)保要求高的地區(qū)。7選Ba處通入的是溫度較低的原料氣(SO2、O2和N2)，經(jīng)過熱交換器的預(yù)熱，b處得到的是溫度較高的混合氣體(SO2、O2、N2)，然后該氣體經(jīng)過接觸室的上端進(jìn)入接觸室反應(yīng)生成SO3，由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以c處流出的氣體中，既有SO3和N2，同時還含有SO2、O2。8選D減少酸雨產(chǎn)生，即減少向環(huán)境中排放SO2，和能達(dá)此目的。9選D用水吸收三氧化硫容易形成酸霧，應(yīng)用98%硫酸吸收三氧化硫。10選C硫酸廠是污染性的企業(yè)，不應(yīng)建在風(fēng)景區(qū)；當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，也不宜建硫酸廠，因?yàn)榱蛩岬倪h(yuǎn)程運(yùn)輸成本高，危險性大，故A錯誤；將SO2排放到高空，SO2的總量不會減少，且會形成酸雨危害環(huán)境，故B錯誤；選擇硫酸廠廠址在考慮經(jīng)濟(jì)利益的同時，必須考慮環(huán)保問題，也就是要提高綜合社會效益，故D錯誤。11解析：此題考查了在硫酸工業(yè)中運(yùn)用化學(xué)平衡原理選擇適宜生產(chǎn)條件的能力。選擇適宜的反應(yīng)條件，要從濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等條件中考慮該反應(yīng)的速率、轉(zhuǎn)化率，同時還要考慮工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。如第(2)(4)兩問是考慮速率問題，第(1)(3)兩問則是考慮化學(xué)平衡問題，且第(3)問還要考慮生產(chǎn)的實(shí)際情況。答案：(1)增大氧氣的濃度，提高成本較高的SO2的轉(zhuǎn)化率(2)在此溫度下，催化劑活性最好，反應(yīng)速率快，可縮短達(dá)到平衡的時間，提高單位時間內(nèi)SO3的產(chǎn)率(3)常壓因常壓下平衡混合氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)已達(dá)很高，若再加壓，對設(shè)備動力系統(tǒng)要求高，成本高，加壓已無實(shí)際意義(4)用水吸收易形成酸霧，降低吸收速率，同時腐蝕設(shè)備12解析：二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的反應(yīng)為正反應(yīng)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，所以低溫高壓有利于提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，增加反應(yīng)物O2的濃度和減少生成物SO3的濃度，可使化學(xué)平衡向正方向移動，提高SO2的轉(zhuǎn)化率。在生產(chǎn)過程中，氮?dú)鉀]有參加反應(yīng)，所以其體積不變，則可看作反應(yīng)前氣體的體積SO2、O2、N2分別為7 L、11 L、82 L，反應(yīng)后SO2的體積為0.46 L，所以SO2的轉(zhuǎn)化率為100%93.4%。答案：(1)黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物多，處理成本高(2)CD(3)凈化氣體；控制溫度在400500 ；增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積(4)93.4%13解析：(2)根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件有D項(xiàng)(增大反應(yīng)物濃度，使平衡正向移動)；根據(jù)化學(xué)平衡移動原理，降溫有利于平衡正向移動，保持適宜溫度是為了使催化劑效率最高。(3)轉(zhuǎn)化率為95%(195%)95%99.75%。(4)SO2用氨水吸收后再用H2SO4處理，可得相應(yīng)化肥，SO2可以再次循環(huán)利用。答案：(1)(NH4)2SO4(或K2SO4)(2)D(3)99.75%(4)SO3從吸收塔底部進(jìn)入，吸收劑(濃硫酸)從頂部下淋，形成對流SO2NH3H2O=NH4HSO32NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3H2O(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO214解析：本題主要考查硫酸工業(yè)、熱化學(xué)方程式的書寫、計算等。(1)SO2和O2在接觸室發(fā)生反應(yīng)生成SO3：2SO2O22SO3。(2)選項(xiàng)a，將黃鐵礦粉碎能增加反應(yīng)物接觸面積而加快反應(yīng)速率。選項(xiàng)b，增加反應(yīng)物空氣(O2)濃度能提高SO2的轉(zhuǎn)化率。選項(xiàng)c，催化劑對轉(zhuǎn)化率無影響。選項(xiàng)d，礦渣中含有Fe2O3，可用于冶煉鐵。(3)160 g SO3(g)與H2O(l)反應(yīng)生成H2SO4(l)放出260.6 kJ熱量，則1 mol SO3(g)與H2O(l)反應(yīng)生成H2SO4(l)放出130.3 kJ熱量，則相關(guān)熱化學(xué)方程式為SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.3kJ/mol。答案：(1)2SO2O22SO3(2)abd(3)SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.3 kJ/mol(4)SO2Br22H2O=4H2BrSO