2018年高中化學 課時跟蹤訓練(一)化工生產(chǎn)過程中的基本問題 新人教版選修2.doc
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課時跟蹤訓練(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 B.SO2轉化為SO3,需在催化劑加熱條件下進行 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SO3 3.在工業(yè)生產(chǎn)硫酸中,在吸收塔內用來吸收三氧化硫的是( ) A.H2O B.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 B.NaOH C.Ca(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)濟效益,下列做法正確的是( ) ①對硫酸工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢液進行綜合利用 ②充分利用硫酸工業(yè)生產(chǎn)中的“廢熱”?、鄄话蚜蛩釓S建在人口稠密的居民區(qū)和環(huán)保要求高的地區(qū) A.① B.② C.③ D.①②③ 7.在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中,為了有利于SO2的轉化,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( ) A.a(chǎn)處SO2、N2 B.b處SO2、O2、N2 C.a(chǎn)處SO3、O2 D.c處SO3、N2 8.硫酸制造業(yè)中采取以下幾種措施:①改進煅燒黃鐵礦的技術;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 9.在制硫酸的工業(yè)中有以下反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<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化率 B.生產(chǎn)中選擇400~500 ℃,不僅能增大反應速率,而且催化劑的活性好 C.根據(jù)實際情況在生產(chǎn)中選擇常壓,可以提高綜合經(jīng)濟效益 D.在催化反應室被氧化生成的三氧化硫,進入吸收塔被水吸收制成硫酸 10.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,為提高人們的物質生活水平,應先考慮經(jīng)濟利益的問題 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,通過下列反應使SO2轉化為SO3:2SO2+O22SO3(放熱反應)。已知常壓下平衡混合氣體中SO3體積分數(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400~500 ℃是由于_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)壓強采用________,原因是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)常用濃H2SO4來吸收SO3,而不用水,因為________________________________ ________________________________________________________________________。 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)在催化反應室,下列措施中有利于提高SO2平衡轉化率的是______________。 A.升高溫度 B.減小壓強 C.不斷補充空氣 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?______________________________(至少答出兩點措施)。 (4)經(jīng)檢測生產(chǎn)硫酸的原料氣成分(體積分數(shù))為SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在500 ℃,0.1 MPa條件下達到平衡時,各種氣體的體積比為V(SO2) ∶V(SO3)∶V(O2)∶V(N2)=0.46∶6.54∶7.73∶82,則SO2的轉用率為________。 13.(12分)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。 (1)硫酸的最大消費渠道是化肥工業(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,通過下列反應使二氧化硫轉化為三氧化硫: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(放熱反應) 在實際工業(yè)生產(chǎn)中,常采用“二轉二吸法”,即將第一次轉化生成的SO3分離后,將未轉化的SO2進行二次轉化,假若兩次SO2的轉化率均為95%,則最終SO2的轉化率為________。 (4)硫酸的工業(yè)制法過程涉及三個主要的化學反應及相應的設備(沸騰爐、接觸室、吸收塔)。 ①三個設備分別使反應物之間或冷熱氣體間進行了“對流”。請簡單描述吸收塔中反應物之間是怎樣對流的。___________________________________________________________。 ②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨—酸法進行尾氣脫硫,以達到消除污染、廢物利用的目的。用化學方程式表示其反應原理(只寫出2個化學方程式即可)。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 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)生反應的化學方程式是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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的轉化率 c.使用催化劑能提高SO2的反應速率和轉化率 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,該反應的熱化學方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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項中的反應在常壓下經(jīng)濟效益較好。 3.選C 用水吸收SO3會產(chǎn)生酸霧,腐蝕設備,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,這些物質能使催化劑中毒,可通過除塵、洗滌除去;水蒸氣對設備和生產(chǎn)有不良影響,必須干燥。 6.選D ①建立處理“三廢”措施,嚴格執(zhí)行國家“三廢”排放標準;②變“三廢”為寶,實行綜合利用。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B a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)過接觸室的上端進入接觸室反應生成SO3,由于該反應是可逆反應,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SO2,④和⑤能達此目的。 9.選D 用水吸收三氧化硫容易形成酸霧,應用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,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)中運用化學平衡原理選擇適宜生產(chǎn)條件的能力。選擇適宜的反應條件,要從濃度、溫度、壓強、催化劑等條件中考慮該反應的速率、轉化率,同時還要考慮工業(yè)生產(chǎn)的實際情況。如第(2)(4)兩問是考慮速率問題,第(1)(3)兩問則是考慮化學平衡問題,且第(3)問還要考慮生產(chǎn)的實際情況。 答案:(1)增大氧氣的濃度,提高成本較高的SO2的轉化率 (2)在此溫度下,催化劑活性最好,反應速率快,可縮短達到平衡的時間,提高單位時間內SO3的產(chǎn)率 (3)常壓 因常壓下平衡混合氣體中SO3的體積分數(shù)已達很高,若再加壓,對設備動力系統(tǒng)要求高,成本高,加壓已無實際意義 (4)用水吸收易形成酸霧,降低吸收速率,同時腐蝕設備 12.解析:二氧化硫轉化為三氧化硫的反應為正反應氣體體積減小的放熱反應,所以低溫高壓有利于提高二氧化硫的轉化率,增加反應物O2的濃度和減少生成物SO3的濃度,可使化學平衡向正方向移動,提高SO2的轉化率。在生產(chǎn)過程中,氮氣沒有參加反應,所以其體積不變,則可看作反應前氣體的體積SO2、O2、N2分別為7 L、11 L、82 L,反應后SO2的體積為0.46 L,所以SO2的轉化率為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)①凈化氣體;②控制溫度在400~500 ℃;③增大催化劑與反應氣體的接觸面積 (4)93.4% 13.解析:(2)根據(jù)化學平衡原理來確定的條件有D項(增大反應物濃度,使平衡正向移動);根據(jù)化學平衡移動原理,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)轉化率為95%+(1-95%)95%=99.75%。 (4)SO2用氨水吸收后再用H2SO4處理,可得相應化肥,SO2可以再次循環(huán)利用。 答案:(1)(NH4)2SO4(或K2SO4) (2)D (3)99.75% (4)①SO3從吸收塔底部進入,吸收劑(濃硫酸)從頂部下淋,形成對流 ②SO2+NH3H2O===NH4HSO3 2NH4HSO3+H2SO4===(NH4)2SO4+2H2O+2SO2↑ [或SO2+2NH3H2O===(NH4)2SO3+H2O (NH4)2SO3+H2SO4===(NH4)2SO4+H2O+SO2↑] 14.解析:本題主要考查硫酸工業(yè)、熱化學方程式的書寫、計算等。 (1)SO2和O2在接觸室發(fā)生反應生成SO3:2SO2+O22SO3。 (2)選項a,將黃鐵礦粉碎能增加反應物接觸面積而加快反應速率。選項b,增加反應物空氣(O2)濃度能提高SO2的轉化率。選項c,催化劑對轉化率無影響。選項d,礦渣中含有Fe2O3,可用于冶煉鐵。 (3)160 g SO3(g)與H2O(l)反應生成H2SO4(l)放出260.6 kJ熱量,則1 mol SO3(g)與H2O(l)反應生成H2SO4(l)放出130.3 kJ熱量,則相關熱化學方程式為SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH=-130.3kJ/mol。 答案:(1)2SO2+O22SO3 (2)abd (3)SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH=-130.3 kJ/mol (4)SO2+Br2+2H2O===4H++2Br-+SO- 配套講稿:
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