高中化学 第一单元 走进化学工业过关检测(含解析)新人教版选修2

第一单元走进化学工业
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题6分,共48分。

每小题只有一个正确选项)
1.在以下条件下,宜于建工厂的城市是( )
A.城市郊区有丰富的黄铁矿资源,但水源、能源稍显不充足
B.城市是一座风光秀丽、空气清新的旅游城市
C.城市有丰富的磷灰石,拟建一座大型的磷肥厂
D.城市需使用硫酸的工业不多,却有丰富的黄铁矿资源
解析:A项能源不足,B项旅游城市不宜建工厂,D项硫酸的运输成本较高,不宜建硫酸厂。

答案:C
2.为了降低硫氧化物造成的空气污染,可以在含硫的燃料中加入生石灰,这种方法称为“钙基固硫”,则燃料燃烧过程中的“固硫”反应为( )
①2CaO+2S2CaS+O2②S+O2SO2③CaO+SO2CaSO3④2CaSO3+O22CaSO4
A.①③
B.②③
C.③④
D.①④
解析:加入生石灰是为了把硫燃烧产生的二氧化硫吸收。

产生亚硫酸钙,再氧化生成硫酸钙制成石膏,废物利用。

答案:C
3.下列化工生产体现绿色化学内涵的措施是( )
A.减少工业“三废”(废气、废水、废渣)的排放量
B.回收未反应的原料、副产物和非反应试剂
C.研究有关产品的回收和再生利用
D.对废弃物进行排放前的无害化处理
解析:因为绿色化学的含义就是开发新工艺,使得生产达到无毒、无害、零排放等,而A、B、D都是指在生产后再处理有毒、有害的物质,而不是从源头上杜绝污染源,所以选C。

答案:C
4.采用循环操作的是( )
①硫酸工业②合成氨工业③硝酸工业
A.只有①
B.只有②
C.只有③
D.①②③
解析:硫酸工业中、合成氨工业中、硝酸工业中循环利用的分别是SO2和98%硫酸、N2和H2、NO和NO2。

答案:D
5.反应:NaCl+CO2+NH3+H2O NaHCO3↓+NH4Cl是“氨碱法”的重要反应,以下是对该反应涉及的有关知识的部分见解,其中不正确的是( )
A.该条件下NaHCO3的溶解度较小
B.NaHCO3不是纯碱
C.析出晶体后的溶液为NaHCO3的不饱和溶液
D.析出晶体后的溶液为NaHCO3的饱和溶液
解析:该条件下NaHCO3的溶解度不大,因此析出NaHCO3,析出后应为NaHCO3的饱和溶液。

答案:C
6.下列废物处理方法中正确的是( )
A.化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收
B.化学实验中产生的二氧化氮废气可用水直接吸收
C.用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废渣可用于提取燃料
D.用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中产生的废气可用于提取漂白剂
解析:二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小。

二氧化氮与水反应:3NO2+H2O2NHO3+NO,还会放出有毒气体NO。

黄铁矿本来就是无机矿物质,经过高温煅烧后,废渣的主要成分是氧化铁、二氧化硅、氧化铝等,从中提取燃料是不现实的。

硫酸生产的废气中含有少量二氧化硫气体,二氧化硫可用作漂白剂。

答案:D
7.据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。

2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
下列叙述错误的是( )
A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃进行,可推测该反应是吸热反应
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
解析:反应是放热反应还是吸热反应,与反应条件无关。

答案:B
8.我国化工专家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质,运用CO2+NH3+H2O+NaCl NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱。

下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图:
气体A的饱和溶液A和食盐的饱和溶液悬浊液晶体纯碱
则下列叙述错误的是( )
A.A气体是NH3,B气体是CO2
B.第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分
C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
D.第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶
解析:侯氏制碱法是中学阶段常研究的四大工业生产知识之一,主要应注重对其反应原理的理解。

它是先制得氨化的饱和食盐水,再往其中通入CO2(即是往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2,不能依次通入CO2、NH3,因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2,先将溶液氨化后,吸收CO2的效果更好),第Ⅱ步即得到NaHCO3悬浊液,第Ⅳ步应将NaHCO3加热分解,以得到
Na2CO3。

答案:D
二、非选择题(本题共4个小题,共52分)
9.(10分)在硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化成SO3:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-213.8 kJ·mol-1
(1)在生产中,常用过量空气是为了。

(2)加热到400~500 ℃可以。

(3)常用浓硫酸而不用水吸收SO3,是由于。

(4)尾气中SO2必须回收是为了。

答案:(1)增大O2的浓度,使成本较高的SO2充分利用
(2)提高反应速率,缩短反应达到平衡所需时间,同时此温度下催化剂活性最好
(3)用水吸收会形成酸雾,吸收速率慢
(4)减少对环境的污染
10.(14分)形成酸雨的原理之一可简示如下:
含硫燃气A B硫酸。

回答下列问题:
(1)A物质的化学式,B物质的化学式。

(2)三个反应中不属于氧化还原反应的是(填序号)。

(3)SO2中硫元素显+4价,它可能降低到0价,利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2,达到减小污染的目的。

(4)从环境保护的角度认为:雨水的pH<5.6时,就判断为酸雨,已知pH=-lg c(H+),经测定某次雨水中只含硫酸,且浓度为5×10-5mol·L-1,这次降雨(填“是”或“不是”)酸雨。

(5)火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫,其排出的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等气体。

为了除去有害的SO2气体,在英国已进行的一个研究结果表明:高烟囱可以有效降低地表SO2浓度。

在20世纪60年代到70年代的10年间,由发电厂排放的SO2增加了35%。

但由于建造高烟囱的结果,地面浓度降低了30%之多。

①你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是。

A.少用煤作燃料
B.把工厂烟囱造高
C.燃料脱硫
D.把工厂迁移到农村
E.开发新能源
②请从全球环境保护的角度,分析这种建造高烟囱的方法是否可取,,理由是。

答案:(1)SO2SO3(2)③(3)还原剂(4)是(5)①A、C、E ②不可取高烟囱并没有降低大气中的SO2的含量,SO2随着雨水仍会降落地面
11.(14分)工业上可用食盐和石灰石为主要原料,经不同的方法生产纯碱。

请回答下列问题: (1)路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料,在高温下进行煅烧,再浸取、结晶而制得纯碱。

①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为;
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为(已知产物之一为CaS);
(2)氨碱法的工艺如下图所示,得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。

氨碱法示意图
①图中的中间产物C是,D是(写化学式);
②装置乙中发生反应的化学方程式为;
(3)联合制碱法是对氨碱法的改进,其优点是;
(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似,故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾。

请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线,分析说明是否可
行?。

解析:(1)①食盐和浓硫酸反应可制取挥发性HCl:NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑、
NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑或2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑。

②Na2SO4、CaCO3和C在高温下反应,其中一种产物为CaS,说明该反应为氧化还原反应,反应的产物中应有CO气体:
Na2SO4+CaCO3+4C CaS+Na2CO3+4CO↑。

(2)由工艺流程图可知,NH4Cl应与Ca(OH)2反应生成CaCl2并产生NH3,NH3通入NaCl溶液中,D为NH3。

乙中发生反应为NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl。

答案:(1)①NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑、NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑(或
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑)
②Na2SO4+CaCO3+4C CaS+Na2CO3+4CO↑
(2)①Ca(OH)2NH3
②NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl
(3)联合制碱法保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到
96%;NH4Cl可作氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,免除了CaCO3制CO2这一工序
(4)不可行,由溶解度(S)随温度变化曲线可知,NaHCO3的溶解度较小且受温度的影响不大;KHCO3的溶解度较大且受温度的影响较大,并且KHCO3的溶解度与NH4Cl相差不大,故不能用氨碱法制碳酸钾
12.(14分)火山喷发所产生的硫黄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:
请回答下列问题:
(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)。

吸收塔中填充有许多瓷管,其作用是。

(2)为使硫黄充分燃烧,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20%计)。

该尾气的处理方法是。

(3)与以黄铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是(可多选)。

A.耗氧量减少
B.二氧化硫的转化率提高
C.产生的废渣减少
D.不需要使用催化剂
(4)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。

在燃煤中加入适量的石灰石,可有效减少煤燃烧时SO2的排放,请写出此脱硫过程中反应的化学方程式。

解析:(1)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吸收。

(2)流量计1通入氧气的作用是与硫黄发生反应生成SO2,流量计2通入氧气的作用是与SO2反应生成SO3。

设有1 mol的硫黄,则在燃烧室中消耗氧气1 mol,生成1 mol SO2,实际通入氧气为1.5 mol,则空气为7.5 mol;在接触室中1 mol SO2理论消耗0.5 mol O2,则需通入接触室中的O2为1.25 mol,空气为6.25 mol,故流量计1与流量计2中空气的体积比为1.5∶1.25=6∶5=1.2。

SO2的转化率为95%,消耗0.475 mol的O2,剩余0.05 mol SO2,则SO2的体积
分数为:[0.05÷(7.5+6.25-1-0.475+0.05)]×100%≈0.4%=0.004。

用氨水吸收尾气中低浓度的SO2生成亚硫酸氢铵,最终用作化肥。

(3)两种方法的不同在于第一步反应:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2与S+O2SO2的不同,由化学方程式可看出生成等量的SO2用黄铁矿的反应耗氧量增多,产生的废物也多。

(4)SO2可用石灰石除去,反应为2CaCO3+2SO2+O22CaSO4+2CO2(或
2SO2+2CaO+O22CaSO4)。

答案:(1)热交换器增大SO3与浓硫酸的接触面,有利于SO3的吸收
(2)1.2 0.004 用氨水吸收
(3)AC
(4)CaCO3CaO+CO2↑、2SO2+2CaO+O22CaSO4(或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2)。