6.3 化工生产（分层作业）化学沪科版必修第二册

6．3 化工生产 分层作业 1．化学反应广泛联系生活、生产及研究领域。下列叙述与化学反应调控无关的是 A．油锅起火，盖上锅盖灭火 B．生产糖果，加入食用色素 C．鲜牛奶冷藏，冷链运输 D．工业合成氨，研发新型催化剂 2．下列有关工业制硫酸的说法正确的是 A．一般以硫磺或硫铁矿为原料 B．鼓入足量空气，原料直接转化为 C．用水吸收，可提高吸收效率 D．从吸收塔循环回接触室的物质只有 3．处理制备硫酸产生的“三废”时，下列说法错误的是 A．可以用氨水吸收尾气 B．可以用石灰乳处理废液并生产石膏 C．可以循环利用尾气中的SO2 D．可以用98.3%的浓硫酸吸收尾气中的SO2 4．在工业生产硫酸的过程中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q，下列叙述中不正确的是 A．矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速率加快 B．接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高 C．沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒 D．接触室用450℃的高温，使催化剂活性最佳，更能促进平衡向正反应方向移动 5．工业中可用含SO2的冶炼烟气为原料生产硫酸，在下图装置中完成“SO2转化”工序。使用该装置实现了 A．充分利用热能 B．防止形成酸雾 C．加速转化SO2 D．获取纯净SO3 6．硫酸是重要的化工原料，广泛用于制造肥料、燃料电池、电子元件、纺织品、医药品等。催化制备的反应：在体积可变的密闭容器中进行。关于该反应的说法正确的是 A．缩小容器体积增大压强，能减慢反应速率 B．升高温度能减慢反应速率 C．使用恰当的催化剂能加快反应速率 D．0．4与0.2充分反应生成0.4 7．下列关于硫酸工业的叙述正确的是 A．从燃烧炉出来的炉气不一定要净化 B．SO2转化为SO3时采用高温，不仅能加快反应速率还能提高SO2的转化率 C．SO2转化为SO3时采用常压，是因为增大压强不会提高SO2的转化率 D．从上图中A口逸出气体的主要成分是：SO2、SO3、O2 8．化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是 A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠 B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C．为加快的分解速率而加入 D．降温加快的分解速率 9．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，为了控制汽车尾气对大气的污染，下列方法可行的是 A．增加空气进入量 B．增大压强 C．提高反应温度 D．使用催化剂 10．化工厂厂址选择是一个复杂的问题，受到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在 ①靠近原料产地，远离消费中心。 ②靠近消费中心。 ③交通便利，人口稠密的居民区。 ④建在环保要求高的地方，便于“三废”的治理。 A．①②③④ B．①③④ C．①②④ D．只有② 11．工业上制取硫酸铜采用途径Ⅱ而不采用途径I，这样做的优点是 ①节省能源 ②不产生污染大气的SO2 ③提高了H2SO4的利用率 ④提高了Cu的利用率 A．仅①② B．仅②③④ C．仅①②③ D．全部 12．接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化，下表列出了在不同温度和压强下，反应达到最大限度时SO2的转化率(已反应的SO2量占起始投入SO2量的百分比)，请根据表中数据选择硫酸工业所实际应采取的温度和压强，并说明理由。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 温度选择 ，压强选择 ，理由是 。 13．以硫铁矿为原料生产硫酸，将矿石置于 (填设备名称)中煅烧，其反应的化学方程式是 。 14．硫酸工业生产的核心阶段是转化，转化率越高，则硫的利用率越高，对环境影响也越小。转化阶段发生的反应：(放热反应) （1）在如图装置中完成“转化”工序。使用该装置实现了___________。 A．充分利用热能 B．防止形成酸雾 C．加速转化 D．获取纯净 （2）图中，b处的气体是___________。 A．低温的、 B．低温的、和 C．高温的、 D．高温的、和 15．硫酸的消耗量是衡量一个国家化学工业发展水平的标志。以硫铁矿(主要成分为)为原料生产。已知：(放热反应)。 （1）中铁元素的化合价为 。 （2）若要增大煅烧过程的反应速率，可采取的措施是 (任写一条即可)。 （3）工业生产硫酸的步骤2生产设备名称为 。 （4）下列关于硫酸工业制法的说法中错误的是 (填字母)。 A．原料气进入转化器前须净化，目的是防止催化剂中毒 B．用98.3%浓硫酸吸收可防止形成酸雾 C．用澄清石灰水吸收尾气中的硫的氧化物 16．在硫酸工业生产中，为了有利于的转化，采用了中间有热交换器的转化器(见图)。下列说法中，错误的是 A．通过热交换器实现了热能的充分利用 B．b、c两处的混合气体成分含量不同，温度不同 C．a、d两处的混合气体成分含量不同，温度不同 D．气体温度比较： 17．硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为：2SO2+O22SO3，已知该反应为放热反应。则下列说法正确的是 A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3 B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零 C．由反应可知，2mol SO2的能量大于2mol SO3的能量 D．工业在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题 18．工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是 温度/℃ 不同压强下接触室中的平衡转化率/ 450 99.2 99.7 550 94.9 97.7 工艺流程 A．循环利用的物质是 B．为放热反应 C．吸收塔中表现强氧化性 D．实际生产中，接触室中应采用温度，压强 19．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应 B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关 C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率 D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理 20．硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。工厂生产的硫酸主要用于化肥工业，用来制造过磷酸钙、硫酸铵和磷酸等物质，也可以用于钢铁工业中的酸洗。在硫酸工业生产过程如图所示。 （1）下图装置是工业制硫酸中进行“转化”过程的转化器，按此密闭体系中气体的流向，a、b、d三处流入(流出)的气体分别为 ， ， 。(填字母编号) A．            B．、        C．、        D．、、 （2）转化阶段是硫酸生产的核心，反应温度为何维持在400-500℃， 。在转化器中装有热交换器的作用是 。 （3）为减少环境污染，必须对生产中排放的三废进行治理，在治理时不仅可以减少有害物质的排放，还可以生产出其他有用产品，硫酸工业的生产过程中会产生二氧化碳、硫酸物、颗粒物等大气污染物，制酸厂会排出酸性废水。硫铁矿煅烧后废渣的主要成分是氧化铁、硫化亚铁及少量有害物质。请你提出两点治理硫酸工业三废的有效措施 、 。 21．在化学学科周活动中，某实验小组设计实验探究催化剂和催化氧气氧化的效率。回答下列问题： 步骤Ⅰ制备 在通风橱中利用和70%制备 （1）反应的化学方程式为 。 （2）实验室提供了以下玻璃仪器： 选取以上玻璃仪器组装成一套制取的装置，不需要的是(填序号) ，还需要的一种玻璃仪器是(填名称) 。 步骤Ⅱ探究催化剂和催化氧气氧化的效率 将与氧气按体积比1：1混合，使用下图装置(部分加热及夹持装置省略)，调节管式炉温度至450℃，按一定流速通入气体样品。查阅资料可知： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ -75.5 -10 16.8 45 （3）管式炉中装入10g，通入含5.6L(已折算为标准状况)的气体样品后，继续向装置内通入一段时间氮气，最终测得U形管内生成了12g固体。 ①能证明未完全转化的现象是 。 ②小组同学发现Ⅰ中的溶液变浑浊。发生反应的离子方程式为 。 ③计算用做催化剂时，的转化率为 %(结果保留两位有效数字)。 （4）将管式炉中的催化剂换成10g，重复以上实验，测得U形管的固体质量为8g。实验小组得出结论：以上实验说明在相同温度条件下， 的催化效率更高。 （5）辅导老师认为结论不够准确，请提出一种质疑理由 。 22．利用硫铁矿(主要成分)生产硫酸和绿矾()的工业流程示意图如图： （1）硫原子的结构示意图是 ，水分子的结构式是 。 （2）沸腾炉中，硫铁矿进行粉碎处理的目的是 。 （3）转化器中的催化剂是 (填名称)，发生的主要反应是与的反应，其化学方程式是 。 （4）对于转化器中的催化氧化反应，下列说法错误的是___________。 A．使用催化剂能加快化学反应速率 B．增大压强(减小容器容积)对反应速率无影响 C．降低反应温度，化学反应速率减慢 D．增大浓度，化学反应速率增大 （5）下图是转化器，有关说法正确的是___________。 A．该装置能充分利用热能 B．进入转化器气体要净化操作 C．遇到上层催化剂时能达到的最大转化率 D．该装置a端出来的气体只有 （6）混合气体是从吸收塔的 (选填“顶部”、“底部”或“中部”)，实际使用 (填试剂名称)吸收。 （7）制备硫酸时产生的尾气中含有、、，下列说法错误的是___________。 A．可以用氨水吸收尾气 B．可以用石灰乳吸收并生产石膏 C．可以循环利用 D．可以设置超高空排放烟囱 （8）固体X是 (填化学式)。加入固体X发生的反应离子方程式是 。 23．为消除燃煤烟气中含有的、，研究者提出若干烟气“脱硫”“脱硝”的方法。 Ⅰ、选择性催化还原法(SCR)“脱硝”。在催化剂的作用下，选取将烟气中的进行无害化处理。 （1）与合成的反应中相关化学键键能数据如下： 共价键 断开1mol共价键所需能量/kJ 946 436 391 生成 (填“放出”或“吸收”)的热量为 kJ。 （2）还原NO的化学方程式为 。 Ⅱ、以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”“脱硝”。控制溶液的pH=5.5，将烟气中的、转化为、。 （3）溶液吸收烟气中的离子方程式为 。 （4）一定时间内，温度对、脱除率的影响曲线如图所示。 ①的脱除率高于的原因可能是ⅰ、在溶液中的还原性强于；ⅱ、 。 ②50℃后，随温度升高，脱除率下降的原因为 。 Ⅲ、选取其他试剂“脱硫”。 （5）下列试剂中，能有效吸收的有 (填标号)。 a．氨水    b．酸性溶液    c．BaCl2溶液    d．Na2CO3溶液 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 / 9 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.3 化工生产 分层作业 1．B 2．A 3．D 4．D 5．AC 6．C 7．A 8．D 9．D 10．D 11．C 12．450℃ 相同压强下，450℃时的平衡转化率大于550℃，所以温度选择450℃；增大压强，SO2的平衡转化率增大，但增大不明显，若增大压强消耗大量能源，对设备要求高，所以选择 13．沸腾炉 14．（1）AC （2）C 15．（1）+2 （2）将黄铁矿粉碎；提高煅烧温度；多鼓入空气等 （3）接触室 （4）C 16．B 17．D 18．B 19．B 20．（1）C C D （2）催化剂活性最高，对反应的催化效率最好 把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体 （3）将硫酸废气与碱性溶液接触 使用吸收剂如石灰乳或苏打水吸收废气中的二氧化硫 21．（1） （2）BC 分液漏斗 （3）H中溶液褪色(或H中溶液变无色) 60 （4） （5）气体的流速不一样或催化剂的表面积不一样或其它合理说法 22．（1） H-O-H （2）增大接触面，提高反应速率 （3）五氧化二钒 （4）B （5）AB （6）底部 98.3%的硫酸 （7）D （8）Fe 23．（1）放出 46 （2） （3） （4）SO2在溶液中的溶解性比NO好 温度升高，NaClO分解，导致其浓度下降，SO2脱除率下降 （5）abd 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 / 9 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.3 化工生产 分层作业 1．化学反应广泛联系生活、生产及研究领域。下列叙述与化学反应调控无关的是 A．油锅起火，盖上锅盖灭火 B．生产糖果，加入食用色素 C．鲜牛奶冷藏，冷链运输 D．工业合成氨，研发新型催化剂 【答案】B 【解析】A．油锅起火，盖上锅盖灭火，是隔绝空气灭火，与化学反应调控有关，A项正确；B．生产糖果，加入食用色素，与化学反应调控无关，B项错误；C．鲜牛奶冷藏，冷链运输，是降低温度，减缓反应速率，与化学反应调控有关，C项正确；D．工业合成氨，研发新型催化剂，加快反应速率，与化学反应调控有关，D项正确；答案选B。 2．下列有关工业制硫酸的说法正确的是 A．一般以硫磺或硫铁矿为原料 B．鼓入足量空气，原料直接转化为 C．用水吸收，可提高吸收效率 D．从吸收塔循环回接触室的物质只有 【答案】A 【解析】A．工业制硫酸过程中，一般将硫磺或硫铁矿为原料在氧气中焙烧生成SO2，A正确； B．鼓入足量空气，硫磺或硫铁矿与氧气反应生成，不能直接得到三氧化硫，B错误； C．用浓硫酸吸收，可提高吸收效率，避免产生酸雾，C错误； D．从吸收塔循环回接触室的物质有，还有氧气，D错误； 故选A。 3．处理制备硫酸产生的“三废”时，下列说法错误的是 A．可以用氨水吸收尾气 B．可以用石灰乳处理废液并生产石膏 C．可以循环利用尾气中的SO2 D．可以用98.3%的浓硫酸吸收尾气中的SO2 【答案】D 【解析】A．氨水溶液显碱性，能吸收尾气中的SO2、SO3，A正确； B．氢氧化钙吸收SO2、SO3分别转化为CaSO3、CaSO4，CaSO3在氧气条件下氧化可以得到CaSO4，用于生产石膏，B正确； C．SO2可以循环利用，从而充分利用资源，提高原料利用率，C正确； D．可以用98.3%的浓硫酸吸收尾气中的SO3，而非SO2，D错误； 故选D。 4．在工业生产硫酸的过程中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q，下列叙述中不正确的是 A．矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速率加快 B．接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高 C．沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒 D．接触室用450℃的高温，使催化剂活性最佳，更能促进平衡向正反应方向移动 【答案】D 【解析】A．矿石粉碎增大了反应物的接触面积，反应速率加快，A正确; B．在二氧化硫的催化氧化中，常压下二氧化硫的转化率很高，增大压强会增大反应速率，缩短达到平衡所需时间，反应物转化率也会增大，但同时会增加成本，总体上不经济，B正确；C．沸腾炉中出来的混合气中含有很多杂质，能够引起催化剂中毒，洗涤的目的是防止催化剂中毒，C正确；D．二氧化硫的催化氧化是放热反应，接触室采用450℃的温度是由于催化剂在该温度下催化活性最好，但不能使平衡正向移动以提高平衡混和气中SO3的含量，D错误；故合理选项是D。 5．工业中可用含SO2的冶炼烟气为原料生产硫酸，在下图装置中完成“SO2转化”工序。使用该装置实现了 A．充分利用热能 B．防止形成酸雾 C．加速转化SO2 D．获取纯净SO3 【答案】AC 【解析】A．SO2催化氧化为SO3时，催化剂在较高温度下才能表现出较强的催化能力，吸收SO3时，低温有利于SO3的吸收，所以将生成SO3放出的热量传递给SO2和O2的混合气，可充分利用热能，A正确； B．在吸收SO3时，利用98.3%的浓硫酸吸收SO3，可防止形成酸雾，与本段工序无关，B不正确； C．将催化氧化产生的热量传递给SO2和O2的混合气，一方面可升高温度，另一方面可提高催化性能，有利于加速转化SO2，C正确； D．SO2催化氧化生成SO3的反应为可逆反应，不可能获取纯净的SO3，D不正确； 故选AC。 6．硫酸是重要的化工原料，广泛用于制造肥料、燃料电池、电子元件、纺织品、医药品等。催化制备的反应：在体积可变的密闭容器中进行。关于该反应的说法正确的是 A．缩小容器体积增大压强，能减慢反应速率 B．升高温度能减慢反应速率 C．使用恰当的催化剂能加快反应速率 D．0．4与0.2充分反应生成0.4 【答案】C 【解析】A．缩小容器体积增大压强，能加快反应速率，A项错误； B．升高温度能加快反应速率，B项错误； C．使用恰当的催化剂能加快反应速率，C项正确； D．由于该反应是可逆反应，0.4与0.2充分反应，生成的少于0.4，D项错误； 故答案为：C。 7．下列关于硫酸工业的叙述正确的是 A．从燃烧炉出来的炉气不一定要净化 B．SO2转化为SO3时采用高温，不仅能加快反应速率还能提高SO2的转化率 C．SO2转化为SO3时采用常压，是因为增大压强不会提高SO2的转化率 D．从上图中A口逸出气体的主要成分是：SO2、SO3、O2 【答案】A 【解析】A．若以黄铁矿为原料生产SO2，因为所含的杂质会使催化剂中毒，所以必须要净化炉气，若以硫磺为原料生产SO2，因为其中所含的杂质很少，不需要净化，故A正确；B．SO2转化为SO3是放热反应，SO2转化为SO3时采用高温，平衡会逆向移动，降低了SO2的转化率，故B错误；C．SO2转化为SO3时增大压强，平衡将正向移动，会提高SO2的转化率，故C错误，之所以SO2转化为SO3时采用常压，是因为高压条件比较苛刻，一般不采用。故C错误；D．从上图中A口逸出气体的主要成分是：SO2、O2，故D错误；答案为A。 8．化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是 A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠 B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C．为加快的分解速率而加入 D．降温加快的分解速率 【答案】D 【解析】A．钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠，可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠，故A正确；B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，故B正确；C．可以作为催化剂催化的分解反应，故C正确；D．降温会减慢的分解速率，故D错误；故选D。 9．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，为了控制汽车尾气对大气的污染，下列方法可行的是 A．增加空气进入量 B．增大压强 C．提高反应温度 D．使用催化剂 【答案】D 【解析】A．增加空气进入量，不利于该反应的发生，故A不符合题意；B．增大压强虽然能够加快反应速率，但不利于实际操作，故B不符合题意；C．提高反应温度，虽然加快反应速率，但不利于实际操作，故C不符合题意；D．使用催化剂，能够加快反应速率，容易操作，故D符合题意；答案为D。 10．化工厂厂址选择是一个复杂的问题，受到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在 ①靠近原料产地，远离消费中心。 ②靠近消费中心。 ③交通便利，人口稠密的居民区。 ④建在环保要求高的地方，便于“三废”的治理。 A．①②③④ B．①③④ C．①②④ D．只有② 【答案】D 【解析】硫酸是腐蚀性液体，运输价格比较高，这就决定了硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利，故①错、②对；硫酸厂对环境的污染比较严重，因此不应该建立在人口稠密的居民区和环保要求比较高的地区，故③④错； 故选D。 11．工业上制取硫酸铜采用途径Ⅱ而不采用途径I，这样做的优点是 ①节省能源 ②不产生污染大气的SO2 ③提高了H2SO4的利用率 ④提高了Cu的利用率 A．仅①② B．仅②③④ C．仅①②③ D．全部 【答案】C 【分析】途径I将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入氧气，发生2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O；途径Ⅱ是2Cu+2H2SO4(浓)2CuSO4+SO2+2H2O；结合反应原理进行分析。 【解析】①根据上述分析：途径I反应在常温下就能进行，而途径Ⅱ浓硫酸与铜在加热条件下反应，所以途径I节省能源，故①正确；②根据上述分析：途径I反应无污染，而途径Ⅱ浓硫酸与铜在加热条件下反应生成SO2，产生污染大气的SO2，故②正确；③根据上述分析：途径I反应物H2SO4中的硫酸根完全转化成生成物中的硫酸根，提高H2SO4的利用率，故③正确；④无论哪一种方法，生成等物质的量的硫酸铜，都需要相同质量的铜，故④错误；故C符合题意；故答案：C。 12．接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化，下表列出了在不同温度和压强下，反应达到最大限度时SO2的转化率(已反应的SO2量占起始投入SO2量的百分比)，请根据表中数据选择硫酸工业所实际应采取的温度和压强，并说明理由。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 温度选择 ，压强选择 ，理由是 。 【答案】 450℃ 相同压强下，450℃时的平衡转化率大于550℃，所以温度选择450℃；增大压强，SO2的平衡转化率增大，但增大不明显，若增大压强消耗大量能源，对设备要求高，所以选择 【解析】根据表中数据，相同压强下，450℃时的平衡转化率大于550℃，所以温度选择450℃；增大压强，SO2的平衡转化率增大，但增大不明显，若增大压强消耗大量能源，对设备要求高，所以选择。 13．以硫铁矿为原料生产硫酸，将矿石置于 (填设备名称)中煅烧，其反应的化学方程式是 。 【答案】 沸腾炉 【解析】工业制备硫酸通常用黄铁矿在沸腾炉中燃烧生成氧化铁和二氧化硫，化学方程式：； 故答案为：沸腾炉；。 14．硫酸工业生产的核心阶段是转化，转化率越高，则硫的利用率越高，对环境影响也越小。转化阶段发生的反应：(放热反应) （1）在如图装置中完成“转化”工序。使用该装置实现了___________。 A．充分利用热能 B．防止形成酸雾 C．加速转化 D．获取纯净 （2）图中，b处的气体是___________。 A．低温的、 B．低温的、和 C．高温的、 D．高温的、和 【答案】（1）AC （2）C 【解析】（1）使用热交换器可以充分利用热能；使用催化剂可以加速转化；无法防止形成酸雾；是可逆反应，无法获取纯净，故选AC； （2）根据装置可知，该装置是接触室，原料、从装置左侧进入热交换器，吸收热量后由b处流出再进入接触室发生反应，并放出大量的热，因此b处的气体是高温的、。 15．硫酸的消耗量是衡量一个国家化学工业发展水平的标志。以硫铁矿(主要成分为)为原料生产。已知：(放热反应)。 （1）中铁元素的化合价为 。 （2）若要增大煅烧过程的反应速率，可采取的措施是 (任写一条即可)。 （3）工业生产硫酸的步骤2生产设备名称为 。 （4）下列关于硫酸工业制法的说法中错误的是 (填字母)。 A．原料气进入转化器前须净化，目的是防止催化剂中毒 B．用98.3%浓硫酸吸收可防止形成酸雾 C．用澄清石灰水吸收尾气中的硫的氧化物 【答案】（1）+2 （2）将黄铁矿粉碎；提高煅烧温度；多鼓入空气等 （3）接触室 （4）C 【分析】黄铁矿在空气中煅烧得到含SO2的气体，经净化后催化氧化得到SO3，用浓硫酸吸收SO3，得到硫酸。 【解析】（1）FeS2中铁元素的化合价为+2。 （2）要增大煅烧过程的反应速率，可采取的措施是：将黄铁矿粉碎；提高煅烧温度；多鼓入空气等。 （3）工业生产硫酸的步骤2生产设备名称为接触室。 （4）A．原料气进入接触室前须净化，目的是防止催化剂中毒，A正确； B．用98.3%浓硫酸吸收可防止形成酸雾，B正确； C．微溶于水，澄清石灰水中含量少，吸收不充分，一般用氢氧化钠溶液吸收，C错误； 故选C。 16．在硫酸工业生产中，为了有利于的转化，采用了中间有热交换器的转化器(见图)。下列说法中，错误的是 A．通过热交换器实现了热能的充分利用 B．b、c两处的混合气体成分含量不同，温度不同 C．a、d两处的混合气体成分含量不同，温度不同 D．气体温度比较： 【答案】B 【分析】该装置中发生SO2在加热、催化剂的条件下和O2反应转化为SO3的反应，反应放热，热交换器的作用是预热待反应的气体；b处通入的是反应气体，即SO2、空气，在热交换器中进行加热，没有催化剂，没有发生反应，c出来的气体是被预热的气体，其成分与a气体相同，但温度升高了，再进入装置中，发生反应到达a处，a处气体是反应物第一次催化反应后的气体，成分中增加了SO3，温度比c处的高。d处是第二次催化后的气体，SO3的含量比a处的高，温度与a处也不相同，由此分析。 【解析】A．该反应放热，热交换器的作用是预热待反应的气体，b处通入的是反应气体，即SO2、空气，在热交换器中进行加热，通过热交换器实现了热能的充分利用，A正确； B．根据装置图可知，从b进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从c处出来的是热的气体，成分与b处相同， c处出来的气温度高于b处，两处气体含量相同，温度不同，B错误； C．a处加热条件下生成的SO3，气体温度高；当经过热交换器后被冷的气体降温，d处是第二次催化后的气体，SO3的含量比a处的高，温度与a处也不相同，故a，d两处气体的成分含量不相同，温度不同，C正确； D．b处进入的气体是净化后的原料气，主要成分是SO2、空气等，气体的温度为常温。c出来的气体是被预热的气体，其成分与b气体相同，但温度升高了。a处气体是反应物第一次催化反应后的气体，成分中增加了SO3，温度比c处的高，温度：a>c>b，D正确； 故选B。 17．硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为：2SO2+O22SO3，已知该反应为放热反应。则下列说法正确的是 A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3 B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零 C．由反应可知，2mol SO2的能量大于2mol SO3的能量 D．工业在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题 【答案】D 【解析】A．因为为可逆反应，所以尽管选择适宜的条件，SO2和O2也不能全部转化为SO3，故A错误；B．达到平衡后，反应没有停止了，只是正、逆反应速率相等但并不为零，故B错误；C．因为为放热反应，由反应可知，2mol SO2和1mol O2的总能量大于2mol SO3的总能量，故C错误；D．工业在利用上述反应生产三氧化硫时，为了提高产率和效率，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题，故D正确；故答案：D。 18．工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是 温度/℃ 不同压强下接触室中的平衡转化率/ 450 99.2 99.7 550 94.9 97.7 工艺流程 A．循环利用的物质是 B．为放热反应 C．吸收塔中表现强氧化性 D．实际生产中，接触室中应采用温度，压强 【答案】B 【解析】A．为可逆反应，未参与反应的二氧化硫可循环利用，A错误；B．由表知，在相同压强下，升高温度，二氧化硫的平衡转化率减小，则为放热反应，B正确；C．吸收塔中是为了吸收三氧化硫，不体现强氧化性，C错误；D．和两状态的平衡转化率相差不大，但压强大，对动力和设备要求高，所以实际生产中，接触室中应采用温度，压强，D错误；答案选B。 19．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应 B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关 C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率 D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理 【答案】B 【解析】A．由表格数据可知，在常压及400～500℃时，二氧化硫的转化率已经很高，继续增大压强，虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，故A正确；B．温度太高时，催化剂失去活性，则实际生产中，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，故B错误；C．空气的成本较低，在实际生产中，通入过量的空气，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，故C正确； D．尾气中的SO2必须回收循环利用，防止污染环境并提高原料的利用率，故D正确；故选B。 20．硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。工厂生产的硫酸主要用于化肥工业，用来制造过磷酸钙、硫酸铵和磷酸等物质，也可以用于钢铁工业中的酸洗。在硫酸工业生产过程如图所示。 （1）下图装置是工业制硫酸中进行“转化”过程的转化器，按此密闭体系中气体的流向，a、b、d三处流入(流出)的气体分别为 ， ， 。(填字母编号) A．            B．、        C．、        D．、、 （2）转化阶段是硫酸生产的核心，反应温度为何维持在400-500℃， 。在转化器中装有热交换器的作用是 。 （3）为减少环境污染，必须对生产中排放的三废进行治理，在治理时不仅可以减少有害物质的排放，还可以生产出其他有用产品，硫酸工业的生产过程中会产生二氧化碳、硫酸物、颗粒物等大气污染物，制酸厂会排出酸性废水。硫铁矿煅烧后废渣的主要成分是氧化铁、硫化亚铁及少量有害物质。请你提出两点治理硫酸工业三废的有效措施 、 。 【答案】（1）C C D （2）催化剂活性最高，对反应的催化效率最好 把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体 （3）将硫酸废气与碱性溶液接触 使用吸收剂如石灰乳或苏打水吸收废气中的二氧化硫 【分析】黄铁矿中FeS2和氧气煅烧生成二氧化硫，二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，用浓硫酸吸收生成硫酸； 【解析】（1）原料SO2、O2从装置左侧中间进入热交换器，则a处流入SO2、O2，吸收热量后由b处流出再进入接触室在催化剂作用下发生反应，并放出大量的热，主要发生2SO2+O22SO3，从d出来的气体为O2、SO2、SO3，故答案为：C，C，D； （2）反应温度维持在400-500℃的依据是催化剂活性最高，对反应的催化效率最好；在SO2催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的； （3）硫酸工业的生产过程中会产生二氧化碳、硫酸物、颗粒物等大气污染物，采用化学反应吸收硫酸废气，将硫酸废气与一种吸收剂例如氨水或碱性溶液接触，使硫酸废气在吸收剂中溶解，达到净化效果，使用吸收剂如石灰乳或苏打水吸收废气中的二氧化硫，形成硫酸或硫化物。 21．在化学学科周活动中，某实验小组设计实验探究催化剂和催化氧气氧化的效率。回答下列问题： 步骤Ⅰ制备 在通风橱中利用和70%制备 （1）反应的化学方程式为 。 （2）实验室提供了以下玻璃仪器： 选取以上玻璃仪器组装成一套制取的装置，不需要的是(填序号) ，还需要的一种玻璃仪器是(填名称) 。 步骤Ⅱ探究催化剂和催化氧气氧化的效率 将与氧气按体积比1：1混合，使用下图装置(部分加热及夹持装置省略)，调节管式炉温度至450℃，按一定流速通入气体样品。查阅资料可知： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ -75.5 -10 16.8 45 （3）管式炉中装入10g，通入含5.6L(已折算为标准状况)的气体样品后，继续向装置内通入一段时间氮气，最终测得U形管内生成了12g固体。 ①能证明未完全转化的现象是 。 ②小组同学发现Ⅰ中的溶液变浑浊。发生反应的离子方程式为 。 ③计算用做催化剂时，的转化率为 %(结果保留两位有效数字)。 （4）将管式炉中的催化剂换成10g，重复以上实验，测得U形管的固体质量为8g。实验小组得出结论：以上实验说明在相同温度条件下， 的催化效率更高。 （5）辅导老师认为结论不够准确，请提出一种质疑理由 。 【答案】（1） （2）BC 分液漏斗 （3）H中溶液褪色(或H中溶液变无色) 60 （4） （5）气体的流速不一样或催化剂的表面积不一样或其它合理说法 【分析】本题是一道常见无机物制备类的实验题，在催化剂的作用下由氧气和二氧化硫制备三氧化硫，两种反应物经浓硫酸干燥后，在管式炉中发生反应生成产品，产品在U形管中，装置H中的品红可以检验二氧化硫是否反应完全，以此解题。 【解析】（1）结合题意利用和70%制备，方程式为：； （2）利用和70%制备，该反应不需要加热，可以在烧瓶中进行，用分液漏斗装硫酸，则以上玻璃仪器中，不需要的是BC；还需要的一种玻璃仪器是分液漏斗； （3）①二氧化硫具有漂白性，可以漂白品红，则能证明未完全转化的现象是H中溶液褪色(或H中溶液变无色)； ②二氧化硫和氯化钡不反应，则Ⅰ中的溶液变浑浊，是因为生成了硫酸钡，发生反应的离子方程式为； ③标准状况下，5.6L的物质的量为：0.25mol，则理论上产物的物质的量为0.25mol，最终测得U形管内生成了12g固体是三氧化硫，其物质的量为：0.15mol，则产率=； （4）结合题中信息可知，用做催化剂时，所得产品较多，则以上实验说明在相同温度条件下，V2O5的催化效率更高； （5）相同温度下，反应物的转化率还受多种因素影响，例如反应时间，即气体流速，催化剂表面积等，故辅导老师认为结论不够准确，提出的一种质疑理由为：气体的流速不一样或催化剂的表面积不一样或其它合理说法。 22．利用硫铁矿(主要成分)生产硫酸和绿矾()的工业流程示意图如图： （1）硫原子的结构示意图是 ，水分子的结构式是 。 （2）沸腾炉中，硫铁矿进行粉碎处理的目的是 。 （3）转化器中的催化剂是 (填名称)，发生的主要反应是与的反应，其化学方程式是 。 （4）对于转化器中的催化氧化反应，下列说法错误的是___________。 A．使用催化剂能加快化学反应速率 B．增大压强(减小容器容积)对反应速率无影响 C．降低反应温度，化学反应速率减慢 D．增大浓度，化学反应速率增大 （5）下图是转化器，有关说法正确的是___________。 A．该装置能充分利用热能 B．进入转化器气体要净化操作 C．遇到上层催化剂时能达到的最大转化率 D．该装置a端出来的气体只有 （6）混合气体是从吸收塔的 (选填“顶部”、“底部”或“中部”)，实际使用 (填试剂名称)吸收。 （7）制备硫酸时产生的尾气中含有、、，下列说法错误的是___________。 A．可以用氨水吸收尾气 B．可以用石灰乳吸收并生产石膏 C．可以循环利用 D．可以设置超高空排放烟囱 （8）固体X是 (填化学式)。加入固体X发生的反应离子方程式是 。 【答案】（1） H-O-H （2）增大接触面，提高反应速率 （3）五氧化二钒 （4）B （5）AB （6）底部 98.3%的硫酸 （7）D （8）Fe 23．为消除燃煤烟气中含有的、，研究者提出若干烟气“脱硫”“脱硝”的方法。 Ⅰ、选择性催化还原法(SCR)“脱硝”。在催化剂的作用下，选取将烟气中的进行无害化处理。 （1）与合成的反应中相关化学键键能数据如下： 共价键 断开1mol共价键所需能量/kJ 946 436 391 生成 (填“放出”或“吸收”)的热量为 kJ。 （2）还原NO的化学方程式为 。 Ⅱ、以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”“脱硝”。控制溶液的pH=5.5，将烟气中的、转化为、。 （3）溶液吸收烟气中的离子方程式为 。 （4）一定时间内，温度对、脱除率的影响曲线如图所示。 ①的脱除率高于的原因可能是ⅰ、在溶液中的还原性强于；ⅱ、 。 ②50℃后，随温度升高，脱除率下降的原因为 。 Ⅲ、选取其他试剂“脱硫”。 （5）下列试剂中，能有效吸收的有 (填标号)。 a．氨水    b．酸性溶液    c．BaCl2溶液    d．Na2CO3溶液 【答案】（1）放出 46 （2） （3） （4）SO2在溶液中的溶解性比NO好 温度升高，NaClO分解，导致其浓度下降，SO2脱除率下降 （5）abd 【解析】（1）N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，断键吸收能量为(946+3×436) kJ=2254 kJ，形成键的释放能量为2×3×391kJ=2346 kJ>2254 kJ，即生成2 mol氨气时放出的热量为(2346-2254)kJ=92kJ，则合成氨反应中生成时放出的热量是:； 或者：反应热∆H=∑E反应物键能-∑E生成物键能=(946 kJ/mol+3×436 kJ/mol)-6×391 kJ/mol=-92 kJ/mol，则生成1 molNH3放出的热量为； （2）NH3将NO还原为无害的氮气和水，根据得失电子守恒和质量守恒可知，该反应的化学方程式为：； （3）NaClO溶液吸收烟气中SO2，发生氧化还原反应生成硫酸钠和盐酸，ClO-将SO2氧化为，自身被还原为Cl-，根据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒可知，该反应的离子方程式为：； （4）①对于SO2脱除率高于NO，除了还原性因素外，溶解性也是一个重要原因，SO2在溶液中的溶解性比NO好，更易被吸收，一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图，的脱除率高于NO，可能的原因是SO2在水中的溶解度大于NO，SO2在溶液中的还原性强于NO，因此SO2与NaClO溶液的反应速率大于NO； ②而对于50℃后SO2脱除率下降，随着温度升高，作为吸收剂的NaClO会发生分解，导致其浓度降低，从而使SO2脱除率下降；同时，气体的溶解度随温度升高而降低，也不利于SO2的吸收； （5）a．SO2为酸性氧化物，氨水呈碱性，能与SO2反应生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵，可吸收SO2，a正确； b．SO2具有还原性，能被酸性高锰酸钾氧化为，酸性KMnO4溶液具有强氧化性，能将SO2氧化，从而吸收SO2，b正确； c．BaCl2溶液与SO2不反应，因为弱酸不能制强酸，无法吸收SO2，c错误； d．Na2CO3溶液呈碱性能与酸性氧化物SO2发生反应，当SO2少量时生成亚硫酸钠和二氧化碳，SO2过量时生成亚硫酸氢钠，可吸收SO2，d正确； 故选abd。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 / 9 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $