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1、2022高中化學 第一單元 走進化學工業(yè)檢測B 新人教版選修2 一、選擇題(本題包括18小題,每小題3分,共54分,每小題只有一個選項符合題意) 　　　　　　　　　　　　　　　　　 1下列化工生產中所發(fā)生的主要化學反應,不涉及氧化還原反應的是(　　) A.氯堿工業(yè) B.接觸法制硫酸 C.制造普通玻璃 D.工業(yè)合成氨 解析：各選項涉及的主要反應為:A項,2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;B項,4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2OH2SO4;C項,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;D項,N2+3H22NH3。

2、 答案：C 2工業(yè)上以黃鐵礦為主要原料制造硫酸的生產過程中,按反應先后順序依次使用的主要設備是(　　) A.接觸室　沸騰爐　吸收塔 B.沸騰爐　接觸室　吸收塔 C.沸騰爐　吸收塔　接觸室 D.接觸室　吸收塔　沸騰爐 答案：B 3最近,國際上提出的“綠色化學”是指化學工業(yè)生產中的(　　) A.對廢氣、廢水、廢渣進行嚴格處理 B.在化工生產中少用或不用有害物質以及少排放或不排放有害物質 C.在化工生產中,不使用任何化學物質 D.在化工廠種草種樹,使其成為花園式工廠 解析：“綠色化學”總的來說,就是從化學的角度自源頭上根本性地解決發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題。 答案：B 4在

3、接觸法制硫酸的工業(yè)生產中,下列生產操作與說明這些操作的主要原因都正確的是(　　) A.黃鐵礦煅燒前需要粉碎,因為大塊黃鐵礦不能燃燒 B.從沸騰爐出來的爐氣需要凈化,這樣可以提高產品的純度 C.SO2氧化為SO3時需使用催化劑,這樣可以提高反應速率和SO2的轉化率 D.用質量分數(shù)為98.3%的硫酸吸收SO3,目的是防止形成酸霧,使SO3充分吸收 解析：將黃鐵礦粉碎的主要目的是為了增大和空氣的接觸面積,可使其燃燒得更充分、更快,選項A操作正確,但解釋錯誤;爐氣凈化的目的是防止爐氣中的雜質和礦塵使催化劑中毒、失效,選項B操作正確,但解釋錯誤;使用催化劑是為了提高反應速率,縮短反應完成的時間

4、,但對反應物的轉化率和產物的產率均無影響,選項C操作正確,但解釋錯誤。 答案：D 5合成氨時既要使合成氨的產率增大,又要使反應速率加快,可采取的辦法是(　　) ①減壓?、诩訅骸、凵郎亍、芙禍亍、菁皶r從平衡混合氣中分離出NH3?、扪a充N2或H2　⑦加催化劑?、鄿p小N2或H2的量 A.③④⑤⑦ B.②⑤⑥ C.②⑥ D.②③⑥⑦ 解析：合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的特點為:正反應放熱且氣體體積減小。要使平衡向正反應方向移動且反應速率加快,應選C。 答案：C 6屬人工固氮的化學反應是(　　) A.N2與H2在一定條件下反應生成NH3 B.由NH3轉變

5、成NH4HCO3 C.NO與O2反應生成NO2 D.豆科植物的根瘤菌將氮的化合物轉變成植物蛋白 解析：固氮必須是將游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氮,D項為生物固氮,不符合題意。 答案：A 7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 解析：從沸騰爐中排出的爐渣主要成分是氧化鐵和脈石,無法作肥料,合成SO3不需要高壓。 答案：B 8下列物質中,可形成酸雨的是(　　) A.二氧化硫 B.氟氯代烴 C.二氧化碳 D.甲烷 解析：形成

6、酸雨的是SO2,氟氯代烴破壞臭氧層,形成臭氧空洞;二氧化碳造成溫室效應。 答案：A 9下列工業(yè)生產所發(fā)生的化學反應不涉及氧化還原反應的是(　　) A.用侯氏制堿法合成純堿 B.用二氧化硫制硫酸 C.工業(yè)合成氨 D.從海水中提取單質溴 解析：聯(lián)合制堿法是溶液中生成溶解度更小的碳酸氫鈉,不屬于氧化還原反應;選項B、C、D中都有氧化還原反應。 答案：A 10用焦炭、水、空氣來制取氨氣的化學方程式:C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2,N2+3H22NH3,參加反應的碳與氨氣之間的物質的量之比為(　　) A.3∶4 B.3∶2 C.1∶1 D.1∶2 解析：

7、前兩個化學方程式相加得:C+2H2OCO2+2H2 因此,有關系式C~2H2?、? 而N2+3H22NH3中有:3H2~2NH3　② 因此,①×3+②×2得3C~4NH3,故n(C)∶n(NH3)=3∶4。 答案：A 11在密閉容器中進行反應N2+3H22NH3,溫度一定時,若將平衡體系中各物質的濃度都增加到原來的兩倍,則產生的結果是(　　) ①平衡不發(fā)生移動　②平衡向正反應方向移動?、燮胶庀蚰娣磻较蛞苿印、躈H3的物質的量濃度增加?、菡?、逆反應速率都增大 A.①⑤ B.①②⑤ C.③⑤ D.②④⑤ 解析：將平衡體系中各物質的濃度都增加到原來的兩倍,相當于增大壓強至原來的兩倍,

8、則平衡向正反應方向移動。 答案：D 12硫酸工業(yè)中,在催化反應室中裝有熱交換器。采用熱交換器的好處是(　　) ①充分利用熱量,降低能耗　②促使平衡向正反應方向移動,提高產率?、蹨p少熱量及環(huán)境污染　④提高最終產品的純度 A.① B.①② C.①②③ D.①②③④ 解析：使用熱交換器能充分利用熱量,減少熱量對環(huán)境的污染。SO2轉化為SO3是放熱反應,溫度降低有利于平衡向正反應方向移動。 答案：C 13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.生產中通入過量的空氣,可以提高二氧化硫的轉化率 B.生產中選擇400~

9、500 ℃,不僅能加快反應速率而且催化劑的活性好 C.根據(jù)實際情況在生產中選擇常壓,可以提高綜合經濟效益 D.在接觸室被氧化生成的三氧化硫,進入吸收塔被水吸收制成硫酸 解析：合成三氧化硫的條件與合成氨是不同的。用水吸收三氧化硫容易形成酸霧,應用98%的硫酸吸收三氧化硫。 答案：D 14從化學反應速率和化學平衡兩方面去考慮,合成氨應采用的條件是(　　) A.低溫、高壓、催化劑 B.低溫、低壓、催化劑 C.高溫、高壓、催化劑 D.適宜溫度、高壓、催化劑 解析：從化學反應速率角度考慮,選擇高溫、高壓、催化劑條件;從化學平衡角度考慮,選擇低溫、高壓;綜合考慮設備、經濟效益等因素,選

10、擇適宜溫度、高壓和催化劑。 答案：D 15接觸法制硫酸中,進入接觸室的氣體組成(體積分數(shù))為SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在一定條件下達到平衡時,SO2的轉化率為77%,則平衡時氣體總體積是反應前的(　　) A.38.5% 　B.77% C.6.4% D.97.3% 解析：根據(jù)2SO2+O22SO3　ΔV 2 1 7%×77% 7%×77%÷2 解得:(1-7%×77%÷2)÷(1×100%)=97.3% 答案：D 16某工廠用CaSO4、H2O、NH3、CO2制備(NH4)2SO4。其工藝流程如下: CaSO4溶液甲乙 下列推斷不合理的是(　　) A.

11、往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4的生成 B.生成1 mol (NH4)2SO4至少消耗2 mol NH3 C.在實際生產中CO2可被循環(huán)使用 D.直接蒸干濾液能得到純凈的(NH4)2SO4 解析：該反應原理為2NH3+CO2+H2O(NH4)2CO3,CaSO4+(NH4)2CO3CaCO3↓+(NH4)2SO4,CaCO3CaO+CO2↑。直接蒸干會導致(NH4)2SO4分解。 答案：D 17用98%的H2SO4吸收SO3可得到H2SO4·1.5SO3,若用1 kg 98%的H2SO4充分吸收SO3后,再進行稀釋,可得98%的H2SO4(　　) A.2.77 kg B.2

12、.6 kg C.2.42 kg D.2.22 kg 解析：解答此題時注意吸收劑為98%的H2SO4而非純硫酸,且水吸收SO3后產物還能吸收SO3。 答案：A 18(2014上海高考)如圖是模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是(　　) A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放堿石灰 B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放堿石灰 C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 解析：NH3極易溶于水,而CO2不易溶于水,因此先在a通入NH3,防止發(fā)生倒吸,再在b通入CO2,

13、c中放蘸有稀硫酸的脫脂棉,吸收NH3,防止污染環(huán)境,C項正確。 答案：C 二、非選擇題(本題包括6小題,共46分) 19(6分)實驗室二氧化硫尾氣吸收與工業(yè)煙氣脫硫的化學原理相通。石灰-石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法。 石灰-石膏法的吸收反應為SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O。吸收產物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化,反應為2CaSO3+O2+4H2O2CaSO4·2H2O。其流程如下圖: 堿法的吸收反應為SO2+2NaOHNa2SO3+H2O。堿法的特點是氫氧化鈉堿性強、吸收快、效率高。其流程如下圖: 已知: 試劑 Ca(OH)2 NaOH 價格(元/kg

14、) 0.36 2.90 吸收SO2的成本(元/mol) 0.027 0.232 石灰-石膏法和堿法吸收二氧化硫的化學原理相同之處是　　　　　　　　　,和堿法相比,石灰-石膏法的優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　,缺點是　　　　　　　　　　　　。? 解析：石灰-石膏法和堿法化學原理相同之處均為酸性氧化物和堿反應。石灰-石膏法優(yōu)點是成本低、經濟效益好,缺點是Ca(OH)2溶解度小、吸收慢、效率低。 答案：本質都是SO2與OH-反應,即SO2+2OH- 20(7分)合成氨工業(yè)、硫酸工業(yè)的生產工藝流程大致為: 合成塔和接觸室中的反應分別為: N2(g)+3H2(g)2N

15、H3(g)　ΔH<0; 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。 (1)寫出流程中設備的名稱:B　　　　,X　　　　　。? (2)進入合成塔和接觸室中的氣體都要進行熱處理,最理想的熱處理方法是　　　　　　　　　　　　　。? (3)采用循環(huán)操作可提高原料的利用率,下列生產中,采用循環(huán)操作的是　　　(填序號)。? ①硫酸工業(yè)?、诤铣砂惫I(yè)?、巯跛峁I(yè) (4)工業(yè)上常用98%的硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (5)工業(yè)生產中常用氨—酸法進行尾氣脫硫,以達到消除污染、廢物利用的目的。硫酸工業(yè)尾氣中的SO2經處理可以得到一種化肥,該

16、肥料的化學式是　　　　。? (6)根據(jù)化學平衡移動原理,下列條件或措施合理的是　　　　(填序號)。? ①合成氨工業(yè)在高壓下進行?、诤铣砂惫I(yè)和硫酸工業(yè)都使用催化劑?、奂皶r將氨液化而分離?、芰蛩峁I(yè)中,凈化后的爐氣中要有過量空氣?、莺铣砂惫I(yè)和硫酸工業(yè)都采用適宜的溫度 答案：(1)循環(huán)壓縮機　沸騰爐 (2)逆流換熱或充分利用反應中放出的熱量加熱反應氣 (3)①②③ (4)用稀硫酸或水吸收SO3時易形成酸霧,不利于SO3吸收 (5)(NH4)2SO4 (6)①③④ 21(10分)合成氨的流程示意圖如下: 回答下列問題: (1)工業(yè)合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分

17、離出來的,通常使用的兩種分離方法是　　　,　　　;氫氣的來源是水和碳氫化合物,寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學反應方程式　　　　　　　　　,　　　　　　　　;? (2)設備A中含有電加熱器、觸媒和熱交換器,設備A的名稱是　　　,其中發(fā)生的化學反應方程式為　? 　　　　　　　　　　　;? (3)設備B的名稱是　　　,其中m和n是兩個通水口,入水口是　　　(填“m”或“n”)。不宜從相反方向通水的原因是　　　　　　　　　　;? (4)設備C的作用是　。? 解析：(1)利用空氣中氮氣的沸點比氧氣的沸點低,先將空氣加壓降溫轉化為液態(tài),然后再加熱,使氮氣首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來,留下

18、的是液態(tài)氧氣,故分離方法是液化和分餾。另一種方法是將空氣與碳反應后除去CO2。采用煤和天然氣制備H2的化學方程式為C+H2OCO+H2、CH4+H2OCO+3H2。 (2)合成氨的設備為合成(氨)塔;發(fā)生的反應是N2+3H22NH3。 (3)冷凝分離氨氣的設備為冷卻塔(或冷凝器);為了增強冷卻效果,冷卻水應從下端進入,逆向冷卻效果好。 (4)設備C是分離器,能將液氨和未反應的原料氣分離。 答案：(1)液化、分餾　與碳反應后除去CO2　C+H2OCO+H2　CH4+H2OCO+3H2 (2)合成(氨)塔　N2+3H22NH3 (3)冷卻塔(或冷凝器)　n　高溫氣體由冷卻塔的上端進入,

19、冷卻水應從下端進入,逆向冷卻效果好 (4)將液氨和未反應的原料氣分離 22(7分)火山噴發(fā)所產生的硫黃可用于生產重要的化工原料硫酸。某企業(yè)用如圖所示的工藝流程生產硫酸: 請回答下列問題: (1)為充分利用反應放出的熱量,接觸室中應安裝　　　(填設備名稱)。吸收塔中填充有許多瓷管,其作用是? 　。? (2)為使硫黃充分燃燒,經流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%。為提高SO2轉化率,經流量計2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時理論需氧量的2.5倍,則生產過程中流經流量計1和流量計2的空氣體積比應為　　　　　　。假設接觸室中SO2的轉化率為95%,b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分數(shù)

20、為　　　　　(空氣中氧氣的體積分數(shù)按20%計)。該尾氣的處理方法是　　　　　　　。? (3)與以硫鐵礦為原料的生產工藝相比,該工藝的特點是　　　(可多選)。? A.耗氧量減少 B.二氧化硫的轉化率提高 C.產生的廢渣減少 D.不需要使用催化劑 (4)礦物燃料的燃燒是產生大氣中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入適量的石灰石,可有效減少煤燃燒時SO2的排放,請寫出此脫硫過程中反應的化學方程式　　　　　　　　　　。? 解析：(1)①接觸室安裝熱交換器,目的就是充分利用熱量;在吸收塔中填充瓷管可增大SO3與濃硫酸的接觸面積,有利于SO3的吸收。 (2)設燃燒1 mol硫,則需通入O2的

21、物質的量為1.5 mol(過量50%)。所流經流量計1的空氣為1.5 mol÷0.2=7.5 mol;在接觸室中,1 mol SO2反應,則消耗n(O2)=0.5 mol,所流經流量計2的空氣為0.5 mol×2.5÷0.2=6.25 mol,所以二者之比為1.2∶1。 由化學反應2SO2+O22SO3可知,SO2反應的物質的量為1 mol×95%=0.95 mol,SO2剩余物質的量為0.05 mol,則最后流經b的氣體的成分分別為SO2和空氣,空氣來源于凈化室和流量計2。 從凈化室內流出空氣的物質的量為7.5 mol-1 mol=6.5 mol,從流量計2流出空氣為6.25 mol-1

22、 mol×95%mol,故w(SO2) (3)與以黃鐵礦為原料的生產工藝相比,因合理地改變了通入氧氣的途徑,因此大大減少了氧氣的用量,同時由于增加了瓷管,故廢氣量也減少了。故答案選A、C。 (4)首先石灰石高溫煅燒分解:CaCO3CaO+CO2↑,S+O2SO2,后CaO+SO2CaSO3,最后發(fā)生反應:2CaSO3+O22CaSO4(也可用反應式:2SO2+2CaO+O22CaSO4)。 答案：(1)熱交換器　增加SO3與濃硫酸的接觸面積,有利于SO3的吸收　(2)1.2∶1　0.4%　用氨水吸收　(3)AC　(4)CaCO3CaO+CO2↑、2SO2+2CaO+O22CaSO4(

23、或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2) 23(10分)合成氨工業(yè)的主要反應為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,下圖是合成氨的簡要流程示意圖: (1)寫出設備A、B的名稱:A　　　　　,B　　　　;沿X路線進入壓縮機的物質是　　　　　　　。? (2)原料氣往往混有CO、NH3等雜質,在進入合成塔之前需凈化,凈化的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)氮、氫混合氣體送入合成塔前要通過壓縮機壓縮的原因是　　　　　　　　　　　　;在合成塔中及時分離出氨氣的目的是　　　　　　　　　　　　　　。? (4)合成塔從上到下將催化劑分成四層,在層與層

24、之間冷激氣(冷的原料氣)和反應氣混合,請問這樣設計的原因是什么? (5)為什么原料氣從塔底流經外筒環(huán)隙進入?為什么氣體在反應前后都要通過熱交換器? 答案：(1)熱交換器　合成塔　N2和H2 (2)防止催化劑中毒 (3)增大反應物濃度,加快反應速率,使平衡向生成NH3的方向移動　減小生成物的濃度,使平衡向生成NH3的方向移動 (4)冷激氣與每一層的反應混合氣及時進行熱交換,既預熱原料氣,又保證反應混合氣的溫度控制在500 ℃左右,使每一層的催化劑都能起到最大的催化作用。 (5)進行熱交換,預熱原料氣,加快反應速率;充分利用反應放出的熱量,節(jié)約能源。 24(6分)現(xiàn)有一份“將二氧

25、化硫轉化為硫酸銨”的資料,摘錄如下:“一個典型的實例:初步處理后的廢氣含0.2%的二氧化硫和10%的氧氣(體積分數(shù))。在400 ℃時廢氣以5 m3·h-1的速率通過五氧化二釩催化劑層與20 L·h-1速率的氨氣混合,再噴水,此時氣體溫度由400 ℃降至200 ℃,在熱的結晶裝置中得到硫酸銨晶體”(氣體體積均折算為標準狀況),利用上述資料,用氨來除去工業(yè)廢氣中的SO2,回答下列問題: (1)按反應中的理論值,二氧化硫與氧氣的物質的量之比為2∶1,該資料中這個比值是　　　　　,簡述不采用2∶1的理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)通過計算,說明為什么廢氣以5 m3·h-1的速

26、率與20 L·h-1速率的氨氣混合? (3)若某廠每天排放1×104 m3這種廢氣,按上述方法該廠每月(按30天計)可得硫酸銨多少噸?消耗氨氣多少噸? 解析：SO2的轉化為可逆反應,為提高SO2的轉化率可用通入過量的O2; 據(jù)關系式SO2~SO3~2NH3~(NH4)2SO4可知廢氣中SO2與NH3應以1∶2通入。 答案：(1)1∶50　據(jù)化學平衡移動原理,過量的O2可提高SO2的轉化率 (2)廢氣中SO2的速率為1 000 L·m-3×5 m3·h-1×0.2%=10 L·h-1 V(SO2)∶V(NH3)=10∶20=1∶2恰好生成(NH4)2SO4。 (3)3.54 t硫酸銨,0.91 t NH3