化学选修2 化学与技术课题1 化工生产过程中的基本问题课后复习题

这是一份化学选修2 化学与技术课题1 化工生产过程中的基本问题课后复习题，共5页。试卷主要包含了硫酸工业中采取以下几种措施，下列有关工业生产的叙述正确的是，5 g m等内容，欢迎下载使用。

( )
A．仅①②④⑤ B．仅②③④⑤
C．①②③④⑤ D．仅④⑤
【解析】 改进煅烧黄铁矿的技术、氧化二氧化硫时使用催化剂和在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器，都与二氧化硫排放的问题无关。
【答案】 D
2．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的原因二者都正确的是( )
A．黄铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸腾炉中投料
B．炉气进入接触室之前需要净化、干燥，因为炉气中的杂质易与SO2反应
C．SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可提高SO2的转化率
D．接触室的反应温度控制在400～500 ℃，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2的转化率都比较理想，且催化剂的活性也较高
【解析】 题中所提到的对硫酸工业采取的措施叙述都是正确的。但黄铁矿进入沸腾炉之前粉碎的原因是为了增大矿粒与空气的接触面积，使其燃烧得更快、更充分，从而提高黄铁矿的利用率；从沸腾炉出来的炉气必须净化、干燥的目的是炉气中的一些杂质气体会使接触室中的催化剂中毒，使催化剂丧失活性，同时防止炉气中的水蒸气和SO2生成酸而腐蚀管道；SO2转化为SO3时使用催化剂是为了缩短到达平衡的时间，但它并不能影响化学平衡的移动，并不影响SO2的转化率大小；接触室控制反应的温度在400～500 ℃，这是综合考虑了催化剂的活性、反应速率及SO2的转化率等因素而确定的，故D项正确。
【答案】 D
3．下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
B．硫酸厂靠近原料产地比靠近硫酸消费中心更为有利
C．由于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，所以硫酸生产中常采用高压条件提高SO2的转化率
D．充分利用硫酸厂生产过程中产生的“废热”，可使硫酸厂向外界输出大量的能量
【解析】 从平衡原理上讲，合成氨时将氨液化使反应正向移动，但浓度减小，正、逆反应速率均减小，A错；厂址的选择要综合考虑，B错；对于二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应，在常压下二氧化硫的转化率已相当高，不用再提高成本采取高压 ，C错；要充分合理地利用能源，D对。
【答案】 D
4．侯氏制碱法是纯碱工业中一种重要的生产方法。但是，侯氏制碱法也存在着一定的局限性。例如，有时在某些国家和地区会出现氯化铵产品供过于求的现象。下列关于将氯化铵进行处理的方法中，正确的是( )
A．在地下深埋
B．投入大海的深水处
C．加工成农作物的复合肥
D．用氢氧化钠将氯化铵转化为氨和氯化钠，再用作生产纯碱的原料
【解析】 将氯化铵在地下深埋和投入大海的深水处，都会造成环境污染。氢氧化钠比碳酸钠生产成本更高、价格更贵。用氢氧化钠将氯化铵转化为氨和氯化钠，再用作生产纯碱的原料，在生产效益上得不偿失。氮、磷、钾都是农作物生长所必需的元素，将氯化铵与含磷元素或钾元素的化合物进行适当复合，可生产农作物的复合肥。
【答案】 C
5．“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应，不符合绿色化学概念的是( )
A．消除硫酸厂尾气排放：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3
B．消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
C．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
D．制CuSO4：2Cu＋O2eq \(=====,\s\up15(△))2CuO CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O
【解析】 C选项在制备CuSO4产物的同时，会生成大气污染物SO2，并且制得相同量的CuSO4时，消耗H2SO4的量也比D选项多。
【答案】 C
6．我国著名化工专家侯德榜先生发明的“侯氏制碱法”，因原料利用率高，并能进行连续生产，从而享誉中外。“侯氏制碱法”的基本做法是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，获得碳酸氢钠晶体，再将所得碳酸氢钠晶体加热分解后即可得到纯碱。它的反应原理可用下列化学方程式表示：
NaCl(饱和)＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3eq \(=====,\s\up15(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。
某课外兴趣小组同学按照“侯氏制碱法”原理，设计了如下一套实验装置：
实验室可供选用的药品有：浓氨水、纯碱、大理石、稀盐酸、稀硫酸、熟石灰、氯化氨、氯化钠。
(1)A、D中最合适的试剂为A____________________；D________。
(2)本实验具体操作过程中，应先通________气体，再通________气体；原因是____________________________________________________。
(3)指出该装置中的错误(至少两处)：
____________________________________________________
____________________________________________________。
(4)在改进装置后，该同学进行了实验，实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58.5 g，实验最后得到无水碳酸钠26.0 g，则其产率为________。该同学针对其实验结果，认真分析了造成损失的原因，发现其操作步骤并没有错误，则主要原因是____________________________________________________。
【解析】 本题以侯氏制碱法的原理为切入点，分别考查药品的选用、操作过程分析、实验装置评价、化学计算、化工生产原理等。根据反应原理，实验操作过程为：先制得NH3(左边装置)和CO2(右边装置)，再将制得的气体依次通入饱和食盐水中即得碳酸氢钠晶体，再加热碳酸氢钠晶体就可以得到纯碱。
(4)根据钠元素守恒，有
2NaCl ～ Na2CO3
2×58.5 106
58．5 g m(Na2CO3)
解得，m(Na2CO3)＝53.0 g；
则无水碳酸钠的产率为eq \f(26.0 g,53.0 g)×100%＝49.1%。
【答案】 (1)氯化铵和熟石灰 稀盐酸 (2) NH3 CO2 CO2在水中溶解度小，先通NH3至饱和，有利于NaHCO3析出 (3)B、C之间缺少止水夹；B装置为密闭装置，不能与大气相通；通NH3的导管伸入液面以下(任填两种即可) (4)49.1% NaHCO3在水中有一定的溶解度，未能全部沉淀出来
7．现代循环经济要求综合考虑环境污染和经济效益。请填写下列空白。
(1)实验室里，可用于吸收SO2尾气的一种试剂是____________________。
(2)高纯氧化铁可作现代电子工业材料。以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁(软磁α­Fe2O3)的生产流程示意图：
①步骤Ⅰ中过滤所得滤渣的主要成分是________。
②步骤Ⅱ中加入铁粉的目的是_____________________________。
③步骤Ⅲ中可选用________(填字母)试剂调节溶液的pH。
A．稀硝酸 B．双氧水
C．氨水 D．高锰酸钾溶液
④写出在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式：
____________________________________________________
____________________________________________________。
⑤从滤液C中回收的主要物质的一种用途是
____________________________________________________。
【解析】 (1)SO2为酸性气体，还具有强还原性，故可以通过用碱液吸收、强氧化性溶液吸收等方法除去SO2。
(2)①硫铁矿烧渣中除SiO2外，均溶于盐酸，故滤渣是SiO2。 ②Fe2O3、Fe3O4溶于盐酸均有Fe3＋生成，加入铁粉可以将Fe3＋还原为Fe2＋：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。③稀硝酸、双氧水、KMnO4溶液均容易将Fe2＋氧化为Fe3＋，只有氨水能够起到调节pH的作用。④注意该过程中＋2价的铁已转化为＋3价的铁。⑤滤液C为铵盐溶液，可作为氮肥使用。
【答案】 (1)NaOH溶液(或其他合理答案)
(2)①SiO2 ②将Fe3＋还原为Fe2＋
③C ④4FeCO3＋O2eq \(=====,\s\up15(煅烧))2Fe2O3＋4CO2 ⑤可作为氮肥