高中化學(xué) 全程復(fù)習(xí)考點(diǎn)13.硫酸工業(yè) 環(huán)境保護(hù).doc

高考化學(xué)考點(diǎn)解析全程復(fù)習(xí)考點(diǎn)： 硫酸工業(yè) 環(huán)境保護(hù)復(fù)習(xí)重點(diǎn)1接觸法制硫酸的生產(chǎn)過程和化學(xué)原理。2保護(hù)環(huán)境難點(diǎn)聚焦一、接觸法制硫酸的原理、過程及典型設(shè)備1三種原料：硫鐵礦（fes2）、空氣、水。利用接觸法制硫酸一般可以用硫黃、黃鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的煙氣(含一定量的so2)等。其中用硫黃作原料成本低、對環(huán)境污染少。但我國硫黃資源較少，主要用黃鐵礦（主要成分為fes2）作生產(chǎn)硫酸的原料。 2三步驟、三反應(yīng)：（1）4fes2 +11o2=2fe2o3+8so2（高溫）（2）2 so2+o22so3 （催化劑，加熱），（3）so3 +h2o =h2so43三設(shè)備：（1）沸騰爐（2）接觸室（3）合成塔4三原理：化學(xué)平衡原理、熱交換原理、逆流原理。（1）增大反應(yīng)物濃度、增大反應(yīng)物間接觸面積，能提高反應(yīng)速率并使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以充分提高原料利用率。（2）熱交換原理：在接觸室中生成的熱量經(jīng)過熱交換器，傳遞給進(jìn)入接觸室的需要預(yù)熱的混合氣體，為二氧化硫的接觸氧化和三氧化硫的吸收創(chuàng)造了有利條件。（3）逆流原理：液體由上向下流，氣體由下向上升，兩者在逆流過程中充分反應(yīng)。三原料三階段三反應(yīng)（均放熱）三設(shè)備三凈化黃鐵礦或s造氣4fes2+11o2 =2fe2o3+8so2（高溫）或s+o2=so2沸騰爐除塵空氣接觸氧化2 so2 +o22so3 （催化劑）接觸室（含熱交換器）洗滌98.3%濃硫酸三氧化硫吸收so3+h2o =h2so4吸收塔干燥接觸法制硫酸的原理、過程及典型設(shè)備接觸法制硫酸示意圖：5應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)原理選擇適宜條件二氧化硫接觸氧化的反應(yīng)是一個(gè)氣體總體積縮小的、放熱的反應(yīng)。（1） 溫度二氧化硫接觸氧化是一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，溫度較低對反應(yīng)有利。但是，溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率低，考慮催化劑在400500活性最大，在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400500作為操作溫度，這時(shí)反應(yīng)速率和二氧化硫的轉(zhuǎn)化率都比較理想。（2） 壓強(qiáng)二氧化硫接觸氧化是一個(gè)氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，加壓對反應(yīng)有利。但是，在常壓、400500時(shí)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓必須增加設(shè)備，增大投資和能量消耗，故在實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用常壓操作，并不加壓。（3） 二氧化硫接觸氧化的適宜條件常壓、較高溫度（400500）和催化劑6接觸法制硫酸中應(yīng)注意的幾個(gè)問題（1）依據(jù)反應(yīng)物之間的接觸面積越大反應(yīng)速率越快的原理，送進(jìn)沸騰爐的礦石要粉碎成細(xì)小的礦粒，增大礦石跟空氣的接觸面積，使之充分燃燒。（2）依據(jù)增大廉價(jià)易得的反應(yīng)物的濃度，使較貴重的原料得以充分利用的原理，采用過量的空氣使黃鐵礦充分燃燒。（3）通入接觸室的混合氣體必須預(yù)先凈化，其原因是：爐氣中含有二氧化硫、氧氣、氮?dú)狻⑺魵庖约吧?、硒化合物、礦塵等。砷、硒化合物和礦塵等會(huì)使催化劑中毒；水蒸氣對生產(chǎn)和設(shè)備有不良影響。因此，爐氣必須通過除塵、洗滌、干燥等凈化處理。（4）在接觸室里裝有熱交換器，其作用是在二氧化硫接觸氧化時(shí)，用放出的熱量來加熱未反應(yīng)的二氧化硫和空氣，充分利用熱能，節(jié)約燃料。 （5）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的濃硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸霧，且吸收速度慢。二、有關(guān)計(jì)算1物質(zhì)純度、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率的計(jì)算（1）物質(zhì)純度（%）=不純物質(zhì)中含純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的總質(zhì)量100%（2）原料利用率（%）=實(shí)際參加反應(yīng)的原料量投入原料總量100%（或轉(zhuǎn)化率）（3）產(chǎn)率（%）=實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量100%（4）化合物中某元素的損失率=該化合物的損失率2多步反應(yīng)計(jì)算（1）關(guān)系式法：先寫出多步反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后找出反應(yīng)物和生成物之間物質(zhì)的量（或質(zhì)量）之比，列出關(guān)系式，即可一步計(jì)算。（2）元素守衡法：找出主要原料和最終產(chǎn)物之間物質(zhì)的量的對應(yīng)關(guān)系。找出此關(guān)系的簡便方法，就是分析原料與產(chǎn)物之間所含關(guān)鍵元素原子個(gè)數(shù)關(guān)系，如： fes22h2so4， sh2so4。若已知（欲求）fes2含量，用前面的關(guān)系式，若已知（欲求）s的含量，用后一關(guān)系式，且二氧化硫轉(zhuǎn)化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物fes2（或s）進(jìn)行計(jì)算。1環(huán)境保護(hù)與原料的綜合利用（1）注意科學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)的區(qū)別在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了探索某個(gè)重要的原理或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)重要的反應(yīng)，可以不惜大量的時(shí)間和資金。而化工生產(chǎn)必須在遵循科學(xué)原理、實(shí)現(xiàn)某個(gè)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，著重考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益，最大限度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為國民經(jīng)濟(jì)部門提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的化工產(chǎn)品，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效的目的。（2）硫酸生產(chǎn)中的“三廢”處理硫酸廠的尾氣必須進(jìn)行處理，因?yàn)闊煹罋饫锖写罅康亩趸驓怏w，如果不加利用而排空會(huì)嚴(yán)重污染空氣。1) 尾氣吸收 用氨水吸收，再用h2so4處理：so2+2nh3+h2o=(nh4)2so3(nh4)2so3+h2so4=(nh4)2so4+so2+h2o na2so3溶液吸收：na2so3+so2+h2o=2nahso3 用naoh溶液吸收，再用熟石灰和o2處理；（此方法反應(yīng)復(fù)雜，還可能發(fā)生其他反應(yīng)）so2+ naoh = nahso3 naoh +nahso3= na2so3+ h2ona2so3+ca(oh)2= caso3+ 2naoh2 caso3 + o2= 2caso42)污水處理硫酸廠廢水中含硫酸，排放入江河會(huì)造成水體污染。通常用消石灰處理：ca(oh)2+ h2so4=caso4+2h2o。生成的硫酸鈣可制建材用的石膏板。3)廢熱利用硫酸工業(yè)三個(gè)生產(chǎn)階段的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)充分利用放出的熱量，減少能耗。第一階段黃鐵礦燃燒放出大量的熱，通常在沸騰爐處設(shè)廢熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸汽可用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能再供應(yīng)硫酸生產(chǎn)使用（如礦石粉碎、運(yùn)輸，氣流、液流等動(dòng)力用電）。第二階段二氧化硫氧化放熱可用于預(yù)熱原料氣，生產(chǎn)設(shè)備叫熱交換器，原料氣又將三氧化硫降溫，再送入吸收塔。4）廢渣的利用黃鐵礦的礦渣的主要成分是fe2o3和sio2，可作為制造水泥的原料或用于制磚。含鐵量高的礦渣可以煉鐵。工業(yè)上在治理“三廢”的過程中，遵循變“廢”為寶的原則，充分利用資源，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。2能量的充分利用許多化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)?；どa(chǎn)中應(yīng)充分利用反應(yīng)熱，這對于降低成本具有重要意義。硫酸廠生產(chǎn)中的反應(yīng)熱得到充分利用后，不僅不需要由外界向硫酸廠供應(yīng)能量，而且還可以由硫酸廠向外界輸出大量能源。在硫酸生產(chǎn)過程中使用的熱交換器就是利用了反應(yīng)所放出的熱量來加熱二氧化硫和氧氣的混合氣體，以節(jié)約能源。3生產(chǎn)規(guī)模與廠址選擇（1） 化工廠選址的因素一般來說，現(xiàn)代化工生產(chǎn)要求有較大的生產(chǎn)規(guī)模?；S廠址選擇是很復(fù)雜的問題，涉及原料、水源、能源、土地供應(yīng)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)和市場需求等諸多因素，應(yīng)對這些因素綜合考慮，權(quán)衡利弊，才能作出合理的選擇?；S廠址選擇一般應(yīng)考慮下列因素：是否有市場需求；是否接近原料供應(yīng)地；土地供應(yīng)是否充足；水源是否充足；能源是否充足且廉價(jià)；交通運(yùn)輸是否方便；能否達(dá)到環(huán)境保護(hù)要求。上述這些因素必須在遵循科學(xué)原則的基礎(chǔ)上，著重考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益，即要求最大限度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。（2） 硫酸廠選址的因素由于硫酸是腐蝕性液體，不便貯存和運(yùn)輸，因此要求把硫酸廠建在靠近硫酸消費(fèi)中心的地區(qū)，工廠規(guī)模的大小，主要由硫酸用量的多少?zèng)Q定；硫酸廠廠址應(yīng)遠(yuǎn)離水源和河流的上游，以免工廠的污水污染水源；也不要設(shè)置在城鎮(zhèn)和居民區(qū)盛行風(fēng)向的上風(fēng)地帶，以免工廠排放的大量煙塵和有害氣體污染城鎮(zhèn)的水源和大氣等。二環(huán)境保護(hù)一、 酸雨（1） 酸雨的定義一般認(rèn)為,酸雨是由于燃燒高硫煤排放的二氧化硫等酸性氣體進(jìn)入大氣后,造成局部地區(qū)大氣中的二氧化硫富集,在水凝結(jié)過程中,溶解于水形成亞硫酸,然后經(jīng)某些污染物的催化作用及氧化劑的的氧化作用生成硫酸,隨雨水降下形成酸雨.酸雨的ph值一般少于5.6.（2） 酸雨的危害對人體健康的直接危害,硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部組織,引起肺水腫等疾病而使人致死.引起河流、湖泊的水體酸化,嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生長.破壞土壤、植被、森林.腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材料.滲入地下,使水中鋁、銅、鋅、鎘的含量比中性地下水中高很多倍.（3） 酸雨的治理二氧化硫污染大氣的罪魁煤，平均含硫量約為2.5%-3%。為治理煤燃燒時(shí)造成的二氧化硫污染，一種辦法是事先從煤中除去硫。但是只有一部分煤中的硫主要以黃鐵礦（fes2）的形態(tài)存在；這樣的煤以脫硫工藝處理后其含硫量可降低到約為1%。大部分的煤中還含有較多的有機(jī)硫化合物，這樣的煤以脫硫平均只能除去原含硫量的約40%。二、 溫室效應(yīng)眾所周知，全球變暖是由于“溫室效應(yīng)”?！皽厥倚?yīng)”是怎樣形成的呢？ 在涼爽、清涼的日子，都知道溫室里的溫度大大高于室外溫度。這是因?yàn)闇厥业谋厮芰媳∧な固柲苻D(zhuǎn)化的熱能進(jìn)的多、出的少，所以溫度逐漸升高。地球大氣層里的二氧化碳、甲烷等氣體就象這個(gè)薄膜，使太陽輻射進(jìn)的多而出的少，因而使地球表面的溫度逐漸升高。根據(jù)測定，大氣中的二氧化碳濃度每增加1倍，地球表面的大氣溫度就會(huì)升高1.54.5度。由于全世界工業(yè)和交通耗費(fèi)大量的石油、煤炭、天然氣等能源，因此大氣中的二氧化碳正以每年1.5ppm的速度增加。 全球變暖使大氣、海洋環(huán)流規(guī)律變化，加劇“厄而爾尼諾”、“瑪尼娜”現(xiàn)象的危害，導(dǎo)致大面積旱、澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。長期干旱使非洲幾百萬人餓死，上億人營養(yǎng)不良。東南亞連年洪水使上千萬人流漓失所。 全球變暖還使極地冰川溶化，海平面上升。每升高1米，將使直接受影響的人口達(dá)10億，土地500萬平方米公里（占世界的三分之一）。同時(shí)還引發(fā)風(fēng)暴潮、鹽水倒灌?？梢娖湮：Χ嗝磭?yán)重！三、 臭氧層破壞大氣臭氧層的損耗是當(dāng)前世界上又一個(gè)普遍關(guān)注的全球性大氣環(huán)境問題，它直接關(guān)系到生物圈的安危和人類的生存。 1984年，英國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧洞。1985年，美國的雨云-7號氣象衛(wèi)星測到了這個(gè)臭氧洞。以后經(jīng)過數(shù)年的連續(xù)觀測，進(jìn)一步得到證實(shí)。據(jù)nasa報(bào)道，nasa的nimbus -7衛(wèi)星上的總臭氧測定記錄數(shù)據(jù)表明，近年來，南極上空的臭氧洞有惡化的趨勢。目前不僅在南極，在北極上空也出現(xiàn)了臭氧減少現(xiàn)象。nasa和歐洲臭氧層聯(lián)合調(diào)查組分別進(jìn)行的測定都表明了這一點(diǎn)。 對于大氣臭氧層破壞的原因，科學(xué)家中間有多種見解。但是大多數(shù)人認(rèn)為，人類過多地使用氯氟烴類化學(xué)物質(zhì)（用cfcl表示）是破壞臭氧層的主要原因。由于臭氧層中臭氧的減少，照射到地面的太陽光紫外線增強(qiáng)，其中波長為240329納米的紫外線對生物細(xì)胞具有很強(qiáng)的殺傷作用，對生物圈中的生態(tài)系統(tǒng)和各種生物，包括人類，都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。 臭氧層破壞以后，人體直接暴露于紫外輻射的機(jī)會(huì)大大增加，這將給人體健康帶來不少麻煩。首先，紫外輻射增強(qiáng)使患呼吸系統(tǒng)傳染病的人增加；受到過多的紫外線照射還會(huì)增加皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率。此外，強(qiáng)烈的紫外輻射促使皮膚老化。 臭氧層破壞對植物產(chǎn)生難以確定的影響。近十幾年來，人們對200多個(gè)品種的植物進(jìn)行了增加紫外照射的實(shí)驗(yàn)，其中三分之二的植物顯示出敏感性。一般說來，紫外輻射增加使植物的葉片變小，因而減少俘獲陽光的有效面積，對光合作用產(chǎn)生影響。對大豆的研究初步結(jié)果表明，紫外輻射會(huì)使其更易受雜草和病蟲害的損害。臭氧層厚度減少25%，可使大豆減產(chǎn)2025%。 紫外輻射的增加對水生生態(tài)系統(tǒng)也有潛在的危險(xiǎn)。紫外線的增強(qiáng)還會(huì)使城市內(nèi)的煙霧加劇，使橡膠、塑料等有機(jī)材料加速老化，使油漆褪色等。例題精講例1在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫：2so2(g)+o2(g) 2so3(g)；h=-196.6kj/mol（1）該反應(yīng)在_（設(shè)備）中進(jìn)行，這種生產(chǎn)硫酸的方法叫做_。（2）在實(shí)際生產(chǎn)中，操作溫度選定400500，這是因?yàn)開。（3）硫酸工業(yè)選定壓強(qiáng)通常采用_，作出這種選擇的依據(jù)是_?！窘馕觥?（1）接觸室；接觸法。（2）溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率較??；溫度過高，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低?？紤]到催化劑在400500時(shí)，活性最大，所以操作溫度選定在400500。（3）常壓；在常壓下及400500時(shí)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若加壓會(huì)增加設(shè)備、投資和能量消耗。評注 本題主要考查應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理解決實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)問題的能力。例2接觸法制硫酸的爐氣組成是so2占7%，o2占11%，n2占82%，現(xiàn)有100l混合氣體進(jìn)入接觸室反應(yīng)后，總體積變?yōu)?7.2l。則該變化過程中so2轉(zhuǎn)化率是（a）50% （b）60% （c）70% （d）80%【解析】解法一：設(shè)參加反應(yīng)的二氧化硫體積為2x 2 so2 +o22so3 n2體積（l） 總體積（l） 開始時(shí)體積（l） 7 11 0 82 100反應(yīng)后體積 （l）7-2x 11-x 2x 82 100-x根據(jù)題意100-x=97.2 x=2.8l 二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為5.6l7l100%=80%，答案為d。解法二：設(shè)參加反應(yīng)的二氧化硫體積為2x2 so2 +o22so3 體積差（l）2l 1l 2 l 1l2x 100l-97.2l=2.8l x=2.8l二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為5.6l7l100%=80%，答案為d。例3在下面的框圖中，固體a和b都由兩種相同的元素組成。在a、b中兩種元素的原子個(gè)數(shù)比分別為1/1和1/2。由d最終可制得e（酸）。（1） 分析判斷a和b 各是什么物質(zhì)，寫出各自的化學(xué)式。（2）寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式?！窘馕觥?本題屬于綜合推斷題。主要考查學(xué)生對元素化合物知識掌握的熟練程度及分析、推斷能力。分析判斷a和b的方法有很多。方法一：根據(jù)“固體a和b都由兩種相同的元素組成。在a、b中兩種元素的原子個(gè)數(shù)比分別為1：1和1：2，可從中學(xué)所學(xué)的組成關(guān)系類似的物質(zhì)中尋找，以縮小范圍。a、b可能是fes和fes2。方法二：根據(jù)“a和b煅燒時(shí)都生成c（固體）和d（氣體）”可知，在學(xué)過的物質(zhì)中只有fes和fes2為滿足這一條件的化合物。方法三：從淡黃色沉淀和紅褐色沉淀突破：兩化合物中含有共同的元素應(yīng)是硫和鐵，不難知道a、b分別是fes和fes2。【答案】（1）a、b分別是fes和fes2。（2）:4fes2+11o2=2fe2o3+8so2或4fes+7o2=2fe2o3+4so2（高溫）：2so2+o2+2h2o=2h2so4 ：fes+h2so4=feso4+h2s：so2+2h2s=3s+2h2o ：6feso4+3br2=2fe2(so4)3+2febr3 ：fe2(so4)3+6koh=2fe(oh)3+3k2so4 或febr3+3koh= fe(oh)3+3kbr：2 fe(oh)3=fe2o3+3h2o例4將so2和o2以體積比為1：3混合后，通入接觸室發(fā)生反應(yīng)2so2(g)+o2(g) 2so3(g)， 達(dá)平衡時(shí)，在同溫、同壓下測得反應(yīng)前與反應(yīng)后混合氣體的密度之比為71：80。求so2的轉(zhuǎn)化率？并回答so2接觸氧化為so3時(shí)不采取加壓措施的原因?！窘馕觥?這是一道關(guān)于化學(xué)平衡和轉(zhuǎn)化率的綜合計(jì)算題。根據(jù)相同條件下氣體的密度之比等于同體積氣體的質(zhì)量之比，且反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，可得出氣體的密度之比等于氣體體積的反比。 設(shè)反應(yīng)前混合氣體中so2的體積為1 l，o2 應(yīng)為3 l達(dá)平衡時(shí)so2的轉(zhuǎn)化的體積為x 。2so2(g)+o2(g) 2so3(g) 總體積v/l（起始） 1 3 0 4lv/l（轉(zhuǎn)化） 2x x 2xv/ l（平衡）1-2x 3-x 2x 4-x根據(jù)氣體的密度之比等于氣體體積的反比，可得：71：80=（4-x）：4 x=0.45l，則轉(zhuǎn)化的二氧化硫?yàn)?.9l，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為：0.9l1l100%=90%在工業(yè)上不加壓，so2的轉(zhuǎn)化率就達(dá)90% 以上，已經(jīng)很高，若再加壓so2的轉(zhuǎn)化率提高不大，但對設(shè)備的要求要提高許多，故沒有必要再加壓。例5為了防治酸雨，減少煤燃燒時(shí)向大氣排放的so2，工業(yè)上通過生石灰和含硫的煤混合使用可以“固硫”（避免硫化合物進(jìn)入大氣），最后生成石膏。試回答：（1）整個(gè)“固硫”反應(yīng)所涉及的反應(yīng)類型包括：化合分解置換復(fù)分解氧化還原反應(yīng)非氧化還原反應(yīng)離子反應(yīng)非離子反應(yīng)（分子反應(yīng)）。其中正確的是a b c d（2） 第一步“固硫”反應(yīng)的化學(xué)方程式中所需氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和為a1 b 2 c3 d4（3）比較此法與“石灰石粉末與含硫煤混合”法哪個(gè)更好些?為什么?（4）你認(rèn)為減少酸雨產(chǎn)生可采取的措施是少用煤作燃料把工廠的煙囪造高 先將燃料煤脫硫 在土壤中加石灰防止酸化 開發(fā)新能源,避免含s、n的氧化物大量排放a b c d【解析】 （1） 在含硫的煤中加生石灰“固硫”的反應(yīng)是cao+ so2= caso3、2caso3+o2= 2caso4,可見所涉及到的反應(yīng)類型有化合、氧化還原反應(yīng)、非氧化還原反應(yīng)和非離子反應(yīng)。（2）易錯(cuò)選b。主要是不清楚哪一個(gè)反應(yīng)是第一步“固硫”反應(yīng)。（3）有的學(xué)生誤答“石灰石粉末與含硫煤混合”法更好。忽略了石灰石分解為cao需消耗很高能量，浪費(fèi)煤，使生產(chǎn)成本提高。（4）易錯(cuò)選a、b或d。錯(cuò)誤的原因是不能正確應(yīng)用已有知識全面分析具體問題。把煙囪造高不能減少so2的排放量；在土壤中施放石灰雖可中和酸雨造成的酸性，但由于生成caso4,長期使用會(huì)使土壤板結(jié)，影響土質(zhì)?！敬鸢浮?c； a； 在含硫煤中加入生石灰的方法更好，因?yàn)榇朔ü?jié)約煤，成本低； c例6某硫酸廠初步處理后的尾氣中含0.2% 的so2和10% 的o2(均為體積分?jǐn)?shù))。為了進(jìn)一步除去so2,并將so2轉(zhuǎn)變?yōu)?nh4)2so4,有人設(shè)計(jì)了如下方案:在400時(shí),尾氣以5 m3/h的速率通過v2o5的催化劑層后，與20 l/h速率的氨氣混合噴水。此時(shí)氣體溫度由400降至200，在熱的結(jié)晶裝置中得到(nh4)2so4晶體（氣體的體積已轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)狀況）。請回答下列問題：（1）按反應(yīng)中的理論值，so2和o2的體積比為2:1，但實(shí)際生產(chǎn)中這個(gè)比值是多少？為什么？（2） 通過計(jì)算說明為什么尾氣以5 m3/h的速率與20 l/h速率的氨氣混合？（3） 若該廠每天排放10000 m3尾氣，求該廠每月（按30天計(jì)算）可得到(nh4)2so4的質(zhì)量為多少？【解析】（1）根據(jù)2so2+o2 2so3，so2和 o2按2：1（體積比）的理論值反應(yīng)，但實(shí)際上v(so2):v(o2)=0.2%:10%=1:50。根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，增大廉價(jià)的氧氣的濃度，可使反應(yīng)：2so2(g)+o2(g) 2so3(g)向生成三氧化硫方向移動(dòng)，這樣可以增大較貴重的二氧化硫的轉(zhuǎn)化率。（2） 2nh3 so2 2 1v(nh3) 51030.2%l/h v(nh3)=20l/h(3) 根據(jù)2so2+o2 2so3，以及so3+h2o+2nh3=(nh4)2so4得關(guān)系式： so2 2nh3 (nh4)2so422.4l 132g107l0.2%30 m(nh4)2so4m(nh4)2so4=3.54106g=3.54t例7含fes265%的硫鐵礦在煅燒時(shí)有1.8%的硫損失而混入爐渣，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的利用率為99%。由這種硫鐵礦制2t98%的硫酸，需硫鐵礦多少噸？【解析】通過本題的計(jì)算進(jìn)一步掌握物質(zhì)純度，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率的計(jì)算關(guān)系式，并在多步反應(yīng)中找出量的相當(dāng)式進(jìn)行簡捷的計(jì)算。題中65%為硫鐵礦的純度，有1.8%的硫損失也即是1.8%的fes2損失，二氧化硫的利用率（轉(zhuǎn)化率）也即是fes2的利用率。設(shè)需這種硫鐵礦的質(zhì)量為x。解法一： fes2 2h2so4120 298x65%(1-1.8%)99% 2t98% x=189.9t解法二： s h2so4 32 9864/120x65%(1-1.8%)99% 2t98% x=189.9t評注：確定關(guān)系式的關(guān)鍵是根據(jù)硫元素守恒。要注意運(yùn)用某一種化合物中元素的損失率=該化合物的損失率。另外，耗損和利用率、產(chǎn)率和純度的關(guān)系要處理正確。關(guān)系式多用于工業(yè)生產(chǎn)中的計(jì)算題。例8某設(shè)計(jì)院承擔(dān)某硫酸廠的設(shè)計(jì)任務(wù)，該廠要求：為了控制污染和提高生產(chǎn)效率，不再使用黃鐵礦，改用固體硫?yàn)樵?。改二次送風(fēng)（鼓入空氣）為一次送風(fēng)，即送風(fēng)后使硫充分燃燒，并在下一步催化氧化時(shí)不再補(bǔ)充空氣。每天生產(chǎn)50t98%的硫酸。送風(fēng)機(jī)每天輸送空氣的體積為5000m3/臺（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。（1）每天消耗含95%的固體硫多少噸？（2）理論上應(yīng)安裝多少臺送風(fēng)機(jī)？（3）固體硫充分燃燒后的混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)（o2）的下限為多少？（4）實(shí)際安裝送風(fēng)機(jī)的臺數(shù)應(yīng)略多于理論數(shù)（不考慮損壞），為什么？能否過分增加送風(fēng)機(jī)的臺數(shù)，為什么？（轉(zhuǎn)化過程不考慮損耗；固體硫中雜質(zhì)與空氣不反應(yīng)；空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%）?！窘馕觥浚?）設(shè)需固體硫的質(zhì)量為x。由關(guān)系式法： s h2so432 98x95% 50t98% 得 x=16.8t（2）由反應(yīng)原理：s+o2=so2, so2+1/2o2so3，so3+h2o=h2so4，可得總反應(yīng)式：s+3/2o2+h2o=h2so4,n(o2)=n(h2so4) 3/2=50106g98%98gmol-13/2=7.5105mol。故理論上需安裝送風(fēng)機(jī)的臺數(shù)為：（7.5105mol22.4lmol-1）10-3m3l-1（5000m3/臺21%）=16臺。（3）硫充分燃燒后，混合氣體中氧氣的體積至少要保證反應(yīng)so2+1/2o2so3所需的氧氣。設(shè)s燃燒生成的二氧化硫?yàn)?體積，則需消耗氧氣1體積；催化氧化為三氧化硫需氧氣0.5體積；空氣帶入的氮?dú)鉃?.5體積79/21=5.64體積，故混合氣體中（o2）=(0.5/0.5+1+5.64) 100%=7%(下限) （4）實(shí)際安裝送風(fēng)機(jī)臺數(shù)略多于理論數(shù)的原因是：增大空氣（氧氣）的量，有利于平衡2so2+o2 2so3向右移動(dòng)，從而提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率。但過分增加空氣的量，會(huì)帶走熱交換器的熱量，降低反應(yīng)的速率，不利于工業(yè)生產(chǎn)。 評注：本題涉及到化工生產(chǎn)的反應(yīng)原理、條件控制及計(jì)算，具有一定的開放性和研究性，代表了新教材的新理念。例9“綠色化學(xué)”要求從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng)，使其盡可能減少對環(huán)境的負(fù)作用。下列化學(xué)反應(yīng)中，不符合綠色化學(xué)概念的是a用氨水吸收硫酸廠的尾氣：so2+2nh3+h2o=(nh4)2so3b除去硝酸工業(yè)尾氣中的氮氧化合物：no2+no+2naoh=2nano2+h2oc.制硫酸銅：cu+2h2so4=cuso4+so2+2h2od制硫酸銅：2cu+o2=2cuo cuo+h2so4(稀)=cuso4+h2o【解析】綠色化學(xué)是人類與自然和諧發(fā)展的化學(xué)，是21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的目標(biāo)和方向。綠色化學(xué)要求我們盡可能研究和尋找能充分利用的無毒害原料，最大限度地節(jié)約能源，在工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)都爭取做到凈化和無污染。它要求我們在化工生產(chǎn)中充分考慮催化劑和載體的重復(fù)使用，全面回收未反應(yīng)的原料、助溶劑、穩(wěn)定劑等物質(zhì)，拒絕使用無法替代、無法回收、無法再生或不能重復(fù)使用的有明顯污染的物質(zhì)，努力做到?jīng)]有“三廢”的排放。在選項(xiàng)a、b、d中，每一種物質(zhì)都得到了充分的利用，而且均沒有污染產(chǎn)生，但在選項(xiàng)c中，2mol硫酸只能生成1mol硫酸銅，同時(shí)還放出了有毒的二氧化硫氣體，所以選項(xiàng)c不符合綠色化學(xué)的概念。答案：c。例10隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注。下列名詞中與環(huán)境問題無關(guān)的是溫室效應(yīng) 赤潮 酸雨 光化學(xué)煙霧 臭氧空洞 潮汐 大脖子病 富營養(yǎng)化 白色污染a b c d【解析】凡是在環(huán)境中產(chǎn)生的能影響人類生活和生產(chǎn)，甚至影響人類生存的種種問題都屬于環(huán)境問題。環(huán)境問題中有一部分是自然原因造成的，但更多的是人為因素造成的，如濫采濫用自然資源，任意排放有害物質(zhì)或不正確地使用化肥、農(nóng)藥，城市人口迅速膨脹而造成的垃圾、污水、噪音、汽車尾氣、大型工程建設(shè)不當(dāng)?shù)?。?1已知?dú)溲趸}在水中存在下列溶解平衡：ca(oh)2(s) ca2+2oh-。在火力發(fā)電廠燃燒煤的廢氣中往往含有二氧化硫、氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等。為了除去有害氣體二氧化硫并變廢為寶，常常用粉末狀的碳酸鈣或熟石灰的懸濁液洗滌廢氣，反應(yīng)產(chǎn)物為石膏caso42h2o。(1)寫出上述兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；_。（2）試說明用熟石灰的懸濁液，而不用澄清石灰水洗滌廢氣的理由：_。（3）在英國進(jìn)行的一個(gè)研究結(jié)果表明：高煙囪可以有效地降低地表面二氧化硫的濃度。在二十世紀(jì)六七十年代的10年間，由發(fā)電廠排放出的二氧化硫增加了35%，但由于建造高煙囪的結(jié)果使地面二氧化硫的濃度降低了30%之多。請從全球環(huán)境保護(hù)的角度，分析這種方法是否可??？答_。【解析】（1）2so2+o2+2caco3=2caso4+2co2或2so2+o2+2caco3+4h2o=2caso42h2o+2co2 2so2+o2+2ca(oh)2=2caso4+2h2o或2so2+o2+2ca(oh)2+2h2o=2caso42h2o（2）氫氧化鈣微溶于水，澄清的石灰水中氫氧化鈣的濃度小，不利于二氧化硫的吸收。（3）不可取，因?yàn)槎趸虻呐欧趴偭繘]有減少，進(jìn)一步形成酸雨仍會(huì)造成對全球環(huán)境的危害。評注：工業(yè)上處理尾氣二氧化硫的方法有多種，在學(xué)習(xí)這一知識時(shí)要注意不要思維定勢，要學(xué)會(huì)多向思考，從二氧化硫是酸性氧化物、具有氧化性和還原性等角度去理解。實(shí)戰(zhàn)演練硫酸工業(yè)1.下列四種溶液中，一定存在so的是a.向甲溶液中加入bacl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀b.向乙溶液中加入bacl2溶液，有白色沉淀，再加入鹽酸沉淀不溶解c.向丙溶液中加入鹽酸使之酸化，再加入bacl2溶液，有白色沉淀產(chǎn)生d.向丁溶液中加入硝酸酸化，再加入硝酸鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生2.已知98%的濃h2so4的濃度為18.4 mol/l，則49%的硫酸溶液的濃度為a.9.2 mol/lb.大于9.2 mol/lc.小于9.2 mol/ld.不能確定3.向50 ml 18 mol/l硫酸中加入足量的銅片并加熱，被還原的硫酸的物質(zhì)的量（n）為a.n=0.9 molb.0.45 moln0.9 molc.n=0.45 mold.n0.45 mol4.在200 ml 0.5 moll1 naoh溶液中，加入一定量so3，在一定條件下蒸發(fā)所得溶液，析出的固體物質(zhì)只有5.0 g，該固體物質(zhì)的成分可能是(固體物質(zhì)均不含結(jié)晶水)a.na2so4b.nahso4c.naoh和na2so4d.na2so4和nahso45.利用廢銅屑制取cuso4溶液最好的方法是a.銅屑和濃硫酸混合加熱b.銅屑在空氣中燃燒后再溶于稀h2so4c.銅屑與稀硫酸混合加熱d.銅屑在空氣中灼燒后再溶于濃h2so46.各取ph=2的h2so4和h2so3溶液350 ml，分別稀釋5倍后，再分別加入0.1 g zn，在相同條件下讓它們充分反應(yīng)，則a.兩者放出h2體積一樣b.h2so4放出的h2比h2so3放出的h2體積小c.h2so4放出的h2比h2so3放出的h2體積大d.h2so4的反應(yīng)速率比h2so3的反應(yīng)速率快7.某溫度下cuso4的溶解度為25 g，若溫度不變，將32 g無水cuso4粉末撒入m g水中，形成飽和溶液并有cuso45h2o晶體析出時(shí)，m的取值范圍是a.18 gm128 gb.36 gm180 gc.18 gm128 gd.36 gm180 g8.將三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物稱為“發(fā)煙硫酸”，通常以三氧化硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示其組成。將 0.1185 g發(fā)煙硫酸試樣溶于水，用 0.125 moll1的naoh標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。用去此標(biāo)準(zhǔn)溶液20 ml，恰好中和，則試樣中so3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a.15%b.17%c.34%d.60%9.在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，下列生產(chǎn)操作及對生產(chǎn)操作主要原因的說明二者都正確的是a.從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因?yàn)闋t氣中so2會(huì)與雜質(zhì)反應(yīng)b.硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因?yàn)榇髩K的不能燃燒c.so3用98.3%的濃h2so4吸收，目的是防止形成酸霧，以使so3吸收完全d.so2氧化為so3時(shí)需使用催化劑，這樣可以提高so2的轉(zhuǎn)化率10.下列各組氣體中，在實(shí)驗(yàn)室可用硫酸制取，又能用濃h2so4干燥的一組是a.hcl、hbr、h2b.h2s、co2、h2c.h2、so2、hcld.nh3、hf、h2二、非選擇題（共50分）11.（10分）濃硫酸與木炭粉在加熱條件下的化學(xué)方程式為 。（2）試用下圖所列各裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證上述反應(yīng)所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物。這些裝置的連接順序（按產(chǎn)物氣流從左到右的方向）是（填裝置的編號）： 。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)可觀察到裝置中a瓶的溶液褪色，c瓶的溶液不褪色。a瓶溶液的作用是 ，b瓶溶液的作用是 ，c瓶溶液的作用是 。（4）裝置中所加的固體藥品是 ，可確證的產(chǎn)物是 ，確定裝置在整套裝置中位置的理由是 。（5）裝置中所盛溶液是 ，可驗(yàn)證的產(chǎn)物是 。12.(10分)某無色溶液可能含有下列鈉鹽中的幾種：a.氯化鈉 b.硫化鈉 c.亞硫酸鈉 d.硫代硫酸鈉 e.硫酸鈉 f.碳酸鈉。向此溶液中加入適量稀硫酸，有淺黃色的沉淀析出，同時(shí)有氣體產(chǎn)生。此氣體有臭雞蛋氣味，可使澄清的石灰水變渾濁，不能使品紅試液褪色。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題。(1)不能使品紅試液褪色，說明該氣體中不含 (填寫分子式)。(2)此無色溶液中至少存在哪幾種鈉鹽?請寫出全部可能的情況(填寫相應(yīng)的字母)。第一種情況是 ，第二種情況是 ，第三種情況是 ，第四種情況是 。(可不填滿，也可補(bǔ)充)13.(10分)af均為中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，它們之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系如下圖所示(反應(yīng)生成的水已略去)： (1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：a ，d ，f 。(2)單質(zhì)c與d的濃溶液反應(yīng)時(shí)，若轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子，則生成e物質(zhì)多少克？14.(10分)在兩個(gè)質(zhì)量相等的燒杯中，均盛有100 ml 1 moll1的稀硫酸，分別向兩燒杯中加入a g nahco3和b g khco3固體，反應(yīng)完全后，兩燒杯中所剩物質(zhì)的總質(zhì)量相等。(1)當(dāng)兩種鹽均不足時(shí)，ab的值為多少?(2)當(dāng)硫酸不足量時(shí)，試求ab的值，并求出a和b的取值范圍。15.（10分）硫鐵礦高溫下空氣氧化產(chǎn)生二氧化硫：4fes211o28so22fe2o3設(shè)空氣中n2、o2的含量分別為0.800和0.200(體積分?jǐn)?shù)，以下氣體含量均用體積分?jǐn)?shù)表示)，試完成下列各題：（1）1.00 mol fes2完全氧化，需要空氣的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為 l。（2）55 l空氣和足量fes2完全反應(yīng)后，氣體體積（同溫同壓）變?yōu)?l。（3）用空氣氧化fes2產(chǎn)生的氣體混合物中，o2的含量為0.0800,計(jì)算so2的含量。（4）設(shè)fes2氧化產(chǎn)生的氣體混合物為100 l，其中o2為a l,so2為b l。寫出a和b的關(guān)系式。在下圖中畫出a和b的關(guān)系曲線(fes2氧化時(shí)，空氣過量20%)。說明：為方便作圖，縱坐標(biāo)用13b表示。附參考答案一、1.c 2.c 3.d4.解析：n(naoh)=0.5 moll10.2 l=0.1 mol若全部為naoh,m=4 g，若全為na2so4:m=7.1 g，若全為nahso4,m=12 g。答案：c5.b 6.b 7.c8.解析：n(h2so4so3)n(naoh)=0.125 moll10.02 l=0.00125 mol。設(shè)其中含so3x mol，則有：80 gmol1x mol+98 gmol1(0.00125x) mol=0.1185 gx= mol m(so3) mol80 gmol1=0.0178 g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)：100%=15%。答案：a9.c 10.c二、11.（1）c+2h2so4（濃）2so2+co2+2h2o（2）(3)驗(yàn)證產(chǎn)物氣流中有so2 將so2全部氧化吸收 確證產(chǎn)物中so2已被b瓶溶液全部氧化吸收（4）無水硫酸銅 水蒸氣 由于產(chǎn)物氣流通過、時(shí)會(huì)帶出水蒸氣，所以必須在、之前（5）澄清石灰水 co212.(1)so2（2）cf f13.(1)cuso4 h2so4 so32 mol64 g=0.1 molm m=3.2 g14.(1)4725 （2）20 g15.（1）308 （2）52（3）設(shè)so2為x（體積分?jǐn)?shù)），則有4(11+0.0800)=10.0800xx=0.0923(4)13b=20010a環(huán)境保護(hù)一、選擇題1目前排放到空氣中的二氧化碳逐年增加，對此科學(xué)家最擔(dān)心的是a會(huì)使空氣中的氧含量下降，不足以供給人類呼吸b會(huì)使地球溫度升高，冰川融化，生態(tài)失衡c會(huì)使人體吸進(jìn)大量二氧化碳，損害健康d會(huì)使石灰?guī)r大量溶解，破壞自然風(fēng)光2科技文獻(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)的下列詞匯，其中與相關(guān)物質(zhì)的顏色并無聯(lián)系的是a赤色海潮b白色污染c綠色食品d棕色煙氣3燃放爆竹對環(huán)境的危害是a有毒有害氣體、粉塵污染 b紙屑污染 c噪聲 d前列三項(xiàng)總和4某年“世界無煙日”的主題是“清潔空氣，拒吸二手煙”。“二手煙”燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有三種主要毒素，除煙堿和致癌物焦油外，還有一種不易注意的有毒物質(zhì)是anobso2ccodco25人體內(nèi)含有多種元素，其中許多元素都是人體所需的，但有些元素尚未證實(shí)其生理功能，相反，在食品中它們含量稍高會(huì)引起毒性反應(yīng)，食品衛(wèi)生法對它們的最高標(biāo)準(zhǔn)有極嚴(yán)格的規(guī)定。這些元素是na mg as cd ca zn hg pb cu k中的abcd6據(jù)各地報(bào)紙報(bào)道，在一些建筑工地的食堂里常發(fā)生將工業(yè)用鹽當(dāng)作食鹽用，引起工人食物中毒的現(xiàn)象，該工業(yè)用鹽對人有致癌使用。這種鹽中含有致癌作用物質(zhì)的化學(xué)式是amgcl2bkclcnano2dmgso47你認(rèn)為減少酸雨產(chǎn)生的途徑可采取的措施是少用煤燃料 把工廠煙囪造高 燃料脫硫 在已酸化的土壤中加石灰 開發(fā)新能源abcd8發(fā)展“綠色食品”是提高人類生存質(zhì)量 維護(hù)健康水平的重要措施，綠色食品系指 a綠顏色的營養(yǎng)食品 b有葉綠素的營養(yǎng)食品c經(jīng)濟(jì)附加值高的營養(yǎng)食品 d安全、無公害的營養(yǎng)食品91998年長江洪水泛濫，在受災(zāi)區(qū)為了保證飲水質(zhì)量，醫(yī)務(wù)人員在做好防病減災(zāi)的同時(shí)，還向?yàn)?zāi)民們發(fā)放了飲水清潔劑。你認(rèn)為下列物質(zhì)中適宜做飲水清潔劑的是 anaclo、kal(so4)212h2o bnaoh、cl2ckmno4、a12(so4)3 dnahco3、kal(so4)210控制城市空氣污染的方法可以有 a開發(fā)氫能源 b使用電動(dòng)車 c植樹造林 d戴上呼吸面具11造成大氣污染的so2主要來源于 a自然界含硫化合物的分解和氧化 b火山噴發(fā)c工廠排出的尾氣 d大量燃燒含硫燃料12 環(huán)境污染已成為人類的特大殺手，各種污染數(shù)不勝數(shù)。下列名詞與污染無關(guān)的是 a溫室效應(yīng) b紅潮 c酸雨 d大脖子病 (e)光化學(xué)煙霧 (f)潮汐13 90年代初，國際上提出了“預(yù)防污染”這一新概念，綠色化學(xué)是預(yù)防污染的基本手段。下列各項(xiàng)中屬于綠色化學(xué)的是 a杜絕污染源 b減少有毒物 c治理污染點(diǎn) d處理廢棄物14下列物質(zhì)中，不能用于凈化飲用水，或用于飲用水消毒的物質(zhì)是a明礬bna2feo4cnacldcl2151999年1月，江西省贛州地區(qū)發(fā)生因某重金屬元素引起的工業(yè)豬油中毒事件，導(dǎo)致中毒的元素是amgbsnccadas16農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥使用不當(dāng) 生活中大量使用含磷洗滌劑 工業(yè)生產(chǎn)中廢氣、廢液、廢渣排放不當(dāng) 生活污水的任意排放 石油運(yùn)輸過程中因泄漏流入江河 原子核反應(yīng)的殘留物隨意排放。以上可以造成水污染的是abcd全部都是171838年3月紐卡爾市的一些園藝家訪問大物理學(xué)家法拉第，向他請教一個(gè)奇特而有趣的問題：為什么別處生長的紫羅蘭都是紫色的，而生長在紐卡斯?fàn)柺械淖狭_蘭卻是白色的？法拉第經(jīng)過一番研究，得出結(jié)論，后來被化學(xué)家證實(shí)并在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。法拉第的結(jié)論是a遺傳變異b紐卡斯?fàn)柺忻裼米詠硭疂不╟施花肥不當(dāng)d紐卡斯?fàn)柨諝庵衧o2含量較高18國家規(guī)定從2001年2月1日起全國停止生產(chǎn)含鉛汽油，無鉛汽油的含