高中化學(xué)專題2第3單元硫酸工業(yè)智能優(yōu)化訓(xùn)練蘇教版選修2

1、1工業(yè)上制取硫酸，回收尾氣中的廢氣常選用的試劑是()A氨水B NaOHC H2SO3D H2SO4解析：選A。用氨水吸收尾氣中的SO2，回收利用后還可生產(chǎn)化肥，且氨水價(jià)格較低。2在接觸法制硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，下列生產(chǎn)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?yàn)榇髩K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(chǎn)品的純度SO的轉(zhuǎn)化率C SO 氧化為 SO 時(shí)需使用催化劑，這樣可以提高反應(yīng)速率和232D用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%的硫酸吸收 SO3，目的是防止形成酸霧，以便使SO3 吸收完全解析：選 D。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

2、分、更快， 所以選項(xiàng) A 操作正確， 但解釋錯(cuò)誤； 爐氣凈化的目的是防止?fàn)t氣中的雜質(zhì)和礦塵使催化劑中毒、失效，所以選項(xiàng)B 操作正確，但解釋錯(cuò)誤；使用催化劑是為了提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)完成的時(shí)間， 但對(duì)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的產(chǎn)率均無影響，所以選項(xiàng) C 也是操作正確，但解釋錯(cuò)誤；選項(xiàng)D是正確的。3接觸法生產(chǎn)硫酸的過程中，對(duì)廢氣、廢水、廢渣、廢熱的處理正確的是()尾氣用氨水處理污水用石灰乳處理廢渣用來造水泥、 煉鐵設(shè)置廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽、供熱或發(fā)電ABCD解析：選 D。硫酸廠尾氣中含有SO，可用氨水吸收處理；硫酸廠廢水中含有硫酸可用石灰2乳中和；硫酸廠廢渣中含有SiO2、 Fe2O3等，可用于制造水泥

3、、煉鐵；由于硫酸生產(chǎn)過程中三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反應(yīng)放出的熱能來降低生產(chǎn)成本。4有關(guān)硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的說法中，正確的是()A甲地有豐富的硫鐵礦資源，水源、能源充足，交通便利，是風(fēng)景秀麗的旅游勝地，雖然當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，但為提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)效益宜建硫酸廠B為減少 SO2對(duì)空氣的污染，可以建筑高煙囪，使含 SO2 的尾氣在高空擴(kuò)散稀釋，保證地面達(dá)到安全濃度C硫酸生產(chǎn)過程排放的污染物主要是含SO2 的尾氣、固體殘?jiān)U酸和廢水等D選擇硫酸廠廠址時(shí)，當(dāng)經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)保問題有沖突時(shí)，為提高人們的物質(zhì)生活水平，應(yīng)先考慮經(jīng)濟(jì)利益的問題解析：選 C。硫酸廠是污染性的企業(yè)，不應(yīng)建在風(fēng)景區(qū)

4、；當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，也不宜建硫酸廠，因?yàn)榱蛩岬倪h(yuǎn)程運(yùn)輸成本高，危險(xiǎn)性大，故 A 錯(cuò)誤。將 SO2 排放到高空， SO2 的總量不會(huì)減少，且 SO2 會(huì)形成酸雨危害環(huán)境，故 B 錯(cuò)誤。選擇硫酸廠廠址在考慮經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，必須考慮環(huán)保問題，也就是要提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，故D錯(cuò)誤。5 (2011 年高考浙江卷自選模塊 ) “化學(xué)與技術(shù)”模塊(1) 火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫磺可用于生產(chǎn)重要的化工原料硫酸。某企業(yè)用下圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸：請(qǐng)回答下列問題：1) 為充分利用反應(yīng)放出的熱量， 接觸室中應(yīng)安裝 _(填設(shè)備名稱 ) 。吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是 _ 。2) 為使硫磺充分燃燒，經(jīng)流量計(jì)1 通入

5、燃燒室的氧氣過量50%，為提高SO2 轉(zhuǎn)化率，經(jīng)流量計(jì) 2 的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時(shí)理論需氧量的2.5 倍，則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計(jì) 1 和流量計(jì)2 的空氣體積比應(yīng)為 _。假設(shè)接觸室中SO2 的轉(zhuǎn)化率為95%， b 管排出的尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為_(空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)按0.2 計(jì) ) ，該尾氣的處理方法是 _。3) 與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點(diǎn)是 _(可多選 ) 。A耗氧量減少 B 二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高C產(chǎn)生的廢渣減少 D 不需要使用催化劑(2) 硫酸的用途非常廣，可應(yīng)用于下列哪些方面_(可多選 )。A橡膠的硫化B表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成C鉛蓄電池的生產(chǎn)

6、D過磷酸鈣的制備(3) 礦物燃料的燃燒是產(chǎn)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(shí) SO2 的排放，請(qǐng)寫出此脫硫過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式_ 。解析： (1)1) 接觸室中進(jìn)行的反應(yīng)為 SO2 的催化氧化，為放熱反應(yīng)，使用熱交換器可以充分利用反應(yīng)放出的熱量，對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)熱。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接觸面積。點(diǎn)燃1 通入的氧氣為1.5 mol ，反應(yīng)后氣2)S O2=SO2 參加反應(yīng)的硫磺為 1 mol ，則經(jīng)流量計(jì)體總量為1.5 mol ×5 7.5 mol，2SO O22SOV321211 mol0.5 mol經(jīng)流量計(jì)2 通入的氧氣為V11.

7、5 mol0.5 mol ×2.5 1.25 mol ，則 1.2 。反應(yīng)后氣體總21.25 molV1量為 7.5 mol 1.25 mol ×51 mol ×95%×2 13.275 mol，則尾氣中SO2的體積分?jǐn)?shù)為1×5%13.275 0.004 。硫酸工業(yè)中，尾氣SO 用氨水吸收，再用硫酸處理：SO 2NH H O=(NH) SO(NH ) SO2232423423H2SO=(NH) SO SO HO，生成的 (NH ) SO 可作肥料。4424224243) 硫鐵礦的含硫成分為 FeS2，硫元素氧化生成 SO2 的同時(shí)，鐵元素也被氧

8、化生成 Fe2O3 ( 廢渣 ) ，與硫磺直接燃燒相比，耗氧量增加，產(chǎn)生的廢渣也增加。(2) 橡膠的硫化是采用硫磺；合成烷基苯磺酸鈉需要先合成苯磺酸，而苯磺酸通過苯與濃硫酸的磺化反應(yīng)生成；鉛蓄電池用硫酸作為電解液；過磷酸鈣通過磷酸鈣與硫酸反應(yīng)得到。高溫(3)CaCO3=CaO CO2； SO2 CaO=CaSO3； 2CaSO3 O2=2CaSO4。CaSO3不穩(wěn)定，在空氣中容易被氧化成CaSO4。答案： (1)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 0.004 用氨水吸收3) AC(2)BCD(3)高溫CaCO3=CaO CO2； 2SO 2CaO

9、O2=2CaSO4( 或 2SO 2CaCO3 O2=2CaSO42CO)1(2011年漳州高二檢測(cè)) 下列化工生產(chǎn)中所發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)，不涉及氧化還原反應(yīng)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)合成氨答案： C2將三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物叫做“發(fā)煙硫酸”(H2SO4· nSO3) ，通常以三氧 1化硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示其組成。今將 0.1185 g 發(fā)煙硫酸試樣溶于水，用 0.125 mol·L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%答案： A3保護(hù)環(huán)境已成

10、為人類的共識(shí)，人類應(yīng)以可持續(xù)發(fā)展的方式使用資源，以合理的方式對(duì)廢物進(jìn)行處理并循環(huán)使用。下列做法不利于環(huán)境保護(hù)的是 ()A發(fā)電廠的煤經(jīng)脫硫處理B將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作燃料C回收并合理處理聚乙烯塑料廢物D電鍍廢液經(jīng)中和后直接排放解析：選 D。對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理，目的是減少SO2 的污染；將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣，也稱煤的氣化，可以提高煤的燃燒效率，減少因不完全燃燒而產(chǎn)生CO的污染；回收并合理處理聚乙烯塑料廢物，可減少白色污染，變廢為寶；電鍍液往往含重金屬離子或CN 等，必須進(jìn)行處理后方可排放，僅中和是不可排放的。4(2011 年宿遷高二檢測(cè) ) 下列關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論中，敘述錯(cuò)誤的是()A充分利用三

11、個(gè)反應(yīng)放出的熱能，來降低生產(chǎn)成本B為了防止尾氣的污染，用氨水吸收尾氣C硫酸工廠要遠(yuǎn)離人口稠密的居民區(qū)和環(huán)保要求高的地區(qū)，遠(yuǎn)離硫酸消費(fèi)中心D生產(chǎn)過程中含有少量硫酸的污水，可用石灰乳中和處理答案： C5下列對(duì)硫酸生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)原理的分析正確的是()A硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)因原料的不同可能全部是非氧化還原反應(yīng)B硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)C硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都需要使用催化劑D硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都需要在較高溫度條件下進(jìn)行答案： B6下列說法正確的是()A在設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)條件時(shí)，只要將化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)和化學(xué)反應(yīng)理論相結(jié)合進(jìn)行全面分析就沒問題了B在設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)的

12、化學(xué)反應(yīng)條件時(shí)，若化學(xué)反應(yīng)的速率很高，就不需要考慮催化劑的問題C在現(xiàn)代工業(yè)上將二氧化硫氧化為三氧化硫的適宜條件是高溫、高壓和催化劑V2O5D在 2SOO2 450 2SO3 中，對(duì)“ 450 ”的選擇，來自對(duì)反應(yīng)物性質(zhì)和催化劑性質(zhì)的綜合考慮解析：選 D。在設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)條件時(shí)，若化學(xué)反應(yīng)速率過高而對(duì)生產(chǎn)不利時(shí)，就要考慮施加負(fù)催化劑的問題。7含硫 48%的硫鐵礦煅燒時(shí)FeS2 損失2%，則下列說法不 正確的是()A該硫鐵礦含F(xiàn)eS2 也是 48%B硫損失也是2%C鐵損失也是2%D該硫鐵礦含F(xiàn)eS2 90%120解析：選 A。該硫鐵礦含F(xiàn)eS2 為64 ×48% 90%，故 D

13、項(xiàng)正確，而 A 項(xiàng)錯(cuò)誤；煅燒時(shí)FeS2 損失 2%，則其中的鐵和硫也都損失2%。212催化劑3H 98.3 kJ ·mol 1在一定條件下達(dá)到平衡，8反應(yīng) SO(g) 2O(g)SO(g)欲使 SO3 的分解速率降低而使 SO2 的濃度增大，可采取的措施是 ()A減小體系的壓強(qiáng)B減小 O2 的濃度C增高體系的溫度D使用催化劑解析：選 B。升溫和使用催化劑都既可提高正反應(yīng)速率，又可提高逆反應(yīng)速率；減壓雖然使 SO3 的分解速率降低，平衡也向左移動(dòng)，但因體積擴(kuò)大，新平衡時(shí)各成分的濃度都會(huì)降低。9下列有關(guān)接觸法制硫酸的敘述不正確的是 ()A用 S 代替 FeS2，可減少環(huán)境污染B爐氣只含S

14、O2，進(jìn)接觸室之前不需要凈化C熱交換的目的，一方面使即將參加反應(yīng)的氣體達(dá)到一定溫度，另一方面降低 SO3 的溫度D尾氣要處理后才能排放到空氣中解析：選 B。因硫鐵礦石中含雜質(zhì)成分較多，故對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染也較多；爐氣中除含 SO2 外，還有 O2、 N2 等，煅燒 FeS2 的爐氣進(jìn)入接觸室前必須凈化。1催化劑SO(g) 98.3 kJ ·mol 1，當(dāng) 4 mol SO 2(g) 發(fā)生此反應(yīng)10 SO(g) O2(g)223H時(shí)，放出 314.3 kJ的熱量，則 SO 的轉(zhuǎn)化率是 ()2A 40%B 60%C 70%D 80%2314.3 kJ解析：選 D。 (SO ) 4 mol&#

15、215;98.3 kJ ·mol 1×100% 80%。11根據(jù)接觸法制硫酸的簡(jiǎn)單流程圖( 如圖所示 ) ，填寫空白。(1) 設(shè)備 A是 _，在設(shè)備 A 中進(jìn)行的反應(yīng)的化學(xué)方程式是_ ；設(shè)備 B 是 _，在設(shè)備 B 中進(jìn)行的反應(yīng)的化學(xué)方程式是_ ；設(shè)備 C 是 _，在設(shè)備 C 中進(jìn)行的反應(yīng)的化學(xué)方程式是_ 。(2) 圖中標(biāo)號(hào)處通入或放出的物質(zhì)是：_， _， _，_， _， _，_， _， _。(3) 在設(shè)備 A 里，礦石燃燒前要粉碎成細(xì)小礦粒的原因是_ 。(4) 從設(shè)備 A 里放出的氣體必須經(jīng)過_、_、_處理后， 才能進(jìn)入設(shè)備B，其原因是 _ 。(5) 設(shè)備 B中部的裝置叫

16、 _器，其作用是 _ 。(6) 設(shè)備 C 中用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 98.3%的硫酸吸收 SO3 的原因是 _ 。(7) 尾氣在排放到空氣之前必須經(jīng)過_，其原因是_ 。解析：本題考查了硫酸的生產(chǎn)工藝和有關(guān)問題，結(jié)合硫酸的生產(chǎn)原理即可順利作答。答案：(1) 沸騰爐22高溫2 324FeS 11O =2Fe O 8SO接觸室2V2O532SO O 450 2SO吸收塔SOH O=HSO3224(2) 硫鐵礦 ( 或硫磺 )空氣 SO2、 O2、 N2 等爐渣凈化氣 (SO2、 O2、 N2) SO3、 O2、N2( 含少量 SO)N、O(含 SO)98.3%濃硫酸硫酸2222(3) 使礦石充分被氧化，以提高

17、其利用率(4) 除塵 洗滌 干燥 粉塵等容易使催化劑中毒，并會(huì)給設(shè)備造成不良的影響(5) 熱交換充分利用熱量，使進(jìn)入的凈化氣被加熱，并冷卻反應(yīng)后的混合氣體(6)防止生成酸霧，以提高 SO的吸收效率(7) 處理 ( 吸收尾氣中含有的SO) 防止 SO排入大氣而造成環(huán)境污染32212在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2 轉(zhuǎn)化為 SO3： 2SO O23 0，已知常壓SO體積分?jǐn)?shù)為 91%。試回答：H下平衡混合氣體中3(1) 在生產(chǎn)中常用過量的空氣是為了_ 。(2) 加熱到 400500 是由于 _ 。(3) 壓強(qiáng)采用 _，原因是 _ 。(4) 常用濃硫酸來吸收 SO2 而不用水，因?yàn)?_ 。解析：此

18、題考查了在硫酸工業(yè)中運(yùn)用化學(xué)平衡原理選擇適宜生產(chǎn)條件的能力。選擇適宜的反應(yīng)條件，要從濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等條件中考慮該反應(yīng)的速率、轉(zhuǎn)化率，同時(shí)還要考慮工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況和成本。如(2)(4)兩問是考慮速率問題， 第 (1)(3)問則是考慮化學(xué)平衡問題，且第 (3) 問要考慮生產(chǎn)的實(shí)際情況。答案： (1) 增大氧氣濃度，提高成本較高的SO的轉(zhuǎn)化率2提高單位時(shí)間內(nèi) SO(2) 在此溫度下，催化劑活性強(qiáng)，反應(yīng)速率快，可縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，3的產(chǎn)率(3) 常壓 因常壓下平衡混合氣體中 SO3 的體積分?jǐn)?shù)已達(dá) 91%，若再加壓， 對(duì)設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)要求高，成本高，加壓實(shí)際意義不大(4) 用水吸收易形成酸

19、霧，降低吸收速率13 (2011 年福州高二檢測(cè)) 工業(yè)制硫酸生產(chǎn)流程如下圖：(1) 我國(guó)硫鐵礦資源比較豐富，但很多工廠仍以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸，理由是_ 。(2) 在催化反應(yīng)中，下列措施中有利于提高SO2 平衡轉(zhuǎn)化率的有 _( 填字母代號(hào) ) 。A升高溫度B 減小壓強(qiáng)C不斷補(bǔ)充空氣D 及時(shí)分離出SO3(3) 在生產(chǎn)中為提高催化劑催化效率采取了哪些措施？_ 。( 至少答出兩點(diǎn)措施)23H 196 kJ ·mol1、常壓和釩催化條(4) 已知 2SO(g) O(g)。在 450件下向一密閉容器中充入2 mol SO 2和 1 mol O 2，充分反應(yīng)后，放出的熱量_( 填“<”、“

20、>”或“”)196kJ，理由是_ 。(5) 經(jīng)檢測(cè)生產(chǎn)硫酸的原料氣成分 ( 體積分?jǐn)?shù) ) 為 SO27%、 O211%、N282%。在 500 ， 0.1 MPa條件下達(dá) 到平 衡時(shí) ，各 種 氣體 的體 積比 為V(SO2)V(SO3)V(O2)V(N2) 0.46 6.54 7.73 82，則SO2 的利用率為 _。答案：(1) 硫鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物太多，處理成本高(2)CD(3) 凈化氣體；控制溫度在400500；增大催化劑與反應(yīng)氣體的接觸面積( 答兩點(diǎn)即可 )(4)<在 1 atm 和 298 K 條件下， 2 mol SO 2 和 1 mol O 2 完全反應(yīng)

21、生成2 mol SO 3，放出 196kJ熱量，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能進(jìn)行完全，又因?yàn)榉磻?yīng)溫度為450 ，所以放出的熱量小于196 kJ(5)93.4%14以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：(1) 將燃燒黃鐵礦的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：高溫4_ 11O2=2Fe2O3 8SO2(2) 接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_ 。(3) 依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是( 選填序號(hào)字母 )_ _ 。a為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎b過量空氣能提高SO2 的轉(zhuǎn)化率c使用催化劑能提高SO2 的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率d沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵(4) 每 160 g SO 3 氣體與 H2O化合放出 260.6

22、 kJ 的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_ 。(5) 吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO2 和銨鹽。SO2 既可作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br2 。 SO2 吸 收Br 2 的 離 子 方 程 式 是 _ 。為測(cè)定該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將不同質(zhì)量的銨鹽分別加入到NaOH溶液中，沸水浴加熱至氣體全部逸出( 此溫度下銨鹽不分解50.00 mL 相同濃度的) ，該氣體經(jīng)干燥后用濃硫酸吸收完全，測(cè)定濃硫酸增加的質(zhì)量。部分測(cè)定結(jié)果：銨鹽質(zhì)量為 10.00g 和 20.00g 時(shí)，濃硫酸增加的質(zhì)量相同；銨鹽質(zhì)量為30.00g 時(shí)，濃硫酸增