2022新课标同步导学化学练习《化工生产过程中的基本问题》(人教版选修2).docx

第1单元课题1
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一、选择题
1．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数，以下名词与环境污染无关的是(　　)
①温室效应　②赤潮　③酸雨　④光化学污染　⑤臭氧层空洞
⑥水俣病　⑦潮汐　⑧大脖子病
A．①②B．⑦⑧
C．⑥⑦⑧D．②⑤⑦
【解析】　①③④⑤属于大气污染，②⑥属于水污染，潮汐是一种自然现象，大脖子病是因人体缺乏碘元素造成的，所以⑦⑧不属于环境污染。
【答案】　B
2．关于反响2SO2＋O22SO3，在一定条件下到达平衡状态，再参加一定量的18O2，那么建立新平衡时，含有18O的物质是(假定原平衡体系中不含18O)(　　)
①二氧化硫　②氧气　③三氧化硫
A．①②B．②③
C．①②③D．①③
【解析】　因该反响可逆，18O2不能彻底转化，局部进入SO3中，同时SO3逆向分解，局部18O进入SO2中，故三种物质均有18O。
【答案】　C
3．以下说法正确的选项是(　　)
A．在设计化工生产的化学反响条件时，只要将化学反响的特点和化学反响理论相结合进行全面分析就没问题了
B．在设计化工生产的化学反响条件时，假设化学反响的速率很高，就不需要考虑催化剂的问题
C．在现代工业上将二氧化硫氧化为三氧化硫的适宜条件是高温、高压和催化剂
D．在2SO2＋O22SO3中，对“450 ℃〞的选择，来自对反响物性质和催化剂性质的综合考虑
【解析】　在设计化工生产的化学反响条件时，假设化学反响速率过高而对生产不利时，就要考虑施加负催化剂的问题。
【答案】　D
4．(2022年天津质检)以下有关硫铁矿制硫酸的说法中，正确的选项是(　　)
A．沸腾炉中出来的炉气，可直接进入转化器中进行催化氧化
B．焙烧硫铁矿的反响中，二氧化硫是唯一的氧化产物
C．生产过程中要采用高温高压，以有利于二氧化硫更好地转化为三氧化硫
D．三氧化硫在吸收塔中被吸收时，通常用质量分数为98.3%的硫酸做吸收剂，而不直接用水吸收
【解析】　A项中，炉化需要经过净化，除杂处理；B项中，锻炼FeS2时，铁元素和硫元素均被氧化；C项中，反响正向为放热反响，高温不利于SO3的合成。
【答案】　D
5．接触法生产硫酸的过程中，对废气、废水、废渣、废热的处理正确的选项是(　　)
①尾气用氨水处理　②污水用石灰乳处理　③废渣用来造水泥、炼铁　④设置废热锅炉产生蒸汽、供热或发电
A．①②B．①③④
C．①②③D．①②③④
【解析】　硫酸厂尾气中含有SO2，可用氨水吸收处理；硫酸厂废水中含有硫酸可用石灰乳中和；硫酸厂废渣中含有SiO2、Fe2O3等，可用于制造水泥、炼铁；由于硫酸生产过程中三个化学反响都是放热反响，可以充分利用这些反响放出的热能来降低生产本钱。
【答案】　D
6．以下关于实验室制取硫酸的说法中，错误的选项是(　　)
A．实验室制取硫酸和化工厂制取硫酸原料相同，只有接触法反响中“设备〞的大小不同
B．二氧化硫与氧气在催化剂的外表上接触时发生反响，所以这种制硫酸的方法称为接触法制硫酸
C．实验过程中所得尾气用水直接吸收后，滴入BaCl2溶液可检验H2SO4 的生成
D．本实验在通风橱中进行
【解析】　实验室制硫酸与化工厂制取硫酸的原料是不同的，工业制硫酸中使用的二氧化硫是煅烧硫铁矿或者是燃烧硫黄得到的，故A是错误的；B是接触法制硫酸的定义，故正确；在实验过程中尾气含有SO3和SO2，同时被水吸收后，溶液中存在SO42－、H2SO3，滴入BaCl2后，只有BaSO4可以形成沉淀，故可检验有H2SO4生成，C正确；本实验的尾气中含有二氧化硫气体，而二氧化硫有毒，所以实验应该在通风橱中进行，故D是正确的。
【答案】　A
7．某制药厂尾气中含少量SO2气体，一般用NaOH溶液或氨水吸收，以防污染环境。分别用0.1 mol·L－1的NaOH溶液或同浓度的氨水处理相同量的尾气，两种方法所需吸收液的体积关系是(　　)
A．NaOH溶液的体积大于氨水B．NaOH溶液的体积等于氨水
C．NaOH溶液的体积小于氨水D．无法判断
【解析】　SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O，SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O。
【答案】　B
8．以氢气、一氧化碳为主要成分，供化学合成的一种气体叫合成气。工业上通过“天然气蒸气转化〞反响来得到合成气，其反响为：CH4＋H2O(g)CO＋3H2(正反响为吸热反响)。工业上通过采用适宜的温度和压强、适宜的催化剂以及适宜的CH4和H2O配比来获得最正确的生产效率。对于转化反响的有关表达正确的选项是(　　)
A．增大压强，有利于得到更多的合成气
B．反响温度越低，越有利于合成气的生产
C．工业生产中采用参加过量水蒸气的方法来提高甲烷的利用率
D．工业生产中使用催化剂的目的在于提高甲烷的利用率
【解析】　CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0，反响的特点是：正反响是一个气体分子数增大的吸热反响。低温、高压都不利于合成气的生成；催化剂的使用，不影响平衡的移动，即不影响反响物的转化率；同时低压也不利于工业化合成气的生产。
【答案】　C
9．(2022年青岛模拟)有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确的选项是(　　)
A．甲地有丰富的硫铁矿资源，水源能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂
B．为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，到达地面时到达平安浓度
C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体烧渣、废酸和废水等
D．选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应先考虑经济利益的问题
【解析】　A项中，硫酸厂产生的SO2会污染环境，且H2SO4使用量小，会增加外销的本钱；B项中，高烟卤并不能减小SO2的排放量；D项中，应首先考虑环保问题。
【答案】　C
10．将三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物叫做“发烟硫酸〞(H2SO4·nSO3)，通常以三氧化硫的质量分数表示其组成。今将0.118 5 g发烟硫酸试样溶于水，用0.125 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定，用去此标准溶液20 mL恰好中和，那么试样中SO3的质量分数为(　　)
A．15% B．17%
C．34% D．60%
【解析】　找到关系：H2SO4·nSO3－2(n＋1)NaOH，n(NaOH)＝0.125 mol·L－1×0.02 L＝2.5×10－3mol，那么n(H2SO4·nSO3)＝mol，那么有：g·mol－1＝(98＋80n) g·mol－1，n＝0.216 2，那么试样中SO3的质量分数为×100%＝15%。
【答案】　A
二、非选择题
11．石膏也可用于工业生产二氧化硫，进而生产硫酸。天然石膏的化学式为CaSO4·2H2O。将天然石膏脱水后，第2步化学反响就可制得二氧化硫。
(1)写出第1步反响的化学方程式________________________________
(2)在第2步化学反响中，以下原料可以使用的是(用序号填空)________。写出有关化学反响的方程式______________________________________。
①空气　②氧气　③硫酸　④焦炭
(3)在第2步化学反响中，可能会排入空气的气态污染物是________。它(或它们)的主要危害是______________________________________。
【解析】　在CaSO4→SO2的变化中硫元素被复原，所以要使用复原剂(焦炭)。焦炭的氧化产物中有可能含有一氧化碳。
【答案】　(1)CaSO4·2H2OCaSO4＋2H2O
(2)④　2CaSO4＋C2CaO＋2SO2↑＋CO2↑
(3)二氧化硫和一氧化碳　二氧化硫导致酸雨，一氧化碳使人中毒
12．氢氧化钙和碳酸钙在水中存在以下溶解平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，CaCO3(s)CO32－(aq)＋Ca2＋(aq)。在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。为了除去有害气体SO2并变废为宝，常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气。
(1)写出上述两个反响的化学方程式：
①SO2与CaCO3悬浊液反响______________________________________；
②SO2与Ca(OH)2悬浊液反响______________________________________。
(2)试说明用熟石灰的悬浊液而不用澄清石灰水的理由___________________________。
(3)在英国进行的一项研究结果说明：高烟囱可以有效地降低地外表的SO2浓度。在上世纪的60～70年代的十年间，由发电厂排放的SO2增加了45%，但由于建造高烟囱的结果，地外表SO2浓度却降低了30%之多。
请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取并简述理由。
【解析】　此题以工业尾气中SO2的处理为背景，考查了环保知识，解答问题的关键是从反响的实质入手。
【答案】　(1)①CaCO3＋SO2===CaSO3＋CO2②SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O
(2)由于Ca(OH)2的溶解度太小，澄清石灰水吸收SO2的效果不好
(3)不可取，这种方法虽然能减少地外表SO2的浓度，但SO2仍然存在，污染并未消除
13．黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料，其煅烧产物为SO2和Fe3O4。
(1)将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容积为1 L的密闭容器中，反响2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下到达平衡，测得c(SO3)＝0.040 mol·L－1。计算该条件下反响的平衡常数K和SO2的平衡转化率(写出计算过程)。
(2)上述反响是放热反响，当该反响处于平衡状态时，在体积不变的条件下，以下措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________(填字母)。
A．升高温度 B．降低温度
C．增大压强 D．减小压强
E．参加催化剂 F．移出氧气
(3)SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料，反响的化学方程式为______________________________________。
(4)将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后，参加铁粉，可制备FeSO4。酸溶过程中需保持溶液足够酸性，其原因是_________________________
【解析】　(2)欲提高SO2转化率，那么平衡需正向移动，根据反响方程式知，降低温度、增大压强都使平衡右移，B、C正确。(4)因Fe2＋、Fe3＋均能水解，为防止水解，故需加酸抑制；铁粉除了能将Fe3＋复原为Fe2＋外，还可防止Fe2＋被氧化。
【答案】　(1)
2SO2(g)　＋　O2(g)  2SO3(g)
0.050 0.030 0
0.050－0.040 0.030－0.040/2 0.040
所以，K＝＝＝1.6×103 L·mol－1
α(SO2)＝×100%＝80%
(2)BC
(3)SO2＋H2O＋Na2SO3==2NaHSO3
(4)抑制Fe3＋、Fe2＋的水解，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋
14．如以下列图所示的装置是仿照工业制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。
试填写以下空白：
(1)写出工业上用FeS2制取SO2的化学方程式：______________________________。
(2)写出上图中局部装置的作用：①甲______________________________________；
②丙和丁：______________________________________。
(3)假设丁装置在反响过程中出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直没有明显变化，产生这种现象的可能原因是：①丙中插入浓硫酸中的导管插入太深，使两个吸收瓶内的压强差较大，导致SO3从丁的水中冒了出来，与水形成酸雾：②________________________。
(4)上图装置中的甲和乙局部、丙和丁局局部别与工业制取硫酸的装置相对应，甲和乙相当于________；丙和丁相当于________。
(5)在硫酸工业制法中，以下对生产操作与说明生产操作的主要原因的表达都正确的选项是________(填以下选项的序号)。
A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气中燃烧
B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化碳会与杂质反响
C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率
D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸溶液吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率
【解析】　(2)甲装置除枯燥SO2和O2外，还有2个作用：使原料混合均匀；通过观察气泡的多少控制气体的流量。
(3)浓H2SO4可以吸收大量SO3形成发烟硫酸。
【答案】　(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
(2)①枯燥SO2和O2②吸收SO3并做对照实验
(3)②浓硫酸对SO3的吸收效果远好于水的吸收效果，SO3被浓硫酸充分吸收
(4)接触室　吸收塔
(5)D