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高中化学第一单元走进化学工业课题1生产过程中的基本问题1作业新

归档日期:07-29       文本归类:制造块状      文章编辑:爱尚语录

  高中化学第一单元走进化学工业课题1化学生产过程中的基本问题1作业新人教版选修2_理化生_高中教育_教育专区。。 。 。 。 。 内部文件,版权追溯 第一单元 走进化学工业 课题 1 化学生产过程中的基本问题 1 我夯基 我达标 1.在硫铁矿煅烧生成二氧化硫的反应中,被氧化的元素是( ) A.只有硫元

  。 。 。 。 。 内部文件,版权追溯 第一单元 走进化学工业 课题 1 化学生产过程中的基本问题 1 我夯基 我达标 1.在硫铁矿煅烧生成二氧化硫的反应中,被氧化的元素是( ) A.只有硫元素 B.只有铁元素 C.硫元素和铁元素 D.氧元素 思路解析:根据硫铁矿煅烧的化学方程式:4FeS2+11O2 高温 2Fe2O3+8SO2 可知,FeS2 中铁元素 和硫元素的化合价均升高,因此铁元素和硫元素均被氧化。 答案:C 2.下列化工生产与其对应的化工设备不符合的是( ) A.制硝酸——接触室 B.制硫酸——沸腾炉 C.炼铁——高炉 D.炼钢——氧气顶吹转炉 思路解析:工业制硝酸的设备是氧化炉和吸收塔。 答案:A 3.在用接触法制硫酸的过程中,若将接触室内混和气体突然冷却到 15 ℃,有白色晶体析出, 此晶体是( ) A.硫酸酐 B.固态氮 C.亚硫酸酐 D.硫黄 思路解析:接触室内的混合气体主要有 SO2、O2、SO3、N2,其中只有 SO3 的熔点低于 15 ℃, 因此晶体是 SO3,SO3 又称为硫酸酐。 答案:A 4.煅烧硫铁矿产生 SO2,为了提高生成 SO2 的速率,下列措施可行的是( ) A.加入催化剂 B.把块状矿石碾成粉末 C.向炉内喷入过量空气 D.降低温度并减少压强 思路解析:提高反应速率的方法有两种,该题中可行的方法有将固体粉碎使用,增大反应物 的浓度(可加入一种过量的廉价的反应物)。 答案:BC 5.在接触法制硫酸工业中,接触室中装有热交换器。采用热交换器的好处是( ) ①充分利用热量,降低能耗 ②促使平衡向正反应方向移动,提高产率 ③减少热量及环境 污染 ④提高最终产品的纯度 A.① B.①② C.①②③ D.①②③④ 思路解析:使用热交换器能充分利用热量,减少热量对环境的污染。SO2 转化为 SO3 是放热反 应,温度降低有利于平衡向正反应方向移动。 答案:C 6.接触法制硫酸中,进入接触室的气体组成(体积分数)为 SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在一 定条件下达到平衡时,SO2 的转化率为 77%,则平衡时气体总体积是反应前的( ) A.38.5% B.77% C.6.4% D.97.3% 思路解析: 根据 2SO2 + O2====2SO3 Δ V 1 2 1 7%×77% 7%×77%÷2 解得:(1-7%×77%÷2)/(1×100%)=97.3% 答案:D 我综合 我发展 7.将 0.44 g 含硫的铁矿石在空气中煅烧,其中的硫全部转化成 SO2,SO2 全部氧化为 SO3,SO3 全部转化为 H2SO4,这些硫酸恰好被 20 mL 0.5 mol·L-1 NaOH 溶液中和,则此铁矿石中硫的 质量分数是_________________。 思路解析:根据题意,每一步反应硫全部转化,由硫守恒可得关系式: 2NaOH—H2SO4—SO3—SO2—S 再代入数据计算。 解:设铁矿石中硫的物质的量为 x mol 列关系式 2∶1=0.02 L×0.5 mol·L-1∶x 则 x=0.005 mol ,w(S)= 0.05mol ? 32 g ? mol ?1 ×100%=36% 0.44 g 若不能熟练使用关系式计算,过程比较复杂,也易出现计算错误。 答案:36% 8.用如图 1-1-3 所示装置可进行测定 SO2 转化为 SO3 的转化率的实验。 图 1-3 图 1-4 (1)根据实验的需要,(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)处应连接合适的装置,从图 14 的 A、B、C、D、 E 中选择合适的装置,将其序号填入以下空格内。(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)所处连接的装置分别 为____________________,____________________,____________________。 (2)实验时,浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中,甲仪器起作用的原理是____________________。 (3)从乙处均匀通入 O2,为使 SO2 有较高的转化率,实验时,在加热与滴加浓硫酸过程中, 应采用的操作是____________________。 (4)用在火加热烧瓶时,SO2 的转化率会____________________(填“提高”“不变”或“降 低”)。 (5)用 a mol 粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束后,继续通入 O2 一段时间后,称 得装置(Ⅲ)增重 b g,则本实验中 SO2 的转化率为____________________。 思路解析:这是一道综合性的实验题,以工业制硫酸中最重要的步骤,即 SO2 转化为 SO3 为主 线考查我们的实验基本知识,又加深了我们对提高工业制硫酸转化率问题的认识。对图中从 左到右按顺序看:先制得 SO2,甲中的仪器主要是使烧杯内的气压与外界大气压一致,便于 2 液体能顺利流下。(Ⅰ)将生成的 SO2 进行干燥,然后通过 V2O5 作为催化剂加热后得到 SO3, 由于 SO3 的熔点为 40.8 ℃,(Ⅱ)中通过冰水冷却可得到无色固体。SO2 转化为 SO3 是一个 可逆反应,转化率不可能是 100%,对尾气不能直接排空,应用 E 中的碱液吸收。SO2 氧化成 SO3 的反应特点是一个气体总体积缩小的放热反应,温度升高化学平衡向反应物的方向移动, 不利于 SO3 的生成。若(Ⅲ)装置增重 b g,这部分增加的质量即为未反应的 SO2 的质量,而 a mol 粉 末 所 生 成 的 SO2 的 总 质 量 为 64a , 用 转 化 率 的 计 算 公 式 ( 转 化 率 参加反应的某反应物的 质量 = ×100%)得出结果。 反应物的总质量 对于 SO2 转化为 SO3 可逆反应的特点和整个反应的过程有个大体的了解,要熟悉影响化 学平衡移动的几个重要因素。同时特别注意有很多对空气产生污染的气体,如 Cl2、SO2、CO 等气体,必须有尾气吸收装置。 答案:(1)B A E (2)维持烧瓶内压强与分液漏斗内压强相等 (3)先加热 V2O5,后慢慢滴加浓硫酸 (4)降低 (5)(64a-b)/64a×100% 9.充分燃烧 50 g 硫铁矿粉末,将生成的 SO2 与 24 g O2 混合,并使其在一定条件下反应,将 反应后的气体先用冰水冷却,得到 40 g 无色晶体,再跟足量的 H2S 溶液充分混合,生成 44 g 黄色沉淀。试计算: (1)SO2 转化为 SO3 的转化率。 (2)硫铁矿中硫的质量分数。 思路解析:SO2 与 O2 反应生成 SO3 是个可逆反应,多余的 SO2、O2 与 H2S 反应生成硫。在解题时 首先要搞清无色晶体的成分是什么,SO2 与 O2 常温下都是气体,SO3 的熔点是 16.8 ℃,沸点 是 44.8 ℃,在常温下是无色固体。 解题时可根据以下步骤进行:由 40 g SO3 求出参加反应的 SO2 和 O2→多余的 O2 与 H2S 反应生 成的硫→求出与 H2S 反应的 SO2→求转化率及硫铁矿中硫的质量分数。 解:写出反应式 2SO2+O2 2SO3① O2+2H2S====2S+2H2O② 2H2S+SO2====2H2O+3S③ 由①式计算生成 40 g SO3,参加反应的 SO2 与 O2 分别是 32 g 和 8 g,多余的 O2 是(24-8) g=16 g 由②式 O2 — 2S 16 g 32 g 由③式 SO2 — 3S 8g 44 g-32 g=12 g SO2 的总质量为 32 g+8 g=40 g,SO2 转化为 SO3 的转化率为 32 g/40 g×100%=80%, 40 g SO2 中的 S 的质量 20 g,根据 S 守恒,硫铁矿中硫的质量分数=20/50×100%=40%. 答案:(1)80%;(2)40%。 我创新 我超越 10.硫酸是许多化学工业的原料,其消费量可作为一个国家工业发展水平的一个标志。硫酸 工厂厂址的选择是一个复杂的问题,图 1-5 是影响化工厂选址的部分因素。又已知硫酸是一 种腐蚀性的液体,不便较多储存,需随产随销。另外,硫酸的运输价格也比较贵,据估算, 1 t H2SO4 的运价约为同质量硫铁矿的三倍。 3 图 1-5 据以上信息,分析下列条件: 条件(1) ①A 城市郊区有丰富的硫铁矿资源,水源、能源充足,交通方便。 ②A 城市需要使用硫酸的工业不多,而离它远的 B 城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。 ③A 城市是一个风光秀丽的城市,对环境保护的要求甚高,而且土地价格较贵,土地供应紧 张。 条件(2) ①C 地是重要的农业区,需消耗大量肥料。 ②C 地有丰富的磷灰石矿藏,水源、能源充足,土地价格较低,土地供应充足,交通方便。 ③磷肥是由磷灰石[有效成分是 Ca3(PO4)2]与 H2SO4 作用制得的,制造磷肥需消耗大量硫酸。 ④C 地无磷肥厂和硫酸厂,在相邻的 D 在有丰富的硫铁矿资源。 从不同的角度考虑在 A、B、C、D 四城市中,你认为应该建设硫酸厂的城市是哪一个?应该 建造磷肥厂的城市是哪一个?为什么? 思路解析:对题目所给的条件必须一一对照比较,如题图所列,硫酸厂选择牵涉到的问题。 (1)A 城市虽然接近原料供应地,但需求量不多,对环保的要求高,土地价格贵,如果在 该地建污染较严重的硫酸厂,必然会破坏旅游资源,得不偿失。因此不适合建立硫酸厂。 B 城市对硫酸的需求量多,且是一个工业城市,可以考虑建立硫酸厂。再运送少量硫酸 到 A 城市供应生产的需求,这样资源配置比较合理。 (2)题设有四个条件,C 地有磷灰石矿藏,水源、能源充足,土地价格较低,土地供 应充足,交通方便,适合建立磷肥厂。但制磷肥要消耗大量硫酸,且 C 地无硫酸厂和磷肥厂, 而邻近的 D 地有丰富的硫铁矿资源,暗示可以通过运送硫铁矿的方法在 C 地建硫酸厂是可行 的。因此在 C 地建大型的磷肥厂,并配套建大型的硫酸厂是正确的。 注意:对实际中存在的问题必须统筹兼顾,不能以偏代全。 答案:B 城市和 C 城市应该建硫酸厂;C 城市应该建磷肥厂。 4

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