6.3 化工生产 同步练习 2022-2023学年高一下学期化学沪科版(2020)必修第二册
一、单选题
1.已知工业上真空炼铷(Rb)的化学方程式为2RbCl+MgMgCl2+2Rb(g),对这一反应能进行的最合理的解释是
A.上述反应为可逆反应
B.镁的金属活动性比铷的强
C.氯化镁的热稳定性比氯化铷的强
D.铷的沸点比镁的低,当把铷抽走时反应向生成铷的方向进行
2.在接触法产生H2SO4的过程中,对“废气、废水、废渣、废热”的处理正确的是( )
①废气用氨水处理 ②污水用石灰乳处理 ③废渣用来造水泥或炼铁 ④设置“废热”锅炉产生蒸气来供热或发电
A.只有①② B.只有①③④ C.只有①②③ D.全部
3.化学与科技、社会、生产密切结合,下列认识合理合法的是
A.淀粉餐具被认为是最有发展前景的一次性餐具,有利于保护环境
B.养鸭厂在饲料中添加苏丹红制“红心鸭蛋”,可使鸭蛋色泽鲜艳、美观
C.化妆品中添加含铬物质制美白肌肤“SK-II”,可使女性青春永驻
D.用双氧水处理变质肉类,重新加工成食品,减少浪费
4.工业制硫酸的一步重要反应是SO2在400~600℃下的催化氧化:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行,下述有关说法正确的是
A.使用催化剂可加快反应速率,提高SO3产率
B.其它条件保持不变,温度越高,速率越快,生产效益越好
C.实际生产中选定400~600℃作为操作温度,其原因是在此温度下催化剂的活性最高,SO2能100%转化为SO3
D.增大压强可以提高SO3产率,但高压对动力和设备要求太高,会增加生产成本
5.为了我们能生活在舒适的环境中,下列举措不可取的是
A.循环处理使用生活废水 B.种植花草树木
C.安装使用太阳能热水器 D.直接焚烧生活垃圾
6.我国科学家制得了二氧化硅超分子纳米管,其微观结构如图所示。下列叙述错误的是
A.二氧化硅属于酸性氧化物 B.二氧化硅超分子纳米管不与任何酸反应
C.光导纤维的主要成分是二氧化硅 D.二氧化硅与碱的反应是非氧化还原反应
7.下列关于重要非金属元素的用途的叙述不正确的是
A.晶体硅是一种半导体材料,常用于制造光导纤维
B.自然界中存在游离态的硫和化合态的硫(如黄铁矿FeS2),二者均可作为工业上制备硫酸的原料
C.工业合成氨不仅为农作物的生长提供了必需的氮元素,而且为其他化工产品(如炸药、农药等)的生产提供了原料
D.高压输电线路使用的陶瓷绝缘材料、用作砂轮磨料的碳化硅都属于无机非金属材料
8.工业上以硫铁矿为原料制硫酸的生产过程中,下列措施能提高硫酸产率的是
A.直接把矿石送入沸腾炉
B.沸腾炉中通入过量空气
C.对炉气进行除尘、洗涤、干燥处理
D.转化器内用催化剂
9.工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染较用硫铁矿小,主要方面是
A.废气 B.废渣 C.废水 D.酸雨
10.ⅠA族、ⅡA族元素及其化合物应用广泛。铍及其化合物的性质与铝十分相似。工业上制备下列物质的生产流程合理的是
A.饱和食盐水制备纯碱:NaCl溶液
B.从海水中提取镁:海水
C.工业上制备漂白粉:浓盐酸漂白粉
D.黄铁矿制备硫酸:发烟硫酸
11.工业上生产硫酸时,如果将反应器内的混合气体突然冷却到室温有白色晶体析出,此晶体是
A.二氧化硫 B.三氧化硫 C.硫酸 D.硫磺
12.硫酸工业中,转化器发生催化氧化(2SO2+O2SO3)的装置如图,下列说法正确的是
A.a处进入的气体中SO2过量 B.沸腾炉中产生的气体直接从a处进入
C.a、b、c三处气体成分相同 D.d处出来的气体只含SO3
13.密闭容器中发生的某化学反应,各物质的分子数目随时间变化情况如图1所示,物质Y和Z的质量随时间变化情况如图2所示。下列说法正确的是
A.该反应前后分子总数保持不变
B.参加反应的X与Y的质量比为2:7
C.该反应的化学方程式可表示为2X+Y=Z
D.若Z的相对分子质量为17,则Y的相对分子质量为28
14.工业制硫酸,不可能作为原料的是
A.硫黄 B.硫铁矿 C.冶炼烟气 D.大理石
二、填空题
15.硫酸最古老的生产方法是:把绿矾(FeSO4﹒7H2O)装入反应器中加强热,会流出油状液体,并放出有刺激性气味的气体(SO2),反应器中的固体变为红色(Fe2O3)。写出这个变化的化学方程式___________、SO3+H2O=H2SO4。
16.回答下列有关工业制硫酸的问题:
(1)硫铁矿在煅烧时为什么要粉碎____________?
(2)从沸腾炉中出来的气体为什么要进行净化处理____________?
(3)进入反应器的原料气中为什么空气一般是过量的____________?
(4)在反应器中,理论上要高压,实际工业生产上为什么常压____________?
(5)从吸收塔中放出的尾气中为什么仍然含有二氧化硫____________?
(6)为什么用98.3%的浓硫酸吸收而不用水或稀硫酸吸收SO3____________?
(7)吸收SO3时,浓硫酸为什么要从上向下喷下来____________?
三、实验题
17.用下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8℃,沸点是44.8℃。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为:Na2SO3(s) + H2SO4(85%)→ Na2SO4 + H2O + SO2↑
(1)根据实验需要,应该在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接合适的装置。请从下图A~E装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接的装置分别是___________、___________、___________。
(2)从乙处均匀通入O2,为使SO2有较高的转化率,实验中在:① 加热催化剂;② 滴加浓硫酸的顺序中,应采取的操作是先___________后___________(填编号)。在制取SO3的过程中,若温度过高,SO2的转化率会___________(填“升高”、“不变”或“降低”)。
(3)有一小组在实验中发现,SO2气体产生缓慢,以致后续实验现象不明显,但又不存在气密性问题,请你根据以下推测的原因说明相应的验证方法。
① Na2SO3已变质。验证方法___________。
② 甲中用稀H2SO4代替浓H2SO4。验证方法___________。
(4)用a mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2一段时间后,测得装置Ⅲ增重了b g,则实验中SO2的转化率为___________%(用含a、b的代数式填写)。
参考答案:
1.D
【详解】反应2RbCl+MgMgCl2+2Rb(g)属于可逆反应,由于铷的沸点比镁低,当把铷蒸气抽走时,平衡向正反应方向移动,则此反应可发生,与金属的金属性、氯化物的稳定性等无关。
故选D。
2.D
【详解】①SO2等废气可以用氨水吸收制得化肥硫酸铵等,①正确;
②污水显酸性,可以用石灰乳处理,②正确;
③炉渣和矿灰可作为炼铁的原料,③正确;
④硫酸工业的反应都是放热反应,不但可以自行提供能量,还可以向外界提供能量,以降低成本,④正确;
综上所述,正确的是①②③④,故选D。
3.A
【详解】A.淀粉餐具可被降解,不会对环境造成污染,A正确;
B.苏丹红为有害物质,不能添加在食物中,B错误;
C.Cr为重金属元素,会对人体造成伤害,C错误;
D.变质肉类不可被使用,D错误;
故选A。
4.D
【详解】A.使用催化剂可加快反应速率,但催化剂不能影响平衡的移动,不能提高SO3的产率,A错误;
B.温度超过400~600℃时,催化剂的活性降低;且该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,SO3产率的产率降低,故温度超过400~600℃时,升高温度,生产效益降低,B错误;
C.实际生产中选定400~600℃作为操作温度,其原因是在此温度下催化剂的活性最高;但该反应是可逆反应,SO2的转化率小于100%,C错误;
D.该反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,SO3产率升高,但高压对动力和设备要求太高,会增加生产成本,D正确;
故选D。
5.D
【详解】A.循环处理使用生活废水可以减少污染节约资源,可取,A错误;
B.种植花草树木有利于美化环境,可取,B错误;
C.安装使用太阳能热水器可以节约能源消耗,可取,C错误;
D.焚烧垃圾会产生污染环境的气体、固体颗粒物等,不可取,D正确;
故选D。
6.B
【详解】A.二氧化硅可与NaOH溶液发生反应,属于酸性氧化物,A正确,不符合题意;
B.二氧化硅可与HF发生反应,所以二氧化硅超分子纳米管可与HF这种酸发生反应,B错误,符合题意;
C.依据课本知识可知,二氧化硅可用于生产光导纤维,所以光导纤维的主要成分是二氧化硅,C正确,不符合题意;
D.二氧化硅与碱的反应,如等,反应过程中所有元素的化合价均未发生变化,所以是非氧化还原反应,D正确,不符合题意;
故合理选项为B。
7.A
【详解】A.晶体硅的导电性介于导体与绝缘体之间,因此是一种半导体材料,而常用于制造光导纤维的主要成分是二氧化硅,A错误;
B.自然界中存在游离态的硫和化合态的硫(如黄铁矿FeS2),它们可以通过与O2反应产生SO2,然后SO2与O2在一定条件下反应产生SO3,SO3被吸收得到硫酸,因此二者均可作为工业上制备硫酸的原料,B正确;
C.NH3与酸发生反应产生的铵盐可以作化肥,为农作物的生长提供了必需的氮元素,而且也可以作为其他化工产品(如炸药、农药等)提供生产原料,C正确;
D.陶瓷绝缘材料、碳化硅都是无机非金属材料,D正确;
故合理选项是A。
8.B
【详解】A.直接把矿石送入沸腾炉,反应不充分,不能提高硫酸产率,A错误;
B.沸腾炉中通入过量空气,增大氧气浓度,反应向正反应方向进行,能提高硫酸产率,B正确;
C.对炉气进行除尘、洗涤、干燥处理,可防止催化剂中毒,但不能提高硫酸产率,C错误;
D.转化器内用催化剂不能改变平衡状态,只能改变反应速率,因此不能提高硫酸产率,D错误;
答案选B。
9.B
【详解】用硫铁矿制硫酸,硫铁矿在沸腾炉中焙烧成二氧化硫气体时,会产生大量的固体残渣氧化铁,而用硫黄作为原料,废渣较少,但废气的量没有减少,也会产生废水,故答案选B。
10.D
【详解】A.NH3极易溶于水,CO2微溶于水,饱和食盐水制备纯碱的流程中,先向饱和实验水中通入氨气,使溶液呈碱性,再通入CO2,可以增大CO2的吸收量,故流程为:NaCl溶液,A正确;
B.MgO的熔点比MgCl2高,故工业冶炼镁是电解熔融的MgCl2,故从海水中提取镁的流程为:海水,B错误;
C.工业制取氯气:2NaCl+2H2O=Cl2↑+H2↑+2NaOH ,工业上制备漂白粉:漂白粉, C错误;
D.黄铁矿制备硫酸:发烟硫酸,D正确;
答案选D。
11.B
【详解】反应器内的混合气体有氧气、二氧化硫和三氧化硫,由于三氧化硫的熔点只有16.8℃,所以突然冷却到室温有白色晶体三氧化硫析出。
答案选B。
12.C
【详解】A.为提高SO2的转化率,a处进入的气体应是氧气过量,故A项错误;
B.沸腾炉中出来的炉气,除了含有SO2、O2外还有水蒸气及其他杂质,水蒸气和杂质对设备和下一步进行的反应有害,因此必须进行净化和干燥处理,故B项错误;
C.a、b、c三处气体成分相同为二氧化硫和氧气,故C项正确;
D.d处出来的气体不只含SO3,是平衡状态时的混合气体,故D项错误;
答案选C。
13.D
【分析】由图1可知反应方程式为:3X+Y=2Z,由图2可知最终完全反应生成m(Z)=17g,初始m(X)=3g;
【详解】A.由分析知反应前后分子个数减小 ,A错误;
B.由图2和分析知参加反应的X与Y的质量分别是3g、14g,比为3:14,B错误;
C.由分析知反应方程式为:3X+Y=2Z,C错误;
D.根据,,由方程式可知,,所以若Z的相对分子质量为17,则Y的相对分子质量为28,D正确;
故选D。
14.D
【详解】工业生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等,其中硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料,因此该题中不可能作为原料的是大理石,故答案选D。
15.2[FeSO4·7H2O]Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O或2[FeSO4·7H2O]Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O
【详解】由于FeSO4·7H2O分解后的生成物中有SO2和Fe2O3,这说明发生的是氧化还原反应,硫元素化合价从+6价降低到+4价,铁元素化合价从+2价升高到+3价,根据电子的守恒,得出二者之比为1﹕1,再根据原子守恒可知还有水和三氧化硫生成(或硫酸),配平后的方程式为2[FeSO4·7H2O]Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O或2[FeSO4·7H2O]Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O。
16.(1)增大硫铁矿跟空气的接触面积,燃烧迅速且充分
(2)防止催化剂中毒,并且减少对设备的腐蚀
(3)增大反应物浓度,使平衡向正反应方向移动,提高二氧化硫转化率
(4)二氧化硫转化为三氧化硫的反应,在常压下转化率已经很高了,没有必要再使用高压
(5)二氧化硫的催化氧化是可逆反应,在吸收塔中,三氧化硫被吸收,尾气中剩余二氧化硫
(6)用水或稀硫酸吸收三氧化硫,容易形成酸雾,影响吸收效率,而浓硫酸具有不挥发性,吸收三氧化硫不会形成酸雾
(7)在吸收塔中,三氧化硫从塔的下部通入,浓硫酸从塔顶喷下,两者逆流接触,吸收充分
【解析】(1)
硫铁矿在煅烧时粉碎可增大硫铁矿跟空气的接触面积,燃烧迅速且充分;
(2)
为防止催化剂中毒,并且减少对设备的腐蚀,需要对从沸腾炉中出来的气体进行净化处理;
(3)
为增大反应物浓度,使平衡向正反应方向移动,提高二氧化硫转化率,因此进入反应器的原料气中一般是过量的;
(4)
由于二氧化硫转化为三氧化硫的反应,在常压下转化率已经很高了,没有必要再使用高压,因此在反应器中实际工业生产上采用常压;
(5)
由于二氧化硫的催化氧化是可逆反应,在吸收塔中,三氧化硫被吸收,尾气中剩余二氧化硫,因此从吸收塔中放出的尾气中仍然含有二氧化硫;
(6)
由于用水或稀硫酸吸收三氧化硫,容易形成酸雾,影响吸收效率,而浓硫酸具有不挥发性,吸收三氧化硫不会形成酸雾,因此用98.3%的浓硫酸吸收而不用水或稀硫酸吸收SO3;
(7)
由于在吸收塔中,三氧化硫从塔的下部通入,浓硫酸从塔顶喷下,两者逆流接触,吸收充分,所以吸收SO3时,浓硫酸要从上向下喷下来。
17.(1) B A E
(2) ① ② 降低
(3) 验证方法:取待测试样于试管中,加适量蒸馏水配成溶液,先滴入足量稀盐酸,再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成,则证明该Na2SO3固体变质 验证方法:用洁净玻璃棒蘸取待测试样,涂白纸不变黑,则证明该溶液不是浓硫酸
(4)%(或者%)
【分析】根据装置可知可以用浓硫酸来干燥二氧化硫和氧气的混合气体;SO3的熔点是16.8℃,较低,可以用冰水来获得三氧化硫,可以用氢氧化钠溶液进行尾气处理,据此解答。
(1)
Ⅰ装置必须要对二氧化硫进行干燥,可以用浓硫酸来干燥二氧化硫气体;SO3的熔点是16.8℃,可以用冰水冷却来获得三氧化硫;未反应掉的二氧化硫对空气会产生污染,可以用氢氧化钠溶液来进行尾气处理,故答案为:B;A;E;
(2)
为保证产生的二氧化硫尽可能多的转化为三氧化硫,应先加热催化剂再滴入浓硫酸;SO2转化成SO3的过程为放热,升高温度平衡向逆向移动,转化率SO2的转化率会降低,
故答案为:①;②;降低;
(3)
①Na2SO3变质变成Na2SO4,所以取待测试样于试管中,加适量蒸馏水配成溶液,先滴入足量稀盐酸,再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成,则证明该Na2SO3固体变质,故答案为:取待测试样于试管中,加适量蒸馏水配成溶液,先滴入足量稀盐酸,再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成,则证明该Na2SO3固体变质;
②浓硫酸具有脱水性,可用洁净玻璃棒蘸取待测试样,涂白纸不变黑,则证明该溶液不是浓硫酸,故答案为:用洁净玻璃棒蘸取待测试样,涂白纸不变黑,则证明该溶液不是浓硫酸;
(4)
根据硫原子守恒,Na2SO3~SO2~SO3,amolNa2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,应产生二氧化硫的质量为64ag,测得装置Ⅲ增重了bg,即为剩余二氧化硫的质量,所以参加反应的二氧化硫的质量为:64ag-bg,转化率α=×100%=%(或者%),故答案为:%(或者%)。
试卷第1页,共3页
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