高中化学人教版选修二(学业分层测评)第一单元 走进化学工业 学业分层测评1含解析

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高中化学人教版选修二(学业分层测评)第一单元 走进化学工业 学业分层测评1含解析

学业分层测评(一)‎ ‎(建议用时:45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1.在以下条件下,宜于建工厂的城市是(  )‎ A.城市郊区有丰富的黄铁矿资源,但水源、能源稍显不充足 B.城市是一座风光秀丽、空气清新的旅游城市 C.城市有丰富的磷灰石,拟建一座大型的磷肥厂 D.城市需使用硫酸的工业不多,却有丰富的黄铁矿资源 ‎【解析】 本题考查了从综合的角度分析建设工厂的一般条件。‎ ‎【答案】 C ‎2.在硫酸工业生产中,为了有利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的催化反应室(见下图),下列有关说法中错误的是(  ) ‎ ‎【导学号:64570002】‎ A.采用热交换装置,能充分利用“废热”,降低生产成本 B.预热含有二氧化硫的混合气体,有利于催化氧化 C.A处流出的气体为SO2和O2‎ D.预热SO3,有利于被浓硫酸吸收 ‎【解析】 此题考查了工业生产H2SO4的重要设备之一——催化反应室中气体的流向。原料SO2、O2从装置左侧中间进入热交换器,吸收热量后由A处流出再进入催化反应室发生反应,并放出大量的热,而热交换器的作用是把一部分热量交换给刚进入热交换器的原料气,然后由下端流入下一个装置,SO3温度过高不易被吸收,所以下端出来的气体温度较低,这也是热交换器的作用之一。‎ ‎【答案】 D ‎3.下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(  )‎ A.在接触室中使用铁触媒作催化剂 B.在接触室中运用热交换技术可充分利用能源 C.把硫铁矿磨成细粉末,可以提高原料的利用率 D.该反应采用450~‎500 ℃‎主要是因为该温度下催化剂活性好 ‎【解析】 硫酸工业生产中,在接触室中用以V2O5为主的催化剂,使SO2氧化为SO3,A项错误;使用热交换装置可节约能源,B项正确;把硫铁矿粉碎可增大其与氧气的接触面,使反应更充分,速率更快,可提高原料的利用率,C项正确;反应温度采用450~500 ℃是因为该温度下催化剂活性最高,D项正确。‎ ‎ 【答案】 A ‎4.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减少热量对环境的污染 ④提高最终产品的纯度 A.①          B.①②‎ C.①②③ D.①②③④‎ ‎【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 ‎5.下列废物处理方法中正确的是(  )‎ A.化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收 B.化学实验中产生的二氧化氮废气可用水吸收 C.用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中,产生的废渣可用于提取燃料 D.用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中,产生的废气可用于提取漂白剂 ‎【解析】 二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小,A项错误;二氧化氮一般用烧碱溶液吸收,发生的反应为:2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O,B项错误;黄铁矿本来就是无机矿物质,又经过高温煅烧,废渣的主要成分是氧化铁、二氧化硅、氧化铝等,从中提取燃料是不现实的,C项错误;硫酸生产过程产生的废气中含有较高浓度的二氧化硫气体,二氧化硫可用作漂白剂,D项正确。‎ ‎【答案】 D ‎6.城市的环境污染是当前突出的环境问题。如图A所示,X河流经某工业城市Y,其中a处在上游,附近有丰富的黄铁矿资源;d处在下游,附近有多个企业以硫酸为原料。根据某月Y市环保局监测站对X河水质检测的结果,绘制成简图如图B所示。下列说法不正确的是(  )‎ A.造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段 B.工业生活污水、固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源 C.d处污染程度减小,可能是某些污染物的离子间发生反应生成沉淀所致 D.该城市建设硫酸厂时,综合考虑诸多因素选址在b处最合理 ‎【解析】 由于bc段污染程度呈上升趋势,则bc段是产生污染的地区,cd段逐渐下降,说明污染的物质之间发生化学反应,以气体或沉淀的形式析出,河水水质变为原始状态。由于b处是市区用水的上游,则硫酸厂应选在河水的下游。‎ ‎【答案】 D ‎7.下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中,叙述错误的是(  )‎ A.充分利用三个反应放出的热能来降低生产成本 B.为了防止尾气的污染,用氨水吸收尾气 C.硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区,远离硫酸消费中心 D.生产过程中含有少量硫酸的污水,可用石灰乳中和处理 ‎【解析】 硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区,但是远离硫酸消费中心,势必造成运输成本高等问题。‎ ‎【答案】 C ‎8.含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%,则下列说法不正确的是(  )‎ A.该黄铁矿含FeS2也是48%‎ B.硫损失也是2%‎ C.铁损失也是2%‎ D.该黄铁矿含FeS2 90%‎ ‎【解析】 该黄铁矿含FeS2为×48%=90%,故D项正确,而A项错误;煅烧时FeS2损失2%,则其中的铁和硫也都损失2%。‎ ‎【答案】 A ‎9.你认为减少酸雨产生的途径可以采取的措施是(  )‎ ‎①少用煤做燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源 A.①②③       B.②③④⑤‎ C.①③⑤ D.①③④⑤‎ ‎【解析】 形成酸雨的主要气体污染物是SO2及NOx等,SO2主要来源于燃烧含硫的煤和石油,所以少用煤做燃料可减少酸雨的产生;燃料脱硫也可以减少酸雨的产生;开发新能源是减少SO2产生的新途径。则①③⑤都可减少SO2的产生,从而减少酸雨的产生。把工厂烟囱造高既不能使SO2转化,也不能减少SO2的产生,不符合题意。在酸化的土壤中加入石灰,只能改良土壤,而不能减少酸雨,不是正确方法。‎ ‎【答案】 C ‎10.有关硫酸工业综合经济效益的说法中,正确的是(  )‎ A.甲地有丰富的黄铁矿资源,水源、能源充足,交通便利,是风景秀丽的旅游胜地,虽然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,保证地面达到安全浓度 C.硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、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】 硫酸厂是污染性的企业,不应建在风景区;当地使用硫酸的工业不多,也不宜建硫酸厂,因为硫酸的远程运输成本高,危险性大,故A错误。将SO2排放到高空,SO2的总量不会减少,且会形成酸雨危害环境,故B错误。选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时,必须考虑环保问题,也就是要提高综合经济利益,故D错误。‎ ‎【答案】 C ‎[能力提升]‎ ‎11.以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:‎ ‎(1)沸腾炉中发生的反应方程式为__________________________。‎ ‎(2)接触室中发生反应的化学方程式是 ‎____________________________________________________、‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是________(填字母)。‎ a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎 b.过量空气能提高SO2的转化率 c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁 ‎(4)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐。‎ SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是 ‎____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎【解析】 本题主要考查硫酸工业、化学方程式的书写等。‎ ‎(1)根据原子守恒即可写出方程式。‎ ‎(2)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3:2SO2+O22SO3。‎ ‎(3)选项a,将黄铁矿粉碎能增加反应接触面积而加快反应速率。选项b,增加空气(O2)浓度能提高SO2的转化率。选项c,催化剂对转化率无影响。选项d,矿渣中含有Fe2O3,可用于冶炼铁。‎ ‎【答案】 (1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2‎ ‎(2)2SO2+O22SO3‎ ‎(3)abd ‎(4)SO2+Br2+2H2O===4H++2Br -+SO ‎12.(1)为防酸雨,降低煤燃烧时向大气排放的SO2,工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时,有关“固硫”(不使含硫化合物进入大气)反应的化学方程式:______________________________________。‎ ‎(2)某有色金属冶炼厂排放的废气中含有SO2,先用石灰浆吸收SO2,然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。写出反应的两个化学方程式:____________________________________________________、‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(3)硫酸厂排放的尾气中SO2与硝酸厂排放的尾气中NO和NO2在催化剂作用下能发生氧化还原反应,释放出一种无色、无味、无毒的大气中含有的气体和一种常温(‎20 °C)、常压(101 kPa)下的无色液体,试分别写出它们发生反应的化学方程式:‎ ‎____________________________________________________、‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎【解析】 (1)注意“固硫”的含义;不使含硫的化合物进入大气。因而不包括下列反应:S+O2SO2。含硫煤中的硫元素大多数是以化合态存在的,游离态的单质硫很少,上述反应也不能准确表示含硫煤中硫变为SO2的反应。‎ ‎(2)所提供的石灰浆应该是过量的,所以不会生成Ca(HSO3)2,否则得不到CaSO4·2H2O。‎ ‎(3)SO2与NOx发生反应,生成大气中含有的气体应是N2,NOx变为N2失去了O原子,SO2得到O原子变成了SO3,SO3在常温常压下是无色液体。‎ ‎【答案】 (1)CaO+SO2CaSO3‎ ‎2CaSO3+O22CaSO4‎ ‎(2)Ca(OH)2+SO2===CaSO3+H2O ‎2CaSO3+O2+4H2O===2(CaSO4·2H2O)‎ ‎(3)2SO2+2NO2SO3+N2‎ ‎4SO2+2NO24SO3+N2‎ ‎13.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)实验时,浓硫酸顺利地滴入烧瓶中,甲仪器所起作用的原理是 ‎____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(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取的操作是 ‎____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(4)用大火加热烧瓶时,SO2的转化率会________(填“增大”、“不变”或“降低”)。‎ ‎(5)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,称得Ⅲ装置质量增加b g,则本实验中SO2的转化率为________。‎ ‎【解析】 明确实验目的:测定SO2的转化率。‎ 反应原理:2SO2+O22SO3‎ 可测量催化反应后剩余SO2的质量。‎ ‎(1)选择实验仪器、药品:经发生器出来的气体是O2、SO2及少量水蒸气,应干燥,Ⅰ处应为装置B;反应后气体成分为O2、SO2、SO3,从提供选择的装置来看,可用NaOH溶液吸收SO2来测量SO2的体积。但有SO3干扰,应先除去SO3,考虑到SO3很容易液化,故在Ⅱ处选装置A,Ⅲ处选装置E。‎ ‎(4)用大火加热烧瓶时,产生SO2的速率太快,来不及转化,故转化率会降低。‎ ‎(5)由Na2SO3→SO2可知产生的SO2也为a mol,‎64a g SO2的转化率为×100%。‎ ‎【答案】 (1)B A E ‎(2)维持烧瓶与分液漏斗内的压强相等 ‎(3)先加热V2O5,然后缓慢滴加浓硫酸 ‎(4)降低 (5)×100%‎ ‎14.(2016·西安高二检测)工业制硫酸生产流程如图:‎ ‎(1)在催化反应室,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________(填字母)。‎ A.升高温度       B.减小压强 C.不断补充空气 D.及时分离出SO3‎ ‎(2)在生产中,为提高催化剂效率采取的措施是________(填字母)。‎ A.净化气体 B.控制温度在400~‎‎500℃‎ C.增大催化剂与反应气体的接触面积 D.不断补充空气 ‎(3)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)‎ ΔH=-196 kJ/mol。在‎450℃‎、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,充分反应后,放出的热量________(填“<”、“>”或“=”)196 kJ,理由是_________________________。‎ ‎(4)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在‎500 ℃‎,0.1 MPa条件下达到平衡时,各种气体的体积比为V(SO2)∶V(SO3)∶V(O2)∶V(N2)=0.46∶6.5∶7.7∶82,则SO2的利用率为_____。‎ ‎(5)生产硫酸过程中的尾气通常用氨水吸收,请写出该反应的化学方程式:‎ ‎____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎【解析】 (1)SO2转化为SO3是气体体积减小的放热反应,选择低温高压可提高转化率,同时可鼓入空气或分离出SO3,使平衡向右移动。C、D正确。‎ ‎(2)净化气体,防止催化剂中毒,A正确。在400~‎500 ℃‎ 时催化剂活性最高,B正确。增大与反应气体接触面积可提高催化效果,C正确。补充空气对催化效果无影响,D错。‎ ‎(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反应时,放热196 kJ,但可逆反应不能进行彻底,加入的2 mol SO2和1 mol O2不能全部反应,所以生成的三氧化硫小于2 mol,故放热小于196 kJ。‎ ‎(4)6.5/(6.5+0.46)×100%≈93.4%。‎ ‎(5)尾气中含有SO2、SO3酸性气体,与氨水反应生成(NH4)2SO4和(NH4)2SO3。‎ ‎【答案】 (1)CD (2)ABC ‎(3)< 2 mol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO3,放出196 kJ的热量,该反应为可逆反应,不可能进行完全,所以放出的热量小于196 kJ ‎(4)93.4%‎ ‎(5)2NH3·H2O+SO3===(NH4)2SO4+H2O,‎ ‎2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O
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