高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 配餐作業(yè)40 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
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化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 1.氨在國民經(jīng)濟中占有重要地位。現(xiàn)在約有80%的氨用來制造化肥,其余的用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。 材料一 圖示為工業(yè)合成氨簡易流程圖: 材料二 某化工廠為了綜合利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品CaSO4,與相鄰的合成氨廠聯(lián)合設(shè)計了以下制備(NH4)2SO4的工藝流程: (1)材料一合成氨所需的原料氣制備中,其中氮氣的制備可以用(填一種方法)______________,氫氣的制備可以用甲烷與水蒸氣在一定條件下反應(yīng),生成二氧化碳和氫氣,則1 m3甲烷理論上能生成氫氣________L。原料氣要進行徹底的凈化,其主要目的是________________________________。 (2)材料二沉淀池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為__________________,沉淀池中通入足量氨氣的目的是________________。 (3)材料三沉淀池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為__________________,侯德榜主要是設(shè)計了上述流程中的循環(huán)__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上。從沉淀池中提取出沉淀的操作是__________。 解析:本題考查合成氨工業(yè)、純堿工業(yè)等。合成氨中氮氣可以通過分離空氣得到。無論在材料二還是材料三中,沉淀池通入氨氣主要是為了使溶液呈堿性,有利于CO2的吸收。 答案:(1)液化空氣法(合理均可) 4 000 防止催化劑中毒 (2)CaSO4+CO2+2NH3+H2O===CaCO3↓+(NH4)2SO4 一方面提供反應(yīng)物,另一方面使溶液呈堿性有利于CO2的吸收 (3)NH3+CO2+H2O+NaCl===NH4Cl+NaHCO3↓ Ⅰ 過濾 2.(2015河北衡水)工業(yè)上常產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、廢渣、廢熱,如果處理不好,隨意排放,會造成污染,而如果科學(xué)回收,可變廢為寶。 (1)工業(yè)制硫酸的尾氣中含有的少量SO2,可先用氨水吸收,再用稀硫酸處理。 ①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 __________________________________________________________________________________________________________________________; ②這樣處理的優(yōu)點是 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________; (2)硫酸廠產(chǎn)生的大量燒渣(硫鐵礦煅燒后的灰渣)的用途是__________________________(寫一種即可);寫出電解精煉銅陽極泥的一種用途__________________________。 (3)一座大型硫酸廠同時又是一座能源工廠,硫酸廠生產(chǎn)過程中的余熱若能充分回收利用,不僅不需要外界供應(yīng)能源,而且還可以向外界輸出大量的熱能。硫酸廠產(chǎn)生余熱的主要設(shè)備名稱是__________________________。 (4)干熄焦技術(shù)是將煉焦?fàn)t推出的約1 000 ℃的赤熱焦炭,在熄焦室中被其逆流的冷惰性氣體(主要成分是氮氣,溫度在170 ℃~190 ℃)熄滅。被加熱到700 ℃~800 ℃的惰性氣體經(jīng)除塵后進入余熱鍋爐,產(chǎn)生的過熱蒸氣送往汽輪發(fā)電機發(fā)電。干熄1 t焦炭可產(chǎn)生500 kg過熱蒸氣,可折合成46 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。舉出兩例采用逆流原理的化工設(shè)備或化學(xué)儀器__________、__________。 (5)下圖表示石灰—石膏法吸收SO2的工藝流程,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________。 解析:(1)氨水顯堿性與酸性氧化物SO2反應(yīng),生成亞硫酸銨或亞硫酸氫銨,然后與稀硫酸反應(yīng)生成SO2和硫酸銨;(3)硫單質(zhì)或硫鐵礦在氧氣中燃燒均放出大量的熱,SO2與O2反應(yīng)是放熱反應(yīng);(5)第一步反應(yīng)為酸性氧化物與堿反應(yīng),生成CaSO3,第二步反應(yīng)是CaSO3被氧化生成CaSO4,配平即可。 答案:(1)①SO2+NH3H2O===NH4HSO3,2NH4HSO3+H2SO4===(NH4)2SO4+2H2O+2SO2↑[或SO2+2NH3H2O===(NH4)2SO3+H2O,(NH4)2SO3+H2SO4===(NH4)2SO4+H2O+SO2↑] ②生成的SO2可用作制硫酸的原料,硫酸銨可作化肥 (2)作高爐煉鐵的原料(或回收有色金屬、提取金銀、制磚等合理答案都可) 回收貴金屬金、銀等 (3)沸騰爐和接觸室(只回答沸騰爐也可以) (4)熱交換器 冷凝管(或工業(yè)制硫酸中的吸收塔) (5)SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O, 2CaSO3+O2+4H2O===2CaSO42H2O 3.(2015衡陽聯(lián)考)工業(yè)接觸法制硫酸的流程如下圖所示: (1)若沸騰爐中每燃燒120 g FeS2放出85.3 kJ熱量,試寫出FeS2燃燒的熱化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是在500 ℃恒溫密閉的接觸室中進行的,能充分說明此反應(yīng)已達(dá)到平衡的標(biāo)志是________(填序號)。 ①氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變 ②SO2、O2、SO3的濃度相同 ③SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比為2∶1∶2 ④壓強不隨時間變化而變化 (3)在接觸室中,下列措施有利于提高SO2轉(zhuǎn)化率的有________(填選項字母)。 A.升高溫度 B.減小壓強 C.不斷補充空氣 D.及時分離出SO3 (4)從沸騰爐出來的氣體經(jīng)凈化干燥處理后進入接觸室,其氣體體積組成是:SO2 7%,O2 11%,N2 82%。若有100體積這樣的混合氣體在接觸室中反應(yīng),一段時間后,氣體總體積變?yōu)?6.7體積,則反應(yīng)后混合氣體中N2和SO3的體積比為________,此時SO2的轉(zhuǎn)化率為________。 (5)接觸室采用常壓而不采用高壓的原因是 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (6)某硫酸廠每天用含F(xiàn)eS2 60%的硫鐵礦500 t生產(chǎn)硫酸,如果在沸騰爐內(nèi)損失5%的硫,SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。每天能生產(chǎn)98%的硫酸________t。 解析:(4)100體積混合氣體含N282體積,SO27體積, 設(shè)反應(yīng)的SO2的體積為V,則 2SO2+O22SO3 ΔV 2 2 1 V V 100-96.7 V=6.6 則N2與SO3的體積比為82∶6.6=410∶33 SO2的轉(zhuǎn)化率為100%=94.3% (6)設(shè)每天能生產(chǎn)98%的硫酸x t FeS2 ~ 2H2SO4 120 298 50060%(1-5%)90% 98%x x= x=427.5(t) 答案:(1)4FeS2(s)+11O2(g)===2Fe2O3(s)+8SO2(g) ΔH=-341.2 kJmol-1 (2)①④ (3)CD (4)410∶33 94.3% (5)常壓時SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,采用高壓SO2的轉(zhuǎn)化率提高不大卻會大大增加設(shè)備成本 (6)427.5 4.碳酸氫銨是一種重要的銨鹽。實驗室中,將二氧化碳通入氨水可制得碳酸氫銨,用碳酸氫銨和氯化鈉可制得純堿。 完成下列填空: (1)二氧化碳通入氨水的過程中,先有________晶體(填寫化學(xué)式)析出,然后晶體溶解,最后析出NH4HCO3晶體。 (2)含0.800 mol NH3的水溶液質(zhì)量為54.0 g,向該溶液通入二氧化碳至反應(yīng)完全,過濾,得到濾液31.2 g,則NH4HCO3的產(chǎn)率為________%。 (3)粗鹽(含Ca2+、Mg2+)經(jīng)提純后,加入碳酸氫銨可制得碳酸鈉。實驗步驟依次為:①粗鹽溶解;②加入試劑至沉淀完全,煮沸;③________;④加入鹽酸調(diào)pH;⑤加入________;⑥過濾;⑦灼燒,冷卻,稱重。 (4)上述步驟②中所加入的試劑為________、________。 (5)上述步驟④中加鹽酸調(diào)pH的目的是 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (6)為探究NH4HCO3和NaOH的反應(yīng),設(shè)計實驗方案如下:含0.1 mol NH4HCO3的溶液中加入0.1 mol NaOH,反應(yīng)完全后,滴加氯化鈣稀溶液。 若有沉淀,則NH4HCO3與NaOH的反應(yīng)可能為______________________________(寫離子方程式); 若無沉淀,則NH4HCO3與NaOH的反應(yīng)可能為______________________________(寫離子方程式); 該實驗方案有無不妥之處?若有,提出修正意見。 解析:(1)CO2氣體通入氨水中時,先發(fā)生反應(yīng)CO2+2NH3H2O===(NH4)2CO3+H2O,當(dāng)CO2過量時發(fā)生反應(yīng)(NH4)2CO3+CO2+H2O===2NH4HCO3,所以先有(NH4)2CO3晶體析出。(2)由CO2+NH3H2O===NH4HCO3知,當(dāng)0.800 mol NH3完全反應(yīng)時,生成NH4HCO3的物質(zhì)的量為0.800 mol,參加反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量為0.800 mol,則NH4HCO3的產(chǎn)率為100%≈92%。(3)過濾,除去反應(yīng)產(chǎn)生的CaCO3、Mg(OH)2等沉淀物;加入NH4HCO3的目的是產(chǎn)生NaHCO3沉淀。(4)題述步驟②中主要除去Ca2+、Mg2+,且不引入其他雜質(zhì),因此選用NaOH和Na2CO3。(6)該實驗是探究NH4HCO3與NaOH等物質(zhì)的量混合時,OH-與NH反應(yīng),還是與HCO反應(yīng),因此在反應(yīng)后滴加氯化鈣是用Ca2+來檢驗產(chǎn)物中是否有CO。假設(shè)反應(yīng)為HCO+OH-===CO+H2O,則CO與Ca2+反應(yīng)生成CaCO3沉淀;假設(shè)反應(yīng)為NH+OH-===NH3+H2O,則需加熱煮沸使NH3逸出,再滴加CaCl2稀溶液,避免NH3H2O的影響。 答案:(1)(NH4)2CO3 (2)92 (3)過濾 碳酸氫銨 (4)氫氧化鈉 碳酸鈉 (5)中和過量的氫氧化鈉和碳酸鈉 (6)HCO+OH-===CO+H2O NH+OH-===NH3+H2O 需先煮沸,然后滴加氯化鈣稀溶液 5.(NH4)2SO4是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常見化肥之一,某工廠用石膏、NH3、H2O、CO2制備(NH4)2SO4,首先將石膏磨成粉末制成CaSO4懸濁液,然后按如圖工藝流程進行生產(chǎn): (1)操作1與操作2的順序能否調(diào)換?________(填“能”或“否”),理由是 ________________________________________________________________________。 (2)若已知常溫下CaCO3和CaSO4的溶解度分別為1.510-3 g和2.110-1 g,則由此可知CaSO4向CaCO3轉(zhuǎn)化的原因是________________________________________________________________________。 (3)判斷操作2通入的是“適量CO2”(非“過量”)的簡單實驗方法是__________________________。 (4)從綠色化學(xué)角度考慮,該工藝流程中應(yīng)增加一個操作,這個操作是________________________。 (5)豆腐是日常食品之一,它的制作過程中使用了石膏或鹽鹵,其中包含的化學(xué)原理是__________________。 解析:(1)先通入氨氣的目的是使溶液顯弱堿性,這樣有利于二氧化碳的溶解吸收。(2)在溶液中溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀。(3)若通入的二氧化碳過量,則溶液中會有Ca(HCO3)2生成,此時加NaOH會析出碳酸鈣沉淀。(4)原料的循環(huán)利用是工業(yè)節(jié)能減排的有效方法之一。(5)豆腐的制作利用了膠體的聚沉。 答案:(1)否 中性條件下CO2的溶解度很小,不能把CaSO4完全轉(zhuǎn)化為CaCO3 (2)由CaSO4向CaCO3的轉(zhuǎn)化過程中并存著兩個沉淀溶解平衡:CaSO4(s)Ca2++SO,Ca2++COCaCO3(s),隨著CO2的通入,CO的濃度增大,平衡向CaSO4溶解和CaCO3沉淀生成的方向移動,即溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀 (3)取少量濾液至試管中,加入少量NaOH溶液,若無渾濁出現(xiàn)則證明操作2通入的是“適量CO2” (4)將提純(NH4)2SO4后的濾液用于制CaSO4懸濁液 (5)膠體中加入電解質(zhì),膠體發(fā)生聚沉 6.我國著名化學(xué)家侯德榜先生發(fā)明的“侯氏制堿法”,因原料利用率高,并能進行連續(xù)生產(chǎn),從而享譽國內(nèi)外?!昂钍现茐A法”的基本做法是向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳,獲得碳酸氫鈉晶體,再將所得碳酸氫鈉晶體加熱分解后即可得到純堿。它的反應(yīng)原理可用下列化學(xué)方程式表示: NaCl(飽和)+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。 某課外興趣小組同學(xué),按照“侯氏制堿法”原理,設(shè)計了如下一套實驗裝置: 實驗室可供選用的藥品有:濃氨水、純堿、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、熟石灰、氯化銨、氯化鈉。 (1)A、D中最合適的試劑為: A______________;D______________(填名稱)。 (2)指出該裝置中的錯誤 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少兩處)。 (3)在改進裝置后,該同學(xué)進行了實驗,實驗所用的飽和NaCl溶液中含溶質(zhì)58.5 g,實驗最后得到無水碳酸鈉26.0 g,則其產(chǎn)率為________;該同學(xué)針對其實驗結(jié)果,認(rèn)真分析了造成損失的原因,發(fā)現(xiàn)其操作步驟并沒有錯誤,則主要原因是 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)在“侯氏制堿法”工業(yè)生產(chǎn)中,原料的利用率高,大大降低了成本。請問本實驗中哪些物質(zhì)可重復(fù)利用?________________。 解析:本題以侯氏制堿法的原理為切入點,分別考查藥品的選用、操作過程分析、實驗裝置評價、化學(xué)計算、化工生產(chǎn)原理等。根據(jù)反應(yīng)原理,實驗操作過程為先制得NH3(左邊裝置)和CO2(右邊裝置),再將制得的氣體依次通入飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體,再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿。 答案:(1)氯化銨和熟石灰 稀鹽酸 (2)B、C之間缺少止水夾;B裝置應(yīng)與大氣相通,不能為密閉裝置;通NH3的導(dǎo)管不應(yīng)伸入液面以下(任填兩種) (3)49.1% NaHCO3在水中有較大的溶解度,未能全部沉淀出來 (4)NH4Cl、CO2 7.高溫裂解法處理工業(yè)廢硫酸工藝流程如圖: 廢硫酸高溫裂解的基本原理可用下列方程按兩個階段進行 H2SO4(l)SO3(g)+H2O(g) ΔH1=+176 kJmol-1 ① 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH2=+196 kJmol-1?、? 為研究廢硫酸的霧化和裂解情況,有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下: 霧化后廢硫酸 液滴直徑 廢硫酸完全裂 解所需時間 普通霧化器 800~1 200 μm 10 s以上 旋轉(zhuǎn)式霧化器 600~850 μm 8~10 s 壓縮風(fēng)霧化器 400~650 μm 6~7 s 超聲波霧化器 100~300 μm 3.5~5 s (1)由上表數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________; (2)廢硫酸裂解成SO2總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________; (3)在催化氧化室中發(fā)生反應(yīng): 2SO2+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196 kJmol-1 ①某溫度時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=3.5,平衡后再充入一定量氣體測得100 L的恒容密閉容器中含有3.0 mol SO2,16.0 mol O2和3.0 mol SO3(g),此時平衡____________________。(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動; ②上述反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變下列條件,能使SO2的物質(zhì)的量比原來減小的是________(填選項字母); A.保持溫度和容器體積不變,充入1.0 mol O2 B.保持溫度和容器內(nèi)壓強不變,充入3.0 mol N2 C.降低溫度 D.在其他條件不變時,縮小容器的體積 (4)尾氣SO2用飽和Na2SO3溶液吸收可得到一種化工原料,反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________; 解析:(1)由表中數(shù)據(jù)得出,廢硫酸液滴直徑越小,完全裂解所需時間越短,即裂解速率越快。 (2)由題目中 H2SO4(l)SO3(g)+H2O(g) ΔH1=+176 kJmol-1?、? 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH2=+196 kJmol-1?、? ①2+②得 2H2SO4(l)===2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ΔH=ΔH12+ΔH2=+548 kJmol-1 (3)①再充入一定量氣體時,c(SO2)=0.030 molL-1,c(O2)=0.160 molL-1,c(SO3)=0.030 molL-1, 則Q= = = Lmol-1>K, 故平衡向逆反應(yīng)方向移動。 ②A項,平衡右移,SO2的物質(zhì)的量減小;B項,保持溫度和壓強不變,再充入3.0 mol N2,需要增大體積,SO2、O2、SO3的濃度均降低,相當(dāng)于減壓,故平衡左移;C項,平衡右移;D項,加壓,平衡右移。 (4)化學(xué)反應(yīng)方程式為:SO2+H2O+Na2SO3===2NaHSO3。 答案:(1)廢硫酸液滴直徑越小裂解速率越快(其他合理答案也可) (2)2H2SO4(l)===2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ΔH=+548 kJmol-1 (3)①向逆反應(yīng)方向?、贏CD (4)SO2+H2O+Na2SO3===2NaHSO3- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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