1、配餐作业(四十)化学与工农业生产1氨在国民经济中占有重要地位。现在约有80%的氨用来制造化肥，其余的用作生产其他化工产品的原料。材料一图示为工业合成氨简易流程图：材料二某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备(NH4)2SO4的工艺流程： (1)材料一合成氨所需的原料气制备中，其中氮气的制备可以用(填一种方法)_，氢气的制备可以用甲烷与水蒸气在一定条件下反应，生成二氧化碳和氢气，则1 m3甲烷理论上能生成氢气_L。原料气要进行彻底的净化，其主要目的是_。(2)材料二沉淀池内发生的反应为_，沉淀池中通入足量氨气的目的是_。(3)材料三沉淀池内发生的反应
2、为_，侯德榜主要是设计了上述流程中的循环_(填“”或“”)，使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上。从沉淀池中提取出沉淀的操作是_。解析：本题考查合成氨工业、纯碱工业等。合成氨中氮气可以通过分离空气得到。无论在材料二还是材料三中，沉淀池通入氨气主要是为了使溶液呈碱性，有利于CO2的吸收。答案：(1)液化空气法(合理均可)4 000防止催化剂中毒(2)CaSO4CO22NH3H2O=CaCO3(NH4)2SO4一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO2的吸收(3)NH3CO2H2ONaCl=NH4ClNaHCO3过滤2(2015河北衡水)工业上常产生大量的废气、废水、废渣、废热，如
3、果处理不好，随意排放，会造成污染，而如果科学回收，可变废为宝。(1)工业制硫酸的尾气中含有的少量SO2，可先用氨水吸收，再用稀硫酸处理。该反应的化学方程式为_；这样处理的优点是_；(2)硫酸厂产生的大量烧渣(硫铁矿煅烧后的灰渣)的用途是_(写一种即可)；写出电解精炼铜阳极泥的一种用途_。(3)一座大型硫酸厂同时又是一座能源工厂，硫酸厂生产过程中的余热若能充分回收利用，不仅不需要外界供应能源，而且还可以向外界输出大量的热能。硫酸厂产生余热的主要设备名称是_。(4)干熄焦技术是将炼焦炉推出的约1 000 的赤热焦炭，在熄焦室中被其逆流的冷惰性气体(主要成分是氮气，温度在170 190 )熄灭。被加
4、热到700 800 的惰性气体经除尘后进入余热锅炉，产生的过热蒸气送往汽轮发电机发电。干熄1 t焦炭可产生500 kg过热蒸气，可折合成46 kg标准煤。举出两例采用逆流原理的化工设备或化学仪器_、_。(5)下图表示石灰石膏法吸收SO2的工艺流程，写出反应的化学方程式_。解析：(1)氨水显碱性与酸性氧化物SO2反应，生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵，然后与稀硫酸反应生成SO2和硫酸铵；(3)硫单质或硫铁矿在氧气中燃烧均放出大量的热，SO2与O2反应是放热反应；(5)第一步反应为酸性氧化物与碱反应，生成CaSO3，第二步反应是CaSO3被氧化生成CaSO4，配平即可。答案：(1)SO2NH3H2O=NH
5、4HSO3,2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3H2O，(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2生成的SO2可用作制硫酸的原料，硫酸铵可作化肥(2)作高炉炼铁的原料(或回收有色金属、提取金银、制砖等合理答案都可)回收贵金属金、银等(3)沸腾炉和接触室(只回答沸腾炉也可以)(4)热交换器冷凝管(或工业制硫酸中的吸收塔)(5)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，2CaSO3O24H2O=2CaSO42H2O3(2015衡阳联考)工业接触法制硫酸的流程如下图所示：(1)若沸腾炉中每燃烧120 g FeS2放出
6、85.3 kJ热量，试写出FeS2燃烧的热化学方程式_。(2)反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是在500 恒温密闭的接触室中进行的，能充分说明此反应已达到平衡的标志是_(填序号)。气体的平均相对分子质量不再改变SO2、O2、SO3的浓度相同SO2、O2、SO3的物质的量之比为212压强不随时间变化而变化(3)在接触室中，下列措施有利于提高SO2转化率的有_(填选项字母)。A升高温度B减小压强C不断补充空气 D及时分离出SO3(4)从沸腾炉出来的气体经净化干燥处理后进入接触室，其气体体积组成是：SO2 7%，O2 11%，N2 82%。若有100体积这样的混合气体在接触室中反应，一段时
7、间后，气体总体积变为96.7体积，则反应后混合气体中N2和SO3的体积比为_，此时SO2的转化率为_。(5)接触室采用常压而不采用高压的原因是_。(6)某硫酸厂每天用含FeS2 60%的硫铁矿500 t生产硫酸，如果在沸腾炉内损失5%的硫，SO2的转化率为90%。每天能生产98%的硫酸_t。解析：(4)100体积混合气体含N282体积，SO27体积，设反应的SO2的体积为V，则2SO2O22SO3V 2 2 1 V V 10096.7V6.6则N2与SO3的体积比为826.641033SO2的转化率为100%94.3%(6)设每天能生产98%的硫酸x tFeS22H2SO4120 298500
8、60%(15%)90% 98%xxx427.5(t)答案：(1)4FeS2(s)11O2(g)=2Fe2O3(s)8SO2(g)H341.2 kJmol1(2)(3)CD(4)4103394.3%(5)常压时SO2的转化率已经很高，采用高压SO2的转化率提高不大却会大大增加设备成本(6)427.54碳酸氢铵是一种重要的铵盐。实验室中，将二氧化碳通入氨水可制得碳酸氢铵，用碳酸氢铵和氯化钠可制得纯碱。完成下列填空：(1)二氧化碳通入氨水的过程中，先有_晶体(填写化学式)析出，然后晶体溶解，最后析出NH4HCO3晶体。(2)含0.800 mol NH3的水溶液质量为54.0 g，向该溶液通入二氧化碳
9、至反应完全，过滤，得到滤液31.2 g，则NH4HCO3的产率为_%。(3)粗盐(含Ca2、Mg2)经提纯后，加入碳酸氢铵可制得碳酸钠。实验步骤依次为：粗盐溶解；加入试剂至沉淀完全，煮沸；_；加入盐酸调pH；加入_；过滤；灼烧，冷却，称重。(4)上述步骤中所加入的试剂为_、_。(5)上述步骤中加盐酸调pH的目的是_。(6)为探究NH4HCO3和NaOH的反应，设计实验方案如下：含0.1 mol NH4HCO3的溶液中加入0.1 mol NaOH，反应完全后，滴加氯化钙稀溶液。若有沉淀，则NH4HCO3与NaOH的反应可能为_(写离子方程式)；若无沉淀，则NH4HCO3与NaOH的反应可能为_(
10、写离子方程式)；该实验方案有无不妥之处？若有，提出修正意见。解析：(1)CO2气体通入氨水中时，先发生反应CO22NH3H2O=(NH4)2CO3H2O，当CO2过量时发生反应(NH4)2CO3CO2H2O=2NH4HCO3，所以先有(NH4)2CO3晶体析出。(2)由CO2NH3H2O=NH4HCO3知，当0.800 mol NH3完全反应时，生成NH4HCO3的物质的量为0.800 mol，参加反应的CO2的物质的量为0.800 mol，则NH4HCO3的产率为100%92%。(3)过滤，除去反应产生的CaCO3、Mg(OH)2等沉淀物；加入NH4HCO3的目的是产生NaHCO3沉淀。(4
11、)题述步骤中主要除去Ca2、Mg2，且不引入其他杂质，因此选用NaOH和Na2CO3。(6)该实验是探究NH4HCO3与NaOH等物质的量混合时，OH与NH反应，还是与HCO反应，因此在反应后滴加氯化钙是用Ca2来检验产物中是否有CO。假设反应为HCOOH=COH2O，则CO与Ca2反应生成CaCO3沉淀；假设反应为NHOH=NH3H2O，则需加热煮沸使NH3逸出，再滴加CaCl2稀溶液，避免NH3H2O的影响。答案：(1)(NH4)2CO3(2)92(3)过滤碳酸氢铵(4)氢氧化钠碳酸钠(5)中和过量的氢氧化钠和碳酸钠(6)HCOOH=COH2ONHOH=NH3H2O需先煮沸，然后滴加氯化钙
12、稀溶液5(NH4)2SO4是农业生产中的常见化肥之一，某工厂用石膏、NH3、H2O、CO2制备(NH4)2SO4，首先将石膏磨成粉末制成CaSO4悬浊液，然后按如图工艺流程进行生产： (1)操作1与操作2的顺序能否调换？_(填“能”或“否”)，理由是_。(2)若已知常温下CaCO3和CaSO4的溶解度分别为1.5103 g和2.1101 g，则由此可知CaSO4向CaCO3转化的原因是_。(3)判断操作2通入的是“适量CO2”(非“过量”)的简单实验方法是_。(4)从绿色化学角度考虑，该工艺流程中应增加一个操作，这个操作是_。(5)豆腐是日常食品之一，它的制作过程中使用了石膏或盐卤，其中包含的
13、化学原理是_。解析：(1)先通入氨气的目的是使溶液显弱碱性，这样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转化为溶解度更小的沉淀。(3)若通入的二氧化碳过量，则溶液中会有Ca(HCO3)2生成，此时加NaOH会析出碳酸钙沉淀。(4)原料的循环利用是工业节能减排的有效方法之一。(5)豆腐的制作利用了胶体的聚沉。答案：(1)否中性条件下CO2的溶解度很小，不能把CaSO4完全转化为CaCO3(2)由CaSO4向CaCO3的转化过程中并存着两个沉淀溶解平衡：CaSO4(s)Ca2SO，Ca2COCaCO3(s)，随着CO2的通入，CO的浓度增大，平衡向CaSO4溶解和CaCO3沉淀生
14、成的方向移动，即溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀(3)取少量滤液至试管中，加入少量NaOH溶液，若无浑浊出现则证明操作2通入的是“适量CO2”(4)将提纯(NH4)2SO4后的滤液用于制CaSO4悬浊液(5)胶体中加入电解质，胶体发生聚沉6我国著名化学家侯德榜先生发明的“侯氏制碱法”，因原料利用率高，并能进行连续生产，从而享誉国内外。“侯氏制碱法”的基本做法是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，获得碳酸氢钠晶体，再将所得碳酸氢钠晶体加热分解后即可得到纯碱。它的反应原理可用下列化学方程式表示：NaCl(饱和)NH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。某
15、课外兴趣小组同学，按照“侯氏制碱法”原理，设计了如下一套实验装置：实验室可供选用的药品有：浓氨水、纯碱、大理石、稀盐酸、稀硫酸、熟石灰、氯化铵、氯化钠。(1)A、D中最合适的试剂为：A_；D_(填名称)。(2)指出该装置中的错误_(至少两处)。(3)在改进装置后，该同学进行了实验，实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58.5 g，实验最后得到无水碳酸钠26.0 g，则其产率为_；该同学针对其实验结果，认真分析了造成损失的原因，发现其操作步骤并没有错误，则主要原因是_。(4)在“侯氏制碱法”工业生产中，原料的利用率高，大大降低了成本。请问本实验中哪些物质可重复利用？_。解析：本题以侯氏制碱法的原理
16、为切入点，分别考查药品的选用、操作过程分析、实验装置评价、化学计算、化工生产原理等。根据反应原理，实验操作过程为先制得NH3(左边装置)和CO2(右边装置)，再将制得的气体依次通入饱和食盐水中即得碳酸氢钠晶体，再加热碳酸氢钠晶体就可以得到纯碱。答案：(1)氯化铵和熟石灰稀盐酸(2)B、C之间缺少止水夹；B装置应与大气相通，不能为密闭装置；通NH3的导管不应伸入液面以下(任填两种)(3)49.1%NaHCO3在水中有较大的溶解度，未能全部沉淀出来(4)NH4Cl、CO27高温裂解法处理工业废硫酸工艺流程如图：废硫酸高温裂解的基本原理可用下列方程按两个阶段进行H2SO4(l)SO3(g)H2O(g
17、)H1176 kJmol12SO3(g)2SO2(g)O2(g)H2196 kJmol1为研究废硫酸的雾化和裂解情况，有关实验数据如下：雾化后废硫酸液滴直径废硫酸完全裂解所需时间普通雾化器8001 200 m10 s以上旋转式雾化器600850 m810 s压缩风雾化器400650 m67 s超声波雾化器100300 m3.55 s(1)由上表数据可得出的结论是_；(2)废硫酸裂解成SO2总反应的热化学方程式为_；(3)在催化氧化室中发生反应：2SO2O2(g)2SO3(g)H196 kJmol1某温度时，该反应的平衡常数K3.5，平衡后再充入一定量气体测得100 L的恒容密闭容器中含有3.0
18、 mol SO2,16.0 mol O2和3.0 mol SO3(g)，此时平衡_。(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动；上述反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2的物质的量比原来减小的是_(填选项字母)；A保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2B保持温度和容器内压强不变，充入3.0 mol N2C降低温度D在其他条件不变时，缩小容器的体积(4)尾气SO2用饱和Na2SO3溶液吸收可得到一种化工原料，反应的化学方程式为_；解析：(1)由表中数据得出，废硫酸液滴直径越小，完全裂解所需时间越短，即裂解速率越快。(2)由题目中H2SO4(l)SO3(g)H2O(g)H117
19、6 kJmol12SO3(g)2SO2(g)O2(g)H2196 kJmol12得2H2SO4(l)=2SO2(g)O2(g)2H2O(g)HH12H2548 kJmol1(3)再充入一定量气体时，c(SO2)0.030 molL1，c(O2)0.160 molL1，c(SO3)0.030 molL1，则Q Lmol1K，故平衡向逆反应方向移动。A项，平衡右移，SO2的物质的量减小；B项，保持温度和压强不变，再充入3.0 mol N2，需要增大体积，SO2、O2、SO3的浓度均降低，相当于减压，故平衡左移；C项，平衡右移；D项，加压，平衡右移。(4)化学反应方程式为：SO2H2ONa2SO3=2NaHSO3。答案：(1)废硫酸液滴直径越小裂解速率越快(其他合理答案也可)(2)2H2SO4(l)=2SO2(g)O2(g)2H2O(g)H548 kJmol1(3)向逆反应方向ACD(4)SO2H2ONa2SO3=2NaHSO3
