1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时加固训练（一）化学与工农业生产 (45分钟100分)1.(14分)纯碱是一种重要的化工原料,目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题。(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物,请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式:。(2)写出“联合制碱法”中有关反应的化学方程式:_、_。(3)CO2是制碱工业的重要原料,“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同?_。(4)“联合制碱法”是对“氨碱法”的改进,其相对优点有_(填字母序号)。A.提
2、高了原料利用率B.降低了生产成本C.减少了环境污染D.减轻了对设备的腐蚀(5)产品纯碱中常含有碳酸氢钠,如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,已知所取产品的质量为m1g,加热后所剩固体的质量为m2g,则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为。2.(13分)(2013西宁模拟)(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1.510-3g和2.
3、110-1g,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_。3.(14分)(2014郑州模拟)合成气(CO+H2)是一种重要的化工原料,在化工生产中具有十分广泛的用途。其制备及运用的一种工艺流程如图所示(其中X与X的主要成分类似)。(1)在合成气冶炼金属铁的流程中,向燃烧室中通入甲烷与氧气的目的是,其最佳体积配比V(CH4)V(O2)为。(2)甲醇、二甲醚(CH3OCH3)等物质被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的性能。写出用合成气生产甲醇的
4、化学方程式:_,用该方法合成甲醇的最大优点是:_。用合成气为原料生产二甲醚,随着原料配比的不同反应产物不尽相同,但产生的尾气可循环使用,试写出以CO、H2为原料制取二甲醚的两种不同的化学方程式:_、_。(3)某化工厂试图使用上图所示流程联合生产甲醇、二甲醚、生铁,你认为是否可行?若不可行,请说明理由;若可行,联合生产有什么优点?_。4.(15分)我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):填写下列空白:(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t、pkPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了akJ热量。该反应的热化
5、学方程式是:_。(2)上述流程中,工业上分离H2、CO2合理的方法是。A.混合气先通入氢氧化钠溶液,再在溶液中加盐酸B.混合气加压冷却,使CO2液化C.混合气用氨水洗涤D.混合气先通入到石灰浆,然后高温煅烧固体(3)为了保证氨气顺利合成,在空气进入合成塔之前必须对空气进行,目的是;在合成氨的实际生产过程中,常采取将生成的氨从混合气体中分离出来,分离出氨的方法:_。(4)合理地利用资源不仅可以提高经济效益,而且也是对社会、对全人类负责的表现,阐述图中的两处可以合理利用资源情况_。5.(16分)(2013沈阳模拟)制取硝酸铵的流程图如下:请回答下列问题:(1)合成氨的原料通常来自_。(2)已知N2
6、(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92 kJmol-1。请解释:可逆反应_。为有效提高氨的产率,实际生产中宜采取的措施是_。(3)氨催化氧化的化学方程式为_,铂-铑合金网作用,铂-铑合金网未预热也呈红热状态的原因是_。(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物,如何消除它们对大气的污染?写出化学反应方程式_。(5)硝酸铵的两种主要用途是_。(6)在一定温度和压强的密闭容器中,将平均相对分子质量为8.5的H2和N2混合,当该反应达到平衡时,测出平衡混合气的平均相对分子质量为10,试求此时N2的转化率和平衡混合气体中NH3的体积分数。6.(12分)(2013石家庄模拟)我国高炉生产各方面
7、取得了显著进步,但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还跟国际存在很大差距,有待进一步提高,努力向钢铁强国迈进。(1)高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石,其中起熔剂作用的是,目的是除去铁矿石中的脉石,其产物密度比铁,所以在铁水的_(填“上部”或“下部”)形成炉渣而与铁水分离。(2)焦炭在高炉炼铁中起着举足轻重的作用,下列不属于焦炭作用的是。A.作为燃料,为炼铁中的化学反应提供能量B.作为还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳C.对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用D.作为熔剂,除去铁矿石中的杂质(3)高炉炼铁的污染非常严重,目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机
8、会也在进行着工艺改进。高炉炼铁导致的环境污染有。7.(16分)(能力挑战题)(2014济南模拟)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸:请回答下列问题:(1)为充分利用反应放出的热量,接触室中应安装_(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管,其作用是_。(2)为使硫黄充分燃烧,经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%,为提高SO2转化率,经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍,则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为。假设接触室中SO2的转化率为95%,b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为(空气中氧气的体积分数按0.
9、2计),该尾气的处理方法是。(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是(可多选)。A.耗氧量减少B.二氧化硫的转化率提高C.产生的废渣减少D.不需要使用催化剂(4)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石,可有效减少煤燃烧时SO2的排放,请写出此脱硫过程中反应的化学方程式。答案解析1.【解析】(1)氨碱法向母液中加入Ca(OH)2时发生反应:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O。(2)联合制碱法的反应原理是NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2(3)联合制碱法中CO2
10、来源于NaHCO3的分解,而氨碱法CO2来源于煅烧石灰石。(4)联合制碱法相比于氨碱法提高了食盐的利用率,避免了无水CaCl2的生成。(5)根据反应:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2m168 106 168-106=62x m1-m2解得x=(m1-m2)故NaHCO3的质量分数:100%=100%答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(2)NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O(3)“氨碱法”中CO2来源于石灰石的煅烧,“联合制碱法”中CO2来源于合成氨工业的废气(4)A、B、C(5)w(
11、NaHCO3)=100%2.【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。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)Ca2+S,Ca2+CCaCO3(s),随着CO2的通入,C的浓度增大,平衡向CaSO4溶解和CaCO3沉淀生成的方向移动,即溶解
12、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3.【解析】(1)铁矿石与还原剂反应需要高温,甲烷与氧气反应放出热量,升高炉温。二者恰好完全燃烧的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O,故最佳体积配比V(CH4)V(O2)为12。(2)根据原子守恒,CO+2H2=CH3OH,原子利用率100%。CO、H2为原料制取二甲醚,CO、H2的比例不同,生成的副产物不同,其中两种方式:2CO+4H2=CH3OCH3+H2O和3CO+3H2=CH3OCH3+CO2。
13、(3)以甲烷、氧气、铁矿石为原料生产甲醇、二甲醚、生铁,原理正确,原料易得,能循环利用。答案:(1)为还原铁矿石提供热量12(2)CO+2H2=CH3OH原子利用率为100%2CO+4H2=CH3OCH3+H2O3CO+3H2=CH3OCH3+CO2(3)可行因为原料易得、原料利用率高、中间产物能有效地循环利用、产品结构的多样化4.【解析】(1)根据化学方程式CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),每摩尔甲烷和水蒸气完全反应生成CO(g)和3H2(g)放热为2akJ,热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+2akJmol-1。(2)工业上分离H2
14、、CO2的四种方法中:A项步骤繁琐,浪费原料;B项物理方法分离,绿色环保;C项用氨水洗涤可获得碳酸氢铵化肥,实现废物利用;D项高温煅烧石灰石浪费能源。故B、C正确。(3)合成氨用的催化剂铁触媒易与空气中的杂质结合而失去催化作用(即催化剂中毒),所以在空气进入合成塔之前必须对空气进行净化。氨气容易液化,可采用降温加压的方法使氨液化,与其他成分分离。(4)在题干图所示的生产过程中,充分利用原料,如分离出氨气后的氮气、氢气循环利用,二氧化碳作为合成尿素的原料气等。答案:(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+2akJmol-1(2)B、C(3)净化防止空气中某些杂质使催化剂
15、中毒降温加压(4)分离氨后的剩余气体可以循环利用,分离出的二氧化碳气体可用来合成尿素【误区警示】要正确认识催化剂(1)催化剂虽然在反应前后质量和化学性质未发生变化,但是实际是参加化学反应的。(2)催化剂有一定的活化温度,所以在使用催化剂时要选择合适的温度。(3)要防止催化剂中毒,因此对原料气要进行净化,除去有可能使催化剂中毒的杂质。5.【解题指南】解答本题的关键点有两点:(1)提高氨的产率,即使平衡正向移动。(2)根据N2、H2混合气体的平均相对分子质量求出混合气体的N2、H2体积比。【解析】(1)氮气的来源是空气,而氢气来源于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物。(2)可逆反应是指在同一条件
16、下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应;为提高合成氨的产率,可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。(3)氨的催化氧化反应为放热反应,故铂-铑合金网虽未预热也呈红热状态。(4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其危害。(6)设混合气体的物质的量为4 mol,平均相对分子质量与气体的物质的量成反比,设反应后气体的物质的量为xmol,则有:=,x=3.4,反应前后气体的物质的量差值为0.6 mol,设反应消耗N2的物质的量为ymol,生成氨的物质的量为zmol,则有:N2+3H22NH3物质的量之差1 2 2y z 0.6y=0.3z=0.6,N2的转化率为100%=30%;氨的体积分数为
17、100%=17.6%。答案:(1)N2取自于空气,H2可来自于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物(2)在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应增压、适当温度和使用铁触媒等(3)4NH3+5O24NO+6H2O催化作用氨的催化氧化反应是放热反应,保证Pt-Rh合金网达到一定温度而不必预热(4)可用碱溶液吸收氮的氧化物:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O(5)NH4NO3可作化肥和炸药(6)30%;17.6%【方法技巧】合成氨原料气的制法(1)氮气的来源主要是空气,利用燃料耗氧剩余氮气的方法获得。(2)氢气的制取是关键,通常制取氢气的原料有:固体燃
18、料生产原料气焦炭、煤;液体燃料生产原料气石脑油、重油;气体燃料生产原料气天然气。6.【解析】(1)矿石中的石英熔点高,不易除去,与碳酸钙反应生成熔点低的硅酸钙,密度比铁水小,浮在铁水上面可进行分离。(2)焦炭不能除去铁矿石中的杂质。(3)矿石中含有氮化物、硫化物,煅烧时会生成有毒气体,污染大气,形成酸雨等;碳不完全燃烧生成有毒的CO、粉尘等大气污染物。答案:(1)石灰石小上部(2)D(3)酸雨,一氧化碳、粉尘污染7.【解题指南】解答本题应注意以下3点:(1)接触室和吸收塔的构造和工作原理。(2)结合第(2)小题中所给的几个数量关系,根据化学方程式计算。(3)硫铁矿中的铁要消耗氧气,且会产生废渣
19、。【解析】(1)接触室中进行的反应为SO2的催化氧化,为放热反应,使用热交换器可以充分利用反应放出的热量,对原料气进行预热。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接触面积。(2)设参加反应的硫黄为1 mol,根据S+O2SO2,则经流量计1通入的氧气为 1.5 mol,反应后气体总量为1.5 mol5=7.5 mol,2SO2+ O22SO3V2 1 211 mol0.5 mol经流量计2通入的氧气为0.5 mol2.5=1.25 mol,则=1.2。反应后气体总量为7.5 mol+1.25 mol5-1 mol95%=13.275 mol,则尾气中SO2的体积分数为=0.004。硫酸工业中,尾气SO2
20、用氨水吸收,再用硫酸处理:SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3,(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O,生成的(NH4)2SO4可作肥料。(3)硫铁矿的含硫成分为FeS2,硫元素氧化生成SO2的同时,铁元素也被氧化生成Fe2O3(废渣),与硫黄直接燃烧相比,耗氧量增加,产生的废渣也增加。(4)CaCO3CaO+CO2;SO2+CaOCaSO3;2CaSO3+O2=2CaSO4。CaSO3不稳定,在空气中容易被氧化成CaSO4。答案:(1)热交换器增加SO3与浓硫酸的接触面积,有利于SO3的吸收(2)1.20.004用氨水吸收(3)A、C(4)CaCO3CaO+CO2、CaO+SO2CaSO3、2CaSO3+O22CaSO4(或CaCO3+SO2CaSO3+CO2、2CaSO3+O22CaSO4)关闭Word文档返回原板块