《高中化學(xué) 主題3 礦山資源 硫酸與無機材料制造 課題1“設(shè)計”一座硫酸廠學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 主題3 礦山資源 硫酸與無機材料制造 課題1“設(shè)計”一座硫酸廠學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修2（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

“設(shè)計”一座硫酸廠 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．下列說法正確的是(　　) A．生產(chǎn)硫酸的工業(yè)尾氣可以直接排入大氣 B．進入催化反應(yīng)室的氣體，必須先經(jīng)凈化、干燥 C．在吸收塔內(nèi)用水來吸收SO3 D．在高溫、高壓下由SO2和O2合成SO3 【解析】　從沸騰爐出來的爐氣若不凈化、干燥，易造成催化劑中毒，即使催化劑活性降低或失效。 【答案】　B 2．在硫酸工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是(　　) A．硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的硫鐵礦不能在空氣中燃燒 B．從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應(yīng) C．二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率 D．三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以便使三氧化硫吸收完全 【解析】　A項，“粉碎”目的是為了增大反應(yīng)接觸面積；B項，“凈化”是為了防止催化劑中毒；C項，使用催化劑可提高反應(yīng)速率，不能使轉(zhuǎn)化率發(fā)生改變。 【答案】　D 3．硫酸生產(chǎn)中，根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件或措施有(　　) A．礦石加入沸騰爐之前先粉碎 B．使用V2O5做催化劑 C．轉(zhuǎn)化器中使用適宜的溫度 D．凈化后的爐氣中要有過量的空氣 【解析】　根據(jù)化學(xué)平衡原理來確定的條件是D項。(增大反應(yīng)物濃度，使平衡正向移動)。根據(jù)化學(xué)平衡原理，降溫有利于平衡正向移動，保持適宜溫度是為了使催化劑活性最好。 【答案】　D 4．飄塵是物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生的粒狀漂浮物，顆粒很小，不易沉降，它與空氣中的SO2、O2接觸時，SO2會部分轉(zhuǎn)化為SO3，使空氣的酸度增加，飄塵所起的作用可能是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920034】 ①氧化劑?、谶€原劑?、鄞呋瘎、芪絼? A．①②　 B．① C．①③ D．③④ 【解析】　飄塵會吸附SO2和O2，并對SO2和O2的反應(yīng)起催化作用。 【答案】　D 5．有A、B、C、D四個中等城市，它們水源、能源充足，交通便利，它們的相對地理位置如圖所示。各城市各有其特點：A城市是風(fēng)光秀麗，人口稠密，土地供應(yīng)緊張的旅游城市，環(huán)保要求高，近郊有豐富的FeS2資源。B城市是一個新興的工業(yè)城，已建有大型磷肥廠，土地供應(yīng)充足。C城近郊有豐富的磷灰石資源，工業(yè)發(fā)達(dá)，但使用H2SO4的工業(yè)不多，土地供應(yīng)充足。D城是一個古老的城市，它的周圍是重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，是大量肥料的集散地?，F(xiàn)擬建一座硫酸工廠，廠址應(yīng)選在(　　) A．A城近郊 B．B城近郊 C．C城近郊 D．D城近郊 【解析】　A城、D城，一個是旅游城市，土地緊張，一個是古老的城市、重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，都不可選；C城使用硫酸的工業(yè)不多而B城的大型磷肥廠需要大量的硫酸，且土地供應(yīng)充足，另外從距離上分析，B城從A城運FeS2的運輸距離為200 km，而C城從A城運FeS2的運輸距離為300 km。綜合考慮應(yīng)選在B城近郊。 【答案】　B 6．有關(guān)硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的說法中，正確的是(　　) A．甲地有豐富的硫鐵礦資源，水源、能源充足，交通便利，是風(fēng)景秀麗的旅游勝地，雖然當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，但為提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟效益宜建硫酸廠 B．為減少SO2對空氣的污染，可以建筑高煙囪，使含SO2的尾氣在高空擴散稀釋，保證地面達(dá)到安全濃度 C．硫酸生產(chǎn)過程中排放的污染物主要是含SO2的尾氣、固體殘渣、廢酸和廢水等 D．選擇硫酸廠廠址時，當(dāng)經(jīng)濟利益與環(huán)保問題有沖突時，為提高人們的物質(zhì)生活水平，應(yīng)先考慮經(jīng)濟利益的問題 【解析】　硫酸廠是污染性的企業(yè)，不應(yīng)建在環(huán)保要求高的地區(qū)；當(dāng)?shù)厥褂昧蛩岬墓I(yè)不多，也不宜建硫酸廠，因為硫酸的遠(yuǎn)程運輸成本高，危險性大，故A錯誤。將SO2排放到高空，SO2的總量不會減少，且會形成酸雨危害環(huán)境，故B錯誤。選擇硫酸廠廠址在考慮經(jīng)濟利益的同時，必須考慮環(huán)保問題，也就是要提高綜合經(jīng)濟利益，故D錯誤。 【答案】　C 7．將三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物稱為“發(fā)煙硫酸”，通常以三氧化硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示其組成。將0.118 5 g發(fā)煙硫酸試樣溶于水，用 0.125 molL－1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。用去此標(biāo)準(zhǔn)溶液20 mL，恰好中和，則試樣中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(　　) A．15% B．17% C．34% D．60% 【解析】　n(H2SO4＋SO3)＝n(NaOH)＝0.125 molL－10.02 L＝0.001 25 mol。設(shè)其中含SO3 x mol，則有：80 gmol－1x mol＋98 gmol－1(0.001 25－x)mol＝0．1185 g，解得 x＝ mol，m(SO3)＝ mol80 gmol－1≈0.017 8 g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)：100%≈15%。 【答案】　A 8．工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2等對環(huán)境有較大影響的有害氣體。能用于測定硫酸尾氣中SO2含量的是 (　　) A．NaOH溶液、酚酞試液 B．石灰水、石蕊試液 C．碘水、淀粉溶液 D．氨水、酚酞試液 【解析】　測定SO2含量必須要能跟SO2反應(yīng)，而且可以用顏色變化來準(zhǔn)確確定反應(yīng)終點。A項和D項雖然能反應(yīng)，但A在完全生成Na2SO3時溶液還是堿性，沒變色，而D在SO2還沒有與氨水完全反應(yīng)時就開始變色了。石灰水中所含溶質(zhì)較少，且石蕊試液的顏色變化不明顯。 【答案】　C 9．在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，SO3的吸收過程是在吸收塔(如圖)中進行的，吸收塔里還裝入了大量瓷環(huán)。下列說法中不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920035】 A．從①處通入SO3，整個吸收操作采取逆流的形式 B．從②處噴下98.3%的硫酸，瓷環(huán)的作用是增大接觸面積 C．從③處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2，可直接排入大氣 D．從④處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的濃硫酸 【解析】　三氧化硫的吸收通常使用98.3%的硫酸，不用水或稀硫酸，原因是水或稀硫酸吸收三氧化硫時容易形成酸霧，吸收速率慢，不利于三氧化硫的吸收；氣體的吸收常采用逆流原理，這樣有利于氣、液的充分接觸，吸收效果好；從吸收塔上部導(dǎo)出的氣體是N2、沒有起反應(yīng)的O2和少量二氧化硫，直接排入大氣會污染環(huán)境，所以應(yīng)用吸收劑吸收或循環(huán)使用。 【答案】　C [能力提升] 10．請根據(jù)工業(yè)制硫酸的有關(guān)知識回答下列問題： (1)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(如圖所示)。按此密閉體系中氣體的流向判斷，在R處流出的氣體中除N2外的主要組成為__________。 A．SO2　　　　　　 B．SO2、SO3 C．SO2、O2 D．SO3、O2、SO2 (2)接觸法制硫酸過程中：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)判斷下列圖象正確的是(填序號)__________。 壓強 p1 p1 p2 p2 溫度 400℃ 500℃ 400℃ 500℃ SO2的轉(zhuǎn)化率/% 99.6 96.9 99.7 97.8 (3)下圖表示的是工業(yè)制硫酸中尾氣的綜合利用，氣體M回收后可進入接觸室循環(huán)利用，請根據(jù)圖示判斷X是(填名稱)________，寫出Y與硫酸反應(yīng)生成M的化學(xué)方程式：_____________________________________________________。 【解析】　(1)該裝置為接觸室，R處流出的氣體就是在接觸室中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物，其主要成分是二氧化硫和氧氣；(2)根據(jù)反應(yīng)特點和數(shù)據(jù)表知，p2＞p1，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高；增大壓強，三氧化硫的百分含量提高，A、B兩個圖象符合題意。 【答案】　(1)C　(2)AB　(3)氨水　(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑ 11．根據(jù)接觸法制硫酸的簡單流程圖(如圖所示)，填寫空白。 (1)設(shè)備A是__________，在設(shè)備A中進行的反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________； 設(shè)備B是__________，在設(shè)備B中進行的反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________； 設(shè)備C是__________，在設(shè)備C中進行的反應(yīng)的化學(xué)方程式是 _______________________________________________________________。 (2)圖中標(biāo)號處通入或放出的物質(zhì)是 ①__________，②__________，③__________， ④__________，⑤__________，⑥__________， ⑦_(dá)_________，⑧__________，⑨__________。 (3)在設(shè)備A里，礦石燃燒前要粉碎成細(xì)小礦粒的原因是____________________________________________________________________。 (4)從設(shè)備A里放出的氣體必須經(jīng)過________、________、________處理后，才能進入設(shè)備B，其原因是_____________________________________________ ________________________________________________________________。 (5)設(shè)備B中部的裝置叫________器，其作用是 ________________________________________________________________。 (6)設(shè)備C中用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%的硫酸吸收SO3的原因是 ________________________________________________________________。 (7)尾氣在排放到空氣之前必須_____________________________________， 其原因是_______________________________________________________。 【解析】　本題考查了硫酸的生產(chǎn)工藝和有關(guān)問題，結(jié)合硫酸的生產(chǎn)原理即可順利作答。 【答案】　(1)沸騰爐　4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 轉(zhuǎn)化器　2SO2＋O22SO3 吸收塔　SO3＋H2O===H2SO4 (2)硫鐵礦(或硫黃)　空氣　SO2、O2、N2等　爐渣　凈化氣(SO2、O2、N2)　SO3、O2、N2(含少量SO2)　N2、O2(含SO2)　98.3%的濃硫酸　硫酸 (3)增大礦石與空氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率 (4)除塵　洗滌　干燥　粉塵等容易使催化劑中毒，并會給設(shè)備造成不良的影響 (5)熱交換　充分利用熱量，使進入的凈化氣被加熱，并冷卻反應(yīng)后的混合氣體 (6)防止生成酸霧，以提高SO3的吸收效率 (7)除去尾氣中含有的SO2　防止SO2排入大氣而造成環(huán)境污染 12．(1)火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫黃可用于生產(chǎn)重要的化工原料硫酸。某企業(yè)用如圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸： 請回答下列問題： ①為充分利用反應(yīng)放出的熱量 ，接觸室中應(yīng)安裝________(填設(shè)備名稱)。吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是______________________________________ ____________________________________________________________________。 ②為使硫黃充分燃燒，經(jīng)流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%。為提高SO2轉(zhuǎn)化率，經(jīng)流量計2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時理論需氧量的2.5倍，則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應(yīng)為________。假設(shè)接觸室中SO2的轉(zhuǎn)化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為________(空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)按0.2計)，該尾氣的處理方法是________________________________________。 ③與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點是________。 A．耗氧量減少 B．二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高 C．產(chǎn)生的廢渣減少 D．不需要使用催化劑 (2)硫酸的用途非常廣，可應(yīng)用于________。 A．橡膠的硫化 B．表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成 C．鉛蓄電池的生產(chǎn) D．過磷酸鈣的制備 (3)礦物燃料的燃燒是產(chǎn)生大氣中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入適量的石灰石，可有效減少煤燃燒時SO2的排放，請寫出此脫硫過程中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 【解析】　(1)本題考查了工業(yè)制取H2SO4的過程，在熟悉設(shè)備及工藝流程基礎(chǔ)上可知接觸室應(yīng)安裝熱交換器，吸收塔為便于充分吸收SO3而填充了許多瓷管。 (2)考查了學(xué)生分析及處理數(shù)據(jù)進行計算的能力，可假設(shè)有1 mol硫黃充分燃燒，則據(jù)反應(yīng)S＋O2SO2知反應(yīng)耗O2 1 mol，流量計1充入O2為1.5 mol，生成SO2 1 mol，據(jù)反應(yīng)2SO2＋O22SO3知理論上1 mol SO2反應(yīng)耗O2 0.5 mol，流量計2充入O2為1.25 mol，則流量計1、2充入氧氣體積比(等于空氣體積比)為6∶5(或1.2∶1)；假設(shè)SO2轉(zhuǎn)化率為95%，則尾氣中SO2體積分?jǐn)?shù)為100%＝0.4%。 【答案】　(1)①熱交換器　增加SO3與濃H2SO4接觸面積，有利于SO3的吸收 ②6∶5(或1.2∶1)　0.4%　用氨水吸收 ③AC (2)BCD (3)CaCO3CaO＋CO2↑，2SO2＋2CaO＋O22CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O22CaSO4＋2CO2)