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2019-2020年高中化學(xué) 第一單元 走進(jìn)化學(xué)工業(yè)單元綜合檢測 新人教版選修2 一、選擇題(本題包括8小題，每小題6分，共48分。每小題只有一個選項符合題意) 1．xx年上海世博會的主題是“城市，讓生活更美好”。下列敘述中不正確的是 (　　)。 A．世博會期間，處理廢水時可加入明礬以吸附水中的雜質(zhì)而凈水 B．世博會期間，利用可降解的“玉米塑料”替代一次性飯盒，可防止產(chǎn)生 白色污染 C．世博會期間，使用的泡沫滅火器中是Al2(SO4)3溶液與Na2CO3溶液的混 合物 D．世博停車場安裝催化光解設(shè)施，可將汽車尾氣中的CO和NOx反應(yīng)生成 無毒氣體 解析　泡沫滅火器是Al2(SO4)3溶液與NaHCO3溶液的混合物，C錯誤。 答案　C 2．采用循環(huán)操作可提高原料的利用率，下列工業(yè)生產(chǎn)中，采用循環(huán)操作的是 (　　)。 ①硫酸工業(yè)?、诤铣砂惫I(yè)?、巯跛峁I(yè)　④純堿工業(yè) A．僅①② B．僅②③ C．僅①④ D．①②③④ 答案　D 3．下列關(guān)于化工生產(chǎn)原理的幾種敘述中，均符合目前工業(yè)生產(chǎn)實際情況的是 (　　)。 A．石油是烴的混合物，石油工業(yè)中采用干餾的方法把石油分成不同沸點范 圍的產(chǎn)物 B．氯氣和氫氣混合在光照條件下生成氯化氫，再用水吸收生成鹽酸 C．二氧化硫在接觸室被氧化成三氧化硫，再在吸收塔內(nèi)被水吸收制成濃硫 酸 D．合成氨工業(yè)中，由于氨易液化，N2、H2循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn) 率很高 解析　A中是用分餾的方法把石油分成不同沸點范圍的產(chǎn)物。 答案　D 4．符合實際并用于工業(yè)生產(chǎn)的是 (　　)。 A．CO2通入氫氧化鈉溶液中制Na2CO3 B．H2和Cl2光照制HCl C．Cl2通入澄清石灰水中制漂白粉 D．用硫黃制硫酸 解析　制Na2CO3的方法是侯氏制堿法，A項錯。H2和Cl2的混合氣體光照會 引起爆炸，工業(yè)制HCl的方法是使Cl2在H2中燃燒，B項錯。澄清石灰水濃 度太小，制取漂白粉的方法是向石灰乳中通Cl2，C項錯。 答案　D 5．下列除去雜質(zhì)的實驗方法不正確的是 (　　)。 A．除去Na2CO3固體中的少量NaHCO3，置于坩堝中加熱 B．除去SO3中的少量SO2，可通入適量的O2 C．除去合成氨中生產(chǎn)的NH3中的N2、H2，可采用降溫的方法 D．純堿生產(chǎn)中所得的NH4Cl和NaHCO3混合物，可采用結(jié)晶過濾的方法分 離 解析　合成近生產(chǎn)NH3中降溫，NH3液化分離，而N2、H2可循環(huán)利用；純 堿生產(chǎn)中所得的NH4Cl和NaHCO3，NaHCO3的溶解度小，可采用結(jié)晶過濾 方法。 答案　B 6．向0.1 molL－1 NaOH溶液中通入過量CO2后，溶液中存在的主要離子是 (　　)。 A．Na＋、CO32－ B．Na＋、HCO3－ C．HCO3－、CO32－ D．Na＋、OH－ 解析　正確解出此題需看清楚CO2是過量的，無論多少NaOH與過量CO2 反應(yīng)都生成NaHCO3。因此本題重在考查學(xué)生對題給信息的把握能力。向 NaOH溶液中通入過量CO2發(fā)生的反應(yīng)為NaOH＋CO2===NaHCO3，因此通 入過量CO2后溶液中的溶質(zhì)主要為NaHCO3，主要離子為Na＋、HCO3－。 答案　B 7．認(rèn)識反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)的影響，對學(xué)好化工生產(chǎn)知識具有重要意義。下列說法不正確的是 (　　)。 A．SO2合成SO3雖然屬于放熱反應(yīng)，但工業(yè)上合成SO3時仍需加熱 B．合成氨工業(yè)采用高溫高壓和使用催化劑，因這些條件都符合化學(xué)平衡原 理 C．合成純堿的過程中，應(yīng)首先向飽和食鹽水中通入NH3，再通入足量CO2 D．通過加壓降溫的方法可獲得制備NH3的原料氣N2 解析　合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，從化學(xué)平衡的角度分析，低溫更有利于合成 氨，B項不正確。 答案　B 8．有A、B、C、D四個中等城市，它們水源、能源充足，交通便利。它們相對地理位置如下圖所示。各城市各有其特點：A城是風(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城是一個新興的工業(yè)城市，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。現(xiàn)擬建年產(chǎn)1105 t硫酸的工廠，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　硫酸廠應(yīng)建在靠近硫酸消費中心的地區(qū)，避開人口稠密的居民區(qū)和環(huán) 境保護(hù)要求高的地區(qū)。 答案　B 二、填空題(本題包括4小題，共52分) 9．(12分) “低碳”既是時尚，也是環(huán)保要求?！暗吞肌痹诠I(yè)生產(chǎn)中意義重大，充分利用原材料，不排放或減少排放“三廢”，不同工廠聯(lián)合生產(chǎn)等都是很好的“低碳”生產(chǎn)方式。下面是幾個工廠利用廢氣、廢渣(液)聯(lián)合生產(chǎn)化肥硫酸銨的工藝： 請回答下列問題： (1)工藝操作①、②分別為__________、__________。 (2)寫出生成“產(chǎn)品”的離子方程式_________________________________。 (3)檢驗合成氨廠廢氣中含有氨氣的方法是___________________________ ___________________________________________________________。 (4)副產(chǎn)品的化學(xué)式為__________，該聯(lián)合生產(chǎn)工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是 ________。 解析　(1)合成氨原料之一氮氣來源于空氣，分離方法是將空氣液化后蒸發(fā)分 離出O2獲得N2；將沉淀池中的混合物經(jīng)過濾可得到產(chǎn)品和沉淀。 (2)“產(chǎn)品”是(NH4)2SO4，反應(yīng)物是CaSO4懸濁液、CO2、NH3等，產(chǎn)物除 (NH4)2SO4外還有CaCO3，其中離子方程中CaSO4懸濁液要寫分子式。 (3)利用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3。 (4)CaCO3煅燒可生成CO2和CaO，其中CO2可循環(huán)使用。 答案　(1)液化　過濾 (2)CaSO4＋2NH3＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2NH4＋＋SO42－ (3)用濕潤的紅色石蕊試紙放在管口處，若試紙變藍(lán)，證明廢氣中有NH3 (4)CaO　CO2 10．(14分)聯(lián)堿法(侯氏制堿法)和氨堿法的生產(chǎn)流程簡要表示如下圖： (1)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。 (2)X是________，Y是________(填化學(xué)式)。 (3)Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質(zhì)還有________________；排出液 W中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有________________。 (4)從理論上分析，在氨堿法生產(chǎn)過程中________(填“需要”或“不需要”) 補(bǔ)充氨氣。 (5)根據(jù)聯(lián)堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結(jié)論正確是 ________(填序號)。 a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小 b．通入氨氣目的是使氯化銨更多析出 c．加入食鹽細(xì)粉目的是提高Na＋的濃度，促進(jìn)碳酸氫鈉結(jié)晶析出 (6)聯(lián)堿法與氨堿法相比，指出聯(lián)堿法的一項優(yōu)點___________________。 解析　(1)兩種方法中沉淀池內(nèi)產(chǎn)生的物質(zhì)均為NaHCO3和NH4Cl且析出的均 是NaHCO3，發(fā)生的反應(yīng)是NH3＋H2O＋NaCl＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)兩種方法中煅燒爐內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)均是：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋ H2O↑，可見循環(huán)的X是CO2。氨堿法中：向母液加入CaO后，生成NH3 循環(huán)利用，排出液W中含有CaCl2及未反應(yīng)的NaCl、Ca(OH)2等。 (3)聯(lián)堿法中，母液中含有NaCl、NH3、NH4Cl(少量)、NaHCO3(少量)。 (4)從理論上分析，氨堿法生產(chǎn)中的母液主要含有NH4Cl、NaHCO3，加入過 量CaO后，NH4Cl與Ca(OH)2反應(yīng)生成NH3，顯然不用補(bǔ)充氨氣。 (5)增大母液中c(NH4＋)和c(Cl－)均可以使NH4Cl析出。 答案　(1)NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl　(2)CO2　NH3　 (3)NaHCO3、NH4Cl　CaCl2、NaCl　(4)不需要　(5)b　(6)不產(chǎn)生無用的 CaCl2(或提高了食鹽的轉(zhuǎn)化率等)。 11．(14分)(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)用下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________(可多選)。 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)硫酸的用途非常廣泛，可應(yīng)用于下列哪些方面________(可多選)。 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反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。 解析　(1)①接觸室中進(jìn)行的反應(yīng)為SO2的催化氧化，為放熱反應(yīng)，使用熱交換器可以充分利用反應(yīng)放出的熱量，對原料氣進(jìn)行預(yù)熱。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接觸面積。 ②S＋O2===SO2參加反應(yīng)的硫黃為1 mol，則經(jīng)流量計1通入的氧氣為1.5 mol，反應(yīng)后氣體總量為1.5 mol5＝7.5 mol， 2SO2 ＋ O2  2SO3　ΔV 2　　　 1　　　 2　 　1 1 mol　0.5 mol 經(jīng)流量計2通入的氧氣為0.5 mol2.5＝1.25 mol，則＝＝1.2。反應(yīng)后氣體總量為7.5 mol＋1.25 mol5－1 mol95%＝13.275 mol，則尾氣中SO2的體積分?jǐn)?shù)為＝0.004。 硫酸工業(yè)中，尾氣SO2用氨水吸收，再用硫酸處理：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3，(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。生成的(NH4)2SO4可作肥料。 ③硫鐵礦的含硫成分為FeS2，硫元素被氧化生成SO2的同時，鐵元素也被氧化生成Fe2O3(廢渣)，與硫黃直接燃燒相比，耗氧量增加，產(chǎn)生的廢渣也增加。 (2)橡膠的硫化是采用硫黃；合成烷基苯磺酸鈉需要先合成烷基苯磺酸，而烷基苯磺酸通過烷基苯與濃硫酸的磺化反應(yīng)生成；鉛蓄電池用硫酸作為電解質(zhì)溶液；過磷酸鈣通過磷酸鈣與硫酸反應(yīng)制得。 (3)CaCO3CaO＋CO2↑ SO2＋CaOCaSO3 2CaSO3＋O2===2CaSO4 CaSO3不穩(wěn)定，在空氣中容易被氧化成CaSO4。 答案　(1)①熱交換器　增加SO3與濃硫酸的接觸面積，有利于SO3的吸收　②1.2　0.004　用氨水吸收?、跘、C (2)B、C、D (3)CaCO3CaO＋CO2↑；2SO2＋2CaO＋O22CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O22CaSO4＋2CO2) 12．(12分)合成氨的流程示意圖如下： 回答下列問題： (1)工業(yè)合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是____________、____________；氫氣的來源是水和碳?xì)浠衔铮瑢懗龇謩e采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)方程式________________________，__________________________。 (2)設(shè)備A中含有電加熱器，觸媒和熱交換器，設(shè)備A的名稱是________，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為__________________________。 (3)設(shè)備B的名稱為________，其中m和n是兩個通水口，入水口是________(填“m”或“n”)。不宜從相反方向通水的原因是________________________ ________________________________________________。 (4)設(shè)備C的作用是_______________________________________________ _________________________。 (5)在原料氣制備過程中混有的CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應(yīng)來實現(xiàn)： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 已知1 000 K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝0.627，若要使CO的轉(zhuǎn)化率超過90%，則起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于________。 解析　(1)利用空氣中氮氣的沸點比氧氣的沸點低，先將空氣加壓降溫變成液態(tài)，然后再加熱，使氮氣首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來，留下的就是液態(tài)氧氣。故分離方法是液化和分餾；另一種方法是將空氣與C反應(yīng)后除去CO2，采用煤和天然氣制備H2的化學(xué)方程式分別為：C＋H2O(g)CO＋H2、CH4＋H2O(g)CO＋3H2；(2)合成氨的設(shè)備為合成塔；發(fā)生的反應(yīng)是N2＋3H22NH3；(3)冷凝分離氨氣的設(shè)備為冷卻塔；為了增強(qiáng)冷卻效果，冷卻水應(yīng)從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好；(4)設(shè)備C是分離器，能將液氨和未反應(yīng)的原料分離；(5)設(shè)CO、H2O的起始濃度分別為x molL－1、y molL－1，且CO的轉(zhuǎn)化率為90%，則 　　　　　　　 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始濃度(molL－1)　x　　　y　　　　　0　　　 0 轉(zhuǎn)化濃度(molL－1)　0.9x　0.9x　　　0.9x　　0.9x 平衡濃度(molL－1)　0.1x y－0.9x　　0.9x　　0.9x K＝＝＝0.627，得：≈13.8，只要增加H2O量，就可提高CO的轉(zhuǎn)化率。 答案　(1)液化、分餾　與C反應(yīng)后除去CO2　C＋H2O(g)CO＋H2　CH4＋H2O(g)CO＋3H2　(2)合成塔　N2＋3H22NH3　(3)冷卻塔　n　高溫氣體由冷卻塔的上端進(jìn)入，冷卻水應(yīng)從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好　(4)將液氨和未反應(yīng)的原料氣分離 (5)13.8