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第一單元走進(jìn)化學(xué)工業(yè) 測(cè)評(píng)(B) (時(shí)間:60分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題包括10小題,每小題5分,共50分) 1.(2014上海模擬)有平衡體系:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),為了增加甲醇的產(chǎn)量,提高生產(chǎn)效益,應(yīng)采取的正確措施是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.高溫、高壓 B.適宜的溫度、高壓、催化劑 C.低溫、低壓 D.高溫、高壓、催化劑 解析:首先分析反應(yīng)特點(diǎn),正反應(yīng)為放熱、氣體體積縮小的反應(yīng);再分析題目要求,為了增加甲醇的產(chǎn)量,提高生產(chǎn)效益,即生成甲醇的反應(yīng)速率要快,且甲醇的平衡濃度也盡可能大;最后,理論和實(shí)際相結(jié)合作出判斷: 反應(yīng)速率分析 化學(xué)平衡分析 綜合選擇 溫度 高溫 低溫 適宜溫度 壓強(qiáng) 高壓 高壓 高壓 催化劑 使用催化劑 無影響 使用催化劑 答案:B 2.(2014浙江臺(tái)州模擬)氨氣是化肥工業(yè)的主要原料,要解決氨氣的工業(yè)化生產(chǎn),關(guān)鍵是解決氫氣的來源問題。下列最適合用于工業(yè)制氫的方法是(　　) A.電解水制取氫氣 B.用煤或焦炭制取氫氣 C.用天然氣制取氫氣 D.用鹽酸和金屬反應(yīng)制取氫氣 解析:A中電解水制氫氣,電能消耗大,成本高,不適用于工業(yè)生產(chǎn)中制取大量的氫氣;B中用煤或焦炭作原料,容易造成污染,且相對(duì)于用天然氣作原料投資較大、能耗較高;C中天然氣作為清潔能源,便于管道運(yùn)輸,且用其制取氫氣時(shí),投資較少、能耗較低;D中用鹽酸和金屬反應(yīng)制取氫氣成本更高。 答案:C 3.(2014上海高考)下圖是模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是(　　) A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放堿石灰 B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放堿石灰 C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 解析:CO2在水中溶解度不大而氨氣極易溶于水,所以先通氨氣,剩余的氨氣需要用酸吸收,C正確。 答案:C 4.(2013上海高考)與索爾維制堿法相比,侯德榜制堿法最突出的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A.原料利用率高 B.設(shè)備少 C.循環(huán)利用的物質(zhì)多 D.原料易得 解析:聯(lián)合制堿法,生產(chǎn)了副產(chǎn)品NH4Cl,所以提高了原料的利用率。 答案:A 5.(2014湖北武漢模擬)下表中工業(yè)生產(chǎn)與所對(duì)應(yīng)排放的污染物,正確的是(　　) 選項(xiàng) A B C D 工業(yè)生產(chǎn) 名稱 煉鐵 煉鋼 氨氧化法 制硝酸 接觸法制 硫酸 主要污染物 一氧化氮、 二氧化氮 一氧化碳、 棕色煙塵 二氧化硫、 三氧化硫 一氧化碳、 黑色煙塵 解析:工業(yè)生產(chǎn)名稱與主要污染物的正確對(duì)應(yīng)關(guān)系是:煉鐵——一氧化碳、黑色煙塵;煉鋼——一氧化碳、棕色煙塵;氨氧化法制硝酸——一氧化氮、二氧化氮;接觸法制硫酸——二氧化硫、三氧化硫。 答案:B 6.(2015江西南昌模擬)下列有關(guān)接觸法制硫酸的說法錯(cuò)誤的是(　　) A.為提高反應(yīng)速率和原料利用率,黃鐵礦要在“沸騰”狀態(tài)下燃燒 B.為防止催化劑中毒,氣體在進(jìn)接觸室前要先凈化 C.接觸室中熱交換器的主要作用是預(yù)熱未反應(yīng)的氣體和冷卻反應(yīng)后的氣體 D.吸收塔中SO3從下而上,水從上而下噴,剩余氣體從上部出來循環(huán)利用 解析:為防止形成酸霧及加快吸收速率,三氧化硫是被濃硫酸吸收的,而不是被水吸收。 答案:D 7.(2015江蘇揚(yáng)州模擬)構(gòu)建和諧社會(huì)的內(nèi)容之一是人類與環(huán)境的和諧發(fā)展,而“綠色化學(xué)”的內(nèi)容是指從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上設(shè)計(jì)可行的化學(xué)反應(yīng),盡可能減少對(duì)環(huán)境的副作用,下列化學(xué)反應(yīng)不符合“綠色化學(xué)”概念的是(　　) A.消除硫酸廠尾氣中的SO2:SO2+2NH3+H2O(NH4)2SO3 B.消除硝酸工業(yè)尾氣的氮氧化物的污染:NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O C.制CuSO4:Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O D.制CuSO4:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O 解析:選項(xiàng)中給出的4個(gè)反應(yīng)均符合化學(xué)反應(yīng)規(guī)律,從技術(shù)上、原理上均是可行的,但C項(xiàng)會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的SO2氣體,不符合“綠色化學(xué)”的主旨。 答案:C 8.(2015江蘇連云港模擬)某純堿廠技術(shù)科的人員對(duì)該廠純堿樣品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。其中能夠說明純堿樣品中可能含有雜質(zhì)(NaHCO3)的實(shí)驗(yàn)是(　　) ①樣品溶于水,并加入足量的澄清石灰水,變渾濁?、跇悠啡苡谒?并加入足量的BaCl2溶液,變渾濁　③樣品在硬質(zhì)試管中加強(qiáng)熱,排出的氣體通入澄清石灰水,變渾濁 ④向樣品中滴加稀鹽酸,排出的氣體通入澄清石灰水,變渾濁 A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.只有③ 解析:依據(jù)純堿(Na2CO3)與NaHCO3的性質(zhì)不同進(jìn)行區(qū)別,Na2CO3、NaHCO3都能與Ca(OH)2反應(yīng)產(chǎn)生沉淀,即Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH,2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2H2O+Na2CO3;Na2CO3、NaHCO3都能與鹽酸反應(yīng)放出氣體,即Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑,NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,所以①、④不能說明樣品中是否含有NaHCO3。由于BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl,而NaHCO3不能與BaCl2反應(yīng),所以②中渾濁現(xiàn)象只能說明Na2CO3一定存在,不能確定是否有NaHCO3,而2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,Na2CO3受熱不分解,所以③中現(xiàn)象一定能說明有NaHCO3存在。 答案:D 9.(2015河北唐山模擬)在接觸法生產(chǎn)H2SO4的過程中,對(duì)“廢氣、廢水、廢渣、廢熱”的處理正確的是(　　) ①廢氣用石灰水或氨水處理?、趶U水用石灰乳處理　③廢渣用來造水泥或煉鐵?、茉O(shè)置“廢熱”鍋爐產(chǎn)生蒸氣來供熱或發(fā)電 A.①② B.①③④ C.①②③ D.①②③④ 解析:接觸法生產(chǎn)硫酸廢氣中含有SO2,可用石灰水或氨水處理;廢水為酸性的,可用堿性的石灰乳處理;廢渣可作為煉鐵的原料,也可以用來提煉貴重金屬,還可作為制造水泥的原料或用于制磚。 答案:D 10.(2015河南鄭州模擬)在硫酸的工業(yè)制法中,下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的原因二者都正確的是(　　) A.黃鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎,這樣易于向沸騰爐中投料 B.爐氣進(jìn)入接觸室之前需要凈化、干燥,因?yàn)闋t氣中的雜質(zhì)易與SO2反應(yīng) C.SO2氧化為SO3時(shí)需使用催化劑,這樣可提高SO2的轉(zhuǎn)化率 D.接觸室的反應(yīng)溫度控制在400~500 ℃,因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi),反應(yīng)速率和SO2的轉(zhuǎn)化率都比較理想,且催化劑的活性也較高 解析:題中所提到的對(duì)硫酸工業(yè)采取的措施敘述都是正確的。但黃鐵礦進(jìn)入沸騰爐之前粉碎的原因是為了增大礦粒與空氣的接觸面積,使其燃燒得更快、更充分,從而提高黃鐵礦的利用率;從沸騰爐出來的爐氣必須凈化、干燥的目的是爐氣中的一些雜質(zhì)氣體會(huì)使接觸室中的催化劑中毒,使催化劑喪失活性,同時(shí)防止?fàn)t氣中的水蒸氣和SO2生成酸而腐蝕管道;SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)使用催化劑是為了縮短到達(dá)平衡的時(shí)間,它并不能影響化學(xué)平衡的移動(dòng),也不影響SO2的轉(zhuǎn)化率大小;接觸室控制反應(yīng)的溫度在400~500℃,這是綜合考慮了催化劑活性、反應(yīng)速率及SO2的轉(zhuǎn)化率等因素而確定的,故D項(xiàng)正確。 答案:D 二、非選擇題(本題包括3小題,共50分) 11.(2014上海高考)(16分)在精制飽和食鹽水中加入碳酸氫銨可制備小蘇打(NaHCO3),并提取氯化銨作為肥料或進(jìn)一步提純?yōu)楣I(yè)氯化銨。 完成下列填空: (1)寫出上述制備小蘇打的化學(xué)方程式: 　。 (2)濾出小蘇打后,母液提取氯化銨有兩種方法: ①通入氨,冷卻、加食鹽,過濾 ②不通氨,冷卻、加食鹽,過濾 對(duì)兩種方法的評(píng)價(jià)正確的是　　　　(選填編號(hào))。 a.①析出的氯化銨純度更高 b.②析出的氯化銨純度更高 c.①的濾液可直接循環(huán)使用 d.②的濾液可直接循環(huán)使用 (3)提取的NH4Cl中含少量Fe2+、SO42-。將產(chǎn)品溶解,加入H2O2,加熱至沸,再加入BaCl2溶液,過濾,蒸發(fā)結(jié)晶,得到工業(yè)氯化銨。 加熱至沸的目的是　。 濾渣的主要成分是　　　　　　　、　。 (4)稱取1.840 g小蘇打樣品(含少量NaCl),配制成250 mL溶液,取出25.00 mL用0.100 0 molL-1鹽酸滴定,消耗鹽酸21.50 mL。 實(shí)驗(yàn)中所需的定量?jī)x器除滴定管外,還有　。 選甲基橙而不選酚酞作為指示劑的原因是　。 樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　　　(保留3位小數(shù))。 (5)將一定質(zhì)量小蘇打樣品(含少量NaCl)溶于足量鹽酸,蒸干后稱量固體質(zhì)量,也可測(cè)定小蘇打的含量。若蒸發(fā)過程中有少量液體濺出,則測(cè)定結(jié)果　　　　(選填“偏高”“偏低”或“不受影響”)。 解析:(1)利用NaHCO3在溶液中溶解度較小,碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成NaHCO3和NH4Cl。 (2)通入氨后增大c(NH4+),①析出的氯化銨純度更高;不通氨后的溶液是飽和食鹽水,②的濾液可直接循環(huán)使用。 (3)H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,加熱促進(jìn)Fe3+的水解,使其生成Fe(OH)3沉淀而除去;SO42-與Ba2+生成BaSO4沉淀,則濾渣中含有Fe(OH)3和BaSO4。 (4)稱取1.840g小蘇打樣品需要電子天平,配制250mL溶液需要250mL容量瓶。小蘇打與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉,溶液顯中性,而酚酞在pH大于8時(shí)才顯紅色,不能確定滴定終點(diǎn)。n(HCl)=0.1000molL-121.50mL10-3LmL-1=2.15010-3mol,n(NaHCO3)=2.15010-3mol,250mL溶液中含有n(NaHCO3)=2.15010-2mol,質(zhì)量是1.806g,樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.806g/1.840g=0.982。 (5)碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和CO2,最終得到的固體是氯化鈉,根據(jù)差量法可以計(jì)算出碳酸氫鈉的質(zhì)量,即 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑　固體質(zhì) 量減少量 168g 62g m Δm 若蒸發(fā)過程中有少量液體濺出,則最終生成的氯化鈉質(zhì)量偏少,因此根據(jù)差量法可知固體減少的質(zhì)量偏大,即Δm偏大,則碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大,因此測(cè)定結(jié)果偏高。 答案:(1)NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl (2)a、d (3)使Fe3+完全水解為Fe(OH)3　Fe(OH)3　BaSO4 (4)電子天平、250 mL容量瓶　選用酚酞作為指示劑,不能確定滴定終點(diǎn)　0.982 (5)偏高 12.(2014課標(biāo)全國Ⅰ)(17分)磷礦石主要以磷酸鈣[Ca3(PO4)2H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。圖(a)為目前國際上磷礦石利用的大致情況,其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸。圖(b)是熱法磷酸生產(chǎn)過程中由磷灰石制單質(zhì)磷的流程。 圖(a) 圖(b) 部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)如下: 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 備注 白磷 44 280.5 PH3 -133.8 -87.8 難溶于水, 有還原性 SiF4 -90 -86 易水解 回答下列問題: (1)世界上磷礦石最主要的用途是生產(chǎn)含磷肥料,約占磷礦石使用量的　　　　%。 (2)以磷灰石為原料,濕法磷酸過程中Ca5F(PO4)3反應(yīng)的化學(xué)方程式為　。 現(xiàn)有1 t折合含有P2O5約30%的磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸　　　　t。 (3)如圖(b)所示,熱法磷酸生產(chǎn)過程的第一步是將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合,高溫反應(yīng)生成白磷。爐渣的主要成分是　　　　(填化學(xué)式),冷凝塔1的主要沉積物是　　　　,冷凝塔2的主要沉積物是　　　　。 (4)尾氣中主要含有　　　　,還含有少量的PH3、H2S和HF等。將尾氣先通入純堿溶液。可除去　　　　;再通入次氯酸鈉溶液,可除去　　　　。(均填化學(xué)式) (5)相比于濕法磷酸,熱法磷酸工藝復(fù)雜,能耗高,但優(yōu)點(diǎn)是　。 解析:(1)4%+96%85%80%=69%;(2)依據(jù)信息及HF為弱酸,可知產(chǎn)物為H3PO4、HF,還生成鹽CaSO4,配平即可;設(shè)得到商品磷酸xt,依據(jù)P元素守恒可知1t30%2231+516=xt85%13+31+416;(3)依據(jù)元素守恒分析爐渣的主要成分為CaSiO3;(4)SiF4與水發(fā)生水解反應(yīng),HF、H2S均能與顯堿性的純堿溶液反應(yīng),依據(jù)NaClO的強(qiáng)氧化性及PH3的還原性可知通入次氯酸鈉的作用。 答案:(1)69 (2)Ca5F(PO4)3+5H2SO43H3PO4+5CaSO4+HF↑　0.49 (3)CaSiO3　液態(tài)白磷　固態(tài)白磷 (4)SiF4、CO　SiF4、HF、H2S　PH3 (5)產(chǎn)品純度高(濃度大) 13.(2012海南高考)(17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?dú)夂蜌錃狻５獨(dú)馐菑目諝庵蟹蛛x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?寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)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的名稱是　　　,其中m和n是兩個(gè)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(duì)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(shí)現(xiàn): CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 已知1 000 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.627,若要使CO的轉(zhuǎn)化超過90%,則起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于　　　。 解析:(1)利用空氣中氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣的沸點(diǎn)低,先將空氣加壓降溫轉(zhuǎn)化為液態(tài),然后再加熱,使氮?dú)馐紫葟囊簯B(tài)空氣中蒸發(fā)出來,留下的是液態(tài)氧氣,故分離方法是液化和分餾。另一種方法是將空氣與碳反應(yīng)后除去CO2。采用煤和天然氣制備H2的化學(xué)方程式為C+H2OCO+H2、CH4+H2OCO+3H2。 (2)合成氨的設(shè)備為合成(氨)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(或冷凝器);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)的原料氣分離。 (5)設(shè)CO、H2O的起始濃度分別為x、y,且CO的轉(zhuǎn)化率為90%,則: 　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) c起(molL-1) x y 0 0 c變(molL-1) 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x c平(molL-1) 0.1x y-0.9x 0.9x 0.9x K=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)=(0.9x)20.1x(y-0.9x)=0.627 得:y∶x=13.8,只要增加H2O的量,則轉(zhuǎn)化率會(huì)超過90%。 答案:(1)液化、分餾　與碳反應(yīng)后除去CO2 C+H2O(g)CO+H2　CH4+H2O(g)CO+3H2 (2)合成(氨)塔 N2(g)+3H2(g)2NH3 (3)冷卻塔(或冷凝器)　n 高溫氣體由冷卻塔的上端進(jìn)入,冷卻水從下端進(jìn)入,逆向冷卻效果好 (4)將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離 (5)13.8