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第一單元走進化學(xué)工業(yè) 測評(B) (時間: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,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 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,便于管道運輸,且用其制取氫氣時,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)與所對應(yīng)排放的污染物,正確的是(　　) 選項 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江蘇揚州模擬)構(gòu)建和諧社會的內(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)濟上設(shè)計可行的化學(xué)反應(yīng),盡可能減少對環(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:選項中給出的4個反應(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項會產(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)科的人員對該廠純堿樣品的質(zhì)量進行檢驗。其中能夠說明純堿樣品中可能含有雜質(zhì)(NaHCO3)的實驗是(　　) ①樣品溶于水,并加入足量的澄清石灰水,變渾濁　②樣品溶于水,并加入足量的BaCl2溶液,變渾濁?、蹣悠吩谟操|(zhì)試管中加強熱,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“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?、蹚U渣用來造水泥或煉鐵　④設(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.爐氣進入接觸室之前需要凈化、干燥,因為爐氣中的雜質(zhì)易與SO2反應(yīng) C.SO2氧化為SO3時需使用催化劑,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 ℃,因為在這個溫度范圍內(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:題中所提到的對硫酸工業(yè)采取的措施敘述都是正確的。但黃鐵礦進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)氣體會使接觸室中的催化劑中毒,使催化劑喪失活性,同時防止爐氣中的水蒸氣和SO2生成酸而腐蝕管道;SO2轉(zhuǎn)化為SO3時使用催化劑是為了縮短到達平衡的時間,它并不能影響化學(xué)平衡的移動,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 對兩種方法的評價正確的是　　　　(選填編號)。 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。 實驗中所需的定量儀器除滴定管外,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)量分數(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,也可測定小蘇打的含量。若蒸發(fā)過程中有少量液體濺出,則測定結(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時才顯紅色,不能確定滴定終點。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)量分數(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　0.982 (5)偏高 12.(2014課標全國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/℃ 沸點/℃ 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?？沙ァ　　　?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氫化合物,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,先將空氣加壓降溫轉(zhuǎn)化為液態(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);為了增強冷卻效果,冷卻水應(yīng)從下端進入,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入,冷卻水從下端進入,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