【课堂新坐标,同步备课参考】2013-2014学年高中化学(鲁科版)选修2 课时作业:主题3课题1“设计”一座硫酸厂

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名称 【课堂新坐标,同步备课参考】2013-2014学年高中化学(鲁科版)选修2 课时作业:主题3课题1“设计”一座硫酸厂
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 化学
更新时间 2014-08-01 21:36:13

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1.下列说法正确的是(  )
A.生产硫酸的工业尾气可以直接排入大气
B.进入催化反应室的气体,必须先经净化、干燥
C.在吸收塔内用水来吸收SO3
D.在高温、高压下由SO2和O2合成SO3
【解析】 从沸腾炉出来的炉气若不净化、干燥,易造成催化剂中毒,即使催化剂活性降低或失效。
【答案】 B
2.治理“三废”,保护环境,最主要的方法是(  )
A.关闭污染严重的工厂
B.把“三废”深埋
C.提高认识
D.变废为宝,综合利用
【解析】 对“三废”处理,最好是变废为宝,节约资源,综合利用。
【答案】 D
3.硫酸生产中,根据化学平衡原理来确定的条件或措施有(  )
A.矿石加入沸腾炉之前先粉碎
B.使用V2O5做催化剂
C.转化器中使用适宜的温度
D.净化后的炉气中要有过量的空气
【解析】 根据化学平衡原理来确定的条件是 ( http: / / www.21cnjy.com )D项。(增大反应物浓度,使平衡正向移动)。根据化学平衡原理,降温有利于平衡正向移动,保持适宜温度是为了使催化剂活性最好。21cnjy.com
【答案】 D
4.飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物,颗粒 ( http: / / www.21cnjy.com )很小,不易沉降,它与空气中的SO2、O2接触时,SO2会部分转化为SO3,使空气的酸度增加,飘尘所起的作用可能是(  )21·cn·jy·com
①氧化剂 ②还原剂 ③催化剂 ④吸附剂
A.①②         B.①
C.①③ D.③④
【解析】 飘尘会吸附SO2和O2,并对SO2和O2的反应起催化作用。
【答案】 D
5.反应SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·mol-1在一定条件下达到平衡,欲使SO3的分解速率降低而使SO2的浓度增大,可采取的措施是
(  )
A.减小体系的压强 B.减小O2的浓度
C.增高体系的温度 D.使用催化剂
【解析】 升温和使用催化剂 ( http: / / www.21cnjy.com )都既可提高正反应速率,又可提高逆反应速率;减压虽然使SO3的分解速率降低,平衡也向左移动,但因体积扩大,新平衡时各成分的浓度都会降低。www.21-cn-jy.com
【答案】 B
6.有A、B、C、D四个中等城市,它们 ( http: / / www.21cnjy.com )水源、能源充足,交通便利,它们的相对地理位置如图所示。各城市各有其特点:A城市是风光秀丽,人口稠密,土地供应紧张的旅游城市,环保要求高,近郊有丰富的FeS2资源。B城市是一个新兴的工业城,已建有大型磷肥厂,土地供应充足。C城近郊有丰富的磷灰石资源,工业发达,但使用H2SO4的工业不多,土地供应充足。D城是一个古老的城市,它的周围是重要的农业区,是大量肥料的集散地。现拟建一座硫酸工厂,厂址应选在(  )2·1·c·n·j·y
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,一个是旅游城 ( http: / / www.21cnjy.com )市,土地紧张,一个是古老的城市、重要的农业区,都不可选;C城使用硫酸的工业不多而B城的大型磷肥厂需要大量的硫酸,且土地供应充足,另外从距离上分析,B城从A城运FeS2的运输距离为200 km,而C城从A城运FeS2的运输距离为300 km。综合考虑应选在B城近郊。www-2-1-cnjy-com
【答案】 B
7.有关硫酸工业综合经济效益的说法中,正确的是(  )
A.甲地有丰富的硫铁矿资源,水源、能源充足,交通便利,是风景秀丽的旅游胜地,虽然当地使用硫酸的工业不多,但为提高当地经济效益宜建硫酸厂
B.为减少SO2对空气的污染,可以建筑高烟囱,使含SO2的尾气在高空扩散稀释,保证地面达到安全浓度
C.硫酸生产过程中排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废酸和废水等
D.选择硫酸厂厂址时,当经济利益与环保问题有冲突时,为提高人们的物质生活水平,应先考虑经济利益的问题21·世纪*教育网
【解析】 硫酸厂是污染性的企业,不 ( http: / / www.21cnjy.com )应建在环保要求高的地区;当地使用硫酸的工业不多,也不宜建硫酸厂,因为硫酸的远程运输成本高,危险性大,故A错误。将SO2排放到高空,SO2的总量不会减少,且会形成酸雨危害环境,故B错误。选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时,必须考虑环保问题,也就是要提高综合经济利益,故D错误。【版权所有:21教育】
【答案】 C
8.含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%,则下列说法不正确的是(  )
A.该黄铁矿含FeS2也是48%
B.硫损失也是2%
C.铁损失也是2%
D.该黄铁矿含FeS2 90%
【解析】 根据原子个数守恒得关系式:FeS2~2S,
故含FeS2的量为:×120=90%。
【答案】 A
9.工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除 ( http: / / www.21cnjy.com )了含有N2、O2外,还含有SO2等对环境有较大影响的有害气体。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是
(  )
A.NaOH溶液、酚酞试液 B.石灰水、石蕊试液
C.碘水、淀粉溶液 D.氨水、酚酞试液
【解析】 测定SO2含量必 ( http: / / www.21cnjy.com )须要能跟SO2反应,而且可以用颜色变化来准确确定反应终点。A项和D项虽然能反应,但A在完全生成Na2SO3时溶液还是碱性,没变色,而D在SO2还没有与氨水完全反应时就开始变色了。石灰水中所含溶质较少,且石蕊试液的颜色变化不明显。
【答案】 C
10.某制药厂所排放的尾 ( http: / / www.21cnjy.com )气中含少量SO2气体,一般用NaOH溶液或氨水吸收,以防污染环境。现分别用0.1 mol·L-1的NaOH溶液或同浓度的氨水处理相同量的尾气,两种方法所需吸收液的体积关系是(  )
A.NaOH溶液的体积大于氨水
B.NaOH溶液的体积等于氨水
C.NaOH溶液的体积小于氨水
D.无法判断
【解析】 用NaOH溶液和氨水吸收SO ( http: / / www.21cnjy.com )2发生的反应分别为SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O。
【答案】 B
11.以黄铁矿为原料生产硫酸,请回答下列问题:
(1)接触室中发生反应的化学方程式是________________________。
(2)下列说法正确的是(选填序号字母)________。
a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
b.过量空气能提高SO2的转化率
c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(3)每160 g SO3气体与H2O ( http: / / www.21cnjy.com )化合放出260.6 kJ的热量,该反应的热化学方程式是______________________________________。  21*cnjy*com
(4)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐。
SO2既可作为生产硫酸的原料循环再 ( http: / / www.21cnjy.com )利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是____________________。
【解析】 本题主要考查硫酸工业、热化学方程式的书写、计算等。
(1)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3:2SO2+O22SO3。
(2)选项a,将黄铁矿粉碎能增加反应接触 ( http: / / www.21cnjy.com )面积而加快反应速率。选项b,增加空气(O2)浓度能提高SO2的转化率。选项c,催化剂对转化率无影响。选项d,矿渣中含有Fe2O3,可用于冶炼铁。21教育名师原创作品
(3)160 g SO3(g)与H2 ( http: / / www.21cnjy.com )O(l)反应生成H2SO4(l)放出260.6 kJ热量,则1 mol SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出130.3 kJ热量,则相关热化学方程式为:SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH=-130.3 kJ·mol-1。
【答案】 (1)2SO2+O22SO3
(2)abd
(3)SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l)
ΔH=-130.3 kJ·mol-1
(4)SO2+Br2+2H2O===4H++2Br -+SO
12.以黄铁矿为原料,采用接触法生产硫酸的流程如下图所示:
请回答下列问题:
(1)在炉气制造中,生成SO2的化学方程式为___________________。
(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气 ( http: / / www.21cnjy.com )________、________及干燥,如果炉气不经过精制,对SO2催化氧化的影响是_______________________。
(3)精制炉气(含SO2体积分 ( http: / / www.21cnjy.com )数为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中,SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 ℃左右(对应图中A点),而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件,其原因分别是______________________________________。
(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是____________、____________,从而充分利用能源。【来源:21·世纪·教育·网】
【答案】 (1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
(2)除尘 水洗 矿尘、砷、硒等化合物使催化剂中毒,水蒸气对设备和生产有不良影响
(3)不选B点,因为压强越大对设备的投 ( http: / / www.21cnjy.com )资大,消耗的动能大;SO2原料的转化率在常压(0.1 MPa)下的转化率已是97%左右,再提高压强,SO2的转化率提高的余地很小,所以采用常压
不选择C点,因为温度越低,SO2转化率虽然更高,但催化剂的催化作用受影响,450 ℃时,催化剂的催化效率最高。故选择A点,不选C点
(4)利用反应放出的热量,预热原料气体使之达到反应所需温度(约450 ℃) 反应后的气体得到冷却便于下一步的吸收(答案合理均可)
13.(1)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用如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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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0.2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
(2)硫酸的用途非常广,可应用于下列哪些方面________(可多选)。
A.橡胶的硫化
B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C.铅蓄电池的生产
D.过磷酸钙的制备
(3)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2 ( http: / / www.21cnjy.com )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___________________________________。2-1-c-n-j-y
【解析】 (1)本题考查了工业制取H2 ( http: / / www.21cnjy.com )SO4的过程,在熟悉设备及工艺流程基础上可知接触室应安装热交换器,吸收塔为便于充分吸收SO3而填充了许多瓷管。【来源:21cnj*y.co*m】
(2)考查了学生分析及处理数据进行计算的 ( http: / / www.21cnjy.com )能力,可假设有1 mol硫黄充分燃烧,则据反应S+O2SO2知反应耗O2 1 mol,流量计1充入O2为1.5 mol,生成SO2 1 mol,据反应2SO2+O22SO3知理论上1 mol SO2反应耗O2 0.5 mol,流量计2充入O2为1.25 mol,则流量计1、2充入氧气体积比(等于空气体积比)为6∶5(或1.2∶1);假设SO2转化率为95%,则尾气中SO2体积分数为×100%=0.4%。【出处:21教育名师】
【答案】 (1)①热交换器 增加SO3与浓H2SO4接触面积,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)21*cnjy*com
14.工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将S ( http: / / www.21cnjy.com )O2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO27%,O211%,N282%):
压强/MPa转化率/%温度/ ℃ 0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
(1)已知SO2的氧化是放热反应,如何利用表中数据推断此结论?
______________________________________________________________。
(2)在400~500 ℃时,SO2的催化氧化采用常压而不是高压,主要原因是
______________________。
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高 ( http: / / www.21cnjy.com )SO2的转化率?________(填“是”或“否”),是否可以增大该反应所放出的热量?________(填“是”或“否”)。
(4)为提高SO3吸收率,实际生产中用________吸收SO3。
(5)已知:2SO2(g)+O2(g) ( http: / / www.21cnjy.com )2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,计算每生产1万吨98%的硫酸所需要的SO3的质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。
【解析】 (1)根据表格中的数据可以看出 ( http: / / www.21cnjy.com ),在相同压强下(如在0.1 MPa下)升高温度(如由400 ℃升高到500 ℃)时SO2的转化率降低(由99.2%降低为93.5%),即升高温度时此化学平衡向逆反应方向移动,而升高温度化学平衡应该向吸热反应方向移动,所以此反应的正反应为放热反应。(2)根据表格中的数据可以得知:在0.1 MPa SO2的转化率已经很高,如在400 ℃时已达99.2%,若增大压强到10 MPa,压强增大了100倍,但是SO2的转化率增大为99.9%,只增大了0.7%,变化不大。而压强增大100倍,需要对设备的材料、动力、能源等都作相应的提高,即要增大成本投入。(3)使用催化剂只能改变化学反应的速率,改变反应到达平衡的时间,不能使化学平衡发生移动,即对SO2的转化率不产生影响;而在一定条件下,化学反应放出的热量与参加反应的反应物的量成正比,因SO2的转化率不变,所以反应放出的热量也不会增大。(4)在生产实际中是采用98.3%的浓硫酸作吸收剂来吸收SO3的。因为若用水进行吸收会形成酸雾,将影响SO3的吸收效率。21世纪教育网版权所有
(5)SO2―→SO3―→H2SO4~反应热
==
解得:m(SO3)=8.0×109 g=8.0×103 t,Q=9.83×109 kJ。
【答案】 (1)压强一定时,温度升高,SO2转化率下降,说明升温有利于逆反应进行,所以正反应为放热反应21教育网
(2)增大压强对提高SO2转化率无显著影响,反而会增加成本 (3)否 否 (4)浓硫酸
(5)8.0×103 t 9.83×109 kJ
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