1.1化工生产过程中的基本问题 试卷（含答案） (3)

1.1化工生产过程中的基本问题
试卷（含答案）
1.城市环境污染是当前突出的环境问题之一。如图A所示,X河流经某工业城市Y,其中a处在上游,附近有丰富的黄铁矿资源;d处在下游,附近有多个企业以硫酸为原料。根据某月Y市环保局监测站对X河水水质监测的结果,绘制成简图如图B所示。下列说法错误的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段
B.生活污水、固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源
C.d处污染程度减小,可能是某些污染物的离子间发生反应生成沉淀所致
D.该城市建设硫酸厂时,综合考虑诸多因素选址在b处最合理
解析:由于bc段污染程度呈上升趋势,则bc段是产生污染的地区,cd段逐渐下降,说明污染的物质之间发生化学反应,以气体或沉淀的形式析出,河水水质变为原始状态。由于b处是市区用水的上游,则硫酸厂应选在河水的下游。
答案:D
2.硫酸制造业中采取以下几种措施:①改进煅烧硫铁矿的技术;②氧化二氧化硫时使用催化剂;③在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器;④将二氧化硫进行多次循环氧化;⑤回收利用尾气中的二氧化硫。其中能减少酸雨产生的措施是(　　)
A.①②④⑤
B.②③④⑤
C.①②③④⑤
D.④⑤
解析:改进煅烧硫铁矿的技术、氧化二氧化硫时使用催化剂和在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器,都不涉及减少二氧化硫排放的问题。
答案:D
3.含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%,则下列说法错误的是(　　)
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FeS290%
解析:该黄铁矿含FeS2为×48%=90%,D项正确,A项错误;煅烧时FeS2损失2%,则其中的铁和硫也都损失2%。
答案:A
4.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
解析:硫酸厂是污染性的企业,不应建在风景区;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,A错误;将SO2排放到高空,SO2的总量不会减少,且SO2会形成酸雨危害环境,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效益,D错误。
答案:C
5.某化学兴趣小组的同学为模拟工业制造硫酸的生产过程,设计了如图所示的装置,请根据图示回答问题。
(1)装置A用来制取氧气,写出相应的化学方程式:　　　　　　　　　　　。
(2)燃烧炉内放一定量黄铁矿粉末,在高温条件下和A装置制出的氧气充分反应,其化学方程式为_____________;现有含FeS2
60%的黄铁矿100
t,如果在煅烧过程中,S损失了18%,则可生产质量分数为98%的硫酸_________吨。
(3)C装置为净化装置,若无该装置,将混合气体直接通入D装置,除对装置有腐蚀外,还会造成的后果是_________________________。
(4)工业上利用2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)反应制备SO3,下表是在一定条件下测定的SO2的转化率,根据表格中提供的数据,请选择工业利用该反应制备SO3的温度与压强　　　　　　　。
转化率/%　　压强/MPa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
(5)为检验从接触室出来的气体成分,甲同学设计如下实验:
①A中盛放的试剂是__________。
②B中盛放98.3%的硫酸的作用是_________________,乙同学提出可用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的硫酸,请你判断乙同学的方案____________(填“可行”或“不可行”),说明理由　______________。
③C中盛放的试剂是_____________,其作用是_______________________。
解析:(1)根据图示装置确定是实验室不加热快速制氧气,所以可以用双氧水与二氧化锰或过氧化钠与水反应制备。(2)燃烧炉中黄铁矿与氧气的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,设可生产质量分数为98%的硫酸质量为x,FeS2的质量为100
t×60%,FeS2中所含硫元素的质量为100
t×60%×。
根据硫元素守恒得:S~SO2~SO3~H2SO4
32
98
　100
t×60%××(1-18%)
x×98%
解得x=82
t。
(3)砷、硒杂质会使催化剂中毒。(4)分析表中数据发现,在常压,400~500
℃时转化率已经比较高了。(5)关键是要明确从接触室引出的气体成分主要是考虑SO3、SO2和O2,结合各种气体成分的性质进行分析解答。
答案:(1)2H2O22H2O+O2↑或2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
(2)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2　82
(3)催化剂中毒
(4)400~500
℃;常压
(5)①BaCl2溶液　②除SO3　不可行　SO3与NaHSO3反应生成SO2,对实验结果造成干扰
③酸性KMnO4溶液或溴水　检验并吸收SO2
6.下图装置可以进行测定SO2转化成SO3转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8
℃,沸点是44.8
℃。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为Na2SO3(s)+H2SO4(85%)Na2SO4+H2O+SO2↑
(1)根据实验需要,应该在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接合适的装置。请从下图A~E装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处连接的装置分别是　　　　、　　　　、　　　　。
(2)实验时,浓硫酸顺利地滴入烧瓶中,甲仪器所起作用的原理是　。
(3)从乙处均匀通入O2,为使SO2有较高的转化率,实验时,在加热与滴加浓硫酸过程中应采取的操作是 　。
(4)用大火加热烧瓶时,SO2的转化率会　　　　(填“增大”“不变”或“降低”)。
(5)用a
mol
Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2一段时间后,称得Ⅲ装置质量增加b
g,则本实验中SO2的转化率为　　　　。
解析:明确实验目的:测定SO2的转化率。
反应原理:2SO2+O2
2SO3
可测量催化反应后剩余SO2的质量。
(1)选择实验仪器、药品:经发生器出来的气体是O2、SO2及少量水蒸气,首先应干燥,Ⅰ处应为装置B;反应后气体成分为O2、SO2、SO3,从提供选择的装置来看,可用NaOH溶液吸收SO2来测量SO2的质量,但有SO3干扰,应先除去SO3,考虑到SO3很容易液化,故在Ⅱ处选装置A,Ⅲ处选装置E。
(4)用大火加热烧瓶时,产生SO2的速率太快,来不及转化,故转化率会降低。
(5)由Na2SO3→SO2可知产生的SO2也为a
mol,64a
g
SO2的转化率为×100%。
答案:(1)B　A　E
(2)维持烧瓶与分液漏斗内的压强相等
(3)先加热V2O5,然后缓慢滴加浓硫酸
(4)降低
(5)×100%