高中化学人教版选修二练习：1_1_1 生产硫酸的基本流程含解析

高中化学人教版选修二练习：1_1_1 生产硫酸的基本流程含解析

第一单元　走进化学工业 课题1　化工生产过程中的基本问题 课时训练1　生产硫酸的基本流程 基础夯实 ‎1.下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.SO2催化氧化时使用铁粉作催化剂 B.在催化反应室中运用热交换技术可以充分利用能源 C.把黄铁矿磨成细粉末,可以提高原料的利用率 D.该反应采用400~500 ℃温度主要是因为该温度下催化剂活性最好 解析：工业生产硫酸时使用的催化剂是V2O5,而不是铁粉。‎ 答案：A ‎2.下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是(　　)(导学号52690070)‎ A.硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是氧化还原反应 B.硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应 C.硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂 D.硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度条件下进行 解析：三个化学反应都是放热反应;三个反应中只有SO2SO3需使用催化剂;SO3H2SO4在常温下进行,且是非氧化还原反应。‎ 答案：B ‎3.在硫酸的工业制法中,下列生产操作与生产操作的主要原因两者都正确的是(　　)‎ A.黄铁矿燃烧前要粉碎,因为大块的黄铁矿不能燃烧 B.SO3用98%的硫酸吸收,目的是防止形成酸雾,以便SO3吸收完全 C.SO2氧化为SO3时需使用催化剂,这样可以提高SO2的转化率 D.造气阶段产生的炉气需净化,因为炉气中SO2会与杂质反应 解析：黄铁矿粉碎的目的是使矿石燃烧充分,提高原料利用率;使用催化剂不能使化学平衡移动,不能提高SO2的转化率;对造气阶段产生的炉气进行净化的目的是防止杂质使催化剂中毒。‎ 答案：B ‎4.以下有关工业生产硫酸的论述错误的是(　　)‎ ‎　　　　 　　　　　 　　　　　‎ A.为提高反应速率和原料利用率,黄铁矿要在“沸腾”状态下燃烧 B.为防止催化剂中毒,气体在进入催化反应室前要先净化 C.催化反应室中热交换装置的主要作用是预热未反应的气体和冷却反应后的气体 D.吸收塔中SO3从下而上,水从上而喷下,剩余气体从上部排出 答案：D 能力提升 ‎5.在工业制硫酸的过程中有以下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0,下列说法中错误的是(　　)(导学号52690071)‎ A.生产中通入过量的空气,可以提高二氧化硫的转化率 B.生产中选择400~500 ℃,不仅能加快反应速率,而且催化剂的活性好 C.根据实际情况在生产中选择常压,可以提高综合经济效益 D.在催化反应室被氧化生成的三氧化硫,进入吸收塔被水吸收制成硫酸 解析：用水吸收三氧化硫容易形成酸雾,应用98%的硫酸吸收三氧化硫。‎ 答案：D ‎6.以黄铁矿为原料,生产硫酸的流程可简示如下:(导学号52690072)‎ 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　　　、　　　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体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示。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点或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。 ‎ 解析：(2)煅烧黄铁矿制得的炉气中含有矿尘、砷和硒等的化合物、水蒸气;应对炉气进行除尘、水洗和干燥,避免催化剂中毒。‎ ‎(3)从图可知,在低温下进行时SO2的平衡转化率较高,但低温时催化剂的活性不高,反应速率慢,实际生产中采用400~500 ℃的温度。由图可知,在高压下进行时SO2的平衡转化率较高,但增大压强时SO2的转化率提高不大,且加压会增大成本和能量消耗,而常压下的转化率已很高,故实际生产中采用常压操作。‎ ‎(4)SO2和O2的反应为放热反应,而经净化后的炉气需要加热,故可通过热交换器,对冷的SO2、O2加热,达到充分利用能源的目的。‎ 答案：(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2‎ ‎(2)除尘　水洗　矿尘、砷、硒等化合物会使催化剂中毒,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资越大,消耗的能量越大;450 ℃时,SO2原料的转化率在0.1 MPa下的转化率已达到97%左右,再提高压强,SO2的转化率提高得很小,所以采用0.1 MPa 不选C点,因为温度越低,SO2的转化率虽然更高,但催化剂的催化作用会受影响,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　上层反应气体经热交换器温度降到400~500 ℃进入下层使反应更加完全 ‎