高中化学人教版选修二（学业分层测评）第一单元 走进化学工业 学业分层测评1含解析

高中化学人教版选修二（学业分层测评）第一单元 走进化学工业 学业分层测评1含解析

学业分层测评(一)‎ ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．在以下条件下，宜于建工厂的城市是(　　)‎ A．城市郊区有丰富的黄铁矿资源，但水源、能源稍显不充足 B．城市是一座风光秀丽、空气清新的旅游城市 C．城市有丰富的磷灰石，拟建一座大型的磷肥厂 D．城市需使用硫酸的工业不多，却有丰富的黄铁矿资源 ‎【解析】　本题考查了从综合的角度分析建设工厂的一般条件。‎ ‎【答案】　C ‎2．在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的催化反应室(见下图)，下列有关说法中错误的是(　　) ‎ ‎【导学号：64570002】‎ A．采用热交换装置，能充分利用“废热”，降低生产成本 B．预热含有二氧化硫的混合气体，有利于催化氧化 C．A处流出的气体为SO2和O2‎ D．预热SO3，有利于被浓硫酸吸收 ‎【解析】　此题考查了工业生产H2SO4的重要设备之一——催化反应室中气体的流向。原料SO2、O2从装置左侧中间进入热交换器，吸收热量后由A处流出再进入催化反应室发生反应，并放出大量的热，而热交换器的作用是把一部分热量交换给刚进入热交换器的原料气，然后由下端流入下一个装置，SO3温度过高不易被吸收，所以下端出来的气体温度较低，这也是热交换器的作用之一。‎ ‎【答案】　D ‎3．下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(　　)‎ A．在接触室中使用铁触媒作催化剂 B．在接触室中运用热交换技术可充分利用能源 C．把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率 D．该反应采用450～‎500 ℃‎主要是因为该温度下催化剂活性好 ‎【解析】　硫酸工业生产中，在接触室中用以V2O5为主的催化剂，使SO2氧化为SO3，A项错误；使用热交换装置可节约能源，B项正确；把硫铁矿粉碎可增大其与氧气的接触面，使反应更充分，速率更快，可提高原料的利用率，C项正确；反应温度采用450～500 ℃是因为该温度下催化剂活性最高，D项正确。‎ ‎ 【答案】　A ‎4．在接触法制硫酸工业中，接触室中装有热交换器。采用热交换器的好处是(　　)‎ ‎①充分利用热量，降低能耗　②促使平衡向正反应方向移动，提高产率　③减少热量对环境的污染　④提高最终产品的纯度 A．①　　　　　　　　　 B．①②‎ C．①②③ D．①②③④‎ ‎【解析】　使用热交换器能充分利用热量，减少热量对环境的污染。SO2转化为SO3是放热反应，温度降低有利于平衡向正反应方向移动。‎ ‎【答案】　C ‎5．下列废物处理方法中正确的是(　　)‎ A．化学实验中产生的二氧化硫废气可用浓硫酸吸收 B．化学实验中产生的二氧化氮废气可用水吸收 C．用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中，产生的废渣可用于提取燃料 D．用黄铁矿作原料生产硫酸的过程中，产生的废气可用于提取漂白剂 ‎【解析】　二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小，A项错误；二氧化氮一般用烧碱溶液吸收，发生的反应为：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，B项错误；黄铁矿本来就是无机矿物质，又经过高温煅烧，废渣的主要成分是氧化铁、二氧化硅、氧化铝等，从中提取燃料是不现实的，C项错误；硫酸生产过程产生的废气中含有较高浓度的二氧化硫气体，二氧化硫可用作漂白剂，D项正确。‎ ‎【答案】　D ‎6．城市的环境污染是当前突出的环境问题。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河水质检测的结果，绘制成简图如图B所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段 B．工业生活污水、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 ‎7．下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中，叙述错误的是(　　)‎ A．充分利用三个反应放出的热能来降低生产成本 B．为了防止尾气的污染，用氨水吸收尾气 C．硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，远离硫酸消费中心 D．生产过程中含有少量硫酸的污水，可用石灰乳中和处理 ‎【解析】　硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，但是远离硫酸消费中心，势必造成运输成本高等问题。‎ ‎【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】　该黄铁矿含FeS2为×48%＝90%，故D项正确，而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 ‎9．你认为减少酸雨产生的途径可以采取的措施是(　　)‎ ‎①少用煤做燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫　④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源 A．①②③　　　　　　 B．②③④⑤‎ C．①③⑤ D．①③④⑤‎ ‎【解析】　形成酸雨的主要气体污染物是SO2及NOx等，SO2主要来源于燃烧含硫的煤和石油，所以少用煤做燃料可减少酸雨的产生；燃料脱硫也可以减少酸雨的产生；开发新能源是减少SO2产生的新途径。则①③⑤都可减少SO2的产生，从而减少酸雨的产生。把工厂烟囱造高既不能使SO2转化，也不能减少SO2的产生，不符合题意。在酸化的土壤中加入石灰，只能改良土壤，而不能减少酸雨，不是正确方法。‎ ‎【答案】　C ‎10．有关硫酸工业综合经济效益的说法中，正确的是(　　)‎ A．甲地有丰富的黄铁矿资源，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，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。‎ ‎【答案】　C ‎[能力提升]‎ ‎11．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：‎ ‎(1)沸腾炉中发生的反应方程式为__________________________。‎ ‎(2)接触室中发生反应的化学方程式是 ‎____________________________________________________、‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是________(填字母)。‎ 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 ‎(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、化学方程式的书写等。‎ ‎(1)根据原子守恒即可写出方程式。‎ ‎(2)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3：2SO2＋O22SO3。‎ ‎(3)选项a，将黄铁矿粉碎能增加反应接触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。‎ ‎【答案】　(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2‎ ‎(2)2SO2＋O22SO3‎ ‎(3)abd ‎(4)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br －＋SO ‎12．(1)为防酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使含硫化合物进入大气)反应的化学方程式：______________________________________。‎ ‎(2)某有色金属冶炼厂排放的废气中含有SO2，先用石灰浆吸收SO2，然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO4·2H2O)。写出反应的两个化学方程式：____________________________________________________、‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(3)硫酸厂排放的尾气中SO2与硝酸厂排放的尾气中NO和NO2在催化剂作用下能发生氧化还原反应，释放出一种无色、无味、无毒的大气中含有的气体和一种常温(‎20 °C)、常压(101 kPa)下的无色液体，试分别写出它们发生反应的化学方程式：‎ ‎____________________________________________________、‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)注意“固硫”的含义；不使含硫的化合物进入大气。因而不包括下列反应：S＋O2SO2。含硫煤中的硫元素大多数是以化合态存在的，游离态的单质硫很少，上述反应也不能准确表示含硫煤中硫变为SO2的反应。‎ ‎(2)所提供的石灰浆应该是过量的，所以不会生成Ca(HSO3)2，否则得不到CaSO4·2H2O。‎ ‎(3)SO2与NOx发生反应，生成大气中含有的气体应是N2，NOx变为N2失去了O原子，SO2得到O原子变成了SO3，SO3在常温常压下是无色液体。‎ ‎【答案】　(1)CaO＋SO2CaSO3‎ ‎2CaSO3＋O22CaSO4‎ ‎(2)Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O ‎2CaSO3＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)‎ ‎(3)2SO2＋2NO2SO3＋N2‎ ‎4SO2＋2NO24SO3＋N2‎ ‎13．下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。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＋O22SO3‎ 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，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的体积。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%‎ ‎14．(2016·西安高二检测)工业制硫酸生产流程如图：‎ ‎(1)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________(填字母)。‎ A．升高温度　　　　　　 B．减小压强 C．不断补充空气 D．及时分离出SO3‎ ‎(2)在生产中，为提高催化剂效率采取的措施是________(填字母)。‎ A．净化气体 B．控制温度在400～‎‎500℃‎ C．增大催化剂与反应气体的接触面积 D．不断补充空气 ‎(3)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)‎ ΔH＝－196 kJ/mol。在‎450℃‎、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后，放出的热量________(填“＜”、“＞”或“＝”)196 kJ，理由是_________________________。‎ ‎(4)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在‎500 ℃‎，0.1 MPa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为V(SO2)∶V(SO3)∶V(O2)∶V(N2)＝0.46∶6.5∶7.7∶82，则SO2的利用率为_____。‎ ‎(5)生产硫酸过程中的尾气通常用氨水吸收，请写出该反应的化学方程式：‎ ‎____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)SO2转化为SO3是气体体积减小的放热反应，选择低温高压可提高转化率，同时可鼓入空气或分离出SO3，使平衡向右移动。C、D正确。‎ ‎(2)净化气体，防止催化剂中毒，A正确。在400～‎500 ℃‎ 时催化剂活性最高，B正确。增大与反应气体接触面积可提高催化效果，C正确。补充空气对催化效果无影响，D错。‎ ‎(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反应时，放热196 kJ，但可逆反应不能进行彻底，加入的2 mol SO2和1 mol O2不能全部反应，所以生成的三氧化硫小于2 mol，故放热小于196 kJ。‎ ‎(4)6.5/(6.5＋0.46)×100%≈93.4%。‎ ‎(5)尾气中含有SO2、SO3酸性气体，与氨水反应生成(NH4)2SO4和(NH4)2SO3。‎ ‎【答案】　(1)CD　(2)ABC ‎(3)＜　2 mol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO3，放出196 kJ的热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于196 kJ ‎(4)93.4%‎ ‎(5)2NH3·H2O＋SO3===(NH4)2SO4＋H2O，‎ ‎2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3＋H2O