学年人教版选修2 第一单元 走进化学工业 作业 4.docx
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学年人教版选修2第一单元走进化学工业作业4
第一单元走进化学工业
一．选择题（共10小题）
1．被称为人体冷冻学之父的罗伯特•埃廷格在1962年写出《不朽的前景》一书。
他在书中列举了大量事实，证明了冷冻复活的可能。
比如，许多昆虫和低等生物冬天都冻僵起来，春天又自动复活。
下列结论中与上述信息相关的是（ ）
A．化学反应前后质量守恒
B．低温下分子无法运动
C．温度降低，化学反应停止
D．温度越低，化学反应越慢
2．下列对化学反应的认识错误的是（ ）
A．化学反应会引起化学键的变化
B．化学反应会产生新的物质
C．化学反应必然引起物质状态的变化
D．化学反应必然伴随着能量的变化
3．在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中不正确的是（ ）
A．容器内原子总数不变
B．容器内压强不变
C．容器内分子总数不变
D．发生的反应属于取代反应
4．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，有关合成氨的说法正确的是（ ）
A．升温能提高氢气的转化率
B．采用20～50MPa能提高催化剂的效率
C．使用催化剂能提高NH3的百分含量
D．循环使用未反应的N2和H2能节约成本
5．下列说法不正确的是（ ）
A．“氮的固定”过程氮元素一定被氧化
B．工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备金属铝
C．氮氧化物会造成“光化学烟雾”、“酸雨”等环境危害
D．长期放置的浓硝酸常显黄色是因为溶有NO2的缘故
6．已知K2Cr2O7溶液中存在如下平衡：
Cr2O72﹣（aq，橙色）+H2O（l）⇌2H+（aq）+2CrO42﹣（aq，黄色）
现进行如下实验：
①向试管中加入4mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液，再滴加1mol/LNaOH溶液至稍过量；
②向①所得溶液中滴加1mol/LHNO3溶液至稍过量。
下列分析不正确的是（ ）
A．上述反应平衡常数的表达式为：
K=[c（H+）•c2（CrO42﹣）]/[c（Cr2O72﹣）•c（H2O）]
B．实验①现象：
溶液由橙色变为黄色，实验②现象：
溶液由黄色变为橙色
C．实验①和②的目的是探究H+浓度对上述平衡的影响
D．预测稀释K2Cr2O7溶液时，溶液颜色由橙色变为黄色
7．下列反应条件的控制中，不恰当的是（ ）
A．为了防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆
B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C．为加快KClO3的分解速率，加入MnO2
D．为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却
8．对于平衡体系2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H＜0．下列结论中正确的是（ ）
A．若温度不变，将容器的体积增大一倍，此时的SO2浓度变为原来的0.5倍
B．若平衡时SO2、O2的转化率相等，说明反应开始时，两者的物质的量这比为2：
1
C．若从平衡体系中分离出SO3，则有利于提高SO2的转化率和加快正反应速率
D．平衡状态时SO2、O2、SO3的物质的量之比一定为2：
1：
2
9．一定温度下，某容器中加入足量碳酸钙，发生反应CaC03（s）=CaO（s）+CO2（g）达到平衡．下列说法正确的是（ ）
A．将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，C02的浓度为原来的2倍
B．CaCO3（s）加热分解生成Ca0（s）和C02，△s＜0
C．将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体密度不变
D．保持容器体积不变，充入He，平衡向逆反应方向进行．
10．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面的说法错误的是（ ）
A．能够节约原料和能源B．能够提高产品的产量
C．能够提高经济效益D．能够提高化学反应速率
二．填空题（共10小题）
11．“低碳”既是时尚，也是环保要求．“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式．下面是几个工厂利用废气、废渣（液）联合生产化肥硫酸铵的工艺：
请回答下列问题：
（1）工艺操作②为：
．
（2）工业合成氨的化学方程式为：
．
（3）副产品的化学式为 ．该联合生产工艺中可以循环使用的物质是 ．
（4）在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是
（5）写出生成“产品”的化学方程式：
．
12．实验室合成氨装置如图：
试回答：
（1）装置甲的作用是：
① ，② ，
（2）从丙导出的气体是 ，
（3）乙中发生的反应方程式为 ，
（4）检验产物的简单化学方法是 ．
13．写出“雷雨发庄稼”过程的三个化学方程式：
（1）
（2） （3）． ．
14．
（1）人类可以主动参与氮循环，合成氨工业就是参与的手段之一．以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，它具有污染小、成本低等诸多优点．其过程大体如图1所示：
①请写出用天然气制备氢气的化学方程式：
．
②写出合成尿素反应的化学方程式：
．
③写出O2与NH3反应生成NH4NO3和H2O的化学方程式：
．
④每生产1molNH4NO3最少需要NH3 mol，而要生产这些NH3又最少需要CH4 mol．
（2）科学家已获得极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体（如图2）．已知断裂1molN﹣N键吸收193kJ热量，断裂1molN≡N键吸收941kJ热量，则1molN4气体转化为N2时要释放 kJ能量．
15．NaCl是价廉且应用广泛的化工业原料，例如应用于纯碱工业、氯碱工业、氯酸钾工业、肥皂工业等。
（1）19世纪60年代氨碱法是纯碱工业广泛使用的方法，20世纪20年代以后被联合制碱法逐渐取代。
①请写出以NaCl为原料利用氨碱法生产纯碱的化学方程式 。
②在联合制碱法中，纯碱工厂与 工厂进行联合生产，以方便的获得原料 。
③在联合制碱法中循环使用，而在氨碱法中循环使用率不高的物质是 。
（2）氯酸钾是重要的化工业产品，在火柴、炸药、雷管、焰火等制造中有重要应用，工业中首先通过电解热食盐水制得氯酸钠，再加入一定量的氯化钾即可得到氯酸钾沉淀。
①在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中大量使用氯酸钾，主要应用氯酸钾的 性。
②请写出电解食盐水生产氯酸钠的化学方程式 。
该工艺过程中使用的装置与氯碱工业中使用的装置主要区别有 （请答出两点）。
（3）在肥皂的工业生成过程中，也要使用NaCl的目的是 。
16．工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨﹣空气混合气中氧氨比的关系．其中直线表示反应的理论值；曲线表示生产实际情况．当氨氧化率达到100%，理论上r
= ，实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是 ．
17．化学反应原理对化学反应的研究具有指导意义．
（1）机动车废气排放已成为城市大气污染的重要来源．
①气缸中生成NO的反应为：
N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H＞0．汽车启动后，气缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，请分析两点原因 、 ．
②汽车汽油不完全燃烧时还产生CO，若设想按下列反应除去CO：
2CO（g）=2C（s）+O2（g）△H＞0，该设想能否实现？
（选填“能”或“不能”），依据是 ．
（2）氯气在298K、100kPa时，在1L水中可溶解0.09mol，实验测得溶于水的Cl2约有
与水反应．该反应的离子方程式为 ，在上述平衡体系中加入少量NaOH固体，溶液中Cl﹣浓度 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）一定条件下，Fe3+和I﹣在水溶液中的反应是2I﹣+2Fe3+═I2+2Fe2+，当反应达到平衡后，加入CCl4充分振荡，且温度不变，上述平衡向 （选填“正反应”或“逆反应”）方向移动．请设计一种使该反应的化学平衡逆向移动的实验方案 ．
18．中科院大气研究所研究员张仁健课题组与同行合作，对北京地区PM2.5化学组成及来源的季节变化研究发现，北京PM2.5有6个重要来源，其中，汽车尾气和燃煤分别占4%、18%（如图1所示）
（1）用于净化汽车尾气的反应为：
2NO（g）+2CO（g）
2CO2（g）+N2（g）
已知该反应在570K时的平衡常数为1×1059，但反应速率极慢．下列说法正确的是：
A．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度
C．增大压强，上述平衡右移，故实际操作中可通过增压的方式提高其净化效率
D．提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂
（2）CO对人类生存环境的影响很大，CO治理问题属于当今社会的热点问题．镍与CO反应的化学方程式为Ni（s）+4CO（g）⇌Ni（CO）4（g），镍与CO反应会造成镍催化剂中毒．为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO2除去CO，生成物为S和CO2．已知相关反应过程的能量变化如图2所示：
则用SO2除去CO的热化学方程式为 ．
（3）NH3催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．发生的化学反应是：
2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）
2N2（g）+3H2O（g）△H＜0．为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是（任意填一种） ．
（4）利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下：
NO
NO2
N2
反应Ⅰ的化学方程式是2NO+ClO2+H2O═NO2+HNO3+2HCl，反应Ⅱ的离子方程式是 ．若有11.2LN2生成（标准状况），共消耗NO g．
（5）化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．该方法可用H2将NO3﹣还原为N2，25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12．其原理如图3所示．
电源负极为 （填A或B），阴极反应式为 ；若电解过程中转移了2mol电子，则质子交换膜左侧极室电解液的质量减少 克．
19．合成氨工业的原料气H2，可用天然气制取，其生产流程如图：
（1）写出反应I的反应方程式：
该反应的平衡常数表达式为：
；
（2）转化炉中反应为：
CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g），其平衡常数与温度关系如表：
温度
400℃
500℃
800℃
1000℃
平衡常数
10
9
1
0.5
该反应为：
反应（填“吸热”或“放热”）．
（3）合成氨反应原理为：
N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=﹣92.4KJ/mol
回答下列问题：
①工业合成氨原料氮气制备方法是 ；
②在一定温度下，将1molN2和3molH2充入一容积不变的密闭容时器中进行合成反应，达到平衡时，容器的压强为起始的
，平衡状态记为S0，则平衡时容器内NH3的体积分数为 ；若保持温度不变，开始时向容器加入amolN2，bmolH2，cmolNH3，要使反应始终向逆反应方向进行，且达到平衡后向各物质的理与原平衡S0完全相同，则起始时c的取值范围应是 ．
20．我国有丰富的天然气资源．以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：
填写下列空白：
（1）已知0.5mol甲烷和0.5mol水蒸气在t℃，pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了akJ热量．该反应的热化学方程式是：
．
（2）上述流程中，工业上分离H2、CO2合理的方法是 ．
A．混合气先通入氢氧化钠溶液，再在溶液中加盐酸
B．混合气加压冷却，使CO2液化
C．混合气用氨水洗涤
D．混合气先通入到石灰浆，然后高温煅烧固体，
（3）为了保证氨气顺利合成，在空气进入合成塔之前必须对空气进行 ，目的是 ；在合成氨的实际生产过程中，常采取将生成的氨从混合气体中分离出来，分离出氨的方法：
（4）合理地利用资源不仅可以提高经济效益，而且也是对社会、对全人类负责的表现，阐述图中的两处可以合理利用资源情况 ．
三．实验题（共4小题）
21．氮及其化合物在生产、生活中有着重要的作用．题中相关的实验装置如图1：
（1）实验室利用图1中的c装置制取氨气的反应方程式为：
．
（2）实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如图2
已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气．
①从上图中选择制取气体的合适装置（填代号）氮气 、氢气 ．
②氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有 、 ．
③氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨， （填“会”或“不会”）发生倒吸，原因是 ．
④用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是 ，锥形瓶中还可观察到的现象是 ．
⑤写出乙装置中氨氧化的化学方程式：
．
（3）一定条件下，N2O和CO的混合气体在点燃条件恰好完全反应，生成的3种产物均为大气组成气体，并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的
倍．请写出该反应的化学方程式 ．
22．半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O（g）．半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料．
完成下列填空：
（1）半水煤气含有少量硫化氢．将半水煤气样品通入 溶液中（填写试剂名称），出现 ，可以证明有硫化氢存在．
（2）半水煤气在铜催化下实现CO变换：
CO+H2O
CO2+H2，若半水煤气中V（H2）：
V（CO）：
V（N2）=38：
28：
22，经CO变换后的气体中：
V（H2）：
V（N2）= ．
（3）碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一．已知：
Na2CO3
K2CO3
20℃碱液最高浓度（mol/L）
2.0
8.0
碱的价格（元/kg）
1.25
9.80
若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是 ；缺点是 ．如果选择K2CO3碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？
写出这种方法涉及的化学反应方程式．
（4）以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案．取一定体积（标准状况）的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数．
①选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中．
②该实验方案中，步骤 （选填“Ⅳ”或“Ⅴ”）可以确定半水煤气中H2的体积分数．
23．氮元素在地球上含量丰富，其中氨气在工农业生产生活中有着重要的作用。
（1）大气中氮以 （填微粒符号）形式存在。
固氮是氮循环的重要环节，工业固氮制NH3反应温度选择500℃左右的原因是 。
（2）某兴趣小组用如图1装置探究氨的催化氧化，加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是 反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）图1中若取消3，在4中仅观察到大量白烟，该白烟的化学式可能为 。
（4）实验室还可用浓氨水与氢氧化钠固体混合，制得氨气。
请用平衡移动及其他相关的理论解释该方法能制备氨气的原因：
。
（5）按图2装置进行氨气的性质实验（旋塞1和旋塞2实验前关闭），G、H是两个等体积的容器。
先打开旋塞1，一段时间后，关闭旋塞1，再打开旋塞2，H瓶中现象依次是：
。
24．某化学兴趣小组在实脸室模拟侯德榜制碱法制备纯碱．主要步骤如下：
第一步：
配制饱和NaCl溶液，倒入烧杯中加热；
第一步：
控制温度在30﹣35℃．边搅拌边分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟；
第三步：
静置、过滤得NaHCO3晶体．用少量蒸馏水洗涤除去杂质，然后抽干；
第四步：
将第二步所得固体转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得纯碱固体，
已知：
温度高于35℃时，NH4HCO3会分解．有关盐的溶解度（g/100g水）如表：
盐
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
100℃
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.3
36.6
37.0
37.3
39.8
NH4HCO3
11.9
15.8
21.0
27.0
﹣﹣
﹣﹣
﹣﹣
﹣﹣
NaHCO3
6.9
8.1
9.6
11．l
12.7
14.5
16.4
﹣﹣
NH4Cl
29.4
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
55.3
77.3
回答下列问题：
（1）反应温度控制在30﹣35℃范围内，应采取的加热方法为 ，反应温度不能高于35℃的理由是 ．
（2）第三步静置后析出NaHCO3晶体的原因是 ；用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质粒子 （用离子符号表示）．
（3）若向过滤所得母液中加入 （填写试剂名称），并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl．
（4）纯碱产品不纯，含有NaHCO3、NaCl等杂质．测定纯碱中NaHCO3含量的方法是：
准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加l﹣2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为cmol/L的盐酸滴定至溶液由红色到无色（指示CO32﹣+H+=HCO3﹣反应的终点），所用盐酸体积为V1mL，再加1﹣2滴甲基橙指示剂，继续用盐酸滴定至溶液由黄变橙，所用盐酸总体积为V2mL．
①实验室配制一定体积cmol/L盐酸需用的仪器除了容量瓶、烧杯、量筒外还需 ；在容量瓶的使用方法中，下列操作正确的是 （填写标号）
a．使用容量瓶前检验它是否漏水
b．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配溶液润洗
c．配制溶液时，如果试样是固体，把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中．然后加蒸馏水定容
d．用容量瓶把溶液配制完成以后．直接贴上标签，放置备用
e．定容后盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次
②写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：
NaHCO3（%）= ．
四．推断题（共2小题）
25．图为工业合成氨生产简易流程图：
回答下列问题：
（1）合成氨所需的氮气来源于 ；合成氨所需的原料气氢气可由天然气制备，其主要反应为CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）；CH4和O2的反应：
2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）．CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气中氧气含量不同）混合反应，产物气体组成如表：
气体
CO
H2
N2
O2
体积（L）
25
60
15
2.5
计算该富氧空气中O2和N2的体积比V（O2）：
V（N2）= ．
（2）在合成氨的原科气中混有的杂质必须除去的原因是 ；
上述流程中热交换器的作用是 ．从合成塔出来的混合气体，通常仅含有15%（体积分数）的氨．为提高原料的利用率，通常采取的措施是 ．
（3）合成氮为放热反应，但工业上采用400℃﹣500℃的温度，主要原因是：
①该温度范围内反应速率较快．② ．
（4）氨可与CO2反应制备尿素（CO（NH2）2]，反应过程分为两步，试写出有关的化学方程式：
①氮气与二氧化碳在加热加压条件下化合生成氨基甲酸铵（H2NCOONH4）：
．
②氨基甲酸铵受热分解为尿素与水：
．
（5）新法合成氨常采用电解法合成．即常压下将氢气和用氢气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池中，氢气和氮气在电极上合成了氨，大大提高了氨的产率．新法合成氨所用的电解质能传导H+，则阴极的电极反应式为 ．
26．侯德榜制碱法生产流程为：
（1）沉淀池中反应的化学方程式：
；
（2）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠的操作方法为：
．
（3）上述流程中物质X的分子式为 ．
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．被称为人体冷冻学之父的罗伯特•埃廷格在1962年写出《不朽的前景》一书。
他在书中列举了大量事实，证明了冷冻复活的可能。
比如，许多昆虫和低等生物冬天都冻僵起来，春天又自动复活。
下列结论中与上述信息相关的是（ ）
A．化学反应前后质量守恒
B．低温下分子无法运动
C．温度降低，化学反应停止
D．温度越低，化学反应越慢
【分析】由题给信息可知，冷冻复活与反应速率有关，一般来说，温度越低，反应速率越小，温度越高，反应速率越大。
【解答】解：
温度的高低影响化学反应速率的快慢，温度越低，反应速率越慢，但反应不会停止，分子运动不会停止，与反应前后质量守恒无关。
故选：
D。
【点评】本题考查化学反应速率的因素，侧重于化学与生活的考查，有利于培养学生良好的科学素养，提高学生学习的积极性，难度不大，注意相关基础知识的积累。
2．下列对化学反应的认识错误的是（ ）
A．化学反应会引起化学键的变化
B．化学反应会产生新的物质
C．化学反应必然引起物质状态的变化
D．化学反应必然伴随着能量的变化
【分析】化学反应的实质是旧化学键的断裂新化学键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，化学反应既有物质的变化又伴随能量的变化，以此解答该题。
【解答】解：
A．化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，故A正确；
B．形成新化学键，则一定生成新物质，故B正确；
C．化学反应不一定能引起物质状态的变化，如氢气和氯气反应生成氯化氢，都是气体，没有状态的改变，故C错误；
D．断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，则化学反应必然伴随着能量的变化，常常变现为热量的变化，故D正确。
故选：
C。
【点评】本题考查了化学反应实质理解应用，为高频考点，侧重考查学生的分析能力，注意化学键断裂和形成是化学反应的实质，题目难度不大。
3．在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中不正确的是（ ）
A．容器内原子总数不变
B．容器内压强不变
C．容器内分子总数不变
D．发生的反应属于取代反应
【分析】甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳以及氯化氢，反应遵循质量守恒定律，以此解答该题．
【解答】解：
A．原子是化学变化中的最小微粒，根据质量守恒定律，化学变化前后原子的种类不变，故A正确；
B．二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳为液体，容器内压强减小，故B错误；
C．取代反应分子总数不变，如甲烷的第一步取代：
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl，两分子反应生成两分子，故C正确；
D．甲烷中H原子被Cl原子替代，为取代反应，故D正确。
故选：
B。
【点评】本题考查甲烷发生取代反应的特点，涉及质量守恒定律、化学反应中压强的变化，取代反应的判断等，侧重于学生的分析能力的考查，题目难度不大，掌握甲烷的取代反应是解题的关键．
4．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，有关合成氨的说法正确的是（ ）
A．升温能提高氢气的转化率
B．采用20～50MPa能提高催化剂的效率
C．使用催化剂能提高NH3的百分含量
D．循环使用未反应的N2和H2能节约成本
【分析】合成氨反应为N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H＜0，为放热反应，与哈伯法合成氨工艺相比较，催化剂不同，且在常压下进行，结合平衡移动的影响因素解答该题。
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