第1单元走进化学工业及答案.docx
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第1单元走进化学工业及答案
1.合成氨工业中，常加热至500℃，下列有关叙述正确的是（ ）
A．仅仅提高原料转化率
B．加快v正，减小v逆，促使平衡常数变大
C．使平衡向合成氨的方向移动，提高原料利用率
D．为加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间
解：
A、合成氨的反应为放热反应，温度越低，氮气和氢气的转化率越高，所以若仅仅提高原料转化率，应该温度越低越好，故A错误；
B、改变温度，正逆反应速率都会变化，不会出现加快v正、减小v逆的情况，故B错误；
C、该反应为放热反应，温度越低，反应越向着正向移动，原料的转化率越高，所以500℃不利于提高原料的利用率，故C错误；
D、合成氨工业中，既要保证N2、H2的转化率，又要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度500℃左右，即该温度下反应速率较大，故D正确；
故选D．
2.二氧化硫与氧气的反应为：
2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3 （g）；△H＜0，该反应在硫酸工业生产中应采取的适宜条件是（ ）
A．低温、低压、催化剂
B．高温、高压、催化剂
C．低温、常压、催化剂
D．适宜的温度、常压、催化剂
解：
由勒夏特列原理知高压虽然利于SO2生成，但在常压下SO2的平衡转化率已经很高，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，故实际生产中，通常采用常压操作，而低温反应速率较低，不利于生成，该反应的正反应为放热反应，升高温度不利用平衡向正反应方向移动，但必须选择合适的温度，不能太低，需考虑催化剂的活性．
故选D．
3.饱和食盐水在化工生产和中学化学中有广泛应用，下列使用饱和食盐水的叙述错误的是（ ）
A．除去氯气中的氯化氢：
抑制化学平衡移动，使氯气在水中的溶解度更小
B．实验室制乙炔气体：
使化学反应速率更快、更平稳，气体纯度更高
C．电解饱和食盐水：
提高氯离子浓度，增强其还原性，更易得到氯气
D．侯氏制碱：
提高Na+浓度有利于碳酸氢钠的析出
解：
A．氯气与水反应：
Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO，氯化钠溶液中氯离子浓度较大，可抑制氯气和水的反应，故A正确；
B．实验室用饱和食盐水制备乙炔，可减小反应速率，使反应较为平稳，故B错误；
C．氯离子浓度越大，溶液导电性越强，提高氯离子浓度，增强其还原性，有利于得到氯气，故C正确；
D．碳酸氢钠在水中的溶解度较小，提高Na+浓度，由Ksp（NaHCO3）=c（Na+）•c（HCO3-）可知有利于碳酸氢钠的析出，故D正确．
故选B．
4.下列有关工业生产的叙述正确的是（ ）
A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C．侯氏制碱法是将氨气和二氧化碳先后通入饱和氯化钠溶液中，制得碳酸氢钠固体，再在高温下灼烧，转化为碳酸钠固体
D．合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，氨的产率不变
解：
A、合成氨生产过程中将NH3液化分离，即减小生成物氨气的浓度，可以使化学反应速率减慢，但是能提高N2、H2的转化率，故A错误；
B、硫酸工业中，在接触室安装热交换器是利用反应放出的热量预热二氧化硫和氧气的混合气，故B错误；
C、向饱和食盐水中通入氨气再通入二氧化碳即可生成碳酸氢钠固体，碳酸氢钠受热分解即可得到碳酸钠．故C正确；（注：
在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通氨气，后通二氧化碳因为氨气溶解度非常大，先通氨气后通二氧化碳，能增大二氧化碳的吸收，有利于生成纯碱）
D、合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，可使平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大，故D错误；
故选C．
5.下列化学工业有关设备、原料、反应条件配套的是（ ）
A．联合制碱法制纯碱：
吸氨塔、碳酸塔、食盐、二氧化碳、氨、30℃-35℃的氨化饱和食盐水吸收CO2
B．接触法制硫酸：
氧化炉、硫铁矿、V2O5、4000-5000℃
C．合成氨：
沸腾炉、焦炭、铁触媒、5000℃
D．氨氧化法制硝酸：
合成塔、空气、铂铑合金、8000℃
解：
A．联合制碱法制纯碱：
吸氨塔、碳酸塔、食盐、二氧化碳、氨、30℃-35℃的氨化饱和食盐水吸收CO2；故A正确；
B．接触法制硫酸：
沸腾炉、接触室、吸收塔、硫铁矿、V2O5、400-500℃；故B错误；
C．合成氨：
合成塔、200MPa铁触媒、500℃，故C错误；
D．氨氧化法制硝酸：
氧化炉、吸收塔、空气、铂铑合金、800℃，故D错误；
故选A．
6.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而满足了当时日益增长的人口对粮食的需求．下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是（ ）
A．①②③B．②④⑤C．①③⑤D．②③④
解：
反应原理为N2（g）+3H2（g）---2NH3（g），△H＜0，为提高原料转化率，应使平衡向正方向移动，
根据方程式反应前后气体的化学计量数的关系可知增大压强有利于平衡向正方向移动；正反应放热，升高温度不利用平衡向正反应方向移动，催化剂对平衡移动无影响，液化分离出氨气，可使生成物浓度减小，则可使平衡向正向移动，氮气和氢气的再循环，可增大反应物浓度，有利于平衡向正向移动，
故选：
B．
7.下列说法不正确的是（A）
A．硫酸厂应该建在靠近原料产地的地区
B．接触法制硫酸的主要步骤是造气、接触氧化和三氧化硫的吸收
C．由于常压下SO2转化为SO2的转化率很高，所以SO2接触氧化时不采用高压的反应条件
D．工业“三废”的综合利用不仅减少污染，还获得有用的副产品
解析：
硫酸厂会产生污染性气体，因此应远离住宅区，由于硫酸的运输成本较高，因此应靠近硫酸消费区域。
8.我国化学家侯德榜根据在相同的温度下NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度都小的性质，运用CO2+NH3+H2O+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱．下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：
则下列叙述正确的是（ ）
A．A气体是CO2，B气体是NH3B．第Ⅲ步得到的晶体是难溶于水的
C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶
解：
A、依据侯德榜制碱的原理：
向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备；食盐A为氨气，B为二氧化碳，故A错误；
B、第Ⅲ步得到的晶体是碳酸氢钠，碳酸氢钠易溶于水，故B错误；
C、过滤操作得到碳酸氢钠晶体需要的仪器有：
烧杯、漏斗、玻璃棒．故C正确；
D、第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，故D错误；
故选：
C．
9.氨碱法（索氏）和联合制碱法（侯氏）是两大重要的工业制碱法，
氨碱法
联合制碱法
A
原料
食盐、氨气、生石灰
食盐、氨气、二氧化碳
B
可能的副产物
氯化钙
氯化铵
C
循环物质
氨气、二氧化碳
氯化钠
D
评价
原料易得；设备复杂；能耗高
原料利用率高；废弃物少
下列表达不正确的是（ ）
解：
A、氨碱法原料有：
食盐（氯化钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气，联合制碱法原料有：
食盐、氨气、二氧化碳，故A错误；
B、氨碱法可能的副产物为氯化钙，联合制碱法可能的副产物氯化铵，故B正确；
C、氨碱法循环物质：
氨气、二氧化碳，联合制碱法循环物质：
氯化钠，二氧化碳，故C错误；
D、氨碱法原料（食盐和石灰石）便宜，产品纯碱的纯度高，副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用，制造步骤简单，适合于大规模生产，但设备复杂；能耗高，氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%～74%；联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上，废弃物少，故D正确；
故选AC．
10.合成氨在农业和国防中有很重要的意义，在实际工业生产中，常采用下列措施，其中可以用勒夏特列原理解释的是（ ）
①采用较高温度（400℃～500℃）
②采用较高压强（20MPa～50MPa）
③用铁触媒加快化学反应速率
④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来．
解：
①合成氨反应为放热反应，升高温度不利用平衡向正方向移动，但升温却可提高反应速率，催化剂活性大，与勒沙特列原理不符，故①不符合；
②反应是气体体积减小的反应，加压平衡正向进行符合化学平衡移动原理，可以用勒夏特列原理解释，故②符合；
③用铁触媒加快化学反应速率，是利用铁触媒做催化剂降低反应的活化能，加快反应速率，不改变化学平衡，不能用勒夏特列原理解释，故③不符合；
④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，减少生成物浓度，平衡正向进行，可以用勒夏特列原理解释，故④符合；
综上所述②④正确；
故选C．
11.工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔。
在沸腾炉内二硫化亚铁与氧气发生反应，生成二氧化硫；在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气化合，生成三氧化硫;三氧化硫流经吸收塔时，采用98.3%的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸。
下面的装置是仿照工业上制备硫酸的流程设计出来的。
见下图：
（1）写出在催化剂表面所发生的反应的方程式：
（2）在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，你是如何控制与估计的？
（3）学生为了比较探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫而不用水，特用上述装置进行模拟实验。
若丁装置在反应过程中先出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直都没有任何现象，产生这种现象的原因是：
（4）如果要科学地准确地进行探究浓硫酸与水吸收三氧化硫的效果，应该如何操作？
（5）处理尾气的方法有：
解析：
工业合成硫酸的第二步反应（2SO2+O2
2SO3）是在接触室进行的，这是一个可逆反应，实际生产中通常是采用增大氧气的浓度来提高二氧化硫的转化率。
甲装置中有两个进气管，一个出气管，进气管的下端都没入浓硫酸中，气体进入时液体中就能观察到气泡，可通过调节气泡的数目来控制气体比例。
SO3与水反应生成硫酸，会放出大量的热，使得水气化在上方形成饱和蒸汽，阻止气体与水的进一步反应，为了防止酸雾的生成，工业上通常采用98.3%的浓硫酸进行吸收。
本实验就因此而设计了一个对比装置，丙瓶中盛有浓硫酸，丁瓶中盛有水，这样，丁装置出现酸雾，丙装置没有明显现象。
答案：
（1）2SO2+O2=2SO3
（2）可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率估计。
（3）原因有两个：
（1）浓硫酸对三氧化硫的吸收效果远好于水，三氧化硫被浓硫酸完全吸收了；
（2）插入浓硫酸溶液的导管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大，三氧化硫气体往水中冒出来了，与水蒸气化合形成酸雾。
（4）净化二氧化硫和氧气。
（因为三氧化硫很易跟水蒸气化合生成酸雾，会影响二氧化硫跟氧气的化合，以及三氧化硫的吸收。
）
（5）用碱液吸收
12.国化学家侯德榜改革国外的Na2CO3生产工艺，创造了侯氏制碱法，又叫联邦制碱法，该法是将合成氨工厂生产的NH3及副产品
CO2，通入到饱和食盐水中得到NaHCO3，分离出的NaHCO3加热制得Na2CO3．某研究性学习小组设计如图所示的模拟装置，该装置可实现部分原料的循环使用．
（1）分液漏斗甲中为盐酸，装置B中试剂为，分液漏斗乙中是易挥发的某试剂，该试剂为．
（2）实验操作过程中，应先打开（填“k1”或“k2”），当观察到现象时，再打开另一个弹簧夹．
（3）装置E中试剂为饱和NaCl溶液，该装置能体现绿色化学思想的两个作用是
、．
（4）老师认为在C、D之间还应增加一个装置，该装置作用为．
（5）写出C中生成NaHCO3的化学方程式．
解：
（1）分液漏斗甲中为盐酸，滴入A中和石灰石反应生成二氧化碳气体，气体中含有氯化氢气体，装置B中试剂为饱和NaHCO3溶液，依据候氏制碱原理可知D装置是制备氨气的装置，结合液体滴入固体氢氧化钠产生氨气实验判断，乙分液漏斗中为浓氨水滴入后会生成氨气通入C装置反应；分液漏斗乙中是易挥发的某试剂，该试剂为浓氨水；
故答案为：
饱和NaHCO3溶液；浓氨水
（2）候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水，二氧化碳气体水中溶解性较小，实验饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体；实验操作过程中，应先打开k2，观察到E中漏斗有液面上升时，再打开另一个弹簧夹K1．故答案为：
k2，观察到E中漏斗有液面上升时；
（3）装置E中试剂为饱和NaCl溶液，该装置能体现绿色化学思想的两个作用是：
吸收氨气防止污染；获得NaCl和氨水的饱和液循环使用；
故答案为：
吸收氨气防止污染；获得NaCl和氨水的饱和液循环使用；
（4）氨气极易溶于水直接通入食盐水会发生倒吸，实验CD间应加一个放倒吸的装置，故答案为：
防止倒吸；
（5）C中生成NaHCO3的化学方程式：
NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；故答案为：
NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
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