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-1-第1单元走进化学工业一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分)1.下列化工生产中所发生的主要化学反应，不涉及氧化还原反应的是()A．氯碱工业B．接触法制硫酸C．制造普通玻璃D．工业合成氨解析：选C。各选项涉及的主要反应为：A项，2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；B项，S＋O2=====△SO2，2SO2＋O2催化剂△2SO3，SO3＋H2O===H2SO4；C项，SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑；D项，N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3。2.工业上以黄铁矿为主要原料制造硫酸的生产过程中，按反应先后顺序依次使用的主要设备是()A．接触室沸腾炉吸收塔B．沸腾炉接触室吸收塔C．沸腾炉吸收塔接触室D．接触室吸收塔沸腾炉解析：选B。黄铁矿为主要原料制造硫酸的生产过程中，按反应先后顺序依次为沸腾炉、接触室、吸收塔。3.下图是合成氨的简要流程示意图沿X路线回去的物质是()A．N2和H2B．催化剂C．NH3D．H2解析：选A。从合成塔出来的混合气中有相当一部分是未反应的氮气和氢气，单程转化会造成极大的浪费，实际生产中采用了循环法，将它们重新送回合成塔继续反应，同时不断地补充新鲜的原料气。-2-4.下列有关合成氨工业的说法中，正确的是()A．从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高C．合成氨工业的反应温度控制在500℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动D．我国合成氨厂采用的压强是10～30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大解析：选B。虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%，但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的效率还是很高的，因此A项不正确。控制反应温度为500℃，一是为了使反应速率不至于很低，二是为了使催化剂活性最大，因此，C选项不正确。增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，我国的合成氨厂一般采用1×107～3×107Pa，但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大，因此，D选项不正确。5.合成氨时既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是()①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3⑥补充N2或H2⑦加催化剂⑧减小N2或H2的量A．③④⑤⑦B．②⑤⑥C．②⑥D．②③⑥⑦解析：选C。合成氨反应N2(g)＋3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)ΔH0的特点为：正反应放热且气体体积减小。要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，应选C。6.在下表的工业生产与所排放的对应污染物中，正确的是()选项ABCD工业生产名称炼铁炼钢氨氧化法制硝酸接触法制硫酸主要污染物一氧化氮、二氧化氮一氧化碳、棕色烟尘二氧化硫、三氧化硫一氧化碳、黑色烟尘解析：选B。工业生产名称与主要污染物的正确对应关系是：炼铁——一氧化碳、黑色烟尘；炼钢——一氧化碳、棕色烟尘；氨氧化法制硝酸——一氧化氮、二氧化氮；接触法制硫酸——二氧化硫、三氧化硫。7.盛放NaOH溶液的试剂瓶口部，时间长了会有白色固体附着，该固体的成分是()A．NaOHB．Na2CO3-3-C．NaHCO3D．Na2CO3·10H2O解析：选B。变化过程为：NaOH―→Na2CO3·xH2O―→Na2CO3。8.下列关于工业合成氨生产的叙述中，正确的是()①使氮气与氢气的体积比大大超过1∶3，提高原料气的利用率②将反应混合物中的氮气和氢气分离出来，循环到合成塔，提高原料气的利用率③将反应混合物进行分馏，从中分离出氨④将反应混合物用冷水进行冷却，从中分离出氨A．①②B．③④C．①③D．②④解析：选D。合成氨的原料气氮气和氢气的制备，都是高成本的，在实际配料中使V(N2)∶V(H2)＝1∶3，化学反应中氮气和氢气的转化率相等，原料气的使用效益才最好。氨易液化，氮气和氢气都很难液化，将合成氨的反应混合物采用冷水冷却这样的简单方法就能使氨变成液体而与氮气、氢气分离开来，不需要使用分馏这样复杂的方法。9.在一定温度和压强下，合成氨反应达到平衡后，下列操作不会影响到氨的产率的是()A．恒温恒压下充入氨气B．恒温恒容时充入氮气C．恒温恒容时充入氦气D．恒温恒压时充入氦气解析：选C。只要平衡不发生移动，就不会导致氨的产率发生变化，选项A增加了生成物的浓度，平衡逆向移动；选项B中增大了反应物浓度，平衡正向移动；选项C中各反应物、生成物的浓度均没有变，平衡不移动；选项D中恒温恒压时充入氦气，体积变大，平衡逆向移动。10.下列有关Na2CO3和NaHCO3性质比较中，不正确的是()A．热稳定性：Na2CO3NaHCO3B．常温时，在水溶液中的溶解度：Na2CO3NaHCO3C．与稀盐酸反应快慢：Na2CO3NaHCO3D．物质的量相同时，消耗盐酸：Na2CO3NaHCO3解析：选C。Na2CO3与盐酸反应分两步进行，比NaHCO3慢。11.对于反应2SO2＋O2V2O5500℃2SO3，下列判断正确的是()A．2体积SO2和足量O2反应，必定生成2体积SO3-4-B．其他条件不变，增大压强，平衡必定向左移动C．平衡时，SO2的消耗速率必定等于O2生成速率的两倍D．平衡时，SO2浓度必定等于O2浓度的两倍解析：选C。因为反应是可逆的，所以2体积SO2和足量O2反应，生成的SO3必定小于2体积。因为不知道在化学反应的初始状态SO2浓度是否等于O2浓度的两倍，所以在化学平衡时也不知道SO2浓度是否等于O2浓度的两倍。12.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直接吸收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：选D。二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小。二氧化氮与水反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，还会放出有毒气体NO。黄铁矿本来就是无机矿物质，又经过高温煅烧后，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。硫酸生产厂的废气中含有少量二氧化硫气体，二氧化硫可用作漂白剂。13.以下有关接触法制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，气体在进接触室前要先净化C．接触室中热交换器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，水从上而下喷，剩余气体从上部出来循环利用解析：选D。为防止形成酸雾及加快吸收速率，三氧化硫是被浓硫酸吸收的，而不是被水吸收。14.构建和谐社会的内容之一是人类与环境的和谐发展，而“绿色化学”的内容是指从技术经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用，下列化学反应不符合“绿色化学”概念的是()A．消除硫酸厂尾气中的SO2：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3B．消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2OC．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O-5-D．制CuSO4：2Cu＋O2＋2H2SO4=====△2CuSO4＋2H2O解析：选C。选项中给出的4个反应均符合化学反应规律，从技术上、原理上均是可行的，但C项会产生污染环境的SO2气体，不符合“绿色化学”的主旨。15.某纯碱厂技术科的人员对该厂纯碱样品的质量进行检验。其中能够说明纯碱样品中可能含有杂质(NaHCO3)的实验是()①样品溶于水，并加入足量的澄清石灰水，变浑浊；②样品溶于水，并加入足量的BaCl2溶液，变浑浊；③样品在硬质试管中加强热，排出的气体通入澄清石灰水，变浑浊；④向样品中滴加稀盐酸，排出的气体通入澄清石灰水，变浑浊。A．①②③B．①③④C．①②④D．只有③解析：选D。依据纯碱(Na2CO3)与NaHCO3的性质不同进行区别，Na2CO3、NaHCO3都能与Ca(OH)2反应产生沉淀，即Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2H2O＋Na2CO3；Na2CO3、NaHCO3都能与盐酸反应放出气体，即Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，所以①、④不能说明样品中是否含有NaHCO3。由于BaCl2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaCl，而NaHCO3不能与BaCl2反应，所以②中浑浊现象只能说明Na2CO3一定存在，不能确定是否有NaHCO3，而2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，Na2CO3受热不分解，所以③中现象一定能说明有NaHCO3存在。二、非选择题(本题包括5小题，共55分)16.(12分)以天然气、焦炭、水、空气为初始原料，可以制得若干化工产品：请回答下列问题：(1)合成氨中原料气体N2来源于空气，可采用将空气________和________两种方法，H2可采用上述反应①，其化学方程式为______________________________。(2)对于合成氨N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3ΔH＜0，其中N2与H2体积比高于1∶3-6-的原因是____________________；及时分离NH3的方法是__________________。(3)制取NH4NO3时，NH3的用途有两种，制HNO3的量大于与HNO3反应的量的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)发生反应⑤的化学方程式为________________________________________。(5)发生反应③生成C8H18的化学方程式为____________________。解析：(1)由空气中获得N2，去掉O2，可采用深冷分离空气或氧燃烧法。制取H2的反应①为CH4＋2H2O=====催化剂高温CO2＋4H2。(2)由于原料气H2制取比N2成本高，为了使H2的转化率提高，可提高N2的加入量，故N2与H2加入体积比高于1∶3；及时分离NH3，使化学平衡向右进行，可以使NH3冷却液化分离。(3)由于NH3转化为HNO3的过程中发生了反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO及各步反应有损失，一般应为制HNO3时NH3用量较大。(4)根据反应条件信息及元素守恒，反应⑤应为：CO2＋2NH3=======一定条件CO(NH2)2＋H2O。(5)根据反应条件信息及元素守恒，反应③应为：8CO＋17H2=========Co443K～473KC8H18＋8H2O。答案：(1)深冷分离氧燃烧CH4＋2H2O=====催化剂高温CO2＋4H2(2)制H2的成本高于制N2，为了提高H2的转化率，可以提高N2的加入量冷却使NH3液化(3)由于NH3转化为HNO3的过程中，发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO及各步反应有损失，用于制HNO3的NH3量应较大(4)CO2＋2NH3=====一定条件CO(NH2)2＋H2O(5)8CO＋17H2=====Co443K～473KC8H18＋8H2O17.(10分)工业上以黄铁矿为原料制H2SO4所产生的尾气中除了含有N2、O2外，还有SO2、微量的SO3和酸雾，为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的SO2转化为有用的副产品，请按要求回答下列问题：(1)将尾气通入氨水中能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的方程式：_____