知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．
硫酸工业：
硫酸是基础化工的重要产品，工业上制备硫酸的主要反应为：
造气：$\rm{4FeS_{2}+11O_{2}}$ $\rm{ \dfrac { \overset{\;{高温}\;}{ -}}{\;}}$ $\rm{2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2}}$
催化氧化：$\rm{2SO_{2}+O_{2}}$ $\rm{\underset{\triangle}{\overset{{催化剂}}{{\rightleftharpoons}}}}$ $\rm{2SO_{3}}$
吸收：$\rm{SO_{3}+H_{2}O→H_{2}SO_{4}}$
完成下列填空：
$\rm{(1)}$一定条件下，$\rm{1mol}$ $\rm{SO_{2}}$和$\rm{0.75mol}$ $\rm{O_{2}}$在容积为$\rm{1L}$的恒容密闭容器中发生反应，$\rm{5min}$时达到化学平衡。
$\rm{①}$反应达到平衡后若改变条件使平衡常数$\rm{K}$值变大，则在平衡移动过程中$\rm{υ(}$正$\rm{)}$ ______ $\rm{(}$填序号$\rm{)}$
$\rm{a.}$一直增大 $\rm{b.}$一直减小 $\rm{c.}$先增大后减小 $\rm{d.}$先减小后增大
$\rm{②}$达到平衡时若$\rm{SO_{3}}$的浓度为$\rm{0.98mol⋅L^{-1}}$，则$\rm{5min}$内氧气的反应速率为 ______ $\rm{mol⋅L^{-1}⋅min^{-1}.}$反应体系中氧气过量的目的是 ______ 。
$\rm{(2)}$催化氧化反应中，$\rm{SO_{2}}$的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则工业生产中最适宜的压强为 ______ ，最适宜的温度范围为 ______ 。
$\rm{(3)}$若制取硫酸的上述三个反应过程中硫元素的转化率都是$\rm{98\%}$，则$\rm{1mol}$硫铁矿可以制得$\rm{SO_{2}}$ ______ $\rm{L(}$标准状况下$\rm{)}$，最终得到纯硫酸 ______ $\rm{mol(}$均保留$\rm{2}$位小数$\rm{)}$。

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2．硫酸的工业制法的反应原理如下：
①2FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂
②2SO₂+O₂⇌2SO₃
③SO₃+H₂O=H₂SO₄
回答下列问题：
（1）上述反应中，属于可逆反应的是 ______ ；（填序号）
（2）某化工厂用含杂质28%的黄铁矿生产硫酸，假设生产过程中硫的损失不计，则1t黄铁矿可制得98%的浓硫酸 ______ t．
（3）SO₂中硫元素处于中间价态，请写出符合下列要求的化学方程式．
①SO₂作氧化剂 ______ ；
②SO₂作还原剂 ______ ；
③SO₂既不作氧化剂，又不作还原剂 ______ ．

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3．火山喷发所产生的硫磺可用于生产重要的化工原料硫酸．某企业用如图所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题：
（1）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装 ______ （填设备名称）；吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是 ______ ；吸收塔不用水而用98.3%浓硫酸吸收SO₃的原因是 ______ ．
（2）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面 ______ ．
A．橡胶的硫化 B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产 D．制备大量硫磺
（3）硫酸的各个生产环节中都有一些废渣、废液、废气产生，需要进行治理．由吸收塔排出的尾气中SO₂的含量若超过500 μL•L^-1，就要加以处理处理才能排出．处理方法之一是用氨水洗涤烟气脱硫，所得产物可作为肥料．请写出此脱硫过程中可能发生的化学方程式： ______ ．
（4）用含硫量为a%硫矿制硫酸，若燃烧时损失b%的硫元素，由SO₂制SO₃的转化率为c%．则制取1吨98%的硫酸需这种硫矿 ______ 吨（用代数式表达）

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4．工业制硫酸的流程如下所示：

（1）早期以硫铁矿为原料造气，方程式为4FeS₂+11O₂ $%20%5Cfrac%20%7B%20%5Coverset%7B%C2%A0%5Ctext%7B%E9%AB%98%E6%B8%A9%7D%C2%A0%7D%7B%7D%7D%7B%C2%A0%7D$ 2Fe₂O₃+8SO₂，若消耗了12g FeS₂上述反应有 ______ mol电子发生了转移．
（2）如今多改用固体硫为原料，同时生产过程中送入过量的空气，该改进从减少污染物的排放和 ______ 两个方面体现“绿色化学”．
（3）如果C装置中生成0.1mol SO₃，可放出9.83kJ的热量．则该反应的热化学方程式为 ______ ．
（4）硫酸厂尾气处理的流程如下：

G和M的主要成分一样，如此处理的目的是 ______ ．G与石灰水反应的离子方程式为 ______ ．
（5）其他废弃物F中可能含有砷（三价砷离子）元素，处理工艺过程是在含砷废水中加入一定数量的硫酸亚铁，然后加碱调pH至8.5～9.0，反应温度90℃，鼓风氧化，废水中的砷、铁以砷酸铁沉淀析出，写出该过程的离子方程式 ______ ．

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5．火山喷发产生的硫磺可用于上产生重要的化工原料硫酸，某企业用如图2所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题
（1）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些 ______ （可多选）
A．过磷酸钙的制备
B．表面活性剂“烷基苯硫酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产
（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装 ______ （填设备名称）吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是 ______
（3）工业对硫酸厂尾气的处理方法一般是 ______
（4）如果进入接触室的混合气（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图1所示，在实际生产中，SO₂催化氧反应的条件选择常压和450℃，而没有选择SO₂转化率更高的B会C点对应的反应条件，其原因分别是 ______
（5）为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，为提高SO₂转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为 ______ 假设接触室中SO₂的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为 ______ （空气中氧气的体积分数按0.2计）

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6．以黄铁矿（主要成分是FeS₂）为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

（1）若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在 ______ 的郊区（填标号）
A．有丰富黄铁矿资源的城市 B．风光秀丽的旅游城市
C．消耗硫酸甚多的工业城市 D．人口稠密的文化、商业中心城市
（2）沸腾炉中发生反应的化学方程式为 ______ ，接触室中发生反应的化学方程式是 ______ ．
（3）在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是 ______ ．
A．硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中反应
B．从沸腾炉出来的气体要净化，因为炉气中的SO₂会与杂质反应
C．SO₂氧化成SO₃要用催化剂，这样可提高SO₂的转化率
D．SO₃用98.3%的浓硫酸来吸收，目的是为了防止形成酸雾，以提髙SO₃吸收效率
（4）表是压强对SO₂平衡转化率的影响
压强Mpa
转化率%
温度/℃ 0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
对于SO₂转化SO₃的反应，增大压强可使转化率 ______ ，但在实际工业生产中常采用常压条件，理由是 ______ ．
（5）某工厂用500t含硫量为48%的黄铁矿制备硫酸，若在沸腾炉中有2%的FeS₂损失，在接触室中SO₃的产率为96%，则可得到98%的浓硫酸的质量是 ______ t．

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7．某化学兴趣小组的同学为模拟工业制造硫酸的生产过程，设计了如图所示的装置，请根据要求回答问题：

（1）装置A用来制取氧气，写出相应的化学方程式 ______ ；
（2）燃烧炉内放一定量黄铁矿粉末，在高温条件下和A装置制出的氧气充分反应，其化学方程式为
4FeS₂+11O₂ $%20%5Cunderline%7B%20%5Cunderline%7B%5Ctext%7B%E9%AB%98%E6%B8%A9%7D%7D%7D$ 2Fe₂O₃+8SO₂，在该反应中 ______ 做氧化剂，若消耗了12gFeS₂有 ______ mol电子发生了转移；
（3）C装置为净化装置，若无该装置，将混合气体直接通入D装置，除对设备有腐蚀外，还会造成的后果是 ______ ；
（4）如果D装置的温度是400℃～500℃，在常压下生成0.1molSO₃，可放出9.83kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式 ______ ，并回答在工业中不采取加压措施的原因 ______ ；
（5）为检验从接触室出来的气体成分，甲同学设计如下实验：

①A中盛放的试剂是 ______ ；
②B中盛放98.3%浓硫酸的作用是 ______ ，乙同学提出可用饱和NaHSO₃溶液代替98.3%的浓硫酸，请你判断乙同学的方案 ______ （填“可行”或“不可行”），说明理由 ______ ；
③C中盛放的试剂是 ______ ，其作用是 ______ ．

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8．硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位．
（1）工业制硫酸时所用硫铁矿的主要成分为FeS₂，其中硫元素的化合物为 ______ ．
（2）硫酸的最大消费渠道是化肥工业，用硫酸制造的常见化肥有 ______ （任写一种）．
（3）硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有 ______ （填写序号）．
A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎        B．使用V₂O₅作催化剂
C．转化器中使用适宜的温度          D．净化后的炉气中要有过量的空气
E．催化氧化在常压下进行            F．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO₃
（4）在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：
2SO₂（g）+O₂（g）⇌催化剂2SO₃（g）△H=-98.3kJ•mol^-1
在实际工业生产中，常采用“二转二吸法”，即将第一次转化生成的SO₂分离后，将未转化的SO₂进行二次转化，假若两次SO₂的转化率均为95%，则最终SO₂的转化率为 ______ ．
（5）硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备（沸腾炉、转化器、吸收塔））．
①三个设备分别使反应物之间或冷热气体间进行了“对流”．请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的．
______ ．
②工业生产中常用氨-酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的．用化学方程式表示其反应原理．（只写出2个方程式即可） ______ 、 ______ ．
（6）实验室可利用硫酸厂炉渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁和绿矾（FeSO₄•7H₂O），聚铁的化学式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-0.5n]_m，制备过程如图所示，下列说法正确的是 ______ ．

A．炉渣中FeS与硫酸和氧气的反应的离子方程式为：4FeS+3O₂+12H⁺═4Fe³⁺+4S↓+6H₂O
B．气体M的成分是SO₂，通入双氧水得到硫酸，可循环使用
C．向溶液X中加入过量铁粉，充分反应后过滤得到溶液Y，再将溶液Y蒸发结晶即可得到绿矾
D．溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，若其pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏大．

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9．

硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题．
（1）若从下列四个城市中选择一处建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在 ______ 的郊区（填标号）．
A．有丰富黄铁矿资源的城市
B．风光秀丽的旅游城市
C．消耗硫酸甚多的工业城市
D．人口稠密的文化、商业中心城市
（2）CuFeS₂是黄铁矿的另一成分，煅烧时CuFeS₂转化为CuO、Fe₂O₃和SO₂，该反应的化学方程式为 ______ ；
（3）为了有利于SO₂转化SO₃，多采用如图所示的装有多层催化剂的 ______ （填设备名称）作为反应设备，让气体经历如图所示流程而不是直接进入该设备进行反应的原因是 ______ ．
（4）在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是 ______
A．黄铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中燃烧
B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中的二氧化硫会与杂质反应
C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率
D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率
（5）实验测得SO₂反应生成SO₃的转化率与温度、压强有关，请根据如表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是 ______ ．

	1个大气压	5个大气压	10个大气压	15个大气压
400℃	0.9961	0.9972	0.9984	0.9988
500℃	0.9675	0.9767	0.9852	0.9894
600℃	0.8520	0.8897	0.9276	0.9468

（6）由吸收塔排出的尾气中SO₂的含量超过500umol/L，就要用氨水洗涤烟气脱硫，该反应的化学方程式为 ______ ．
（7）若用浓硫酸吸收SO₃可以得到H₂SO₄•SO₃．用1000g 98% 的H₂SO₄充分吸收SO₃后，再进行稀释，可以得到98% 的硫酸的质量是 ______
A．1.98kg 　　 B．2.00kg 　　　 C．2.22kg 　　 D．2.42kg．

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10．青岛精细化工厂生产发烟硫酸和硫酸的流程如图所示．已知：②⑤装置为接触室．

（1）设备①的名称为 ______ ；在此处投入黄铁矿原料，发生反应的化学方程式为 ______ ．
（2）气体在进入②之前一定要进行净化处理，原因为 ______ ．为提高三氧化硫的产率，该处应采取 ______ （填“等温”“绝热”或“加催化剂”）等措施．
（3）生产中，能够提高硫元素转化率的条件或措施有 ______ （填字母）．
a．矿石加入沸腾炉之前先粉碎  b．使用V₂O₅作催化剂
c．接触室中不使用很高的温度  d．净化后炉气中要有过量的空气
e．接触氧化在常压下进行    f．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO₃
（4）③处的气体混合物主要是氮气和三氧化硫．混合物气体通过吸收塔④后不立即通入⑤中的原因是 ______
（5）产品最后从a口流出，浓度可达120%～130%，此流程的优点是 ______ ．
（6）工业上用200t黄铁矿（含FeS₂为75%），煅烧损失10%，SO₂转化为SO₃时的转化率为96%，SO₃的吸收率为95%，可生产98%硫酸的质量为 ______ ．

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压强Mpa 转化率% 温度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9