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第一章：走进化学工业撰稿：陈建斌审稿：祝鑫责编：宋杰【知识网络】【重点聚焦】化工生产虽多种多样，但大多遵循的思路是：反应原理反应条件及原料的选择“三废”处理及能量利用。硫酸生产、工业合成氨及纯碱的生产都体现出该思路。一、工业生产硫酸1、生产原理(1)生产原理分析H2SO4中的S元素可由自然界中含硫的物质(硫磺、硫铁矿等)来提供。S或FeS2生成H2SO4，从化合价角度分析，需要被氧化；从元素角度分析，需O元素、H元素。根据物质的化学性质可知，应是S或FeS2被氧化为SO2，SO2再氧化为SO3，SO3被H2O吸收生成H2SO4。(2)有关反应由原理分析知，工业制H2SO4分造气、氧化、吸收三个阶段。i：造气阶段 主要是硫磺燃烧或硫铁矿煅烧生成SO2，反应分别为： S(s)O2(g)SO2(g); H297kJ/mol FeS2(s)O2(g)Fe2O3(s)2SO2(g)；H853kJ/molii：SO2的催化氧化S或FeS2与O2只能生成SO2，SO2只有在催化剂作用下才生成大量的SO3。SO2(g)O2(g)SO3(g)；H98.3kJ/moliii：H2SO4的生成 SO3溶于H2O生成H2SO4，同时放出大量热，反应为： SO3(g)H2O(l)H2SO4(l)；H130.3kJ/mol 该阶段能放出大量热量，易形成酸雾，不利于SO3的吸收。为了尽可能提高吸收效率，工业上用 H2SO4质量分数为98.3的浓H2SO4作吸收剂。2、生产原料根据化学反应原理可选择原料，但工业生产要考虑成本和综合经济效益，必须多种角度考虑，如厂址选择、能源、工业用水的供应能力、贮存、运输、预处理成本及环境保护等。目前，我国主要有硫磺制H2SO4和硫铁矿制H2SO4两种方法。(1)、硫磺制硫酸和硫铁矿制硫酸的比较：硫磺制硫酸比硫铁矿的优点：A、从基建投资，加工费用及环境保护等方面考虑，用硫磺制硫酸的装置简单。B、硫磺制硫酸的生产流程短、劳动产率高。硫铁矿制硫酸的优点：A、我国黄铁矿储量比天然硫磺大，原料易得。B、硫铁矿制硫酸成本略低于硫磺，特别是设备大型化可降低成本。(2)、硫酸厂厂址的选择化工厂厂址选择是一个复杂的问题，它涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素。应对这些因素全面综合地考虑，权衡利弊，才能作出正确的选择。硫酸厂厂址的选择是一个典型的例子。硫酸是一种腐蚀性液体，不能像普通固体化工产品那样可以较多地贮存，需要随产随销。硫酸的运输费用比较高。据估算：1t H2SO4的运价约为同质量黄铁矿矿石的三倍。这样就决定了硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利。因此，考虑到综合经济效益，硫酸厂厂址离硫酸消费中心不能太远。在决定建厂规模时，可以考虑在消费中心建厂规模大些，在边远或硫酸用量不多的地区，建厂规模小些。3、生产过程简析工业生产并不是实验室制取物质的简单放大，必须根据实际情况来选择合适的条件和设备。(1)、造气阶段将硫磺或经过粉碎的黄铁矿，放在专门设计的燃烧炉(叫沸腾炉)中，利用空气中的氧气使其燃烧。(2)、SO2的催化氧气阶段SO2和O2生成的SO3的反应为可逆反应，而且需在催化剂作用下进行。为使平衡尽可能正向移动，提高SO3的产率，需控制温度和压强。A、温度SO2接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断，此反应在温度较低的条件下进行最为有利。但是，温度较低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效益考虑，对生产不利。在实际生产中，选定400500作为操作温度，因为在这个温度范围内，反应速率和SO2的平衡转化率(93.599.2)都比较理想。B、压强SO2的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。增大气体压强，能相应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考虑到加压对设备的要求高，增大投资和能量消耗；而且常压下400500时，SO2的平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压操作，并不加压。(3)SO3生成H2SO4，反应原理为SO3与H2O生成H2SO4。但由于该反应放出大量热，形成酸雾，吸收效率低。故实际进行的条件是用98.3的浓H2SO4代替水吸收SO3。4、“三废”处理及能量利用以黄铁矿为原料制硫酸对环境污染较大，故目前世界上许多国家都限制黄铁矿制硫酸。既便如此，生产过程中产生的废气、废液、废渣也要进行处理，尽可能地把“三废”变成有用的副产品，实行综合利用。对硫酸生产中产生的“三废”，一般按以下方法处理：(1)、尾气吸收煅烧硫铁矿产生的气体(即炉气)主要有SO2、O2、N2及杂质气体，进行氧化前，必须对炉气净化、干燥处理。SO2氧化后所得的气体(即尾气)中仍有SO2，吸收方法常见的有两种：A、氨水吸收法SO22NH3H2O(NH4)2SO3(NH4)2SO3用H2SO4处理，又重新生成SO2(NH4)2SO3H2SO4(NH4)2SO4H2OSO2这样得到的SO2气体含量较高，可返回车间作生产硫酸的原料，同时生成的(NH4)2SO4可用作肥料。B、石灰水吸收法SO2Ca(OH)2CaSO3H2OCaSO3H2SO4CaSO4SO2H2O生成的SO2同样回收利用，CaSO4可用于制石膏，变废为宝。(2)、污水处理该生产过程中的污水，含有硫酸等杂质，可用石灰乳中和处理Ca(OH)2H2SO4CaSO42H2O(3)、废渣的利用黄铁矿矿渣一般可作为制造水泥的原料或用于制砖。含铁品位高的废渣，经处理后可炼铁。(4)、充分利用反应本身放出的能量制硫酸的三个反应都是放热反应。若把这些热量充分利用起来，既利用了“废热”，甚至还能向某些生产过程输送大量热量。常见的有如下措施：A、沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸汽来发电。B、接触室中设热交换器，利用SO2氧化为SO3时放出的热来预热即将参加反应的SO2、O2，使其达到适宜 于反应的温度。二、工业合成氨1、生产原理N2、H2为反应气体，用铁做催化剂，原理方程式为：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)；H0实验室与工业生产的原理都是该反应。所用原料为N2、H2及催化剂。生产过程中注意的问题是原料及原料气的净化、催化剂的改进。合成氨中的废渣主要有煤渣、炭黑，废气主要是H2S、CO2等，废液主要是有毒的含氰化物和含氨的污水，都需要回收利用。2、生产过程简析工业合成氨包括造气、气体净化、氨的合成三个阶段。(1)、原料气的制备(即造气)由原理知，生产原料应为N2、H2。A、N2来源于空气N2来自于空气，利用液氧、液氮沸点的不同，可将液态空气加热，蒸发分离出O2、N2，这是利用物理方法得到。也可用化学方法，用碳消耗空气中的O2生成CO2，然后除去CO2而得到N2。B、H2来源于水和碳氢化合物C与H2O反应生成水煤气：CH2O(g)COH2CO与H2O作用生成CO2：COH2OCO2H2碳氢化合物与H2O反应生成H2：CH4H2O3H2COCH42H2O4H2CO2该方法主要是利用石油、天然气、焦炉气等含有的大量碳氢化合物，使工业废气得以充分利用。(2)、原料气的净化工业制硫酸的过程中，就存在SO2催化氧化前对气体净化的过程，防止杂质引起催化剂中毒。合成氨的过程会出现同样的问题，故必须除去原料气体中的杂质气体，这就是原料气的净化。A、常见的杂质气体常混有的杂质气体有H2S、CO、CO2、O2等。B、常见的气体净化法H2S为酸性气体杂质，可用稀氨水吸收NH3H2OH2SNH4HSH2OCO可被氧化剂氧化为CO2COH2OCO2H2CO2可用碱溶液或K2CO3等盐溶液吸收除去CO2K2CO3H2O2KHCO3(3)、氨的合成与分离合成氨生产的简易流程示意图为：该流程示意图涉及到NH3合成所需的原料气及高温高压、催化剂等条件，同时为利于NH3的合成，又采用冷却的方法使氨分离。对未反应的N2、H2又循环操作，这是工业生产经常使用的方法。3、生产条件N2与H2合成NH3的条件为高温、高压、催化剂。从化学平衡移动原理分析，低温、高压有利于平衡向生成NH3的方向移动，但温度低时反应速率慢，催化剂的催化作用弱，故一般温度在400500之间，压强为10Mpa30Mpa，采用以铁为主的催化剂。4、三废处理及合成氨工业的发展(1)三废处理废渣大都用作建材和肥料的原料。废气中H2S可直接氧化，也可用溶液吸收。CO2可作为尿素和碳铵的生产原料。处理含氨废水多用蒸馏的方法回收氨，也可用离子交换法治理。(2)合成氨工业的发展合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，大大促进了农业和工业的发展。同时，人们对合成氨的研究仍未间断，需要改进的地方有：A、原料气的制取和净化N2来源较为丰富，但制H2的成本还太高，若能廉价制取H2，合成NH3的成本会大大降低。同时，H2又是绿色能源，又可以缓解能源危机。相信H2制取成本高的难题会被科学家们突破，届时，原料气的净化工艺也相应改进。B、催化剂的改进目前，各国大多仍采用铁触媒为合成氨的催化剂，如何找到廉价易得的催化剂又是科学家们探讨的问题。C、环境保护环境保护是目前各国普遍关注的问题，我国前几年大多注重产品产率的高低，现在则注重在环境不受污染的前提下生产产品。合成氨工业中同样要对“三废”进行处理，其中煤渣、炭黑等废渣用作建材和肥料，废气中H2S被直接氧化，CO2被用于合成尿素和碳铵等的生产原料。废液中的含氰化物有剧毒，常采用加压水解、氧化分解、反吹回炉等方法进行处理，含氨废水采用蒸馏等方法回收氨。三、纯碱的生产索尔维发明的氨碱法是用碳酸钙和氯化钠为原料生产纯碱的，该方法具有原料便宜易得，产品纯度高等优点，但也存在副产物氯化钙无法处理的弊端。我国化学家侯德榜将制碱与合成氨联合起来进行生产，其方法称为联合制碱法，该法保留了氨碱法的优点，克服了它的缺点。1、生产原理(1)氨碱法生产原理有关反应方程式为：A、生成NaHCO3和NH4Cl可让CaCO3加热生成CO2，要生成NH4HCO3，可往饱和食盐水中通足量的NH3，再通足量的CO2，反应为：CaCO3CaOCO2CO2NH3H2ONH4HCO3NH4HCO3NaClNaHCO3NH4ClB、生成Na2CO32NaHCO3Na2CO3H2OCO2据上可知索尔维氨碱法的生产原理示意图为：该法优点：原料是食盐和石灰石，便宜易得。所得NaHCO3从溶液中析出，生成的Na2CO3纯度较高，而且NH3、CO2、NH4Cl等可以循环使用，大大降低了制取成本。(2)联合制碱法生产原理联合制碱法与氨碱法的比较两种制碱法的基本原理相同，都是利用NaHCO3的溶解度小，能从溶液中析出，而让CO2、NH3、NaCl、H2O反应生成NaHCO3。所用原料都便宜易得，生产成本低，故能大规模生产。联合制碱法更优于氨碱法，因为联合制碱法是利用合成氨生产中的NH3和CO2，生产过程中能回收NH4Cl(用作肥料)，而氨碱法引入CaCO3后产生CaCl2无法回收利用。可见，联合制碱法的优点在于综合利用了合成氨生产中的物料，提高了NaCl的利用率(达到96以上)，从绿色化学看，更加符合现代化工生产的要求。2、生产原料及条件氨碱法的生产原料为石灰石、食盐，只需要石灰石分解时加热，其余反应均为常温，是在溶液中反应。联合制碱法的原料是食盐、NH3、CO2，NH3、CO2是用合成氨厂中的气体。【例题分析】1、在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3；2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H0，试回答下列问题：(1)在生产中常用过量空气的原因是什么?(2)实际生产的控制温度为400500，为什么?(3)增大压强对上述反应有什么影响?但工业生产上却采用常压，为什么?解析：此题是理论联系实际的题目，重点考查学生运用知识分析问题的能力。工业生产条件的选择既要考虑理论的影响，又要从设备条件、产品成本等方面考虑。答案：(1) 使用过量空气则O2过量，可以提高二氧化硫的利用率，从而降低成本。(2) 因生成SO3的反应是放热的，温度低有利于提高SO3的平衡浓度；但温度太低，反应速率慢，单位时间内产量低，不经济，并且在400500时，催化剂的活性最大，故实际生产中控制在400500(3) 生成SO3的反应为气体总体积缩小的反应，增大压强，有利于提高SO3的平衡浓度，但在常温时SO3的平衡浓度已经较大，而增大压强既需要动力又需要增大材料的强度而不经济，故生成SO3的反应在常压下进行。2、合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量的CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜()溶液来吸收原料气中的CO，其反应为：Cu(NH3)2Ac+CO+NH3 Cu(NH3)3AcCO；H0(1)必须除去原料气中CO的原因是_。(2)醋酸二氨合铜()吸收CO的生产适宜条件是_。(3)吸收CO后的醋酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶 液再生的适宜条件应是_。解析：分析吸收CO反应的特点：正反应是气体体积缩小的放热反应，对于这样一个可逆反应，用化学平衡原理及有关知识解答。答案：(1)除CO的原因是防止合成塔中的催化剂中毒；(2)吸收CO的适宜条件应选择：低温、高压；(3)醋酸铜氨再生生产的适宜条件是：高温、低压。3、在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25。若反应前后条件保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是()A、1/5B、1/4C、1/3D、1/2解析：设起始时H2的物质的量为a，N2的物质的量为b，平衡时NH3的物质的量为x，据转化关系有： 解得：x 依据反应N2+3H22NH3，反应后气体物质的量减小值与生成的氨气的物质的量相等， 所以，反应后气体减少的物质的量应为。 在相同的条件下，气体的体积比等于物质的量之比， 故反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是 答案：A。4、某体积可变的密闭容器中，盛有适量的N2和H2的混合气体，在一定条件下发生反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为VL，其中NH3气体的体积占10%，下列推断正确的是（ ）原混合气体的体积为1.2VL；原混合气体的体积为1.1VL；反应达平衡时N2消耗掉0.05VL； 反应达平衡时气体H2消耗掉0.05VLA、 B、 C、 D、解析：此题考查的是有关化学平衡的计算。此题可用气体体积差量法， 已知平衡时NH3的体积为0.1VL，反应开始时NH3的体积为0，所以反应中生成NH3的体积为0.1VL。 N2(g)3H2(g) 2NH3(g) 气体体积减少 标准差量 1L 3L 2L 1L3L2L2L 转化体积 0.05VL 0.15VL 0.1VL 0.1VL 原混合气体的体积为VL0.1VL1.1VL答案：A。5、在相同条件下(500K)，相同体积的甲、乙两密闭容器，甲容器充入1gSO2(g)和1gO2(g)，乙容器充入2gSO2(g)和2gO2(g)，发生下列反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，下列叙述错误的是（ ）A、起始时的化学反应速率：乙甲B、平衡后SO3的浓度：乙甲C、SO2的转化率：乙甲D、平衡后SO2的体积分数：乙甲解析：此题考查的是同一反应在不同的条件下进行的不同情况。甲、乙两密闭容器体积相同，乙容器中SO2和O2是甲容器的2倍，乙容器中反应物的浓度及气体的压强都比甲容量大。所以化学反应速率乙甲，A对；此反应是一个反应前后气体体积减小的反应，压强越大越有利于反应向正反应方向移动，所以乙容器中的反应正向进行的程度要比甲容器大，平衡后SO3的浓度乙甲，B对；SO2的转化率乙甲，C对；而平衡后SO2的体积分数乙甲，D错答案：D6：工业用NaCl、CO2、NH3制纯碱，实验室用CO2与NaOH溶液反应制取Na2CO3。已知某同学用50mL NaOH溶液吸收CO2气体制备Na2CO3，为防止通入的CO2过量而生成NaHCO3，他设计了如下步骤：、用25mL NaOH溶液吸收过量的CO2气体至CO2气体不再溶解；、小心煮沸溶液12分钟;、在得到的溶液中加入另一半25mL NaOH溶液，使溶液充分混合。(1)他能否制得较纯净的Na2CO3_(用“能”或“不能”填空)，理由是_。(2)按他的设计，第(i)步实验装置如下：装置A使用的试剂是石灰石和盐酸, B使用的试剂是_，作用是_。为了后续实验的煮沸、混合等操作，装NaOH溶液的容器还可以使用_（填仪器名称）。有人认为实验步骤(ii)、(iii)的顺序对调，即先混合再煮沸更合理，你认为对吗？为什么？ 解析：(1)能：实验步骤(i)生成NaHCO3，其中过量溶解的CO2气体煮沸时除去，在实验步骤(iii)中，NaHCO3恰 好被NaOH中和，完全转化为Na2CO3。(2)水；除去HCl 锥形瓶 不正确。原因如下：若不先驱出溶液中溶解的CO2气体，实验步骤(iii)中加入的NaOH将有一部分消 耗于和CO2的反应，使NaHCO3不能完全转化为Na2CO3。7、氨碱法和侯氏制碱法能制取Na2CO3，但不能用该法制取K2CO3，原因是()A、K2CO3的溶解度大B、KHCO3的溶解度大C、K2CO3的溶解度小D、KHCO3的溶解度小解析：氨碱法和侯氏制碱法的原理是：NaHCO3的溶解小，故往饱和食盐水中通入足量的NH3和CO2后，生成的大量NaHCO3会以晶体的形式析出，过滤出的NaHCO3加热分解生成Na2CO3。可知，能否制得纯碱的关键是先生成NaHCO3，NaHCO3能从溶液中析出的原因是它的溶解度小。不能用该法制取K2CO3，是因为KHCO3溶解度大，不能从溶液中析出，得不到KHCO3，自然也就生不成K2CO3。答案：B。达标练习】1、下列科学家中，为我国化学工业作出重大贡献的是()A、邓稼先 B、李四光 C、华罗庚 D、侯德榜2、在实际生产中，反应2SO3(g)O2(g)2SO3(g) H0，应选择的适宜条件是( )A、高温、高压、催化剂B、低温、高压、催化剂C、高温、低压、催化剂D、适当温度、常压、催化剂3、“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计一种可行的化 学反应，尽可能减少对环境的负面作用，下列化学反应符合绿色化学概念的是()A、制CuSO4：Cu2H2SO4（浓）CuSO4SO22H2OB、制CuSO4：2CuO22CuO；CuOH2SO4（稀）CuSO4H2OC、制Cu(NO3)2：3Cu8HNO3（稀）3Cu(NO3)22NO24H2OD、制Cu(NO3)2：Cu4HNO3（浓）Cu(NO3)22NO22H2O4、在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明操作的主要原因都正确的是( )A、硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧。B、从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应。C、SO2氧化为SO3时需用催化剂，这样可以提高SO2的转化率。D、SO3用98.3的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全。5、合成氨工业有下列生产流程：原料气制备，氨的合成，原料气净化和压缩，氨的分离。 其先后顺序为( )A、 B、 C、 D、6、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，其中NH3%只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B由于氨易液化，N2、H2是循环使用的，总体来说氨的产率很高C合成氨反应温度控制在500左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动D合成氨采用的压强是21075107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最大7、下面是合成氨的流程示意图：沿X路线回去的物质是()A、N2和H2B、催化剂 C、N2 D、H28、下列不属于氨碱法涉及到的反应的是()A、NH3CO2H2ONH4HCO3B、NaClNH4HCO3NaHCO3NH4ClC、2NaHCO3Na2CO3CO2H2OD、NH4HCO3NH3CO2H2O9、氨碱法和联合制碱法用到的共同原料是()A、CaCO3B、NaClC、NH4HCO3D、NaHCO3 10、下列反应中属于氨碱法和联合制碱法的共同反应的是()A、CaCO3CaOCO2B、NH3NaClCO2H2ONaHCO3NH4ClC、2NH4ClCa(OH)2CaCl2NH3H2OD、Na2CO3CO2H2ONaHCO311、与索尔维的氨碱法相比，下列不属于联合制碱法的优点的是()A、联合制碱法的反应少，比氨碱法的效果好B、联合制碱法把合成氨厂排出的NH3、CO2充分利用了起来C、联合制碱法使NaCl的利用率大大提高，达到了96以上D、联合制碱法的副产物为NH4Cl，可作为肥料12、针对硫酸工业，回答问题：(1)在进行接触氧化前，为什么要对炉气进行净化和干燥？(2)根据化学平衡理论，考虑综合经济效益，SO2的接触氧化应在什么条件下进行最为有利？13、氨碱法反应的实质是NaHCO3的溶解度小，能从溶液中析出，其中涉及到先配制饱和氨盐水，是在饱食盐水中通入过量的的CO2、NH3，应先通入过量的_再通入过量的_，理由是_。14、合成氨所需的H2可由煤与水反应制得，其中一步反应为：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) H0欲提高CO转化率可采用的方法是_。降低温度增大压强使用催化剂增大CO浓度增大水蒸气浓度15、工业合成氨中，实验测得氮气与氢气反应生成1g氨气时放出热量2.72kJ，则此反应的热化学反应方程式为_。在一密闭容器中，一定条件下用等物质的量的氮气和氢气模拟氮的固定，达到平衡时，若混合气中氮气和氢气的总物质的量是氨气物质的量的2倍，则此时的氢气的转化率为_。16、利用天然气合成氨的工艺流程示意如下，依据上述流程，完成下列填空：(1)天然气脱硫时的化学方程式是_。(2)nmol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H2_mol(用含n的代数式表示)。(3)K2CO3(aq)和 CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是_。 （a）相似相溶原理 （b）勒沙特列原理 （c）酸碱中和原理(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于_（写出CO2的一种重要用途）。(5)整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二是K2CO3(aq)循环，请在上述流程图中标出第三处循环 (循环方向、循环物质)。【参考答案】1、D2、D3、B4、D5、B6、B7、A8、D9、B10、B 11、A12、(1) 防止催化剂中毒。(2) 400500，常压并在催化剂作用下。13、NH3；CO2；理由是食盐水能吸收大量的NH3，然后才能吸收大量的CO2，从而生成大量的NaHCO3。14、15、N2(气)3H2(气)2NH3(气) H92.48kJ；7516、解析：脱硫是利用酸碱中和原理，H2S是无氧酸，Fe(OH)3是碱，二者反应生成盐(Fe2S3)和水。一次转化的化学方程式为CH4+H2O=CO+3H2。显然，n(H2)=3n(CO)=2.7n。若不能写出化学方程式，当然无法计算，K2CO3溶液与CO2的反应为：K2CO3+CO2+H2O2KHCO3，加压平衡向正反应方向移动，有利于CO2的吸收，这是根据平衡移动原理即勒夏特列原理，不能认为K2CO3溶液呈碱性，CO2溶于水得碳酸是酸碱中和，因此题目问的是加压的理论，应该为勒夏特列原理。依据图中第一处循环是Fe(OH)3Fe2S3，Fe2S3Fe(OH)3，第二次循环是K2CO3KHCO3，KHCO3K2CO3，都具有相应的化学反应，而第三处循环中N2+H2NH3后，用冷凝液化方法分离出未反应的N2和H2，并非用NH3来分解制N2和H2，所以如用上述两个循环的思路就找不出第三处循环了。答案：(1)3H2S2Fe(OH)3=Fe2S36H2O(2)2.7n (3)b (4)生成纯碱(5)走进化学工业单元测试责编：宋杰（本试卷满分100分，考试时间100分钟）第I卷(48分)一、选择题(每题有一到二个正确答案，每题3分，共48分)1、现有三种制取硝酸铜的设计方案可供选用：Cu与稀硝酸反应：2Cu8HNO33Cu(NO3)22NO4H2OCu与浓硝酸反应：Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O通O2于铜屑与稀HNO3的溶液中：2Cu4HNO3O22Cu(NO3)22H2O下面说法正确的是 ( )A、制取相同量的Cu(NO3)2时，需HNO3的量最少B、制取相同量的Cu(NO3)2时，产生的有毒气体比少C、三种方案中硝酸的利用率D、三种方案的反应都可以在铁制容器中进行2、2004年4月16日，重庆天原化工总厂发生了氯气泄漏及爆炸特大事故，喷出的氯气造成了多人伤亡。作为现场的消防干警，下列处理方法和过程较合理的是 ()及时转移疏散人群，同时向有关部门如实报告事故有关情况；被转移人群应戴上用浓NaOH溶液处理过的口罩；用高压水枪向空中喷洒含易挥发碱性物质的水溶液解毒；被转移人群可戴上用Na2CO3溶液处理过的口罩（湿润）；将人群转移到地势较低的地方；及时清理现场，检查水源和食物等是否被污染；常温下氯气能溶于水，所以只要向空气中喷洒水就可以解毒。A、 B、 C、 D、 3、为分析工业制硫酸中SO2的催化氧化反应的情况，一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2，发生下列反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是 ()A、保持温度和容器体积不变,充入1mol SO3(g)B、保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3 (g)C、保持温度和容器内压强不变,充入1mol O2(g)D、保持温度和容器内压强不变,充入1mol Ar(g)4、可逆反应N2 + 3H22NH3是一个放热反应。有甲、乙两个完全相同的容器，向甲容器中加入1 mol N2和3 mol H2，在满足反应的条件下，达平衡时放出的热量为Q1；在相同条件下，向乙容器中加入2 mol NH3，达平衡时，吸收的热量为Q2，已知Q24Q1，则甲容器中，H2的转化率为 ()A、20% B、25% C、75% D、80% 5、合理施肥、养护管理是城市绿化建设的一个重要方面。在下列氮肥中，含氮量最高的是 ()A、CO(NH2)2B、NH4NO3C、NH4HCO3D、(NH4)2SO46、锗酸铋(简称BGO)是一种优良材料，其中锗(Ge)处于最高价态，铋元素的价态与它跟氯形成的某些共价化合物所呈的价态相同，且此氯化物中铋具有8电子稳定结构，则BGO的化学式是()A、Bi3Ge3O13B、Bi4Ge3O12C、Bi4Ge3O16D、Bi3Ge4O127、我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲、可再生的水电，相当于每年燃烧5000万吨原煤的火力发电厂产生的电能。因此三峡工程有助于控制 ()A、温室效应 B、氮的氧化物排放 C、白色污染 D、碳氢化合物排放8、科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯C60分子容纳在Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合,下列有关叙述正确的是 ( )A、该反应属于置换反应 B、该晶体属于原子晶体C、该物质具有极高的熔沸点 D、该物质是一种新型化合物9、某气体在接近地面空气中浓度稍大时是一种污染物，而在高空却对人类有保护作用，该气体是 ()A、O3B、COC、SO2D、CCl2F210、“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用，下列化学反应符合绿色化学概念的是 ()A、制CuSO4：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OB、制CuSO4：2CuO22CuO，CuOH2SO4(稀)CuSO4H2OC、制Cu(NO3)2：3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2OD、制Cu(NO3)2：Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O11、工业生产会产生大量的废弃物，下列物质不属于“城市空气质量日报”报道内容的是 ()A、二氧化硫B、氮氧化物C、二氧化碳D、悬浮颗粒12、日常生活和工业生产中用到的下列产品，其使用不会对环境造成污染的是 ()A、含磷洗衣粉B、酒精C、氟利昂D、含汞电池13、我国西部地区蕴藏着丰富的锂资源，关于锂的叙述不正确的是 ()A、锂是一种最轻的金属，实验室中的锂保存在煤油中B、氢氧化锂的碱性比氢氧化钠弱C、锂的化学性质也非常活泼，在空气中燃烧生成Li2O2D、心脏起博器所用的的锂电池中，锂作负极14、现有1L含SO3为30的发烟硫酸(1.95g/cm3)，要把它稀释成质量分数为95的浓H2SO4，要加水约为 ()A、120mLB、180mLC、240mLD、300mL15、在硫酸的工业制法中，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、硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫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SO2会与杂质反应C、SO2氧化为SO3时需用催化剂，这样可以提高SO2的转化率D、SO3用98.3的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便SO3吸收完全16、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接触室(见下图)，依据图中气体的流向，则在A处流出的气体为 ()A、SO2B、SO3，O2C、SO2，O2D、SO2，SO3第卷(52分)二、本题包括3个小题，共19分17、(6分) 下图表示某种盐的制备步骤：已知：水合盐B含有45.3%的水；无水盐C焙烧分解，放出两种无色刺激性气体E和F，并生成红棕色固体D。请写出物质的化学式或名称：A_，B_，C_，D_，E_，F_。18、(7分) 在硝酸生产过程中所排放出的废气中含有NO和NO2，它们是污染大气的有害物质，现利用氨催化还原法将它们转化为无毒气体(填名称)_。直接排入空气中，写出有关反应方程式为_。假设NO和NO2的物质的量之比恰好为11，则两者的混合物相当于一种酸酐，写出由烧碱溶液吸收这种酸酐的化学方程式：_。19、(6分) 工业上生产Na、Ca、Mg都用电解其熔融的氯化物的方法，但钾却不能用电解熔融KCl的方法制得，因为金属钾易溶于熔融KCl中而产生危险，且降低电解效率。现生产钾是金属钠和熔化的KCl反应制取。有关数据如下表：熔点/沸点/密度/(gcm3)Na97.88830.97K63.77740.86NaCl80114132.165KCl7701500(升华)1.984工业上生产金属钾的原理如下：KClNaNaClK请回答下面的问题：(1)工业上制金属钾主要运用到上表所列的哪些物理常数？_，其选择范围_。(2)工业制金属钾主要应用了什么原理使反应变为现实？ _。三、本题包括2个小题，共22分20、(11分)如下图：X河流经某工业城市Y市。其中a处在上游，d处在下游。根据2004年市环保局监测站对X河水质检测结果，绘制成下述简图：请据图分析，回答下列问题：(1)造成X河污染的主要污染源最可能分布在( ) A、ab段 B、bc段 C、cd段 D、bd段(2)列举造成X河污染的三种可能的污染源。(3)对c处水样进行检测，发现其中含有Cu2+等重金