【全程复习方略】2104高考化学一轮复习 化学与工农业生产课时加固训练 新人教版选修2.doc

课时加固训练（一）化学与工农业生产 (45分钟100分)1.(14分)纯碱是一种重要的化工原料,目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题。(1)“氨碱法”产生大量cacl2废弃物,请写出该工艺中产生cacl2的化学方程式:。(2)写出“联合制碱法”中有关反应的化学方程式:_、_。(3)co2是制碱工业的重要原料,“联合制碱法”与“氨碱法”中co2的来源有何不同?_。(4)“联合制碱法”是对“氨碱法”的改进,其相对优点有_(填字母序号)。a.提高了原料利用率b.降低了生产成本c.减少了环境污染d.减轻了对设备的腐蚀(5)产品纯碱中常含有碳酸氢钠,如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,已知所取产品的质量为m1g,加热后所剩固体的质量为m2g,则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为。2.(13分)(2013西宁模拟)(nh4)2so4是农业生产中的常见化肥之一,某工厂用石膏、nh3、h2o、co2制备(nh4)2so4,首先将石膏磨成粉末制成caso4悬浊液,然后按如图工艺流程进行生产:(1)操作1与操作2的顺序能否调换?(填“能”或“否”),理由是_。(2)若已知常温下caco3和caso4的溶解度分别为1.510-3g和2.110-1g,则由此可知caso4向caco3转化的原因是_。(3)判断操作2通入的是“适量co2”(非“过量”)的简单实验方法是_。(4)从绿色化学角度考虑,该工艺流程中应增加一个操作,这个操作是_。3.(14分)(2014郑州模拟)合成气(co+h2)是一种重要的化工原料,在化工生产中具有十分广泛的用途。其制备及运用的一种工艺流程如图所示(其中x与x的主要成分类似)。(1)在合成气冶炼金属铁的流程中,向燃烧室中通入甲烷与氧气的目的是,其最佳体积配比v(ch4)v(o2)为。(2)甲醇、二甲醚(ch3och3)等物质被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的性能。写出用合成气生产甲醇的化学方程式:_,用该方法合成甲醇的最大优点是:_。用合成气为原料生产二甲醚,随着原料配比的不同反应产物不尽相同,但产生的尾气可循环使用,试写出以co、h2为原料制取二甲醚的两种不同的化学方程式:_、_。(3)某化工厂试图使用上图所示流程联合生产甲醇、二甲醚、生铁,你认为是否可行?若不可行,请说明理由;若可行,联合生产有什么优点?_。4.(15分)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下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):填写下列空白:(1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol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_。5.(16分)(2013沈阳模拟)制取硝酸铵的流程图如下:请回答下列问题:(1)合成氨的原料通常来自_。(2)已知n2(g)+3h2(g)2nh3(g) h=-92 kjmol-1。请解释:可逆反应_。为有效提高氨的产率,实际生产中宜采取的措施是_。(3)氨催化氧化的化学方程式为_,铂-铑合金网作用,铂-铑合金网未预热也呈红热状态的原因是_。(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物,如何消除它们对大气的污染?写出化学反应方程式_。(5)硝酸铵的两种主要用途是_。(6)在一定温度和压强的密闭容器中,将平均相对分子质量为8.5的h2和n2混合,当该反应达到平衡时,测出平衡混合气的平均相对分子质量为10,试求此时n2的转化率和平衡混合气体中nh3的体积分数。6.(12分)(2013石家庄模拟)我国高炉生产各方面取得了显著进步,但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还跟国际存在很大差距,有待进一步提高,努力向钢铁强国迈进。(1)高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石,其中起熔剂作用的是,目的是除去铁矿石中的脉石,其产物密度比铁,所以在铁水的_(填“上部”或“下部”)形成炉渣而与铁水分离。(2)焦炭在高炉炼铁中起着举足轻重的作用,下列不属于焦炭作用的是。a.作为燃料,为炼铁中的化学反应提供能量b.作为还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳c.对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用d.作为熔剂,除去铁矿石中的杂质(3)高炉炼铁的污染非常严重,目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机会也在进行着工艺改进。高炉炼铁导致的环境污染有。7.(16分)(能力挑战题)(2014济南模拟)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下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_。(2)为使硫黄充分燃烧,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),该尾气的处理方法是。(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是(可多选)。a.耗氧量减少b.二氧化硫的转化率提高c.产生的废渣减少d.不需要使用催化剂(4)矿物燃料的燃烧是产生大气中so2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石,可有效减少煤燃烧时so2的排放,请写出此脱硫过程中反应的化学方程式。答案解析1.【解析】(1)氨碱法向母液中加入ca(oh)2时发生反应:2nh4cl+ca(oh)2cacl2+2nh3+2h2o。(2)联合制碱法的反应原理是nh3+h2o+co2+nacl=nahco3+nh4cl,2nahco3na2co3+h2o+co2(3)联合制碱法中co2来源于nahco3的分解,而氨碱法co2来源于煅烧石灰石。(4)联合制碱法相比于氨碱法提高了食盐的利用率,避免了无水cacl2的生成。(5)根据反应:2nahco3na2co3+h2o+co2m168 106 168-106=62x m1-m2解得x=8431(m1-m2)故nahco3的质量分数:8431(m1-m2)m1100%=84(m1-m2)31m1100%答案:(1)2nh4cl+ca(oh)22nh3+cacl2+2h2o(2)nh3+co2+h2o+nacl=nahco3+nh4cl2nahco3na2co3+co2+h2o(3)“氨碱法”中co2来源于石灰石的煅烧,“联合制碱法”中co2来源于合成氨工业的废气(4)a、b、c(5)w(nahco3)=84(m1-m2)31m1100%2.【解析】(1)先通入氨气的目的是使溶液显弱碱性,这样有利于二氧化碳的溶解吸收。(2)在溶液中溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀。(3)若通入的二氧化碳过量,则溶液中会有ca(hco3)2生成,此时加naoh会析出碳酸钙沉淀。(4)原料的循环利用是工业节能减排的有效方法之一。答案:(1)否中性条件下co2的溶解度很小,不能把caso4完全转化为caco3(2)由caso4向caco3的转化过程中并存着两个沉淀溶解平衡:caso4(s)ca2+so42-,ca2+co32-caco3(s),随着co2的通入,co32-的浓度增大,平衡向caso4溶解和caco3沉淀生成的方向移动,即溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀(3)取少量滤液至试管中,加入少量naoh溶液,若无浑浊出现则证明操作2通入的是“适量co2”(4)将提纯(nh4)2so4后的滤液用于制caso4悬浊液3.【解析】(1)铁矿石与还原剂反应需要高温,甲烷与氧气反应放出热量,升高炉温。二者恰好完全燃烧的化学方程式为ch4+2o2co2+2h2o,故最佳体积配比v(ch4)v(o2)为12。(2)根据原子守恒,co+2h2=ch3oh,原子利用率100%。co、h2为原料制取二甲醚,co、h2的比例不同,生成的副产物不同,其中两种方式:2co+4h2=ch3och3+h2o和3co+3h2=ch3och3+co2。(3)以甲烷、氧气、铁矿石为原料生产甲醇、二甲醚、生铁,原理正确,原料易得,能循环利用。答案:(1)为还原铁矿石提供热量12(2)co+2h2=ch3oh原子利用率为100%2co+4h2=ch3och3+h2o3co+3h2=ch3och3+co2(3)可行因为原料易得、原料利用率高、中间产物能有效地循环利用、产品结构的多样化4.【解析】(1)根据化学方程式ch4(g)+h2o(g)=co(g)+3h2(g),每摩尔甲烷和水蒸气完全反应生成co(g)和3h2(g)放热为2akj,热化学方程式为ch4(g)+h2o(g)=co(g)+3h2(g) h=+2akjmol-1。(2)工业上分离h2、co2的四种方法中:a项步骤繁琐,浪费原料;b项物理方法分离,绿色环保;c项用氨水洗涤可获得碳酸氢铵化肥,实现废物利用;d项高温煅烧石灰石浪费能源。故b、c正确。(3)合成氨用的催化剂铁触媒易与空气中的杂质结合而失去催化作用(即催化剂中毒),所以在空气进入合成塔之前必须对空气进行净化。氨气容易液化,可采用降温加压的方法使氨液化,与其他成分分离。(4)在题干图所示的生产过程中,充分利用原料,如分离出氨气后的氮气、氢气循环利用,二氧化碳作为合成尿素的原料气等。答案:(1)ch4(g)+h2o(g)=co(g)+3h2(g) h=+2akjmol-1(2)b、c(3)净化防止空气中某些杂质使催化剂中毒降温加压(4)分离氨后的剩余气体可以循环利用,分离出的二氧化碳气体可用来合成尿素【误区警示】要正确认识催化剂(1)催化剂虽然在反应前后质量和化学性质未发生变化,但是实际是参加化学反应的。(2)催化剂有一定的活化温度,所以在使用催化剂时要选择合适的温度。(3)要防止催化剂中毒,因此对原料气要进行净化,除去有可能使催化剂中毒的杂质。5.【解题指南】解答本题的关键点有两点:(1)提高氨的产率,即使平衡正向移动。(2)根据n2、h2混合气体的平均相对分子质量求出混合气体的n2、h2体积比。【解析】(1)氮气的来源是空气,而氢气来源于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物。(2)可逆反应是指在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应;为提高合成氨的产率,可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。(3)氨的催化氧化反应为放热反应,故铂-铑合金网虽未预热也呈红热状态。(4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其危害。(6)设混合气体的物质的量为4 mol,平均相对分子质量与气体的物质的量成反比,设反应后气体的物质的量为xmol,则有:8.510=x4,x=3.4,反应前后气体的物质的量差值为0.6 mol,设反应消耗n2的物质的量为ymol,生成氨的物质的量为zmol,则有:n2+3h22nh3物质的量之差1 2 2y z 0.6y=0.3z=0.6,n2的转化率为0.31100%=30%;氨的体积分数为0.63.4100%=17.6%。答案:(1)n2取自于空气,h2可来自于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物(2)在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应增压、适当温度和使用铁触媒等(3)4nh3+5o24no+6h2o催化作用氨的催化氧化反应是放热反应,保证pt-rh合金网达到一定温度而不必预热(4)可用碱溶液吸收氮的氧化物:no+no2+2naoh=2nano2+h2o(5)nh4no3可作化肥和炸药(6)30%;17.6%【方法技巧】合成氨原料气的制法(1)氮气的来源主要是空气,利用燃料耗氧剩余氮气的方法获得。(2)氢气的制取是关键,通常制取氢气的原料有:固体燃料生产原料气焦炭、煤;液体燃料生产原料气石脑油、重油;气体燃料生产原料气天然气。6.【解析】(1)矿石中的石英熔点高,不易除去,与碳酸钙反应生成熔点低的硅酸钙,密度比铁水小,浮在铁水上面可进行分离。(2)焦炭不能除去铁矿石中的杂质。(3)矿石中含有氮化物、硫化物,煅烧时会生成有毒气体,污染大气,形成酸雨等;碳不完全燃烧生成有毒的co、粉尘等大气污染物。答案:(1)石灰石小上部(2)d(3)酸雨,一氧化碳、粉尘污染7.【解题指南】解答本题应注意以下3点:(1)接触室和吸收塔的构造和工作原理。(2)结合第(2)小题中所给的几个数量关系,根据化学方程式计算。(3)硫铁矿中的铁要消耗氧气,且会产生废渣。【解析】(1)接触室中进行的反应为so2的催化氧化,为放热反应,使用热交换器可以充分利用反应放出的热量,对原料气进行预热。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接触面积。(2)设参加反应的硫黄为1