高中化学人教版选修二教学案：第1单元 走近化学工业(55页)

课题1化工生产过程中的基本问题课标要求了解我国基本化工的生产资源，基本化工产品的主要种类和发展概况。课标解读1依据化学反应原理，掌握生产硫酸的基本流程。2了解硫酸工业生产中原料、厂址和规模的选择。3了解硫酸生产过程中反应条件的控制及能量的综合利用。4了解化学科学实验与化工生产的区别。5了解工业生产中三废处理的方法，防止环境污染。教学地位在化学工业中，需要化学与技术的有机结合，本课题以硫酸工业为例，介绍化工生产的基本问题：反应原理的确定、原料的选择、反应条件的控制、能量的利用等。将化学知识与生产过程、生产工艺等结合，充分体现化学在生产中的作用，为后续知识学习奠定基础，有利于对化学与技术相关问题的理解。同时本课题中硫酸的工业生产原理，平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用也是高考命题的热点之一。新课导入建议硫酸是一种重要的基本化工原料，也是一个国家化学工业生产能力的重要标志。生产硫酸最古老的方法是用绿矾(FeSO47H2O)为原料，放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸，所以古代称硫酸为“绿矾油”。你了解现代工业生产硫酸的流程吗？你了解工业生产中怎样处理“三废”防止环境污染吗？让我们共同学习本课题知识掌握化工生产过程中的基本问题。教学流程设计课前预习：1阅读教材课题1内容，并尝试解决课本思考与交流。2完成课前自主导学，回答思考交流中的问题。3标记预习中的重点、难点、疑点问题。步骤1：新课导入1根据学生特点和教师授课习惯导入新课。2分析本课题的教材地位，重点难点及高考趋势。步骤2：检查预习效果1设计基础性问题，检测预习效果。2对课本基础知识整理、汇总。步骤5：检验测评1利用当堂双基达标检测学生掌握情况。2重点讲解。3合理布置课下作业，安排学生完成课后知能检测。步骤4：课堂小结，归纳升华总结本课题重点知识，归纳升华形成知识框架。步骤3：师生互动，探究疑点1利用问题导思中的小问题，引导学生思考化学原理在硫酸工业生产中的应用及相关计算。2重点讲解。3结合例1、例2进行运用，指导学生完成变式训练。课标解读重点难点1.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。2.掌握工业制硫酸的工艺流程。3.认识化学平衡原理在化工生产中的实际应用。4.初步了解生产中三废的处理和利用。1.掌握硫酸工业生产中的“三原料、三阶段、三设备、三反应”。(重点)2.能运用化学平衡原理分析二氧化硫催化氧化反应的适宜条件，了解硫酸生产过程中反应条件的控制。(重难点)依据化学反应原理确定生产过程1.化工生产与化学反应的关系化工生产依据化学反应原理符合化学反应规律基础实验室研究2确定化工生产反应原理与过程的一般方法对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑，来确定原料和生产路线。3确定化工生产反应原理与过程的案例研究 生产硫酸(1)原料：从H2SO4的组成看，原料应该是自然界存在的含硫的物质，如硫黄、黄铁矿(主要成分是FeS2)等。(2)步骤：生产硫酸的主要化学过程可以分成SO2的生成、SO2转化为SO3和SO3转化为硫酸三个阶段。(3)原理：工业制硫酸的“三阶段”与“三反应”造气以S为原料SO2SO2以黄铁矿 为原料4FeS211O22Fe2O38SO2催化氧化2SO2O22SO3吸收SO3H2O=H2SO41SO3的吸收是用水还是用98%的硫酸，为什么？【提示】实际生产中，并不直接用水吸收SO3，而是用98%的硫酸吸收。这样可避免形成酸雾并提高吸收效率。生产中原料的选择1.在工业生产中，选择原料除依据化学反应原理外，还有许多因素要考虑，如厂址选择、原料、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。2目前，世界大多数国家生产硫酸主要以硫黄为原料，我国主要是以黄铁矿为原料制硫酸的。生产中反应条件的控制1.生产中反应条件的选择在化工生产中要通过反应条件的控制使化学反应速率和反应物的转化率都比较理想，还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性。2硫酸工业生产中条件的选择化学反应二氧化硫的催化氧化化工条件温度压强催化剂400500常压V2O5采用该条件的原因反应速率和SO2转化率都较理想SO2的转化率随压强增大的并不多催化剂能同等程度增大正、逆反应速率生产中三废的处理1.尾气吸收(1)过程硫酸尾气(含少量SO2)CaSO3SO2(返回作生产硫酸的原料)(2)过程中涉及的化学方程式SO2Ca(OH)2=CaSO3H2OCaSO3H2SO4=CaSO4SO2H2O2污水处理不同的化工生产过程产生的污水所含有的杂质不同，除要进行一般的处理外，还要根据杂质的性质，利用不同的化学方法进行处理。3废渣的利用用黄铁矿为原料生产硫酸的过程中，会排出一些炉渣和矿灰，可作为炼铁的原料；还可以用来提炼贵重的有色金属；还可以作为制造水泥的原料或用于制砖。2硫酸生产过程中的污水中含有酸性物质，为减小其对环境的危害应如何处理？【提示】可用碱性物质将其中和，如用石灰乳或纯碱处理废水。涉及的方程式为Ca(OH)2H2SO4=CaSO42H2O、Na2CO3H2SO4=Na2SO4H2OCO2能量的充分利用1.硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应。2硫酸工业充分利用废热的方法是：利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2。3你认为在硫酸工业中合理利用能源，可采取哪些措施？【提示】(1)在沸腾炉(造气炉)旁设置蒸气锅炉进行发电。(2)在接触室(催化反应室)中设置热交换器，一方面预热反应原料气，另一方面使接触氧化后的气体降温到适宜温度。(3)在接触室(催化反应室)附近建造浴室，提高劳动福利或创造经济效益。化学原理在硫酸工业生产中的应用【问题导思】在硫酸的生产过程中，常用过量的空气，其目的是什么？【提示】增加一种反应物的量可使平衡向正反应方向移动，同时提高了SO2的转化率。SO2被催化氧化成SO3，为了提高SO3的产率接触室中应取等温过程，还是绝热过程为宜？【提示】采用等温过程。1化学反应速率和化学平衡原理2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(放热反应)(1)提高反应速率的“措施”提高化学反应速率的措施升高温度在沸腾炉中煅烧时，将原料粉碎增大与空气的接触面积使用催化剂(2)硫酸工业生产的“三条件”温度低温有利于提高SO2的转化率。低温时催化剂活性不高，反应速率低。400500 作为操作温度，此时反应速率和SO2转化率均较理想。压强增大压强对提高SO2转化率有利增大压强可提高反应速率常压。原因是常压下SO2转化率已经很高，增大压强会增加投资和能量消耗适当过量的空气目的是提高SO2的转化率。综上所述，催化氧化的适宜条件是常压、较高的温度(400500 )和催化剂。2逆流原理的应用沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应充分进行；98%浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。3热交换原理的应用由于2SO2O22SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，使反应后的气体预热作为接触室的原料气，达到节约能源、降低生产成本的目的。4循环操作原理的应用由于2SO2O22SO3是可逆反应，尾气中还有一定的SO2和O2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放。工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为：SO2 7%，O2 11%，N2 82%)：压强/Mpa转化率/%温度/0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4(1)已知SO2的催化氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？_；(2)在400 500 时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是_；(3)选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？_(填“是”或“否”)，是否可以增大该反应所放出的热量？_(填“是”或“否”)；(4)为提高SO3的吸收率，实际生产中用_吸收SO3；(5)已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJ/mol，计算每生产一万吨98%的硫酸所需要的SO3的质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。【解析】可逆反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJ/mol分析表格中数据：(1)压强相同时，升高温度，SO2的转化率减小，故升温，上述反应的平衡向逆反应方向移动，则正反应方向为放热反应。(2)400 500 范围内常压下SO2的转化率在97.8%以上 ，故不需要再采用高压措施。(3)催化剂只能加快反应速率，提高单位时间内的产量，不能提高SO2的转化率及反应过程中放出的热量。(4)实际生产中，不是用H2O吸收SO3，而是用98%的浓硫酸吸收，可以避免形成酸雾并提高吸收率。(5)一万吨98%的H2SO4溶液中含H2SO4的质量：9.8109gSO3H2SO4H8098196.60.5m(SO3) 9.8109gQm(SO3)8.0109g8.0103tQ9.83109(kJ)。【答案】(1)压强一定时，温度升高，SO2的转化率下降，说明升温有利于平衡向逆反应方向进行，所以正反应为放热反应(2)增大压强对提高SO2的转化率无显著影响，反而会增加成本(3)否否(4)浓硫酸(5)8.0103t9.83109 kJ (1)催化剂只能改变可逆反应的化学反应速率，而不会使其平衡发生移动，故不能提高SO2的转化率及反应过程中放出的热量。(2)对于可逆反应，其热化学方程式中的焓变是指可逆反应进行到底的热效应，计算时根据方程式列比例计算即可。1硫酸生产中根据化学平衡原理来确定的条件或措施有_。A矿石加入沸腾炉之前先粉碎B使用V2O5作催化剂C接触室中使用适宜的温度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%的浓硫酸吸收SO3【解析】影响平衡移动的外界条件有浓度、温度、压强，矿石粉碎、使用催化剂都是为了提高反应速率；使用常压是因为常压下SO2的转化率高，同时减少动力成本；用浓硫酸吸收SO3是因为SO3易溶于浓硫酸。【答案】D硫酸工业中连续多步反应的计算【问题导思】利用黄铁矿(FeS2)为原料生产硫酸时，假设每步反应均能完全转化，1mol FeS2能生产多少硫酸？【提示】利用元素守恒法1mol FeS2可生产2mol硫酸。什么是原料转化率？多步反应的转化率与各步反应的转化率有何关系？【提示】原料转化率100%，多步反应的转化率各步反应转化率的乘积。1关系式法关系式法解题需要找准关系式，找关系式的一般方法是根据涉及的多步反应的化学方程式，依照元素质量守恒或电子转移数目守恒的原则找出连续多步反应中元素的转化关系，如在用黄铁矿制硫酸时，根据转化过程中硫元素守恒的原则可以找到这样的关系式：FeS22SO22SO32H2SO4或SSO2SO3H2SO4在工业制硫酸的有关计算中通常就利用以上两关系式解题。2常见量的计算公式(1)矿物的纯度100%(2)原料利用率100%(3)原料转化率原料利用率1原料损失率(4)产率100%(5)多步反应的总转化率各步反应转化率的乘积1一种化合物中，一种元素的转化率等于该化合物的转化率，例如在FeS2向SO2转化的过程中，若硫元素的转化率为99%，则FeS2的转化率也为99%。2在同一个化学反应或多个相关联的化学反应中，具有个别元素质量守恒关系的反应物和生成物，反应物的转化率等于生成物的产率，例如在FeS2向SO2转化的过程中，FeS2的转化率必等于SO2的产率，在FeS2向H2SO4转化的过程中，FeS2的转化率等于H2SO4的产率。黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.020 00 molL1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00 mL。已知：SO22Fe32H2O=SO2Fe24HCr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)_。(2)若煅烧6 g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83 kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4，放出13.03 kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式：_。(3)煅烧10 t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积(标准状况)为_ L，制得98%的硫酸质量为_t，SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是_kJ。【解析】根据题给两个反应可推出SO2与K2Cr2O7的物质的量的关系为3SO2Cr2O，再根据煅烧黄铁矿反应式4FeS211O22Fe2O38SO2可推出FeS2Cr2O所以n(FeS2)n(Cr2O)0.020 00 molL125.00103 L103 mol所以(1)样品中FeS2的质量分数为100%90.00%。(2)因6 g FeS2产生n(SO3)20.1 mol，与水反应放出热量为13.03 kJ，则1 mol SO3与水反应放出的热量为130.3 kJ，所以热化学方程式为SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.3 kJmol1。(3)设煅烧10 t上述黄铁矿理论上产生SO2的物质的量为x。则有0.100 0 g(0.020 00 molL125.00103 L3)10106 gxx1.5105 mol所以V(SO2)1.5105 mol22.4 Lmol13.36106 L根据质量守恒可求出制得98%的硫酸质量为15 tSO2转化为H2SO4时放出的热量为两部分：一部分为SO2转化为SO3放出的，另一部分为SO3转化为H2SO4时放出的，可分别求出后相加而得到答案。【答案】(1)90.00%(2)SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130.3 kJmol1(3)3.36106153.431072某硫酸厂用接触法制硫酸的生产过程中，在煅烧黄铁矿时损失硫为5%(质量分数)；在SO2的接触氧化时有92%的SO2转化为SO3；在吸收塔中损失SO3为0.6%(质量分数)。现有含FeS2 95%的黄铁矿(杂质不含硫元素)100 t，可制得98%的浓硫酸多少吨？【解析】本题涉及多个百分数，如果分步来计算，解题过程会很烦琐，容易导致解题错误。只要理解每个百分数的含义，利用守恒法进行计算，简化解题步骤，会起到事半功倍的效果。生产过程中涉及的反应有：FeS2O2Fe2O32SO2，SO2O2SO3，SO3H2O=H2SO4。据硫元素守恒，可得关系式：FeS22H2SO4。由于各有关硫元素的质量分数均可归因于起始原料黄铁矿中的硫元素，扣除100 t黄铁矿中有关部分在各步反应中的损失，实际上用于生成硫酸的FeS2的质量为：m(FeS2)100 t95%(10.6%)(15%)92%82.532 t。设可制得98% H2SO4的质量为x，则：FeS22H2SO412029882532 t x98%解得：x137.55 t，【答案】137.55 吨。【教师备课资源】(2010浙江自选模块)(1)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：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_。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_。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生产的废气减少D不需要使用催化剂(2)硫酸的用途非常广泛 ，可应用于下列哪些方面_(可多选)。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过磷酸钙的制备(3)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_。【解析】本题考查了工业制取H2SO4的过程，在熟悉设备及工艺流程基础上可知接触室应安装热交换器，吸收塔为便于充分吸收SO3而填充了许多瓷管。考查了学生分析及处理数据进行计算的能力，可假设有1 mol硫黄充分燃烧，则据反应SO2SO2知反应耗O2 1 mol，流量计1充入O2为1.5 mol，生成SO2 1 mol，据反应2SO2O22SO3知理论上1 mol SO2反应耗O2 0.5 mol，流量计2充入O2为1.25 mol，则流量计1、2充入氧气体积比(等于空气体积比) 为65(或1.21)；假设SO2转化率为95 %，则尾气中SO2体积分数为100 %0.4 %。【答案】(1)热交换器增加SO3与浓H2SO4接触面积，有利于SO3的吸收65(或1.21)0.4 %用氨水吸收AC(2)BCD(3)CaCO3CaOCO2，2SO22CaOO22CaSO4(或2SO22CaCO3O22CaSO42CO2)1下列关于硫酸工业生产的说法中正确的是()A建筑高烟囱，使尾气在高空扩散稀释B设置“废热”锅炉，产生蒸气来供热或发电C使用V2O5作催化剂，提高SO2的转化率D在吸收塔中，直接用水吸收三氧化硫【解析】A项不能从根本上处理尾气；C项使用V2O5不能提高SO2的转化率，只能加快反应速率；D项用98%的H2SO4吸收可防止产生酸雾。【答案】B2硫酸工业中，常用浓硫酸吸收三氧化硫，而不用水来吸收的原因是()A三氧化硫溶于浓硫酸，不易溶于水B用浓硫酸吸收三氧化硫速度虽慢，但损失三氧化硫少C用水吸收易形成酸雾，吸收速度慢D用水吸收得到的不是纯硫酸【解析】用98%的浓硫酸吸收SO3可以避免形成酸雾并提高吸收率。【答案】C3在制硫酸的工业中有以下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，下列说法错误的是()A生产中通入过量的空气，可以提高二氧化硫的转化率B生产中选择400500，不仅能加快反应速率，而且催化剂的活性好C根据实际情况在生产中选择常压，可以提高综合经济效益D在接触室被氧化生成的三氧化硫，进入吸收塔被水吸收制成硫酸【解析】用水吸收三氧化硫容易形成酸雾，应用浓硫酸吸收三氧化硫。【答案】D4(2013烟台高二检测)2013年初我国大部分地区出现了严重的雾霾天气，环境保护引起了公众广泛的关注。治理工业“三废”，保护环境最主要的方法是()A关闭污染严重的工厂B把“三废”深埋C提高认识D变废为宝，综合利用【解析】治理“三废”关键是变废为宝，综合利用。【答案】D5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。在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫；在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气结合，生成三氧化硫；三氧化硫流经吸收塔时，采用98%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工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98%的浓硫酸吸收三氧化硫。请回答下列问题：(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式_。(2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的_、_。(3)丙中的现象为_，丁中的现象为_。(4)下图是压强对SO2平衡转化率的影响压强/Mpa转化率/%温度/0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4对SO2转化为SO3的反应，增大压强可使转化率_，之所以通常采用常压操作是因为_。【解析】硫酸工业生产中的三大步，其中第一步为制气4FeS211O22Fe2O38SO2；甲、乙、丙分别相当于沸腾炉、接触室、吸收塔；丙中无酸雾，丁中有酸雾；2SO2O22SO3，增大压强SO2转化率增大，因为常压下SO2的转化率已很大，增大压强，会增加投资和能量消耗，所以采用常压操作。【答案】(1)4FeS211O22Fe2O38SO2(2)接触室吸收塔(3)无酸雾有酸雾(4)增大常压下SO2的转化率已很大，增大压强，会增加投资和能量消耗1下列对硫酸生产中化学反应原理的分析正确的是()A硫酸生产中涉及的三个化学反应因原料的不同可能全部是氧化还原反应B硫酸生产中涉及的三个化学反应都是放热反应C硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要使用催化剂D硫酸生产中涉及的三个化学反应都需要在较高温度下进行【解析】三个化学反应都是放热反应；三个反应中只有SO2SO3需使用催化剂；SO3H2SO4在常温下进行，且是非氧化还原反应。【答案】B2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催化反应室(见下图)，下列有关说法中错误的是()A采用热交换装置，能充分利用“废热”，降低生产成本B预热含有二氧化硫的混合气体，有利于催化氧化CA处流出的气体为SO2和O2D预热SO3，有利于被浓硫酸吸收【解析】此题考查了工业生产H2SO4的重要设备之一催化反应室中气体的流向。原料SO2、O2从装置左侧中间进入热交换器，吸收热量后由A处流出再进入催化反应室发生反应，并放出大量的热，而热交换器的作用是把一部分热量交换给刚进入热交换器的原料气，然后由下端流入下一个装置，SO3温度过高不易被吸收，所以下端出来的气体温度较低，这也是热交换器的作用之一。【答案】D3(2012上海高考)下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是()A在接触室中使用铁触媒作催化剂B在接触室中运用热交换技术可充分利用能源C把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率D该反应采用450500 主要是因为该温度下催化剂活性好【解析】硫酸工业生产中，在接触室中用以V2O5为主的催化剂，使SO2氧化为SO3，A项错误；使用热交换装置可节约能源，B项正确；把硫铁矿粉碎可增大其与氧气的接触面，使反应更充分，速率更快，可提高原料的利用率，C项正确；反应温度采用450500 是因为该温度下催化剂活性最高，D项正确。 【答案】A4在接触法制硫酸工业中，接触室中装有热交换器。采用热交换器的好处是()充分利用热量，降低能耗促使平衡向正反应方向移动，提高产率减少热量对环境的污染提高最终产品的纯度A仅B仅C仅 D【解析】使用热交换器能充分利用热量，减少热量对环境的污染。SO2转化为SO3是放热反应，温度降低有利于平衡向正反应方向移动。【答案】C5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吸收C用黄铁矿做原料生产硫酸的过程中，产生的废渣可用于提取燃料D用黄铁矿做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】二氧化硫在浓硫酸中的溶解度非常小，A项错误；二氧化氮一般用烧碱溶液吸收，发生的反应为：2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O，B项错误；黄铁矿本来就是无机矿物质，又经过高温煅烧，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，C项错误；硫酸生产过程产生的废气中含有较高浓度的二氧化硫气体，二氧化硫可用做漂白剂，D项正确。【答案】D6城市的环境污染是当前突出的环境问题。如图A所示，X河流经某工业城市Y，其中a处在上游，附近有丰富的黄铁矿资源；d处在下游，附近有多个企业以硫酸为原料。根据某月Y市环保局监测站对X河水质检测的结果，绘制成简图如图B所示。下列说法不正确的是()A造成X河污染的主要污染源最可能分布在bc段B工业生活污水、固体废弃物等可能是造成X河污染的污染源Cd处污染程度减小，可能是某些污染物的离子间发生反应生成沉淀所致D该城市建设硫酸厂时，综合考虑诸多因素选址在b处最合理【解析】由于bc段污染程度呈上升趋势，则bc段是产生污染的地区，cd段逐渐下降，说明污染的物质之间发生化学反应，以气体或沉淀的形式析出，河水水质变为原始状态。由于b处是市区用水的上游，则硫酸厂应选在河水的下游。【答案】D7下列关于硫酸工业综合经济效益的讨论中，叙述错误的是()A充分利用三个反应放出的热能，来降低生产成本B为了防止尾气的污染，用氨水吸收尾气C硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，远离硫酸消费中心D生产过程中含有少量硫酸的污水，可用石灰乳中和处理【解析】硫酸工厂要远离人口稠密的居民区和环保要求高的地区，但是远离硫酸消费中心，势必造成运输成本高等问题。【答案】C8含硫48%的黄铁矿煅烧时FeS2损失2%，则下列说法不正确的是()A该黄铁矿含FeS2也是48%B硫损失也是2%C铁损失也是2%D该黄铁矿含FeS2 90%【解析】该黄铁矿含FeS2为48%90%，故D项正确，而A项错误；煅烧时FeS2损失2%，则其中的铁和硫也都损失2%。【答案】A9硫酸工业中采取以下几种措施：改进煅烧黄铁矿的技术；氧化二氧化硫时使用催化剂；在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器；将二氧化硫进行多次循环氧化；回收利用尾气中的二氧化硫。其中能减少酸雨产生的措施是()A仅B仅C D仅【解析】改进煅烧黄铁矿的技术、氧化二氧化硫时使用催化剂和在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器，都与二氧化硫排放的问题无关。【答案】D10有关硫酸工业综合经济效益的说法中，正确的是()A甲地有丰富的黄铁矿资源，水源、能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽然当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂B为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，保证地面达到安全浓度C硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废酸和废水等D选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应先考虑经济利益的问题【解析】硫酸厂是污染性的企业，不应建在风景区；当地使用硫酸的工业不多，也不宜建硫酸厂，因为硫酸的远程运输成本高，危险性大，故A错误。将SO2排放到高空，SO2的总量不会减少，且会形成酸雨危害环境，故B错误。选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时，必须考虑环保问题，也就是要提高综合经济利益，故D错误。【答案】C11以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：(1)沸腾炉中发生的反应方程式为：_。(2)接触室中发生反应的化学方程式是_。(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)_。a为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎b过量空气能提高SO2的转化率c使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率d沸腾炉排出的矿渣可供炼铁(4)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是_。【解析】本题主要考查硫酸工业、化学方程式的书写等。(1)根据原子守恒即可写出方程式。(2)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3：2SO2O22SO3。(3)选项a，将黄铁矿粉碎能增加反应接触面积而加快反应速率。选项b，增加空气(O2)浓度能提高SO2的转化率。选项c，催化剂对转化率无影响。选项d，矿渣中含有Fe2O3，可用于冶炼铁。【答案】(1)4FeS211O22Fe2O38SO2(2)2SO2O22SO3(3)abd(4)SO2Br22H2O=4H2Br SO。12(1)为防酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使含硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_。(2)某有色金属冶炼厂排放的废气中含有SO2，先用石灰浆吸收SO2，然后利用空气中的氧气将产物继续氧化成石膏(CaSO42H2O)。写出反应的两个化学方程式：_、_。(3)硫酸厂排放的尾气中SO2与硝酸厂排放的尾气中NO和NO2在催化剂作用下能发生氧化还原反应，释放出一种无色、无味、无毒的大气中含有的气体和一种常温(20 C)、常压(101 kPa)下的无色液体，试分别写出它们发生反应的化学方程式：_。【解析】(1)注意“固硫”的含义；不使含硫的化合物进入大气。因而不包括下列反应：SO2SO2。含硫煤中的硫元素大多数是以化合态存在的，游离态的单质硫很少，上述反应也不能准确表示含硫煤中硫变为SO2的反应。(2)所提供的石灰浆应该是过量的，所以不会生成Ca(HSO3)2，否则得不到CaSO42H2O。(3)SO2与NOx发生反应，生成大气中含有的气体应是N2，NOx变为N2失去了O原子，SO2得到O原子变成了SO3，SO3在常温常压下是无色液体。【答案】(1)CaOSO2CaSO32CaSO3O22CaSO4(2)Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O2CaSO3O24H2O=2(CaSO42H2O)(3)2SO22NO2SO3N24SO22NO24SO3N213下图装置可以进行测定SO2转化成SO3的转化率的实验。已知SO3的熔点是16.8 ，沸点是44.8 。已知发生装置中所涉及反应的化学方程式为：Na2SO3(s)H2SO4(85%)=Na2SO4H2OSO2(1)根据实验需要，应该在、处连接合适的装置。请从下图AE装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中。、处连接的装置分别是_、_、_。(2)实验时，浓硫酸顺利地滴入烧瓶中，甲仪器所起作用的原理是_。(3)从乙处均匀通入O2，为使SO2有较高的转化率，实验时，在加热与滴加浓硫酸过程中应采取的操作是_。(4)用大火加热烧瓶时，SO2的转化率会_(填“增大”“不变”或“降低”)。(5)用a mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，称得装置质量增加b g，则本实验中SO2的转化率为_。【解析】明确实验目的：测定SO2的转化率。反应原理：2SO2O22SO3可测量催化反应后剩余SO2的质量。(1)选择实验仪器、药品：经发生器出来的气体是O2、SO2及少量水蒸气，应干燥，处应为装置B；反应后气体成分为O2、SO2、SO3，从提供选择的装置来看，可用NaOH溶液吸收SO2来测量SO2的体积。但有SO3干扰，应先除去SO3，考虑到SO3很容易液化，故在处选装置A，处选装置E。(4)用大火加热烧瓶时，产生SO2的速率太快，来不及转化，故转化率会降低。(5)由Na2SO3SO2可知产生的SO2也为a mol,64a g SO2的转化率为100%。【答案】(1)BAE(2)维持烧瓶与分液漏斗内的压强相等(3)先加热V2O5，然后缓慢滴加浓硫酸(4)降低(5)100%14(2013西安高二检测)工业制硫酸生产流程如图：(1)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有_。A升高温度B减小压强C不断补充空气 D及时分离出SO3(2)在生产中，为提高催化剂效率采取的措施是_。A净化气体B控制温度在400500C增大催化剂与反应气体的接触面积D不断补充空气(3)已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196 kJmol1。在450、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后，放出的热量_(填“”、“”或“”)196 kJ，理由是_。(4)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在500 ，0.1 MPa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为V(SO2)V(SO3)V(O2)V(N2)0.466.57.782，则SO2的利用率为_。(5)生产硫酸过程中的尾气通常用氨水吸收，请写出该反应的化学方程式_。【解析】(1)SO2转化为SO3是气体体积减小的放热反应，选择低温高压可提高转化率，同时可鼓入空气或分离出SO3，使平衡向右移动。C、D正确。(2)净化气体，防止催化剂中毒，A正确。在400500 时催化剂活性最高，B正确。增大与反应气体接触面积可提高催化效果，C正确。补充空气对催化效果无影响，D错。(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反应时，放热196 kJ，但可逆反应不能进行彻底，加入的2 mol SO2和1 mol O2不能全部反应，所以生成的三氧化硫小于2 mol，故放热小于196 kJ。(4)6.5/(6.50.46)100%93.4%。(5)尾气中含有SO2、SO3酸性气体，与氨水反应生成(NH4)2SO4和(NH4)2SO3。【答案】(1)CD(2)ABC(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO3，放出196 kJ的热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于196 kJ(4)93.4%(5)2NH3H2OSO3=(NH4)2SO4H2O，2NH3H2OSO2=(NH4)2SO3H2O课题2人工固氮技术合成氨课标要求了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。课标解读1了解合成氨的反应原理。2理解如何利用反应速率和化学平衡知识，选择合成氨的适宜条件。3了解实验室研究和实际生产之间的转化过程。4了解合成氨的发展。5了解合成氨工业的三废处理。教学地位本课题是在课题1的基础上学习合成氨的反应原理，利用化学反应速率、化学平衡移动原理分析和讨论合成氨的适宜条件。在高考中会以合成氨为载体考查化学方程式的书写，平衡移动原理及其应用，尾气处理等化学基础知识，体现了化学知识在化工生产中的应用。新课导入建议闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮、一次闪电能生成801500 kg的一氧化氮。这也是一种自然固氮。豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空气里的氮气转化为氨，再进一步转化为氮的化合物。除豆科植物的根瘤菌外，还有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌、一些原核低等植物固氮蓝藻、自生固氮菌体内都含有固氮酶，这些酶有固氮作用。这一类属自然固氮的生物固氮。自然固氮远远满足不了农业生产的需求，你知道工业上如何固氮吗？让我们学习本节知识了解人工固氮技术合成氨。教学流程设计课前预习：1阅读课本课题2内容，并尝试解决课本思考与交流。2完成课前自主导学，回答思考交流中的问题。3标记预习中的重点、难点、疑点问题。步骤1：创设情景，明确任务1由自然固氮的途径方法，过渡到氮的循环，由氮的循环引出工业合成氨。2教师明确任务：在课本3种固氮过程中哪一种能成为工业化生产过程？步骤2：交流讨论，原理讲述1全体同学交流讨论。2讲述合成氨的原理，并引导学生思考：“工业合成氨需要解决哪些难题？”步骤5：检验测评1利用当堂双基达标检测学生掌握情况。2个别点拨。3合理布置课下作业，安排课下完成课后知能检测步骤4：课堂小结，归纳升华本课题重点知识，归纳升