2022年苏教化学智能优化训练硫酸工业

1．工业上制取硫酸，回收尾气中的废气常选用的试剂是()A．氨水 B．NaOHC．H2SO3 D．H2SO4解析：选A。用氨水吸收尾气中的SO2，回收利用后还可生产化肥，且氨水价格较低。2．在接触法制硫酸的工业生产中，下列生产操作与说明这些操作的主要原因都正确的是()A．黄铁矿煅烧前需要粉碎，因为大块黄铁矿不能燃烧B．从沸腾炉出来的炉气需要净化，这样可以提高产品的纯度C．SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高反应速率和SO2的转化率D．用质量分数为%的硫酸吸收SO3，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全解析：选D。将黄铁矿粉碎的主要目的是为了增大和空气的接触面积，可使其燃烧得更充分、更快，所以选项A操作正确，但解释错误；炉气净化的目的是防止炉气中的杂质和矿尘使催化剂中毒、失效，所以选项B操作正确，但解释错误；使用催化剂是为了提高反应速率，缩短反应完成的时间，但对反应物的转化率和产物的产率均无影响，所以选项C也是操作正确，但解释错误；选项D是正确的。3．接触法生产硫酸的过程中，对废气、废水、废渣、废热的处理正确的是()①尾气用氨水处理②污水用石灰乳处理③废渣用来造水泥、炼铁④设置废热锅炉产生蒸汽、供热或发电A．①② B．①③④C．①②③ D．①②③④解析：选D。硫酸厂尾气中含有SO2，可用氨水吸收处理；硫酸厂废水中含有硫酸可用石灰乳中和；硫酸厂废渣中含有SiO2、Fe2O3等，可用于制造水泥、炼铁；由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能来降低生产成本。4．有关硫酸工业综合经济效益的说法中，正确的是()A．甲地有丰富的硫铁矿资源，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：选C。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SO2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效益，故D错误。5．(2022年高考浙江卷自选模块)“化学与技术”模块(1)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①________________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是②_________________________________________________________________________________________________________________________。2)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③________。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④__________(空气中氧气的体积分数按计)，该尾气的处理方法是⑤________。3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是⑥________(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(2)硫酸的用途非常广，可应用于下列哪些方面⑦__________________________(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⑧________________________________________________________________________。解析：(1)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)S＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())SO2参加反应的硫磺为1mol，则经流量计1通入的氧气为mol，反应后气体总量为mol×5＝mol，2SO2＋O22SO3ΔV21211molmol经流量计2通入的氧气为mol×＝mol，则eq\f(V1,V2)＝eq\fmol,mol)＝。反应后气体总量为mol＋mol×5－1mol×95%×eq\f(1,2)＝mol，则尾气中SO2的体积分数为eq\f(1×5%,＝。硫酸工业中，尾气SO2用氨水吸收，再用硫酸处理：SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O，生成的(NH4)2SO4可作肥料。3)硫铁矿的含硫成分为FeS2，硫元素氧化生成SO2的同时，铁元素也被氧化生成Fe2O3(废渣)，与硫磺直接燃烧相比，耗氧量增加，产生的废渣也增加。(2)橡胶的硫化是采用硫磺；合成烷基苯磺酸钠需要先合成苯磺酸，而苯磺酸通过苯与浓硫酸的磺化反应生成；铅蓄电池用硫酸作为电解液；过磷酸钙通过磷酸钙与硫酸反应得到。(3)CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑；SO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(△))CaSO3；2CaSO3＋O2CaSO3不稳定，在空气中容易被氧化成CaSO4。答案：(1)1)①热交换器②增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的吸收2)③④⑤用氨水吸收3)⑥AC(2)⑦BCD(3)⑧CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑；2SO2＋2CaO＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4＋2CO2)1．(2022年漳州高二检测)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．工业合成氨答案：C2．将三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物叫做“发烟硫酸”(H2SO4·nSO3)，通常以三氧化硫的质量分数表示其组成。今将0.1185g发烟硫酸试样溶于水，用mol·L－1的NaOH标准溶液滴定，用去此标准溶液20mL恰好中和，则试样中SO3的质量分数为()A．15% B．17%C．34% D．60%答案：A3．保护环境已成为人类的共识，人类应以可持续发展的方式使用资源，以合理的方式对废物进行处理并循环使用。下列做法不利于环境保护的是()A．发电厂的煤经脱硫处理B．将煤转化为水煤气作燃料C．回收并合理处理聚乙烯塑料废物D．电镀废液经中和后直接排放解析：选D。对煤进行脱硫处理，目的是减少SO2的污染；将煤转化为水煤气，也称煤的气化，可以提高煤的燃烧效率，减少因不完全燃烧而产生CO的污染；回收并合理处理聚乙烯塑料废物，可减少白色污染，变废为宝；电镀液往往含重金属离子或CN－等，必须进行处理后方可排放，仅中和是不可排放的。4．(2022年宿迁高二检测)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答案：C5．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非氧化还原反应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条件下进行答案：B6．下列说法正确的是()A．在设计化工生产的化学反应条件时，只要将化学反应的特点和化学反应理论相结合进行全面分析就没问题了B．在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应的速率很高，就不需要考虑催化剂的问题C．在现代工业上将二氧化硫氧化为三氧化硫的适宜条件是高温、高压和催化剂D．在2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(V2O5),\s\do5(450℃))2SO3中，对“450℃”的选择，来自对反应物性质和催化剂性质的综合考虑解析：选D。在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应速率过高而对生产不利时，就要考虑施加负催化剂的问题。7．含硫48%的硫铁矿煅烧时FeS2损失2%，则下列说法不正确的是()A．该硫铁矿含FeS2也是48%B．硫损失也是2%C．铁损失也是2%D．该硫铁矿含FeS290%解析：选A。该硫铁矿含FeS2为eq\f(120,64)×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%。8．反应SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))SO3(g)ΔH＝－kJ·mol－1在一定条件下达到平衡，欲使SO3的分解速率降低而使SO2的浓度增大，可采取的措施是()A．减小体系的压强 B．减小O2的浓度C．增高体系的温度 D．使用催化剂解析：选B。升温和使用催化剂都既可提高正反应速率，又可提高逆反应速率；减压虽然使SO3的分解速率降低，平衡也向左移动，但因体积扩大，新平衡时各成分的浓度都会降低。9．下列有关接触法制硫酸的叙述不正确的是()A．用S代替FeS2，可减少环境污染B．炉气只含SO2，进接触室之前不需要净化C．热交换的目的，一方面使即将参加反应的气体达到一定温度，另一方面降低SO3的温度D．尾气要处理后才能排放到空气中解析：选B。因硫铁矿石中含杂质成分较多，故对环境产生污染也较多；炉气中除含SO2外，还有O2、N2等，煅烧FeS2的炉气进入接触室前必须净化。10．SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))SO3(g)ΔH＝－kJ·mol－1，当4molSO2(g)发生此反应时，放出kJ的热量，则SO2的转化率是()A．40% B．60%C．70% D．80%解析：选D。α(SO2)＝eq\fkJ,4mol×kJ·mol－1)×100%＝80%。11．根据接触法制硫酸的简单流程图(如图所示)，填写空白。(1)设备A是__________，在设备A中进行的反应的化学方程式是________________________________________________________________________；设备B是____________，在设备B中进行的反应的化学方程式是________________________________________________________________________；设备C是____________，在设备C中进行的反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(2)图中标号处通入或放出的物质是：①__________，②__________，③____________，④__________，⑤__________，⑥____________，⑦__________，⑧__________，⑨____________。(3)在设备A里，矿石燃烧前要粉碎成细小矿粒的原因是________________________________________________________________________。(4)从设备A里放出的气体必须经过_________、________、________处理后，才能进入设备B，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________。(5)设备B中部的装置叫________器，其作用是_______________________________________________________________________________________________________________。(6)设备C中用质量分数为%的硫酸吸收SO3的原因是________________________________________________________________________。(7)尾气在排放到空气之前必须经过________，其原因是________________________________________________________________________。解析：本题考查了硫酸的生产工艺和有关问题，结合硫酸的生产原理即可顺利作答。答案：(1)沸腾炉4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2接触室2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(V2O5),\s\do5(450℃))2SO3吸收塔SO3＋H2O=H2SO4(2)硫铁矿(或硫磺)空气SO2、O2、N2等炉渣净化气(SO2、O2、N2)SO3、O2、N2(含少量SO2)N2、O2(含SO2)%浓硫酸硫酸(3)使矿石充分被氧化，以提高其利用率(4)除尘洗涤干燥粉尘等容易使催化剂中毒，并会给设备造成不良的影响(5)热交换充分利用热量，使进入的净化气被加热，并冷却反应后的混合气体(6)防止生成酸雾，以提高SO3的吸收效率(7)处理(吸收尾气中含有的SO2)防止SO2排入大气而造成环境污染12．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2＋O22SO3ΔH＜0，已知常压下平衡混合气体中SO3体积分数为91%。试回答：(1)在生产中常用过量的空气是为了______________________________________________________________________________________________________________________。(2)加热到400～500℃是由于_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)压强采用________，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)常用浓硫酸来吸收SO2而不用水，因为________________________________________________________________________。解析：此题考查了在硫酸工业中运用化学平衡原理选择适宜生产条件的能力。选择适宜的反应条件，要从浓度、压强、温度、催化剂等条件中考虑该反应的速率、转化率，同时还要考虑工业生产的实际情况和成本。如(2)(4)两问是考虑速率问题，第(1)(3)问则是考虑化学平衡问题，且第(3)问要考虑生产的实际情况。答案：(1)增大氧气浓度，提高成本较高的SO2的转化率(2)在此温度下，催化剂活性强，反应速率快，可缩短到达平衡的时间，提高单位时间内SO3的产率(3)常压因常压下平衡混合气体中SO3的体积分数已达91%，若再加压，对设备动力系统要求高，成本高，加压实际意义不大(4)用水吸收易形成酸雾，降低吸收速率13．(2022年福州高二检测)工业制硫酸生产流程如下图：(1)我国硫铁矿资源比较丰富，但很多工厂仍以硫磺为原料生产硫酸，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在催化反应中，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有________(填字母代号)。A．升高温度B．减小压强C．不断补充空气D．及时分离出SO3(3)在生产中为提高催化剂催化效率采取了哪些措施？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(至少答出两点措施)(4)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196kJ·mol－1。在450℃、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入2molSO2和1molO2，充分反应后，放出的热量__________(填“<”、“>”或“＝”)196kJ，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO27%、O211%、N282%。在500℃，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)＝∶∶∶82，则SO2答案：(1)硫铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高(2)CD(3)①净化气体；②控制温度在400～500℃；③(4)<在1atm和298K条件下，2molSO2和1molO2完全反应生成2molSO3，放出196kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，又因为反应温度为450℃(5)%14．以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4________＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2(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)每160gSO3气体与H2O化合放出kJ的热量，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)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。①SO2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___________________________________________