化工生产（知识过关）-2023学年高一化学下学期（沪科版）原卷版

专题04化工生产

-思-------维-------导-----图)

工业制硫酸反应原理

化工生产J接触法制硫酸

工业合成氨

1.工业制硫酸反应原理

(1)主要原料：硫磺或硫铁矿，其中硫磺制酸具有生产流程短，“三废”治理量较少等优势，因而今后

以硫磺制取酸为主要发展趋势。

(2)根据工业制硫酸的反应原理，生产过程通常可以分为造气、转化、吸收三个主要阶段

2.接触法制硫酸

(1)接触法制硫酸：

A.转化器出来的气体主要包括：,原料气要通过除尘、干燥等净

化处理，目的是_____________________________________________「

B.使用98.3%的硫酸而不是直接用水来吸收三氧化硫的原因：_使用水吸收三氧化硫会导致大量酸雾妨碍

吸收_________________

化学反应方程式压强温度催化剂

催化剂

so的氧化2so2+。2=2s。30.1MPa（常压）400℃~500℃V2O5等

2△

3.硫酸工业中热能的合理利用及三废处理

硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应,为了充分利用这些热量，在生产过程中，沸腾炉外设置

废热锅炉回收高温废热,把热交换器和转化器合为一体,将二氧化硫转化为三氧化硫时放出的热量

及时导出用来预热进入转化器的原料气。

（1）废气：硫酸工业的尾气中含有的有毒气体是以屋，用氨酸法处理尾气的化学方程式分别为:

（2）废水：没有被污染的冷却水可以被—；若排出的是酸性废水，一般使用石灰乳等中和处理，反应的

离子方程式为。

（3）废渣：以硫铁矿为原料生产硫酸，废渣的主要成分是—、硫化亚铁及少量有害物质。用废渣可以

炼制的金属是o

3.工业合成氨

（1）合成氨的适宜条件探究：N2（g）+3H2（g）U2NH3（g）+Q（Q>0）

对化学反应速率对平衡混合物中NH化学反应速率与

反应条件3

的影响含量的影响化学平衡综合考虑

________（填“加快”或________提高NH3含量影响一致，应_______压强

增大压强

“减慢”）（填“有利”或“不利”）（填“增大,或“减小”）

________提高NH3含量影响___________

升高温度

（填“有利”或“不利”）温度控制要适宜

使用_____影响用合适催化剂

催化剂（填“有"或‘没"）有利于加快反应速率

增加反应平衡向—反应方向移影响一致

物浓度动（填“正”或迹）应________反应物浓度

，合成氨的合理生产条件：①使用为催化剂②一定程度的加压③温度控制在催化剂的活性

温度（500℃）④及时分离

1.已知工业上真空炼锄（Rb）的化学方程式为2RbCl+MgUMgCb+2Rb（g）,对这一反应能进行的最合理的解

释是

A.上述反应为可逆反应

B.镁的金属活动性比锄的强

C.氯化镁的热稳定性比氯化锄的强

D.锄的沸点比镁的低，当把锄抽走时反应向生成锄的方向进行

2.在接触法产生H2sCU的过程中，对“废气、废水、废渣、废热”的处理正确的是()

①废气用氨水处理②污水用石灰乳处理③废渣用来造水泥或炼铁④设置“废热”锅炉产生蒸气来供热

或发电

A.只有①②B.只有①③④C.只有①②③D.全部

熔融-

3.已知工业上真空炼锄的反应方程式为：2RbCl+Mg--MgCL+2Rb(g),对于此反应，能够进行正

确解释的是

A.锄比镁金属性强

B.氯化镁比氯化锄难溶

C.高温下，镁离子得电子能力比锄离子弱

D.锄的沸点比镁低，当把锄蒸气抽走时，平衡向右反应方向移动

4.已知工业上真空炼锄的反应如下：2RbCl+MgMgCl2+2Rb(气)，对此反应能够进行的正确解释是

A.Mg比Rb的金属性强

B.锄的沸点比镁低把锄的蒸气抽走后平衡向正方向移动

C.MgCL对热的稳定性比RbCl强

D.高温下Mg2+得电子的能力比Rb+强

5.IA族、IIA族元素及其化合物应用广泛。钺及其化合物的性质与铝十分相似。工业上制备下列物质

的生产流程合理的是

CO2NH3加热

A.饱和食盐水制备纯碱：NaCl溶液-tNaHCO3tNa2CO3

石灰乳加热电解

B.从海水中提取镁：海水fMg(0H)2-MgO-Mg

MnO2石灰乳

C.工业上制备漂白粉：浓盐酸-C12一漂白粉

加热

高温催化剂98.3%浓硫酸

D.黄铁矿制备硫酸：FeS2—S02->S03-发烟硫酸

°2。2加热

6.工业制硫酸的一步重要反应是SO2在400~600℃下的催化氧化：2so2(g)+Ch(g)U2so3(g),这是一个正

反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行，下述有关说法正确的是

A.使用催化剂可加快反应速率，提高SO3产率

B.其它条件保持不变，温度越高，速率越快，生产效益越好

C.实际生产中选定400〜600℃作为操作温度，其原因是在此温度下催化剂的活性最高，SO2能100%转化

为SO3

D.增大压强可以提高SO3产率，但高压对动力和设备要求太高，会增加生产成本

7.下列化工生产中不涉及氧化还原反应的是

A.工业制玻璃B.工业制硫酸C.工业制硅D.工业制硝酸

8.密闭容器中发生的某化学反应，各物质的分子数目随时间变化情况如图1所示，物质Y和Z的质量随

时间变化情况如图2所示。下列说法正确的是

A.该反应前后分子总数保持不变

B.参加反应的X与Y的质量比为2:7

C.该反应的化学方程式可表示为2X+Y=Z

D.若Z的相对分子质量为17,则Y的相对分子质量为28

9.NH3和HNO3是重要的工业产品，如图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程，下列说法正确的是

浓硝酸

A.从氨分离器中又回到合成塔中的物质只有N2

B.氧化炉中的气体只有NO

C.尾气中的少量NO、NCh可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成有毒的气体

D.吸收塔中通入空气的作用是使NO、NCh完全转化为HNCh

10.下列说法正确的是

A.某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)UCH3CH2()H(g),在密闭容器中达到平衡，恒容下，充入一

定量的C%=CH2(g),CH2=C&(g)的平衡转化率增大

B.恒温恒容情况下，发生反应：X(g)+3Y(s)U2Z(g),当混合气体密度保持不变时，说明反应已达到平

衡

C.合成氨工业中，恒温恒容情况下，充入惰性气体He,体系压强增大，反应速率增大

D.某温度下，可逆反应mA（g）+nB（g）UpC（g）的平衡常数为K,若缩小反应器的容积，能使平衡正向移

动，则m+n>p,并且K增大

11.合成氨反应为N2（g）+3H2（g）U2NH3（g）。图1表示在一定温度下此反应过程中的能量变化。图2表

示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下，改变起

A.该反应为自发反应，由图1可得加入适当的催化剂，E和AH都减小

B.图2中。〜lOmin内该反应的平均速率v（H2）=0.045mol,LT】•minT,从llmin起其他条件不变，压

缩容器的体积为1L,贝UMM）的变化曲线为d

C.图3中，a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物电的转化率最高的是b点

D.该反应平衡常数表达式为K=嘉%,图3中Ti和T2表示温度，对应温度下的平衡常数为K”K2,

贝hT1>T2,K1>K2

12.工业合成氨是重要的人工固氮的方式，在一个恒容容器中充入N2（g）和H2（g）,一定条件下发生反应

催化剂

N（g）+3H（g）U2NH（g）,若温度保持不变，下列说法正确的是

22高温高压3

A.当充入足够N2（g）后，H2（g）会全部转化

B.升温可以加快化学反应速率故工业合成氨时温度越高越好

C.正、逆反应速率相等时，N2与H2浓度比一定是1：3

D.通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度

13.化学与生活、生产及科技密切相关。下列叙述正确的是

A.工业制硫酸用98%的浓硫酸代替水吸收SCh

B.汽车尾气中氮氧化物的产生主要是由于汽油中含有氮元素

C.高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维

D.纳米铁粉主要通过物理吸附作用除去污水中的CM+、Ag+、Hg2+

14.工业上生产硫酸时，如果将反应器内的混合气体突然冷却到室温有白色晶体析出，此晶体是

A.二氧化硫B,三氧化硫C.硫酸D.硫磺

15.工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染较用硫铁矿小，主要方面是

A.废气B.废渣C.废水D.酸雨

16.工业上制硫酸的沸腾炉出来的炉气必须经过净化处理，其正确过程是

A.除尘、干燥B.干燥、除尘

C.洗涤、除尘D.过滤、洗涤

17.工业上以硫铁矿为原料制硫酸的生产过程中，下列措施能提高硫酸产率的是

A.直接把矿石送入沸腾炉

B.沸腾炉中通入过量空气

C.对炉气进行除尘、洗涤、干燥处理

D.转化器内用催化剂

18.工业制硫酸，不可能作为原料的是

A.硫黄B.硫铁矿C.冶炼烟气D.大理石

19.硫酸工业中，转化器发生催化氧化(2SO2+O2USO3)的装置如图，下列说法正确的是

A.a处进入的气体中S02过量B.沸腾炉中产生的气体直接从a处进入

C.a、b、c三处气体成分相同D.d处出来的气体只含SO3

20.细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应，并耦合两种元素的循环。

(1)氮循环中，属于氮的固定的有(填字母序号，下同)。

a.电转化为氨态氮b.硝化过程c.反硝化过程

(2)镀态氮肥是水体中氨态氮的主要来源之一、

①氨气是生产氮肥的主要原料，工业合成氨的化学方程式为o

②检验某固态氮肥中镂根的实验操作与相应的现象及结论为=

(3)镂态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气，该反应中，当产生0.02moi氮气时，转移

电子的物质的量为o

(4)土壤中的铁循环可用于水体脱氮(将氮元素从水体中除去)，用离子方程式说明利用土壤中的铁循环脱除

水体中氨态氮的原理：=

21.二氧化氯(CIO?)是一种绿色消毒剂，常温常压下为黄绿色气体，易溶于水。常见的化学合成方法有氧

化法和电解法等。

(1)过硫酸盐氧化法：用原料亚氯酸钠(Nad。2)和过硫酸钠(Na2s2。8)直接反应，操作简单，同时可得到副

产品Na2s0〃制备时发生反应的离子方程式为oCIO2消毒时会产生少量的可利用FeSC>4

将CIO］转化为Q-除去。控制其他条件相同，C10］去除率随温度变化如图所示。温度高于50K时，Q0］去

除率降低的可能原因是=

1_

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01020304050607080

温度"C

(2)电解法：如图所示用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取CIO2,产生CIO2的电极反应式为

量NaOH)交换膜NaCl溶液

(3)定量测定：为测定某二氧化氯消毒液中CIO?的浓度，进行如下实验：量取5.00mL二氧化氯消毒液于锥形

瓶中，加蒸储水稀释至25.00mL,再向其中加入过量KI溶液，充分振荡；用0.10mol/LNa2s2O3标准溶液滴

定至终点，消耗Na2s2O3标准溶液5.50mL。

已知：2clO2+2KI=2KC1O2+L2Na2s2G>3+L=Na4s4C)6+2NaI

计算该二氧化氯消毒液中CIO2的物质的量浓度。(写出计算过程)

22.已知氢氧化钙和碳酸钙在水中存在下列溶解平衡:Ca(OH)2(s)UCa2+(叫)+2OH(aq),CaCC)3(s)UCO/

2+

(aq)+Ca(aq)o在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO2、O2、N2>CO2等。为了除去有害气体SCh并

变废为宝，常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气。

(1)写出上述两个反应的化学方程式：

①SCh与CaCO3悬浊液反应___________；

②SO2与Ca(OH)2悬浊液反应___________-

(2)试说明用熟石灰的悬浊液而不用澄清石灰水的理由0

(3)在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面的SCh浓度。在上世纪的60〜70年代

的十年间，由发电厂排放的SO2增加了45%,但由于建造高烟囱的结果，地表面SO2浓度却降低了30%之

多。请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取并简述理由：=

23.实验室合成氨装置如图1所示，试回答下列问题:

(2)己知氨气在水中的溶解度大约为1：700,若利用图2中的装置吸收氨气制氨水，从实验安全的角度考

虑应选用的装置是(填标号)。

(3)某同学用图2中装置B吸收产生的氨气，结果装置B中的溶液能使酚配变红但未能观察到倒吸现象。

试分析未造成倒吸的原因可能是。

(4)氨气是极为重要的基础化工原料，以氨气为原料可以制备一系列重要无机物、有机物质。

①写出侯德榜联合制碱法所涉及的化学反应方程式，。

②工业上用CO?和NH3为原料，在高温高压条件下直接合成尿素［CO(NH2)2］。写出合成尿素的化学反应方

程式=

24.某同学设计如图所示装置探究工业制硫酸转化器中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。实验

时，装置D锥形瓶中溶液产生白色沉淀，装置E中溶液褪色。

(1)装置B的三个作用是①；②；③通过观察气泡的速率，控制氧气和二氧化硫

的通入比例。

(2)实验过程中，当V2O5表面红热后，应将酒精灯移开一会儿后再继续加热，其原因是0

(3)D中锥形瓶盛放的溶液可以是(选填序号)o

①足量澄清石灰水②足量小苏打溶液

③足量氯化钢溶液④足量稀硫酸

反应停止后，要通过测定装置D锥形瓶中产生的白色沉淀的量，得出已被氧化的二氧化硫的量，在滤出沉

淀前必须进行的一步实验操作是(简述过程)。

(4)若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为mg,要测定该条件下二氧化硫的转化率，实验时还需要测定的数

据是(选填序号)，二氧化硫的转化率是(用含有m、a、bc、d中的一种或几种字

母的代数式表示)。

①装置F增加的质量ag

②装置A中亚硫酸钠减少的质量bg

③装置B增加的质量eg

④装置E增加的质量dg

【答案】(1)干燥氧气和二氧化硫使氧气和二氧化硫混合均匀

25.工业上有关氨气、镂盐的反应对国民经济和社会发展具有重要的意义。请回答:

I,N2(g)+3H2U2NH3(g)AH=-92.4kJ/mol

⑴合成氨工业采取的下列措施中，不熊用勒沙特列原理解释的是(填序号)。

①选择在20Mpa~50Mpa合成②温度选择500℃

③铁触媒作催化剂④将氨液化并及时从体系中分离出

⑵相同温度下，有恒容密闭容器A、恒压密闭容器B,两容器中均充入1mol电和3moiH2,此时两容

器的体积相等。在一定条件下反应达到平衡状态，A中放出热量QikJ；B中放出热量QzkJ。则：

①完成下列比较：(选填＜、＞、=)QiQ2，Qi92.40

②平衡时，下列数据中，容器B中的数值大于容器A的是(填序号)。

2NH3的体积分数b.金N史

3

C(N2)-C(H2)

C.C(N2)d.萼

(3)铁盐中含氮量的测定：精确称取wg(NH4)2S()4样品，加适量水溶解，注入如图所示的仪器A中，然后

1

逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用VimL、C1mol-L-的盐酸标

准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，加入几滴酚醐，再用c2moiNaOH标准溶液滴定过剩的HC1,

达到终点时消耗V2mLNaOH溶液。

①下列说法正确的是(填标号)。

A.实验前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将偏低

B.滴定终点时滴定管尖嘴口有气泡，测定结果将偏低

C.若玻璃管液面迅速上升，应立即撤去酒精灯

D.滴定时，若溶液颜色由无色变为浅红色，应立即停止滴定并读数

②样品中氮的质量分数表达式为O

n.将一定量纯净的氨基