化学自主训练第一单元课题化工生产过程中的基本问题

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精自主广场我夯基我达标1。在硫铁矿煅烧生成二氧化硫的反应中，被氧化的元素是()A。只有硫元素B。只有铁元素C。硫元素和铁元素D.氧元素思路解析：根据硫铁矿煅烧的化学方程式：4FeS2+11O2高温2Fe2O3+8SO2可知,FeS2中铁元素和硫元素的化合价均升高,因此铁元素和硫元素均被氧化。答案：C2。下列化工生产与其对应的化工设备不符合的是（）A.制硝酸-—接触室B。制硫酸—-沸腾炉C.炼铁-—高炉D.炼钢——氧气顶吹转炉思路解析：工业制硝酸的设备是氧化炉和吸收塔。答案：A3。在用接触法制硫酸的过程中，若将接触室内混和气体突然冷却到15℃，有白色晶体析出，此晶体是（)A.硫酸酐B.固态氮C.亚硫酸酐D.硫黄思路解析:接触室内的混合气体主要有SO2、O2、SO3、N2，其中只有SO3的熔点低于15℃，因此晶体是SO3，SO3又称为硫酸酐。答案：A4.煅烧硫铁矿产生SO2，为了提高生成SO2的速率，下列措施可行的是（)A。加入催化剂B。把块状矿石碾成粉末C。向炉内喷入过量空气D.降低温度并减少压强思路解析:提高反应速率的方法有两种，该题中可行的方法有将固体粉碎使用，增大反应物的浓度(可加入一种过量的廉价的反应物）。答案：BC5.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(）①充分利用热量，降低能耗②促使平衡向正反应方向移动，提高产率③减少热量及环境污染④提高最终产品的纯度A.①B。①②C.①②③D。①②③④思路解析: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：C6。接触法制硫酸中，进入接触室的气体组成（体积分数）为SO27％、O211％、N282%。在一定条件下达到平衡时,SO2的转化率为77%，则平衡时气体总体积是反应前的（)A.38.5%B。77%C。6.4%D。97.3％思路解析：根据2SO2+O2====2SO3ΔV217％×77%7%×77%÷2解得：（1-7%×77％÷2)/（1×100％)=97.3%答案:D我综合我发展7.将0.44g含硫的铁矿石在空气中煅烧,其中的硫全部转化成SO2，SO2全部氧化为SO3，SO3全部转化为H2SO4，这些硫酸恰好被20mL0.5mol·L-1NaOH溶液中和，则此铁矿石中硫的质量分数是_________________.思路解析：根据题意,每一步反应硫全部转化，由硫守恒可得关系式：2NaOH—H2SO4—SO3—SO2—S再代入数据计算。解：设铁矿石中硫的物质的量为xmol列关系式2∶1=0.02L×0.5mol·L—1∶x则x=0.005mol,w（S）=×100%=36％若不能熟练使用关系式计算，过程比较复杂，也易出现计算错误。答案:36%8.用如图1—1-3所示装置可进行测定SO图1-3图1-4（1）根据实验的需要,（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ)处应连接合适的装置，从图14的A、B、C、D、E中选择合适的装置，将其序号填入以下空格内.（Ⅰ)（Ⅱ）（Ⅲ）所处连接的装置分别为____________________,____________________，____________________。（2)实验时，浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中，甲仪器起作用的原理是____________________。（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，应采用的操作是____________________。（4）用在火加热烧瓶时，SO2的转化率会____________________（填“提高”“不变”或“降低”）.（5）用amol粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束后，继续通入O2一段时间后,称得装置(Ⅲ)增重bg,则本实验中SO2的转化率为____________________.思路解析:这是一道综合性的实验题,以工业制硫酸中最重要的步骤，即SO2转化为SO3为主线考查我们的实验基本知识，又加深了我们对提高工业制硫酸转化率问题的认识.对图中从左到右按顺序看：先制得SO2，甲中的仪器主要是使烧杯内的气压与外界大气压一致，便于液体能顺利流下。(Ⅰ）将生成的SO2进行干燥，然后通过V2O5作为催化剂加热后得到SO3，由于SO3的熔点为40.8℃，（Ⅱ)中通过冰水冷却可得到无色固体。SO2转化为SO3是一个可逆反应,转化率不可能是100％，对尾气不能直接排空，应用E中的碱液吸收。SO2氧化成SO3的反应特点是一个气体总体积缩小的放热反应，温度升高化学平衡向反应物的方向移动，不利于SO3的生成.若(Ⅲ）装置增重bg，这部分增加的质量即为未反应的SO2的质量，而amol粉末所生成的SO2的总质量为64a,用转化率的计算公式(转化率=×100％)得出结果.对于SO2转化为SO3可逆反应的特点和整个反应的过程有个大体的了解，要熟悉影响化学平衡移动的几个重要因素。同时特别注意有很多对空气产生污染的气体，如Cl2、SO2、CO等气体，必须有尾气吸收装置。答案：(1）BAE（2)维持烧瓶内压强与分液漏斗内压强相等(3)先加热V2O5，后慢慢滴加浓硫酸（4）降低(5)（64a—b）/64a×100%9.充分燃烧50g硫铁矿粉末，将生成的SO2与24gO2混合，并使其在一定条件下反应，将反应后的气体先用冰水冷却，得到40g无色晶体，再跟足量的H2S溶液充分混合，生成44g黄色沉淀。试计算：（1)SO2转化为SO3的转化率。（2）硫铁矿中硫的质量分数.思路解析:SO2与O2反应生成SO3是个可逆反应，多余的SO2、O2与H2S反应生成硫.在解题时首先要搞清无色晶体的成分是什么，SO2与O2常温下都是气体，SO3的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，在常温下是无色固体。解题时可根据以下步骤进行：由40gSO3求出参加反应的SO2和O2→多余的O2与H2S反应生成的硫→求出与H2S反应的SO2→求转化率及硫铁矿中硫的质量分数。解：写出反应式2SO2+O22SO3①O2+2H2S====2S+2H2O②2H2S+SO2====2H2O+3S③由①式计算生成40gSO3，参加反应的SO2与O2分别是32g和8g，多余的O2是（24-8）g=16g由②式O2—2S16g32g由③式SO2—3S8g44g—32g=SO2的总质量为32g+8g=40g，SO2转化为SO3的转化率为32g/40g×100%=80%,40gSO2中的S的质量20g，根据S守恒,硫铁矿中硫的质量分数=20/50×100％=40％.答案：（1）80％；(2）40%。我创新我超越10。硫酸是许多化学工业的原料,其消费量可作为一个国家工业发展水平的一个标志。硫酸工厂厂址的选择是一个复杂的问题，图1-5是影响化工厂选址的部分因素。又已知硫酸是一种腐蚀性的液体,不便较多储存,需随产随销。另外，硫酸的运输价格也比较贵，据估算，1tH2SO4的运价约为同质量硫铁矿的三倍.图1—5据以上信息，分析下列条件：条件（1）①A城市郊区有丰富的硫铁矿资源，水源、能源充足，交通方便.②A城市需要使用硫酸的工业不多，而离它远的B城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市.③A城市是一个风光秀丽的城市,对环境保护的要求甚高，而且土地价格较贵，土地供应紧张。条件（2）①C地是重要的农业区，需消耗大量肥料。②C地有丰富的磷灰石矿藏，水源、能源充足，土地价格较低,土地供应充足，交通方便。③磷肥是由磷灰石［有效成分是Ca3（PO4)2］与H2SO4作用制得的,制造磷肥需消耗大量硫酸。④C地无磷肥厂和硫酸厂，在相邻的D在有丰富的硫铁矿资源。从不同的角度考虑在A、B、C、D四城市中，你认为应该建设硫酸厂的城市是哪一个？应该建造磷肥厂的城市是哪一个?为什么？思路解析:对题目所给的条件必须一一对照比较，如题图所列，硫酸厂选择牵涉到的问题。(1）A城市虽然接近原料供应地,但需求量不多，对环保的要求高,土地价格贵,如果在该地建污染较严重的硫酸厂，必然会破坏旅游资源，得不偿失。因此不适合建立硫酸厂.B城市对硫酸的需求量多，且是一个工业城市，可以考虑建立硫酸厂.再运送少量硫酸到A城市供应生产的需求，这样资源配置比较合理。