高中化学工艺流程随堂卷

高中化学工艺流程随堂卷考试时间：120分钟 总分：100分 年级/班级：高中一年级

高中化学工艺流程随堂卷

一、选择题

1.下列关于工业制碱法的叙述中，正确的是

A.氨碱法的原料是食盐、石灰石和氨气

B.硫酸法制碱的主要副产物是氯化铵

C.氯碱工业中，阳极发生的反应是2Cl--2e-=Cl2↑

D.纯碱工业中，母液中主要含有NaCl和Na2CO3

2.在工业上制备硫酸的过程中，下列哪个步骤属于接触法的主要环节

A.矿石粉碎

B.氧化焙烧

C.三氧化硫吸收

D.尾气处理

3.下列关于合成氨工业的叙述中，错误的是

A.合成氨的原料是氮气和氢气

B.合成氨反应是放热反应

C.合成氨工厂通常采用水煤气作为氢气来源

D.合成氨工厂的催化剂主要是氧化铝

4.在工业上制备乙烯的过程中，下列哪个步骤属于裂解的主要环节

A.原料预处理

B.加热裂解

C.冷凝分离

D.产品提纯

5.下列关于工业上制备聚乙烯的叙述中，正确的是

A.聚乙烯的单体是乙烯

B.聚乙烯的聚合反应是加成反应

C.聚乙烯的分子量是固定的

D.聚乙烯的密度比水大

6.在工业上制备聚氯乙烯的过程中，下列哪个步骤属于聚合的主要环节

A.原料预处理

B.加聚反应

C.分子量控制

D.产品提纯

7.下列关于工业上制备硫酸铜的过程中，正确的是

A.硫酸铜的原料是铜矿石和硫酸

B.硫酸铜的制备过程中，铜矿石主要发生还原反应

C.硫酸铜的结晶水合物是蓝色晶体

D.硫酸铜的制备过程中，硫酸主要起到酸化作用

8.在工业上制备纯碱的过程中，下列哪个步骤属于索尔维法的核心环节

A.食盐溶解

B.氨气通入

C.石灰石煅烧

D.母液循环

9.下列关于工业上制备烧碱的过程中，正确的是

A.烧碱的原料是食盐和石灰石

B.烧碱的制备过程中，阳极发生的反应是2Cl--2e-=Cl2↑

C.烧碱的制备过程中，阴极发生的反应是2H++2e-=H2↑

D.烧碱的制备过程中，主要产物是氢气和氯气

10.在工业上制备漂白粉的过程中，下列哪个步骤属于主要环节

A.氯气制备

B.氯气与石灰乳反应

C.产品干燥

D.产品包装

二、填空题

1.工业上制备硫酸的主要原料是__________、__________和__________。

2.合成氨工业中，为了提高氨的产率，通常采用__________和__________的措施。

3.工业上制备聚乙烯的主要原料是__________，聚合反应类型为__________。

4.硫酸铜的化学式是__________，其晶体中含有__________个结晶水。

5.索尔维法制碱的母液可以通过__________和__________的处理得到食盐。

三、多选题

1.下列关于工业制碱法的叙述中，正确的有

A.氨碱法的原料是食盐、石灰石和氨气

B.硫酸法制碱的主要副产物是氯化铵

C.氯碱工业中，阳极发生的反应是2Cl--2e-=Cl2↑

D.纯碱工业中，母液中主要含有NaCl和Na2CO3

2.在工业上制备硫酸的过程中，下列属于接触法主要环节的有

A.矿石粉碎

B.氧化焙烧

C.三氧化硫吸收

D.尾气处理

3.下列关于合成氨工业的叙述中，正确的有

A.合成氨的原料是氮气和氢气

B.合成氨反应是放热反应

C.合成氨工厂通常采用水煤气作为氢气来源

D.合成氨工厂的催化剂主要是氧化铝

4.在工业上制备乙烯的过程中，下列属于裂解主要环节的有

A.原料预处理

B.加热裂解

C.冷凝分离

D.产品提纯

5.下列关于工业上制备聚乙烯的叙述中，正确的有

A.聚乙烯的单体是乙烯

B.聚乙烯的聚合反应是加成反应

C.聚乙烯的分子量是固定的

D.聚乙烯的密度比水大

6.在工业上制备聚氯乙烯的过程中，下列属于聚合主要环节的有

A.原料预处理

B.加聚反应

C.分子量控制

D.产品提纯

7.下列关于工业上制备硫酸铜的过程中，正确的有

A.硫酸铜的原料是铜矿石和硫酸

B.硫酸铜的制备过程中，铜矿石主要发生还原反应

C.硫酸铜的结晶水合物是蓝色晶体

D.硫酸铜的制备过程中，硫酸主要起到酸化作用

8.在工业上制备纯碱的过程中，下列属于索尔维法核心环节的有

A.食盐溶解

B.氨气通入

C.石灰石煅烧

D.母液循环

9.下列关于工业上制备烧碱的过程中，正确的有

A.烧碱的原料是食盐和石灰石

B.烧碱的制备过程中，阳极发生的反应是2Cl--2e-=Cl2↑

C.烧碱的制备过程中，阴极发生的反应是2H++2e-=H2↑

D.烧碱的制备过程中，主要产物是氢气和氯气

10.在工业上制备漂白粉的过程中，下列属于主要环节的有

A.氯气制备

B.氯气与石灰乳反应

C.产品干燥

D.产品包装

四、判断题

11.氨碱法制碱过程中，产生的母液可以循环利用。

12.接触法制硫酸中，三氧化硫的吸收通常使用浓硫酸而不是98.3%的浓硫酸。

13.合成氨工业中，使用铁触媒作为催化剂。

14.工业上制备乙烯的主要方法是石油裂解。

15.聚乙烯和聚氯乙烯都属于热塑性塑料。

16.硫酸铜晶体中含有五个结晶水，化学式为CuSO4·5H2O。

17.索尔维法制碱的最终产物是纯碱和氯化铵。

18.烧碱工业中，电解饱和食盐水得到的氢气可以作为合成氨的原料。

19.漂白粉的主要有效成分是次氯酸钙。

20.工业上制备硫酸铜的过程中，反应生成的二氧化硫可以回收利用。

五、问答题

21.简述工业上制备硫酸的主要步骤及其原理。

22.解释为什么合成氨工业中需要高温高压条件，并说明其对氨产率的影响。

23.描述工业上制备聚乙烯的主要工艺流程及其关键控制点。

试卷答案

一、选择题

1.A

解析：氨碱法（索尔维法）的主要原料是食盐（NaCl）、石灰石（CaCO3）和氨气（NH3）。该法通过氨气溶解于饱和食盐水中形成氨盐水，然后通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，再经过煅烧得到纯碱（Na2CO3）。选项B错误，硫酸法制碱（如接触法）的主要副产物是石膏（CaSO4·2H2O）；选项C错误，氯碱工业中阳极反应确实是2Cl--2e-=Cl2↑，但这与硫酸或纯碱工业无关；选项D错误，索尔维法母液中主要含有氯化铵（NH4Cl）和未反应的NaCl。

2.C

解析：工业上制备硫酸采用接触法，其主要环节包括：将硫铁矿或含硫矿石氧化生成二氧化硫（SO2），将SO2转化为三氧化硫（SO3），将SO3吸收生成发烟硫酸或浓硫酸。选项A矿石粉碎属于准备步骤；选项B氧化焙烧（生成SO2）是第一步；选项D尾气处理（回收SO2或处理SO2）是环保措施，不是核心转化环节；只有选项C三氧化硫吸收是接触法核心步骤之一，它直接影响SO3的转化率和后续硫酸的纯度。

3.D

解析：合成氨（Haber-Bosch法）的原料确实是氮气（N2）和氢气（H2），主要反应为N2+3H2⇌2NH3。该反应是放热反应（ΔH<0）。氢气来源可以是水煤气（CO+H2O=CO2+H2）再与氮气合成氨，但并非唯一或总是主要来源，电解水制氢成本高；工业上更常用天然气重整等方法制备氢气。选项D错误，合成氨工业的核心催化剂是铁基催化剂（如Fe-K-O），氧化铝（Al2O3）通常作为催化剂的载体或助剂，而非主要活性组分。

4.B

解析：工业上制备乙烯（Ethylene）主要通过石油裂解（Cracking）实现。主要环节包括：原料（如石脑油、乙烷）预处理（脱盐脱水）和加热裂解（在高温炉管中进行，如750-900°C），将大分子烃裂解生成小分子烯烃，其中乙烯是主要产物之一。选项A原料预处理是裂解前步骤；选项C冷凝分离是裂解后分离产物（乙烯、丙烯等）的步骤；选项D产品提纯是后续步骤；加热裂解是裂解过程的核心物理化学操作。

5.A

解析：聚乙烯（Polyethylene）的单体是乙烯（Ethylene），通过加聚反应（AdditionPolymerization）聚合而成。聚合反应类型为加成反应。聚乙烯的分子量通常是分布范围，而非固定值。聚乙烯的密度比水小（低密度聚乙烯密度约0.9g/cm³，高密度聚乙烯约0.97g/cm³）。选项A正确。

6.B

解析：工业上制备聚氯乙烯（PolyvinylChloride,PVC）主要通过悬浮聚合法或本体聚合法实现。聚合反应（加聚反应）是核心环节，单体是氯乙烯（VinylChloride,VCM）。选项A原料预处理包括VCM的纯化；选项C分子量控制通过调节反应时间和引发剂浓度等实现，是聚合过程中的重要控制点；选项D产品提纯包括去除未反应单体、低聚物等；加聚反应本身是合成PVC的核心化学过程。

7.A

解析：工业上制备硫酸铜（Copper(II)Sulfate）通常采用方法之一是浸出铜矿石（如黄铜矿CuFeS2或辉铜矿Cu₂S）与硫酸反应，生成硫酸铜溶液，再结晶得到产品。硫酸铜的化学式是CuSO4。五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）是常见的结晶水合物，其晶体呈蓝色，含有五个结晶水。选项D错误，硫酸在制备过程中不仅起酸化作用，还与铜矿石反应生成CuSO4。

8.B

解析：索尔维法（SolvayProcess）制备纯碱（SodiumCarbonate）的核心环节是将氨气（NH3）通入饱和食盐（NaCl）溶液中，生成碳酸氢钠（NaHCO3）沉淀。该步骤是利用氨盐的溶解度差异来实现NaHCO3的析出。选项A食盐溶解是前提；选项C石灰石煅烧（生成CaO，再与水反应生成Ca(OH)2）提供反应物，但不是纯碱生成的核心步骤；选项D母液循环利用是提高食盐利用率的经济措施，不是生成纯碱的直接反应环节。

9.C

解析：工业上制备烧碱（SodiumHydroxide,CausticSoda）主要采用氯碱工业的电解饱和食盐水（NaCl+H2O）方法。阳极发生的反应是2Cl--2e-=Cl2↑。阴极发生的反应是2H++2e-=H2↑，或者在水的电解中是2H2O+2e-=H2↑+2OH-。主要产物是氢气（H2）、氯气（Cl2）和烧碱（NaOH）。选项A错误，原料是NaCl和H2O（或通过电解产生）；选项B阴极反应错误；选项D主要产物错误，未提及NaOH。

10.B

解析：工业上制备漂白粉（BleachingPowder）的主要环节是氯气（Cl2）与石灰乳（Ca(OH)2）发生化合反应，生成次氯酸钙（Ca(ClO)2）、氯化钙（CaCl2）和水（H2O）。该反应是主要化学合成步骤。选项A氯气制备是前提；选项C产品干燥是后续处理；选项D产品包装是最后环节。

二、填空题

1.硫铁矿（或硫磺）、空气、浓硫酸

解析：接触法制硫酸的主要原料是硫（来自硫铁矿S或硫磺S）作为含硫物质，空气（提供O2）用于氧化硫，浓硫酸（98.3%）用于吸收三氧化硫（SO3）生成发烟硫酸或最终转化为浓硫酸。

2.高温、高压

解析：合成氨反应N2+3H2⇌2NH3是体积缩小的放热反应。根据勒夏特列原理，升高温度有利于放热反应逆向进行，不利于氨的生成；但升高温度可以提高反应速率。增大压强可以使平衡向气体体积减小的方向移动，有利于氨的生成，并提高反应速率。因此，工业上需要采用高温（约800-900°C）和高压（约20-30MPa）条件来兼顾反应速率和氨的产率。

3.乙烯、加成反应

解析：工业上制备聚乙烯（Polyethylene）的主要原料是乙烯（Ethylene,CH2=CH2）。聚合反应类型为加聚反应（AdditionPolymerization），乙烯分子中的碳碳双键打开，单体相互加成连接成长链高分子聚合物。

4.CuSO4、5

解析：硫酸铜的化学式是硫酸铜(II)或硫酸铜(二)即CuSO4。常见的硫酸铜结晶水合物是五水硫酸铜，化学式为CuSO4·5H2O，其晶体呈蓝色，含有五个结晶水分子。

5.蒸发、结晶

解析：索尔维法制碱的母液主要成分是氯化铵（NH4Cl）和氯化钠（NaCl）。由于NH4Cl的溶解度受温度影响较大（温度升高溶解度显著增大），而NaCl溶解度受温度影响较小，因此可以通过蒸发浓缩母液，然后冷却结晶的方法，使NH4Cl优先结晶析出，从而实现与NaCl的分离。

三、多选题

1.A,C

解析：A正确，氨碱法的原料是食盐、石灰石和氨气。B错误，硫酸法制碱（如接触法联合制酸制碱）的副产物是石膏（CaSO4·2H2O），而非氯化铵。C正确，氯碱工业电解饱和食盐水时，阳极反应确实是2Cl--2e-=Cl2↑。D错误，索尔维法母液中主要含有氯化铵（NH4Cl）和NaCl，不含Na2CO3（Na2CO3是最终产物）。

2.B,C,D

解析：B正确，将SO2氧化为SO3是接触法的关键步骤（催化剂V2O5，高温）。C正确，将SO3吸收生成浓硫酸是接触法的核心步骤之一（用98.3%浓硫酸吸收）。D正确，尾气处理（如用氨水吸收残余SO2或用烟气脱硫技术）是接触法生产过程中的必要环节。A矿石粉碎是前处理步骤，非核心转化环节。

3.A,B,C

解析：A正确，合成氨的原料是氮气和氢气。B正确，合成氨反应N2+3H2⇌2NH3是放热反应。C正确，工业上通常使用水煤气（CO+H2O=CO2+H2）作为氢气来源之一，再与氮气合成氨。D错误，合成氨的核心催化剂是铁基催化剂（含K₂O,Al₂O₃等助剂），氧化铝是载体或助剂。

4.A,B,C,D

解析：工业制备乙烯主要通过石油裂解。A正确，原料（如石脑油、乙烷）需要预处理以去除杂质。B正确，加热裂解（通常750-900°C）是核心步骤，提供足够能量打破大分子烃的化学键。C正确，裂解后需要冷凝分离出乙烯等目标产物及其他副产物。D正确，分离出的乙烯需要进一步提纯才能用于聚合或其他用途。四个选项均为石油裂解制乙烯的主要环节。

5.A,B

解析：A正确，聚乙烯的单体是乙烯。B正确，聚乙烯的聚合反应类型是加成反应（加聚反应）。C错误，聚乙烯的分子量是分布范围，称为数均分子量、重均分子量等，不是固定值。D错误，低密度聚乙烯（LDPE）密度比水小，高密度聚乙烯（HDPE）密度比水大，但通常认为聚乙烯的平均密度比水小。

6.A,B,C,D

解析：工业制备PVC主要通过悬浮聚合法。A正确，原料VCM需要预处理以纯化。B正确，聚合反应（加聚反应）是核心环节。C正确，聚合过程中需要控制分子量，常用链转移剂实现。D正确，聚合后需要将PVC树脂从浆料中分离、洗涤、干燥得到产品。四个选项均为悬浮聚合法制备PVC的主要环节。

7.A,B,C,D

解析：A正确，工业制备CuSO4常用浸出铜矿石（如CuFeS2）与硫酸反应。B正确，该过程铜矿石主要发生氧化还原反应，被硫酸氧化生成Cu²⁺。C正确，五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）是蓝色晶体。D正确，硫酸在反应中起酸化作用（提供H⁺），并参与生成CuSO4。

8.A,B,C,D

解析：索尔维法制纯碱涉及多个环节：A食盐溶解是基础。B氨气通入是核心反应之一（生成NaHCO3沉淀）。C石灰石煅烧提供CaO（进而生成Ca(OH)2）也是核心反应环节。D母液循环利用（通过NH4Cl结晶分离）是提高经济性的核心策略。四个选项均与索尔维法相关。

9.A,B,C,D

解析：A正确，氯碱工业电解饱和食盐水生成NaOH、H2、Cl2，H2可用于合成氨。B正确，电解饱和食盐水时阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑。C正确，电解饱和食盐水时阴极反应为2H⁺+2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。D正确，电解的主要产物确实是氢气、氯气和烧碱。

10.A,B,C

解析：工业制备漂白粉的主要环节是：A氯气制备（通常由电解饱和食盐水得到）。B氯气与石灰乳（Ca(OH)2）反应生成次氯酸钙（Ca(ClO)2）、氯化钙（CaCl2）和水，这是核心化学合成步骤。C产品干燥以得到固体漂白粉。D产品包装是最终环节。

四、判断题

11.√

解析：索尔维法制碱的母液主要含NH4Cl和NaCl，通过冷却结晶分离出NH4Cl，母液可循环使用返回到食盐溶解步骤，提高了食盐利用率，是工业上重要的循环利用措施。

12.√

解析：接触法制硫酸中，SO3的吸收过程非常关键。使用浓硫酸（>98.3%）吸收SO3效率最高，因为98.3%浓硫酸几乎不溶解SO3，形成发烟硫酸，避免了溶解度过大的问题，保证了SO3的吸收率，从而提高了SO3的转化率和最终硫酸的产率。如果使用稀硫酸，SO3会大量溶解，可能导致酸雾和吸收不完全。

13.√

解析：合成氨工业目前广泛使用以铁为基础的催化剂，主要成分是α-Fe，通常含有K₂O、Al₂O₃等助剂，以增加活性、稳定性和寿命。铁触媒在高温高压下高效促进N₂和H₂的合成。

14.√

解析：工业上制备乙烯最主要的方法是石油裂解，将重油或轻油（如石脑油、乙烷）在高温下裂解成小分子烃类，乙烯是其中的主要产品之一。其他方法如从天然气中分离或乙烷裂解等，但石油裂解是规模最大、最经济的方法。

15.√

解析：聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）都是由单体通过加聚反应形成的长链高分子聚合物。这类聚合物受热时会软化或熔融，冷却后固化，可以反复加工成型，属于热塑性塑料。聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等也属于热塑性塑料。

16.×

解析：常见的硫酸铜晶体是五水硫酸铜（CuSO4·5H2O），含有五个结晶水。但硫酸铜也可以形成无水硫酸铜（CuSO4），以及在特定条件下形成三水硫酸铜（CuSO4·3H2O）等。题目表述“含有五个结晶水”特指最常见的五水合物，但并非唯一形式。

17.√

解析：索尔维法（氨碱法）的主要目的是制备纯碱（Na2CO3）。其化学循环过程最终将母液中的NH4Cl通过冷却结晶分离出来，同时煅烧生成的CaO返回循环，最终得到纯碱和氯化铵两种产品。

18.√

解析：氯碱工业电解饱和食盐水的主要产物是氢气（H2）、氯气（Cl2）和氢氧化钠（NaOH）。氢气（H2）是一种重要的工业气体，可以作为合成氨（制化肥）的原料气之一。因此，电解饱和食盐水产生的氢气可以用于合成氨工业。

19.√

解析：漂白粉的主要有效成分是次氯酸钙（Ca(ClO)2），它是一种强氧化剂，是漂白作用的主要来源。漂白粉中也含有氯化钙（CaCl2）和未反应的氢氧化钙（Ca(OH)2）等杂质。

20.√

解析：工业上制备硫酸的过程中，反应生成的二氧化硫（SO2）可以通过热力氧化法（用空气氧化为SO3）回收利用，提高了原料硫的利用率和硫酸的产率，降低了生产成本和环境污染。

五、问答题

21.工业上制备硫酸的主要步骤及其原理：

工业上制备硫酸主要采用接触法。其主要步骤包括：

(1)制取二氧化硫（SO2）：通常用硫磺（S）或含硫矿石（如黄铁矿FeS2）在燃烧炉中燃烧，与空气中的氧气反应生成SO2。原理是硫或硫铁矿中的硫元素被氧化为+4价，生成二氧化硫气体。2S+O2=2SO2或4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2。

(2)将二氧化硫转化为三氧化硫（SO3）：将生成的SO2气体在催化剂（如五氧化二钒V2O5）存在下，与空气中的氧气进行催化氧化反应，生成SO3。原理是催化剂降低了反应活化能，提高了SO2转化为SO3的速率和转化率。2SO2+O2⇌2SO3(催化剂,高温)。

(3)三氧化硫的吸收：将生成的SO3用浓硫酸（通常为98.3%）吸收，生成发烟硫酸（SO3·H2SO4），或将发烟硫酸用水稀释得到浓硫酸。原理是浓硫酸不溶解SO3，或溶解度很小，能有效地吸收SO3，避免形成酸雾，提高SO3的吸收率，从而提高SO2的总转化率。SO3+H2SO4=H2SO4·SO3(发烟硫酸)或SO3+H2O=H2SO4(生成浓硫酸时放热需控制)。

22.解释为什么合成氨工业中需要高温高压条件，并说明其对氨产率的影响：

合成氨反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)是一个体积缩小的放热反应（ΔH<0,ΔS<0）。

(1)高温的影响：该反应是放热的。根据勒夏特列原理，升高温度会使平衡向吸热方向（即逆反应方向）移动，不利于氨的生成，会降低氨的平衡产率。然而，合成氨反应速率随温度升高而急剧增加。工业上需要在高温（通常800-900°C）下操作，是为了在能够接受的速度范围内进行反应，以缩短达到平衡的时间，提高生产效率。高温有利速率，低温有利平衡产率，工业生产需在速率和产率之间权衡。

(2)高压的影响：该反应是体积缩小的。根据勒夏特列原理，增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动，即有利于正反应（氨的生成）进行，提高氨的平衡