2021年人教版化学选修2知识纲要与发散思维训练：第一章化学与工农业生产

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1、高考化学选修高考化学选修 2 知识纲要与发散思维训练知识纲要与发散思维训练 第一章化学与工农业生产知识纲要与变式训练第一章化学与工农业生产知识纲要与变式训练 一、一、硫酸硫酸的的工业工业生产生产 【知识纲要】【知识纲要】 要点 1. 硫酸工业生产中的基本问题 三个反 应 S(s)O2(g) SO2(g) 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l) 三种原 料 硫黄、空气、98%的浓硫酸 三个阶 段 造气、催化氧化、SO3的吸收 三种设 备 沸腾炉、接触室、吸收塔 三种杂 质 矿尘，砷、硒等的化合物，水蒸气 三种净 化 除尘、洗涤、干燥 三个条 件 40

2、0500 (催化剂活性较高)、常压、催化剂(主要 为 V2O5) 三废处 理 废气(主要为 SO2)：石灰水(或氨水)吸收；废水(主要 含硫酸)：加石灰乳后排放等；废渣(含铁量较高)：炼 铁等 要点 2. 化学原理在硫酸工业生产中的应用 （1）催化氧化反应条件的选择： 温度：根据平衡移动原理，应在低温下进行，但低温时催化剂的活性不高， 反应速率低，实际生产中采用 400500 的温度。 常压：根据平衡移动原理，应在高压下进行，但增大压强对 SO2的转化率提 高不大，且加压会增大成本和能量消耗，而常压下的转化率已很高，实际生产中采 用常压操作。 适当过量的空气：提高 SO2的转化率。 （2）逆流

3、生产原理：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，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，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：由于 2SO2O22SO3是放热反应，在接触室内使用热 交换器，用反应放出的热量预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的 目的。 （4）循环操作原理：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。 要点 3. “三废”处理和能量充分利用 （1） “三废”的处理方法： 尾气吸收：SO

4、2Ca(OH)2=CaSO3H2O，(填化学方程式，下同)CaSO3 H2SO4=CaSO4SO2H2O。 废水处理：根据杂质性质的不同，采用不同的化学方法，如酸碱中和法、重 金属离子沉淀法。 废渣利用：制砖或制造水泥，提炼贵重有色金属。 （2）能量的充分利用：硫酸生产中产生的热量可用于预热反应物满足自身能 量的需要，还可以由硫酸厂向外界输出大量能量(供热发电)。 【典例分析】【典例分析】 例题 1 在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确 的是( ) A黄铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的黄铁矿不能燃烧 BSO3用 98%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便 SO3吸收

5、完全 CSO2氧化为 SO3时需使用催化剂，这样可以提高 SO2的转化率 D从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中 SO2会与杂质反应 答案答案 解析解析 D 合成氨工业不需要对尾气进行吸收；硫酸工业中接触室中发生的反应为 2SO2 O22SO3，利用该反应放出的热量来预热 SO2；金属冶炼的实质是 Mn ne =M，为金属被还原的过程；NONO 22NaOH=2NaNO2H2O，NO、NO2 完全被碱液吸收 变式练习 1. 下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是 ( ) A在接触室中使用铁粉作催化剂 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

6、采用 450 500 主要是因为该温度下催化剂活性好 答案答案 解析解析 A 硫酸工业中，接触室中使用的催化剂一般为 V2O5，合成氨工业中的催化 剂是铁触媒 例题 2 以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下，请回答下列问 题： (1)在炉气制造中，生成 SO2的化学方程式为 _。 (2)炉气精制的作用是将含 SO2的炉气_、_及干燥，如果炉气不经过 精制，对 SO2催化氧化的影响是_。 (3)精制炉气(含 SO2体积分数为 7%、O2为 11%、N2为 82%)中 SO2平衡转化率与温度及 压强关系如图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450 左右 (对应图中

7、 A 点)，而没有选择 SO2转化率更高的 B 或 C 点对应的反应条件，其原因 分别是_。 (4)在 SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是_， 从而充分 利用能源。 答案答案 解析解析 (1)4FeS211O2= 高温 2Fe2O38SO2 (2)除尘 水洗 矿尘，砷、硒等 元素的化合物使催化剂中毒， 水蒸 气对设备和生产有不良影响 (3)不选 B 点，是因为压强大对设 备的投资大， 消耗的动能大， 同温 度下 SO2原料的转化率在 0.1 MPa 已达到 97%左右， 再提高压强， SO2 的转化率提高的余地很小， 所以采 用 0.1 MPa；不选择 C 点，是因为 温度低，SO2转化

8、率虽然更高，但 催化剂的催化作用受影响， 反应速 率低， 450 时， 催化剂的催化效 率最高 (4)利用反应放出的热量预热原料 气， 上层反应气经热交换器温度降 到 400500 进入下层使反应更 加完全 SO2在催化氧化过程中，炉气中含有的砷、硒 化合物等杂质和矿尘，都会使催化剂中毒， 失去催化能力，因而需要除尘、水洗；水蒸 气对设备和生产有不良影响，故需干燥；B 点的转化率虽高，但压强高于常压，加压必 须增加设备的性能，增大投资和能量消耗， 另外，常压下转化率已经达到 97%左右，转 化率已经很高，加压，对平衡转化率的影响 不大，故不选择 B 点；C 点的转化率虽高， 但 C 点的温度低

9、，此时催化剂的活性不是最 大，反应速率低，故选择催化剂的活性最大 的 A 点温度 变式练习 2. 硫酸工厂排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止污染大气，在排 放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。 (1)硫酸工厂排放尾气中的 SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。 写出上述过程的化学反应方程式： _。 请写出这种尾气处理方法的优点(写出两点即可)： _。 若某硫酸厂每天排放的1万立方米(标准状况)尾气中含0.2%(体积百分数)的SO2， 通过上述方法处理，理论上需生石灰_kg。 (2)近闻美国和日本正在研究用 Na2SO3吸收法作为治理 SO2污染的一种新方法，该方 法为第一步是

10、用 Na2SO3水溶液吸收 SO2，第二步是加热吸收溶液，可得到含高浓度 SO2的水蒸气副产品。这种尾气处理方法与(1)相比的优点是 _。 (3)某研究小组用 NaOH 溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的 Na2SO3溶液进行电解 循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，a、 b 离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。 图中 a 表示_离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 AE 分别代表生产中的原 料或产品，其中 C 为硫酸，则 A 表示_，E 表示_。 阳极的电极反应式为_。 答案答案 解析解析 (1)SO2Ca(OH)2=CaSO3 H2O、CaSO3H

11、2SO4=CaSO4 SO2H2O原料生石灰、 硫酸价格便宜且容易获得； 可得到石膏副产品；产生的 SO2含量较高可循环作为原 料(任选两点)50 (2)Na2SO3可循环使用 (3)阳 NaOH 溶液 H2 SO 2 32e H 2O=2H SO 2 4 (1)分析其中的化学反应即可解答，中列出 关系式： SO2 CaO 1 mol 1 mol 110 7 L0.2% 22.4 Lmol 1 x 可求得x210 4 22.4 mol，m(CaO)210 4 22.4 mol 56 gmol 1103kgg150 kg。 (2)分析过程中的化学反应，Na2SO3H2O SO2=2NaHSO3，

12、2NaHSO3= Na2SO3H2OSO2，比 较(1)、(2)中的化学反应，发现(2)中 Na2SO3实际上没有消 耗，可循环使用。(3)根据电解规律，阴极反应式为 2H 2e =H 2， 促进了水的电离， 该极附近溶液碱性增强， 生成 NaOH，A 为 NaOH 溶液，E 为 H2，a 为阳离子交换 膜；阳极发生氧化反应，且生成物为 H2SO4，则阳极反应 式为 SO2 3H2O2e =2HSO2 4 二二、氨的工业合成氨的工业合成 【知识纲要】【知识纲要】 要点 1. 基本生产过程 N23H22NH3 H0 (1)造气：将空气加压、降温液化后蒸发分离出 O2而获得 N2；或将空气通过灼

13、热的碳生成 CO2，再除去 CO2后得 N2。H2来源于水和燃料(焦炭、煤、石油、天然气 等)的反应，反应式为：CH2O(g)= COH2，COH2O(g)= CO2H2 (2)净化：原料气中的主要杂质 H2S、CO、CO2、O2等会导致催化剂中毒。H2S 用 氨水吸收，方程式：NH3 H2OH2S=NH4HSH2O； CO 首先被氧化生成 CO2，再 被 K2CO3溶液吸收，方程式为：COH2O= CO2H2 K2CO3CO2 H2O=2KHCO3 (3)合成与分离：合成氨的主要设备为合成塔。氨的分离是通过冷凝器将氨液 化，然后将液氨分离，分离出来的混合气体经循环压缩机，再送到合成塔中继续合

14、 成。合成氨的流程为：原料气的制取净化压缩液氨 要点 2. 工业合成氨反应条件的选择 在合成氨的工业生产中，要综合考虑原料来源、动力、设备等因素，控制适宜 的反应条件，以取得最佳经济效益。 （1）温度： （2） 、压强 （3）催化剂：加快反应速率但不影响平衡，提高单位时间氨的产量，目前工 业上以铁触媒为催化剂。 （4）循环操作：合成氨转化率较低，要采用循环操作。混合气体通过冷凝器， 使氨液化，将氨分离出来，并将没有完全反应的 N2和 H2经过循环压缩机，再送入合 成塔，使其被充分利用。 【典例分析】【典例分析】 例题 3 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。哈伯法合成氨需要在 205

15、0 MPa的高压和500 的高温下， 并用铁作为催化剂， 氨的转化率为10%15%； 最近美国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为 transFe(DMeOPrPE)2的催化剂，在 常温下合成出氨。下列有关说法中错误的是 ( ) A哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应 B新法合成和哈伯法相比不需要在高温条件下，可节约大量能源 C新法合成在常温下进行也需要断裂化学键 D新的催化剂降低了反应所需要的能量 答案答案 解析解析 A 吸热反应和放热反应是由反应物和生成物所具有的能量的相对大小决 定，与反应条件无关；催化剂降低了反应所需能量，所以反应在常温下 进行时，可节约大量能源；而化学反应一定要断

16、裂旧的化学键同时生成 新的化学键，这是化学反应的实质 变式练习 3. 下列有关合成氨工业的说法中，正确的是 ( ) A从合成塔出来的混合气体中，其中 NH3只占 15%，所以生产氨的工厂的效率都很 低 B由于氨易液化，N2、H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高 C合成氨工业的反应温度控制在 500 左右，目的是使化学平衡向正反应方向移 动 D我国合成氨厂采用的压强是 1030 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大 答案答案 解析解析 B 虽然合成氨反应中 N2、H2的转化率较低，但是由于氨易液化，及时将氨液化分离， N2、H2循环使用，总体来说氨的产率还是很高的，B 正确 例题

17、 4 氨在国民经济中占有重要地位，下图是合成氨的简要流程： .原料气的制备： (1)合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热分馏；请另设计一 种从空气中分离出氮气的方法：_。 (2)请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示)_。 .原料气的净化： 为防止催化剂“中毒”，原料气在进入压缩机之前必须经过净化、精制处理，“精 制”过程通常是将含有少量 CO、CO2、O2和 H2S 等杂质的原料气体通入含有氨水的醋 酸亚铜二氨(Cu(NH3)2CH3COO)溶液， 以获得纯净原料气。 其中， 吸收 CO 的反应为： COCu(NH3)2CH3COONH3H2OCu(NH3)3COC

18、H3COOH2O(l) H0 (3)为提高 CO 吸收率，可采取的有效措施是_。 (4)除去氧气时，氧气将Cu(NH3)2CH3COO 氧化为Cu(NH3)4(CH3COO)2，则反应中还 原剂与氧化剂的物质的量之比是_。 .氨的合成： (5)500 ，50 MPa 时，在容积为V L 的容器中加入n mol N2,3n mol H2，反应达平 衡后测得平衡常数K，此时 N2的转化率为x。则K和x的关系为：K_。 (6)据报道，科学家采用高质子导电性的 SCY 陶瓷(能传递 H )为介质，用吸附在它 内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极，实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨。 其实验装置如图。请

19、写出钯电极 A 上的电极反应式_。 答案答案 解析解析 (1)将空气中的 O2与碳作 用生成 CO2，再除去 CO2 得到氮气 (1)利用 O2的氧化性可以除去氧气(如碳、铜等)，得 到氮气。 (2)工业上制取氢气，通常是用燃料与水反应制取的。 (3)除去 CO 的反应为气体体积减小的、放热反应，为 (2)CH2O = = = = = 高温COH 2或 COH2O= = = = = 高温 催化剂CO 2H2或 CH4H2O= = = = = 高温 催化剂CO3H 2 (3)降低温度或增大压强 (4)41 (5)K 4x2V2 27n21x4 (6)N26H 6e= = = 2NH 3 提高 C

20、O 吸收率(平衡右移)，应降低温度或增大压强。 (4)Cu(NH3)2CH3COO、Cu(NH3)4(CH3COO)2中 Cu 的化 合价分 别为1、2 价，而每个 O2参加反应得到 4e ，故还 原剂与氧化剂的物质的量之比为 41。 (5) N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) 起始浓度/ molL 1 n V 3n V 0 变化浓度/ molL 1 nx V 3nx V 2nx V 平衡浓度/ molL 1 1xn V 31xn V 2nx V 故 K 4x2V2 27n21x4 (6)N2与 H2生成氨的反应中，氮气发生还原反应，氢气发生氧 化反应。N2参与反应的电极为正极，注意陶瓷

21、中转移的是 H 变式练习 4. 制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题： (1)合成氨原料的来源：_。 (2)已知 N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92 kJmol 1。 请解释： 可逆反应： _。为有效提高氨的产率， 实际生产中宜采取的措施是_。 (3)氨催化氧化的化学方程式为_，铂铑合金网的作用 为_，铂铑合金网未预热也呈红热状态的原因是 _。 (4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染 _，写出有关化学反应方程式： _。 (5)硝酸铵的两种主要用途是_。 (6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均相对分子质量为 8.5 的 H2和 N2混合， 当该反应

22、达到平衡时， 测出平衡混合气的平均相对分子质量为 10， 试求此时 N2的转 化率和平衡混合气体中 NH3的体积分数分别为_、_。 答案答案 解析解析 (1)N2来源于空气，H2可来 源于水煤气 (2)在同一条件下，既能 向正反应方向进行， 又能向 逆反应方向进行的反应， 叫 作可逆反应增压、 适当温 度和使用铁触媒等 (3)4NH35O2= PtRh4NO 6H2O 作催化剂 氨的催 化氧化反应是放热反应， 可 使 PtRh 合金网达到一定 温度而不必预热(4)可用碱 溶液吸收氮的氧化物 NO NO22NaOH=2NaNO2 H2O (5)可作化肥和炸药(6)30% 17.6% (1)氮气的

23、来源是空气，而氢气来源于燃料(煤、石 油产品等)与水反应的产物。(2)可逆反应是指在 同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反 应方向进行的反应；为提高合成氨的产率，可采 取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。(3)氨的催 化氧化反应为放热反应， 故铂铑合金网虽未预热也 呈红热状态。 (4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其 危害。 (6)根据“十字交叉法”可得：， 则n(N2)n(H2)6.519.513。设反应前混合 气体的总物质的量为 4 mol，平均相对分子质量与 气体的总物质的量成反比，设反应后气体的总物质 的量为x mol，则有：8.5 10 x 4，x3.4，反应前后 气体的物质的

24、量差值为 0.6 mol，设反应消耗 N2的 物质的量为y mol，生成氨的物质的量为z mol，则 有： N2 3H2 2NH3 物质的量之差 1 2 2 y mol z mol 0.6 mol y0.3，z0.6， N2的转化率为0.3 1 100%30%； 氨的体积分数为0.6 3.4100%17.6% 三三、纯碱的生产纯碱的生产 【知识纲要】【知识纲要】 氨碱法(索尔维) 联合制碱法(侯德榜) 原理 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl， 2NaHCO3= Na2CO3CO2 H2O 原料 NaCl、 NH3、 CaCO3(制备 CO2和 CaO) NaCl、NH3、CO

25、2 生产流 程 优、缺点 原料便宜，步骤简单，但是产生 大量 CaCl2，食盐利用率低 产品纯度高，原料利用率高，同 时得到氮肥 NH4Cl， 但加重设备的 腐蚀 (1)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的顺序容易答反。应先通氨气再通二 氧化碳，因为氨气在水中的溶解度大，先通氨气会吸收更多的二氧化碳，有利于生 成较多的碳酸氢钠而析出。 (2)在氨碱法和联合制碱法的过程中，CO2均可循环利用。 (3)联合制碱法和氨碱法相比较，主要优点是提高了原料的利用率，同时得到 氮肥。 【典例分析】【典例分析】 例题 5 纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱 法”两种工艺。下列说法

26、不正确的是 ( ) A“联合制碱法”和“氨碱法”的化学反应原理中都有下列化学反应：NH3CO2 NaClH2O= NaHCO3NH4Cl，2NaHCO3= = = = = Na2CO3H2OCO2 B“联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺 C“氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺 D“联合制碱法”和“氨碱法”都有一定的局限性 答案答案 解析解析 B “氨碱法”将 NH4Cl 和 Ca(OH)2再反应，使 NH3循环利用；“联合制碱 法”是制得纯碱和副产品氯化铵 变式练习 5. 与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是( ) A提高了原料的原子利用率 B降低了生产成本 C减少了环境污染

27、 D减轻了对设备的腐蚀 答案答案 解析解析 D 联合制碱法把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐的利用率，缩短了生 产流程，减少了环境污染 例题 6 纯碱是工业生产的重要原料， 很长一段时间纯碱的制法都被欧美国家所垄断。 上个世纪初，我国著名的工业化学家侯德榜先生经过数年的反复研究，终于发明了 优于欧美制碱技术的联合制碱法(又称侯氏制碱法)，并在天津建造了我国独立研发 的第一家制碱厂。其制碱原理的流程如下： (1)侯德榜选择天津作为制碱厂的厂址有何便利条件(举两例说明)_、 _。 (2)合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体，它们分别是_、 _(填化学式)。这两种气体在使用过程中是否需要考

28、虑添加的顺序： _(填“是”或“否”)，原因是： _。 (3)在沉淀池中发生反应的化学方程式是： _。 (4)使原料水中溶质的利用率从 70%提高到 90%以上，主要是设计了_(填上 述流程中的编号)的循环。从母液中可以提取的副产品的应用是_(举一例)。 答案答案 解析解析 (1)原料丰富 运输便利 (2)CO2 NH3 是 氨气在水中 溶解度大，先通氨气后通 CO2产 生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠 析出 (3)NaClCO2NH3 (1)侯氏制碱法是以 NH3、 食盐水、 CO2为原料制 纯碱，天津属沿海城市，原料丰富，交通便利。 (2)由制碱工业的原料可知需要的气体为 NH3 和 CO2；

29、制碱时应先向饱和食盐水中通入溶解 度大的 NH3， 再通入足量 CO2， 相当于用 NH3H2O 吸收 CO2， 这样反应更充分， 吸收 CO2效果更好， H2O=NaHCO3NH4Cl (4)循环 作化肥(其它合理 答案均可) 有利于产生大量 NH4HCO3。(3)沉淀池中发生反 应：NH3NaClCO2H2O=NaHCO3NH4Cl， NaHCO3溶解度小， 以沉淀形式析出。 (4)母液中 有大量 NH4Cl，原料水中溶质为 NaCl，设计循 环可提高 Na 的利用率；母液中 NH 4Cl 提取 后可制氮肥 变式练习 6. 工业生产纯碱的工艺流程示意图如下，完成下列填空： (1)粗盐水加入

30、沉淀剂 A、B 除杂质(沉淀剂 A 来源于石灰窑厂)，写出 A、B 的化学 式。 A_，B_。 (2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为取样、 _、 沉淀、 _、 _、 冷却结晶、_、烘干。 (3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是 _。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是 _。 (4)碳酸化后过滤，滤液 D 最主要的成分是_(填化学式)，检验这一成分的 阴离子的具体方法是_。 (5)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液 D 加入石灰水产生氨。加石灰水后 所发生的反应的离子方程式为_。滤液 D 加石灰水前先要加热，原 因是_。 (6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱

31、中碳酸氢钠的质量 分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为 _(加热前后固体质量分别用m1、m2表 示)。 答案答案 解析解析 (1)Ca(OH)2(或 CaO) Na2CO3 (2)溶解 过滤 蒸发 过滤 (3)有晶体析出(或出现浑浊) (1)沉淀剂 A 来源于石灰窑厂，说明是生石灰或熟石灰；粗 盐中的镁离子和钙离子一般用碳酸钠除去；(2)实验室提纯 粗盐的整个操作过程为取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大 (4)NH4Cl 取样， 加硝酸酸化再 加硝酸银溶液，有白色沉淀产 生 ， 则 该 阴 离 子 是 氯 离 子 (5)NH 4OH = NH3H2O 防止加石灰水时产生

32、碳酸钙沉 淀(6)84（m 1m2） 31m1 冷却结晶、过滤、烘干；(3)纯碱生产中碳酸化时，会看到 溶液中析出晶体，这是由于碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠； (4)根据操作过程， 碳酸化后溶液中主要是 NH4Cl， 检验其中 的氯离子时，要先取样，加硝酸酸化再加硝酸银溶液，有 白色沉淀产生，则该阴离子是氯离子；(5)滤液中主要含有 的是氯化铵，和石灰水发生反应：NH 4OH = NH3 H2O；由于滤液中还含有一定量的碳酸氢钠，故加石灰水前 先加热，是为防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀；(6)加热损 失的质量为 m1m2，则纯碱中碳酸氢钠的质量为 84(m1 m2)/31，故纯碱中含有碳酸氢钠的质

33、量分数 w(NaHCO3) 84（m1m2） 31m1 【强化练习】【强化练习】 一、选择题一、选择题（本小题共本小题共 7 7 小题小题，每题只有一个选项正确每题只有一个选项正确，每题每题 6 6 分分，共共 4242 分分） 1. 实验室合成氨装置如下图所示，则以下说法中错误的是 ( ) A装置甲的作用之一是干燥 B装置甲的作用是化合 C乙处导出的气体是 N2、H2、NH3 D检验产物可用湿润的红色石蕊试纸或浓盐 酸等 2. 符合实际并用于工业生产的是( ) A.CO2通入氢氧化钠溶液中制 Na2CO3 B.H2和 Cl2光照制 HCl C.Cl2通入澄清石灰水中制漂白粉 D.用硫黄制硫酸

34、 3. 某工厂用 CaSO4、H2O、NH3、CO2制备(NH4)2SO4。其工艺流程如下： 下列推断不合理的是 ( ) A往甲中通 CO2有利于(NH4)2SO4生成 B生成 1 mol(NH4)2SO4至少消耗 2 mol NH3 C在实际生产中 CO2可被循环使用 D直接蒸干滤液能得到纯净的(NH4)2SO4 4. 工业上以黄铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有 N2、O2外，还含有 SO2等 对环境有较大影响的有害气体。能用于测定硫酸尾气中 SO2含量的是( ) ANaOH 溶液、酚酞试液 B石灰水、石蕊试液 C碘水、淀粉溶液 D氨水、酚酞试液 5. 在 H2SO4、HNO3、NH3的

35、工业生产中，具有的共同点是( ) A使用 H2作原料 B使用催化剂 C使用吸收塔设备 D使用尾气吸收装置 6. 下列有关工业生产的叙述正确的是( ) A在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，均必须对尾气进行吸收处理 B硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用 SO3转化为 H2SO4时放出的热量 C炼铁是铁矿石在高温下被氧化的过程 D用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气中的氮氧化物，不仅可以防止有害物质的排放， 还可以生产有用的 NaNO2 7. 在下表的工业生产与所排放的对应污染物中，正确的是( ) 选项 A B C D 生产名称 炼铁 炼钢 氨氧化法制硝酸 接触法制硫酸 污染物 一氧化氮、二 氧化氮

36、 一氧化 碳、棕色 烟尘 二氧化硫、三氧 化硫 一氧化碳、 黑色烟尘 二二、非非选择题选择题（本小题共（本小题共 4 4 小题，共小题，共 5858 分）分） 8. 以天然气、焦炭、水、空气为初始原料，可以制得若干化工产品： 请回答下列问题： (1)合成氨中原料气体 N2来源于空气， 可采用将空气_和_两种方法， H2可采用上述反应，其化学方程式为_。 (2)对于合成氨 N23H2高温、高压 催化剂 2NH3 H0， 其中 N2与 H2体积比高于 13 的原 因是_；及时分离 NH3的方法是_。 (3)制取 NH4NO3时，NH3的用途有两种，制 HNO3的量大于与 HNO3反应的量的原因 _

37、。 (4)发生反应的化学方程式为_。 (5)发生反应生成 C8H18的化学方程式为_。 9. (1)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有 Fe2O3、CuO、CuSO4(由 CuO 与 SO3在沸腾炉 中化合而成)，其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)。 沸腾炉温度 / 600 620 640 660 矿渣中 CuSO4 的质量分数/% 9.3 9.2 9.0 8.4 已知 CuSO4在低于 660 时不会分解，请简要分析上表中 CuSO4的质量分数随温 度升高而降低的原因 _。 (2)制硫酸时，混合气体的组成是 SO2 7%、O2 11%、N2 82%,100 体积混合气体进入接

38、触室反应后，将导出的气体恢复到原温度和压强时变为 96.7 体积， 反应后混合气体中 N2和 O2的体积比为_； SO2的转化率是_。 (3)据测算，接触法制硫酸过程中，若反应热都未被利用，则每生产 1 t 98%的硫酸 需消耗 3.610 5 kJ 的热量。 请通过计算判断， 若只有反应 2SO 2(g)O2(g)催化剂 高温 2SO3 H197 kJmol 1放出的热量能在生产过程中得到充分利用，则每生产 1 t 98% 的硫酸只需外界提供(或可向外界输出)热量为_kJ(H2SO4的摩尔质量为 98 gmol 1)。 10. 工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下

39、列问 题： (1)路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸 取、结晶而制得纯碱。 食盐和浓硫酸反应的化学方程式为_； 硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_(已知产物之一为 CaS)； (2)氨碱法的工艺如下图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。 图中的中间产物 C 是_，D 是_(写化学式)； 装置乙中发生反应的化学方程式为_； (3)联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是_； (4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石 灰石等为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线，分析说明是否 可行？ _。 11. 如图所示“合成

40、氨”的演示实验(夹持仪器均已省略)。在 Y 形管的一侧用 Zn 粒和稀 H2SO4反应制取 H2，另一侧用 NaNO2固体和 NH4Cl 饱和溶液反应制取 N2，N2和 H2混合后通过还原铁粉来合成 NH3， 再将产生的气体通入酚酞试液中， 若酚酞试液变 红，则说明产生了氨气。 某课外活动小组通过查阅资料和多次实验，得到了如下信息： 信息一：NaNO2固体和饱和 NH4Cl 溶液混合加热的过程中发生如下反应：NaNO2 NH4Cl= = = = = NH4NO2NaClNH4NO2= = = = = NH3HNO22HNO2= = = = = N2O3H2O2NH3N2O3= = = = =

41、2N2 3H2O 信息二：查阅资料，不同体积比的 N2、H2混合气体在相同实验条件下合成氨，使酚 酞试液变红所需要的时间如下： N2和 H2的体积比 51 31 11 13 15 酚酞变红色所需时间 /min 89 78 67 34 910 据此回答下列问题： (1)Y 形管左侧管中发生反应的离子方程式_。 (2)铁粉撒在石棉绒上的目的是_。 (3)课外活动小组的同学们认为，该实验中即使酚酞变红也不能说明 N2和 H2反应合 成了 NH3，得出此结论的理由是_。请你另设计一个简单的实验验 证你的理由_。欲解决这一问题，可以选用下图中的_装置连接在原 装置中的_和_之间。 (4)在上述实验过程中

42、，为尽快观察到酚酞试液变红的实验现象，应该控制 N2和 H2 的体积比为_比较适宜； 但该装置还难以实现此目的， 原因是_。 (5)实验过程中通入试管 C 中的气体成分有_。 答案与解析答案与解析 选择题选择题 题号题号 答案答案 解析解析 1 B 装置甲的作用有三点： 干燥气体；观察气体逸出速率便于控制比 例；使气体混合均匀。装置甲中不发生化学反应，B 错误 2 D 制 Na2CO3的方法是侯氏制碱法,A 错误;H2和 Cl2的混合气体光照会引 起爆炸,工业制HCl的方法是使Cl2在H2中燃烧,B错误;澄清石灰水浓 度太小,制取漂白粉的方法是向石灰乳中通 Cl2,C 错误 3 D 该反应原理

43、为 2NH3CO2H2O= = = (NH4)2CO3，CaSO4(NH4)2CO3= = = CaCO3 (NH4)2SO4，CaCO3= = = = = 煅烧CaOCO 2。直接蒸干会导致(NH4)2SO4分解 4 C 测定 SO2含量必须要能跟 SO2反应， 而且可以用颜色变化来准确确定 反应终点。A 项和 D 项虽然能反应，但 A 在完全生成 Na2SO3时溶液 还是碱性，酚酞试液变色不明显，而 D 在 SO2还没与氨水完全反应 时就开始变色了。B 项石灰水中所含溶质较少，且石蕊试液的颜色变 化不明显 5 B H2SO4以硫黄(或黄铁矿)、空气等为原料，设备有沸腾炉、接触室、 吸收塔；HNO3以氨气、氧气为原料；NH3以氢气、氮气为原料，设备 主要为合成塔 6 D 合成氨工业不需要对尾气进行吸收； 硫酸工业中接触室中发生的反应 为 2SO2O2 催化剂 2SO3，利用该反应放出的热量来预热 SO2；金属冶 炼的实质是 M nne=M，为金属被还原的过程；NONO 2 2NaOH=2NaNO2H2O，NO、NO2完全被碱液吸