- 化学与资源开发利用
- 共19748题
我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务，如图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图：
请根据以上信息回答下列问题：
I（1）写出N的化学式和B的名称：N______、B______．
（2）写出反应②的化学方程式______
（3）写出反应③的离子方程式：______，
Ⅱ粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，精制时所用的试剂为：①盐酸 ②氯化钡溶液
③氢氧化钠溶液 ④碳酸钠溶液，以上试剂添加的顺序可以为______．
A．②③④①B．③④②①C．④③②①D．③②④①
Ⅲ提取粗盐后剩余的海水（母液）中，可用来提取Mg和Br2．
（1）若用来提取Mg，根据上述提取Mg的流程，没有涉及到的反应类型是______．
A．分解反应B．化合反应C．置换反应 D．复分解反应
（2）氮气和氩是两种化学性质相对稳定的气体，都可用做白炽灯的填充气体．但工业上冷却电解无水氯化镁所得的镁蒸气时，却选择稀有气体氩．试用化学反应方程式解释不选用氮气的原因：______．
（3）若用来提取Br2，反应⑥所用的气态氧化剂的寻找货源的设想，其中合理的是______．
A．从外地购买B．在当地新建生产厂
C．从本厂生产烧碱处循环D．从本厂生产镁单质处循环
流程⑦将溴单质从混合物中分离出来是基于溴单质具有______性．
（4）母液用来提取Mg和Br2先后顺序，甲乙两位工程师有不同观点：
甲：母液先提取Mg，后提取Br2
乙：母液先提取Br2，后提取Mg
请你判断哪个更合适？______（填“甲”或“乙”），理由是______．
正确答案
I（1）根据流程图知：反应2为精盐溶液的电解，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠，C+F→N，N能溶解沉淀，C既能和F反应又能和E反应，所以，E为NaOH，F为H2，C为Cl2，N为HCl，贝壳（主要成分为CaCO3）经过高温煅烧可以生成疏松的氧化钙，氧化钙可与水反应生成氢氧化钙，所以B为石灰乳，
故答案为：HCl；石灰乳；
（2）通过以上分析知，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠，方程式为：2NaCl+2H2O
故答案为：2NaCl+2H2O
（3）氯气能与氢氧化钠反应Cl2+NaOH=NaCl+NaClO+H2O，离子方程式为：Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O，
故答案为：Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O；
ⅡSO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液，盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸，故答案为：AD；
Ⅲ（1）母液和B反应为海水中的镁离子和氢氧化钙反应，为复分解反应，得到氢氧化镁的沉淀，制取盐酸为化合反应，氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁，为复分解反应，氯化镁电解为分解反应，该过程中未涉及的反应为置换反应，故答案为：C
（2）镁是活泼的金属，它能和氮气反应，生成氮化镁，3Mg+N2
（3）提取Br2，反应⑥所用的气态氧化剂为氯气，本厂生产烧碱为电解氯化钠溶液，产物中有氯气，本厂生产镁单质，是电解无水氯化镁，电解氯化镁的产物为镁和氯气，
故答案为：CD；
（4）母液用来提取Mg和Br2，若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，Ca（OH）2能和氯气反应生成氯化钙和次氯酸钙和水，再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2，所以乙观点合理，
故答案为：乙；若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2．
从海水中提取镁是世界各国获得镁的主要来源，以下是制取镁的过程中涉及的几种物质的溶度积，根据你所学的知识回答下列几个问题：
（1）在从海水中提取镁时，往往用到贝壳（主要成份是碳酸钙），你认为______（填“能”或“不能”）将贝壳研磨成粉末直接投入海水中，理由是______；如果不能直接投入，应将贝壳作何处理，试写出化学方程式______．
（2）某同学在实验室条件下模拟该生产过程，但实验室无石灰，他打算用烧碱代替，你认为______
______（填“可以”或“不可以”）得到Mg（OH）2．在加试剂时，误将纯碱溶液加入海水中，他思考了一下，又在得到的混合体系中加入过量的烧碱溶液，你觉得他______（填“能”或“不能”）将Mg2+转化为Mg（OH）2沉淀，理由是______．（用离子方程式表示）
（3）已知海水中镁离子浓度为1.8×10-3mol/L，则要使镁离子产生沉淀，溶液的PH最低应为______．
正确答案
（1）已知贝壳（主要成分是CaCO3）的难溶于水，而且比MgCO3还要难溶，所以将CaCO3其直接投入海水中不能产生MgCO3；把CaCO3转化为CaO，其反应方程式为：CaCO3
故答案为：不能；贝壳研磨成粉末仍是CaCO3，由于CaCO3比MgCO3还要难溶，所以将其直接投入海水中不能产生MgCO3；CaCO3
（2）模拟该生产过程，但实验室无石灰，用烧碱也可以沉淀镁离子．Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，若加入的是纯碱碳酸钠，可以反应生成微溶于水的碳酸镁沉淀，到的混合体系中加入过量的烧碱溶液，氢氧化镁溶解度小于碳酸镁，实现沉淀转化生成氢氧化镁沉淀，过程中反应的离子方程式为：Mg2++CO32-=MgCO3 MgCO3+2OH-=Mg（OH）2+CO32-；
故答案为：可以，能，Mg2++CO32-=MgCO3 MgCO3+2OH-=Mg（OH）2+CO32-；
（3）已知某地海水中的镁离子的浓度为1.8×10-3 mol•L-1，则c2（OH-）=
则c（H+）=1.0×10-10 mol•L-1，所以pH=10；
故答案为：10；
工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示．
（1）粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，粗制后可得饱和NaCl溶液，精制时通常在溶液中依次中加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性．请写出加入Na2CO3溶液后相关化学反应的离子方程式：______、______．
（2）从海水中提取溴，主要反应为2Br-+Cl2=Br2+2Cl-，下列说法错误的是______（填序号）．
A．溴离子具有氧化性 B．氯气是还原剂
C．该反应属于复分解反应 D．Br2是氧化产物
（3）本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4、Mg（OH）2，能否按Br2、Mg（OH）2、CaSO4的顺序制备？______（填“能”或“否”），原因是______．
正确答案
（1）Na2CO3可以把过量的钡离子转化为沉淀：Ba2++CO32-=BaCO3↓，Na2CO3可以和钙离子结合生成沉淀：Ca2++CO32-=CaCO3↓，故答案为：Ba2++CO32-=BaCO3↓；Ca2++CO32-=CaCO3↓；
（2）A、因溴离子化合价升高是还原剂具有还原性，故A错误；
B、因氯气的化合价降低，是氧化剂，故B错误；
C、因反应2Br-+Cl2=Br2+2Cl-是置换反应，故C错误；
D、因Br-的化合价升高是还原剂，对应的产物Br2是氧化产物，故D正确；
故选：ABC．
（3）因先沉淀Mg（OH）2，则沉淀中会夹杂有Ca（OH）2沉淀，造成产品不纯，
故答案为：否、如果先沉淀Mg（OH）2，则沉淀中会夹杂有Ca（OH）2沉淀，产品不纯．
硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。
(1)硫酸的最大消费渠道是化肥工业，用硫酸制造的常见化肥有________(任写一种)。
(2)硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有________(填写序号)。
E．催化氧化在常压下进行
F．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
(3)在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：2SO2(g)＋
(4)硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备(沸腾炉、转化器、吸收塔)。
①三个设备分别使反应物之间或冷热气体之间进行“对流”。请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的。______________________________。
②工业生产中常用氨－酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的。用化学方程式表示其反应原理。(只写出2个方程式即可)
________________________________________________________________________
正确答案
(1)硫酸铵(或硫酸钾) (2)D (3)99.75%
(4)①SO3从吸收塔底部进入，吸收剂(浓硫酸)从顶部下淋，形成对流
②SO2＋NH3＋H2O=NH4HSO3；2NH4HSO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋2H2O＋2SO2↑
[或SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3；(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑]
(2)根据化学平衡原理来确定的条件有D项(增大反应物浓度，使平衡正向移动)。
根据化学平衡原理，降温有利于平衡正向移动，保持适宜温度是为了使催化剂效率最高。
(3)转化率为95%＋(1－95%)×95%＝99.75%。
(4)注意SO2用NH3吸收后再用H2SO4处理，可得相应化肥。SO2可以再次循环利用。
海水中有丰富的化学资源，从海水中可提取多种化工原料，下图是海水综合利用——合成氨——纯碱的联合生产工艺流程：
（1）写出反应器中发生反应的化学方程式： 。
（2）分离器中进行的操作名称是 ，图中操作①是 。
（3）产品Ⅱ是 (填化学
（4）写出合成氨厂里用天然气和水蒸气在催化剂和高温下反应制备原料气H2的化学方程式： 。
（5）设计用卤水和石灰及其他必要试剂提取镁的过程：(用化学方程式表示)。
正确答案
（1）
（2）过滤（2分）；蒸发结晶（2分） （3）
（4）
（5）
略
下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
(1)方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为：
2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3
(NH4)2SO3＋SO2＋H2O=2NH4HSO3
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有________(填字母)。
A．增大氨水浓度
B．升高反应温度
C．使燃煤烟气与氨水充分接触
D．通入空气使HSO3-转化为SO42-
采用方法Ⅰ脱硫，并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2，原因是____________(用离子方程式表示)。
(2)方法Ⅱ中主要发生了下列反应：
2CO(g)＋SO2(g)=S(g)＋2CO2(g) ΔH＝8.0 kJ·mol－1
2H2(g)＋SO2(g)=S(g)＋2H2O(g) ΔH＝90.4 kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式可表示为________。
(3)方法Ⅲ中用惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如下图所示。阳极区放出气体的成分为________(填化学式)。
正确答案
(1)AC HCO3-＋SO2=CO2＋HSO3-
(2)S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－574.0 kJ·mol－1
(3)O2、SO2
(1)增大氨水浓度，能反应掉较多的SO2，提高了SO2去除率；升高反应温度只能加快化学反应速率，且(NH4)2SO3、NH4HSO3受热易分解，又生成SO2；当SO2转化为NH4HSO3时，通入的空气才能将其氧化，空气不能直接氧化SO2，所以不能提高SO2去除率。
(2)根据盖斯定律，应用方程①－方程③得到
SO2(g)=S(g)＋O2(g) ΔH＝8.0 kJ·mol－1－(－566.0 kJ·mol－1)＝574.0 kJ·mol－1，即S(g)＋O2(g)=SO2(g) ΔH＝－574.0 kJ·mol－1。也可用方程④－方程②求得。
(3)根据电解原理，NaHSO3溶液中的阴离子在阳极发生氧化反应，即4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，又由于阳极区通入稀硫酸，H＋＋HSO3-=H2O＋SO2↑，所以阳极区的气体为O2、SO2。
化学与资源利用、材料研制、环境保护等密切相关．
（1）海水中蕴含的元素有80多种，它是一个巨大的宝藏．
①海水中镁的总储量约为1.8×1015t，海水里镁的存在形式主要是______．（填“游离态”或“化合态”）
②下列物质不经过化学变化就能从海水中获得的是______．（填字母）
A．单质钠B．单质镁C．氯化钠
③目前化学工业的主要支柱之一是氯碱工业，它是以______为基础制取氯气等产品的工业．
（2）材料是人类生存和发展的物质基础，合理使用材料可以改善人类生活．
①工业上制造光导纤维的基本原料是______．
②下列物质中，不能用来制造耐火材料的是______．（填字母）
A．氧化镁B．过氧化钠C．三氧化二铝
③在生铁和钢这2种金属材料中，含碳量较高的是______．
（3）保持洁净安全的生存环境已成为全人类的共识．
①pH＜______的雨水称为酸雨．
②下列物质中，会破坏臭氧层的是______．（填字母）
A．氮气B．一氧化碳C．氟氯烃
③在生产中，人们曾用浓氨水来检验氯气管道是否漏气，已知能发生的反应为（在有水蒸气存在时）：8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2，则如果氯气管道某处漏气，用该方法检查时的现象是______．
正确答案
（1）①海水中镁元素以盐的形式存在，主要是化合态，故答案为：化合态；
②海水中含有大量的NaCl，提取NaCl不需要经过化学变化，而Na、Mg元素都以化合态形式存在，由化合态转化为单质，一定需要经过化学变化，故答案为：C；
③氯碱工业是电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气的反应过程；
故答案为：氯化钠；
（2）①工业上制造光导纤维的基本原料是二氧化硅，故答案为：二氧化硅；
②氧化镁、氧化铝熔点很高，可以应用制造耐火材料，过氧化钠易于二氧化碳反应，不能做耐火材料，故答案为：B；
③在生铁和钢这2种金属材料中，含碳量较高的是生铁；
故答案为：生铁；
（3）①正常雨水中溶解二氧化碳，饱和时其pH=5.6，故pH值小于5.6的雨水为酸雨，故答案为：5.6；
②氮气、CO不会破坏臭氧层，氟氯烃会破坏臭氧层，故答案为：C；
③反应3Cl2+2NH3=N2+6HCl中，NH3可与HCl反应生成氯化铵，有白烟生成，化学方程式为：8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2；
故答案为：有白烟生成；
I．目前，我国采用“接触法”制硫酸，设备如图所示：
（1）图中设备A的名称是_____________，该设备中主要反应的化学方程式为 。
（2）有关接触法制硫酸的下列说法中，不正确的是_____（填字母序号）。
E．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
II．纯碱是一种重要的化工原料。制碱工业主要有“氨碱法”(索尔维法)和“联合制碱法”(侯氏制碱法)两种工艺。请按要求回答问题：
（3）CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”中CO2的来源于 ，“氨碱法”中CO2来源于 。
（4）氨碱法的原子利用率(原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比) 。
（5）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式： 。
正确答案
Ⅰ．（1）沸腾炉 4FeS2 +11O2
Ⅱ．（3）合成氨厂 煅烧石灰石 （4）0.49 （106/217）
（5）NH3 + H2O + CO2 + NaCl（饱和）＝ NaHCO3 ↓+ NH4Cl
2NaHCO3
试题分析：Ⅰ．(1) “接触法”制硫酸设备A的名称是沸腾炉；设备B的名称是接触室；设备C的名称是吸收塔。在设备A中主要反应的化学方程式为4FeS2 +11O2
【化学――选修化学与技术】(15分）
氨在国民经济中占有重要地位，下图是合成氨的简要流程：
I.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馆；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）____________
II.原料气的净化：、
为防止催化剂“中毒”，原料气在进人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（
(3) 为提髙CO吸收率，可采取的有效措施是__________________
(4) 除去氧气时，氧气将
III.氨的合成：
(5)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做电极，实现了髙温常压下高转化率的电化学合成氨。其实验装置如图。请写出钯电极A上的电极反应式________________________
正确答案
(1)让碳在空气中燃烧，使氧气耗尽，再通过碱液除去CO2可得到氮气。
(2) C+H2O
(3)降温、加压(4) 4：1。(5) N2+6e-+6H+=2NH3。
本题考查合成氨的有关知识。(1) 空气主要是氧气和氮气的混合物，可以采用化学方法除去氧气，得到氮气，方法是让碳在空气中燃烧，使氧气耗尽，再通过碱液除去CO2可得到氮气。
(2) 氢气可通过将水蒸气通过灼热的碳层得到氢气，方程式为C+H2O
(3) 吸收CO的可逆反应正反应是体积缩小、放热反应，因此可以采用降温和加压的方法来提高吸收CO的效率。
(4) 
(5) 从实验装置如图可以看出，电化学合成氨是通电合成，A电极是N2得到电子，发生还原反应，电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3。
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：
依据上图完成下列问题：
在电解过程中，阴极上生成气体的电子式为 。
（2）精制过程中除去阳离子中的Ca2+、Mg2+等杂质，除去Mg2+的离子方程式为 。
（3）精制过程要除去
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
（4）在实际生产中也可以用BaCO3除去
（5）脱盐工作中，利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发、冷却、 、（填操作名称）而制得50%的NaOH溶液。
正确答案
（1）H:H
（2）Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
（3）ac
（4）由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，
平衡正向移动，生成更难溶的BaSO4沉淀。
（5）结晶、过滤
试题分析：（1）在阴极上氢离子发生还原反应生成H2（2）加入氢氧化钠目的是除去镁离子；（3）除杂满足的原则是除去杂质还不能引入新的杂质，b选项中引入的硝酸根离子没法除去，a中引入的氢氧根离子可通过调节pH而除去，a和c中过量的钡离子都可以通过和碳酸根离子反应而除去，故选a、c；加入碳酸钠一定放在加钡离子之后，用碳酸根离子把过量的钡离子除去；（4）难溶的碳酸钡可以转化成更难溶的硫酸钡；（5）根据信息利用两者溶解性的差异可得分离两者的办法是冷却结晶，氯化钠的溶解度受温度的影响较小，过滤出氢氧化钠晶体，配成氢氧化钠溶液。
（14分）工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g)，其部分工艺流程如下：
回答下列问题：
(1) 已知： N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH+180.5kJ/mol
4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH−905kJ/mol
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) ΔH−483.6kJ/mol
则N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g) ΔH________________。
(2) 如果工业上，在一定温度下，将1.5 mol N2气体和6 mol H2气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时，容器内气体的压强为起始时的80%，则其平衡常数为_______。改变下列条件，能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是__________。
①增大压强 ②增大反应物的浓度 ③使用催化剂 ④降低温度
(3) 合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列方法中的________（填编号），其理由是__________。
①过滤 ②蒸馏 ③渗析 ④萃取
(4) 可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟（成分为氯化铵）生成，该反应的化学方程式为__________。
(5) 假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20 mol/L，实验室若需用80 mL浓度为5 mol/L的氨水时，需取20 mol/L的氨水__________mL（用100 mL的容量瓶）。假如该氨水的，加入相同体积的盐酸时，溶液呈中性，则此盐酸的pH__________（填“大于”、“小于”或“等于”）。
正确答案
(1) −92.4 kJ/mol 2分 (2) 0.057 (mol·L−1)−2（可不写单位）2分 ①② 2分
(3) ② 两者都是通过改变物质的状态来进行混合物的分离 2分
(4) 8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2 2分 (5) 25 2分 < 2分
（1）考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知（①×2－②＋③×3）÷2即得到N2(g) + 3H2(g) 
（2） N2(g) + 3H2(g)
起始量（mol） 1.5 6 0
转化量（mol） x 3x 2x
平衡量（mol） 1.5-x 6-3x 2x
所以
解得x＝0.75mol
所以平衡常数
平衡常数只与温度有关系，所以选项④不正确。催化剂不能影响平衡状态，③不正确。正反应是体积减小的，增大压强平衡向正反应方向移动，增大反应物的浓度平衡也向正反应方向移动，所以答案选①②
（3）氨气易液化，即可以实现气液分离，所以分离方法类似于蒸馏。
（4）氯气极易强氧化性，能把氨气液化生成氮气，而氯气被还原生成氯化氢，氯化氢和氨气反应冒白烟，方程式为8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2 。
（5）稀释过程中溶质是不变的，所以需取20 mol/L的氨水
减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：
浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其他金属离子。
有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题：
⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ，氧化过程中主要反应的离子方程式 。
⑵ 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至 。
⑶ 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是 （填写序号）。
a．溶液的pH b．金属离子的电荷 c．金属离子的半径 d．吸附时间
⑷ 操作a包括 等过程。
正确答案
⑴ SO2＋MnO2＝MnSO4 2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O
⑵ 4.7～8.3
⑶ b c d
⑷ 蒸发浓缩结晶
本题以制备硫酸锰的生产流程为知识载体，考查化学反应的书写，及除杂中的问题。（1）从流程图看，浸出过程是软锰矿浆（MnO2）与SO2的反应。杂质离子中只有Fe2＋具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3＋。（2）杂质中含有Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋四种阳离子，由沉淀的pH范围知，Fe2＋的沉淀与Mn2＋离子的沉淀所需的pH接近，而Fe3＋则相差很远，故可以将Fe2＋氧化成Fe3＋而除杂。从吸附率的图可以看出，Ca2＋、Pb2＋的吸附率较高，故只要调节pH值在4.7～8.3间，大于4.7可以将Fe3＋和Al3＋除去，小于8.3是防止Mn2＋也沉淀。（3）结合半径，分析右图知，图中离子从上至下，半径有减小趋势，对应的吸附率减小。随着时间的递增，所有离子的吸附率均增大；另Fe3＋和Al3＋离子所带电荷数大，其吸附率低。（4）由于制取的MnSO4·H2O含有结晶水，故采用蒸发浓缩结晶的方法。
下图表示的是侯氏制碱法工艺流程示意图。
请回答：
(1)母液Ⅱ中所溶解的主要物质是________(写物质的化学式)。母液Ⅱ中含有低浓度的Na2CO3，主要原因是__________________________
(2)向母液Ⅱ中通入气体时要先通氨气后通二氧化碳气体，主要原因是_______________________________________
(3)母液Ⅰ和母液Ⅱ中都通入NH3。①NH3的主要来源是__________；②母液Ⅰ中通入NH3的主要目的是____________；③母液Ⅱ中通入NH3的主要目的是__________________。
(4)工艺流程的“煅烧→纯碱”处，可设计____________的循环。
正确答案
(1)NaCl、NaHCO3和NH4Cl HCO3－电离出CO32－
(2)NH3在NaCl溶液中溶解度很大，CO2在氨化的溶液中溶解度大，先通NH3后通CO2可形成高浓度的HCO3－。若先通CO2再通NH3，由于CO2在NaCl溶液中溶解度很小，尽管NH3在碳酸化的溶液中溶解度大，也不能形成高浓度的HCO3－
(3)①合成氨厂 ②增大NH4＋的浓度，促进NH4Cl结晶析出 ③增大OH－的浓度，促进CO2的溶解，增大HCO3－的浓度
(4)二氧化碳(或CO2)
详见答案
[化学——选修化学与技术]（15分）
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一。
（1）工业上制硫酸主要分为_________、________、_________三个阶段。
（2）下列是第二阶段反应的有关实验数据，请选择最合适的生产条件____________。
（3）现在欲提高反应速率和SO2的转化率，下列措施可行的是（ ）
（4）硫酸生产的尾气中含有少量SO2，可有石灰水吸收后，再用硫酸处理。此过程涉及的化学反应方程式为__________________，______________。
（5）若进入第二阶段所用设备中气体的体积分数为：SO27%、O211%、N282%。现有100体积这样的混合气体在反应后变成96.7体积，则反应后混合气体中N2和SO3的体积比为___________，此时SO2转化率为__________。
正确答案
（1）造气 接触氧化 吸收（各1分）
（2）400 0.4Mpa （或常压）（各1分） （3）B（2分）
（4）SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O
（5）410:33（或82：6.6） 94.3%（各2分）
(1)考查工业制硫酸的原理。工业上制硫酸主要分为造气、接触氧化、吸收三个阶段。
（2）根据表中数据可知，温度越高转化率越低，所以综合考虑温度对反应速率、化学平衡及催化剂的活性等，选择400℃。压强越大转化率越高，但压强太高，对设备的要求更高，且再常压下反应物的转化率已经很高，所以采用常压即可。
（3）A中反应物的浓度不变，反应速率和转化率都不变。增大氧气都浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，转化率增大，B正确。催化剂只能改变反应速率，但不能影响平衡状态，C不正确。降低温度反应速率降低，D不正确，答案选B。
（4）SO2是酸性氧化物，能和石灰水反应，生成亚硫酸钙。亚硫酸钙和硫酸反应又产生SO2，有关方程式为SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O、CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O。
（5）考查根据方程式的有关计算，反应的方程式为
2SO2＋O2
2 1 2 1
6.6 3.3 6.6 100－96.7＝3.3
所以反应后混合气体中N2和SO3的体积比为82︰6.6
SO2的转化率是6.6÷7×100％＝94.3%。
(1)火山喷发所产生的硫黄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________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是___________________________________。
②为使硫黄充分燃烧，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2.5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________。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________(空气中氧气的体积分数按0.2计)，该尾气的处理方法是________。
③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是________(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)硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面________(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________________________。
正确答案
(1)①热交换器 增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的吸收 ②1.2 0.004 用氨水吸收 ③A、C
(2)B、C、D
(3)CaCO3
(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。
②S＋O2=SO2参加反应的硫黄为1 mol，则经流量计1通入的氧气为1.5 mol，反应后气体总量为1.5 mol×5＝7.5 mol，
2SO2 ＋O2 
2 1 2 1
1 mol 0.5 mol
经流量计2通入的氧气为0.5 mol×2.5＝1.25 mol，则 
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，硫元素被氧化生成SO2的同时，铁元素也被氧化生成Fe2O3(废渣)，与硫黄直接燃烧相比，耗氧量增加，产生的废渣也增加。
(2)橡胶的硫化是采用硫黄；合成烷基苯磺酸钠需要先合成烷基苯磺酸，而烷基苯磺酸通过烷基苯与浓硫酸的磺化反应生成；铅蓄电池用硫酸作为电解质溶液；过磷酸钙通过磷酸钙与硫酸反应制得。
(3)CaCO3
SO2＋CaO
2CaSO3＋O2=2CaSO4
CaSO3不稳定，在空气中容易被氧化成CaSO4。
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