- 工业制取硫酸
- 共10题
9.在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
正确答案
知识点
14.在硫酸工业生产中,为了有利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的接触室(见右图)。下列说法错误的是( )
正确答案
知识点
CO2是重要的化工原料,也是应用广发的化工产品。CO2与过氧化钠或超氧化钾反应可产生氧气。
完成下列计算:
50.CO2通入氨水生成NH4HCO3,NH4HCO3很容易分解。2.00 mol NH4HCO3完全分解,分解产物经干燥后的体积为_________L(标准状况)。
51. 某H2中含有2.40 molCO2,该混合气体通入2.00 L NaOH溶液中,CO2被完全吸收。如果NaOH完全反应,该NaOH溶液的浓度为_______。
52.CO2和KO2有下列反应:
4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2
4KO2+4CO2+2H2O→4KHCO3+3O2
若9 mol CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 mol O2,则反应前密封舱内H2O的量应该是多少?列式计算。
53.甲烷和水蒸气反应的产物是合成甲醇的原料:CH4+H2OCO+3H2
已知:CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O
300 mol CH4完全反应后的产物中,加入100 mol CO2后合成甲醇。若获得甲醇350 mol,残留氢气120 mol,计算CO2的转化率。
正确答案
89.6
解析
碳酸氢铵完全分解再干燥后得氨气、二氧化碳,2.00 mol NH4HCO3完全分解,得2mol的氨气和2mol的CO2,即气体共4mol,标况下的体积为:89.6L。
考查方向
解题思路
物质的量应用于化学方程式的计算要注意步骤:1.正确的写出化学方程式。2.找到已知量和要求量之间的关系。3.列比例式,求解。化学计算中常常涉及的计算方法有守恒法和极值法,需要熟练掌握。
易错点
计算不细心。
正确答案
2.4 mol/L≥c≥1.2 mol/L
解析
该反应只是说完全反应,并没有说明生成什么,可能全部的碳酸钠,也可能全部是碳酸氢钠:
(1)CO2+NaOH=NaHCO3,n(NaOH)= n(CO2)=2.40mol,则c(NaOH)==1.20mol/L;
(2)CO2+2NaOH=Na2CO3,n(NaOH)=2n(CO2)=4.80mol,则c(NaOH)==2.40mol/L;
综合(1)、(2)可知,NaOH溶液的浓度应该1.20mol/L≤c(NaOH)≤2.40mol/L。
考查方向
解题思路
根据CO2与NaOH恰好反应,只需满足1/2≤n(CO2):n(NaOH) ≤1即可。
易错点
不知道符合1/2≤n(CO2):n(NaOH) ≤1,CO2与NaOH都是恰好反应。
正确答案
; n(H2O)=(9/6)×2=3(mol)
解析
法一:
依题意,9 mol CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 mol O2,即n(CO2)∶n(O2)=1∶1,通过观察题给两个方程式可知,当把两个方程式相加时正好符合题目要求:
8KO2+6CO2+2H2O→2K2CO3+4KHCO3+6O2
所以有n(H2O)=n(CO2)=×9mol=3mol,即反应前密封舱内H2O的物质的量为3mol。
法二:
设反应前密封舱内H2O的物质的量为n
4KO2 + 4CO2 + 2H2O → 4KHCO3 + 3O2
2n n 1.5n
4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2[来源:学科网ZXXK]
9-2n 1.5(9-2n)
根据题意生成氧气9mol,所以有1.5n+ 1.5(9-2n)=9mol,解得n=3mol,即反应前密封舱内
H2O的物质的量为3mol。
考查方向
解题思路
物质的量应用于化学方程式的计算要注意步骤:1.正确的写出化学方程式。2.找到已知量和要求量之间的关系。3.列比例式,求解。化学计算中常常涉及的计算方法有守恒法和极值法,需要熟练掌握。
易错点
比例式上下单位要一致。
正确答案
α=80/100=80%
解析
法一:
CH4 + H2O → CO + 3H2
300mol 300mol 900mol
设CO2的转化率为α,CO的转化率为β
CO + 2H2 → CH3OH CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O
300βmol 600βmol 300βmol 100αmol 300αmol 100αmol
根据题意,共生成350mol甲醇,所以有300βmol+100αmol=350mol-------①式
根据题意,反应后残留氢气120mol,则实际参加反应的氢气为900mol-350mol,所以有
600βmol+300αmol=900mol-350mol--------②式
由①②式可得α=0.8,即设CO2的转化率为80%。
法二:
在合成甲醇的反应中,氢元素在生成物中有两种存在形式,一是存在于甲醇中,二是存在于水中。利用守恒法也可求得答案。
考查方向
解题思路
物质的量应用于化学方程式的计算要注意步骤:1.正确的写出化学方程式。2.找到已知量和要求量之间的关系。3.列比例式,求解。化学计算中常常涉及的计算方法有守恒法和极值法,需要熟练掌握。
易错点
不能准确找到已知量和要求量之间的关系。
下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是
正确答案
解析
本题通过硫酸工业生产考查考生化学与技术,意在考查考生对硫酸工业的理解。硫酸工业生产中,在接触室中用铁触媒作催化剂,使SO2氧化为SO3,A项错误;使用热交换装置可节约能源,B项正确;把硫铁矿磨碎可增大其与氧气的接触面,使反应更充分,速率更快,可提高原料的利用率,C项正确;反应温度采用450~500℃是因为该温度下催化剂活性最高,D项正确。
知识点
(一)固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质,可减少二氧化硫对大气的污染。下列物质中可用做固硫剂的有
A.CaO
B.Na2C03
C.NH4N03
D.P205
(二)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S02的化学方程式为______________________________;
(2)炉气精制的作用是将含S02的炉气_______________、_______________及干燥,如果炉气不经过精制,对S02催化氧化的影响是__________________________________。
(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、O2为ll%、N2为82%)中S02平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中,S02催化氧化反应的条件选择常压、450℃;左右(对应图中A点),而没有选择S02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S02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。
正确答案
见解析。
解析
(一)二氧化硫是一种酸性氧化物,在所给的物质中能与二氧化硫反应的只有选项A、B。因此选项A、B正确。
(二)(1)4FeS2+11O24Fe2O3+8SO2
(2)除尘、水洗;砷、硒等化合物会使催化剂中毒,水蒸气对设备和生产有不良影响
(3)不选B点,因为压强越大对设备的投资越大,消耗的动能越大。SO2的转化率在1个大气压下的转化率已达到97%左右,在提高压强,SO2的转化率提高的余地很小,所以采用1个大气压;不选C点,因为温度越低,SO2的转化率虽然更高,但催化剂的催化作用会受影响,450℃时,催化剂的催化效率最高,故选择A点,而不选择C点。
(4)利用反应放出的热量预热原料气体;上层反应气经热交换器温度降到400~500℃进入下层使反应更加完全。
知识点
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一,在化学工业的很多领域都要用到浓硫酸。
(1)在硫酸工业生产中,我国采用黄铁矿为原料生产SO2,反应的化学方程式为:_________,该反应在_________中进行(填设备名称)。
(2)为了有利于SO2转化为SO3,且能充分利用热能,采用了多层催化剂且有热交换器的_________(填设备名称)中进行反应。在如图所示的装置中,C处流出的气体有_________;SO3进入_________(填设备名称)用_________吸收,得到浓硫酸或发烟硫酸。
(3)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关,请根据下表信息,结合工业生产实际,选择最合适的生产条件是_________。
(4)吸收塔排出的尾气中SO2的含量如果超过500,就要加以处理后才能排出,处理方法之一是用氨水洗涤烟气脱硫,用方程式表示氨水洗涤吸收塔排除的尾气的化学方程式_________。
正确答案
(1)4FeS2 +11 O2高温2Fe2O3+ 8SO2;沸腾炉
(2)接触室;SO3、SO2、O2;吸收塔;98.3%的H2SO4
(3)400℃,1个标准大气压
(4)2NH3·H2O + SO2 =(NH4)2SO3+ H2O
解析
略。
知识点
符合目前工业生产实际的化工生产原理是
正确答案
解析
略
知识点
下列化学工业有关设备,原料,反应条件配套的是
正确答案
解析
略
知识点
硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。我国采用“接触法’’制硫酸,设备如图所示:
(1)用黄铁矿为原料生产SO2,反应的化学方程式为________,该反应在________进行(填设备名称)。
(2)为提高SO3吸收率,实际生产中用 吸收SO3;这样做的优点是________。
(3)由A排出的炉渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3化合而成),其中硫酸铜的质量分数随温度不同而变化(见下表):
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________。
(4)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法,该方法的流程如下:
试写出②、④的化学反应方程式________。
正确答案
(1)4FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2 ;沸腾炉
(2)98.3%浓硫酸;防止吸收过程中产生酸雾,提高SO3吸收率和硫酸的产率
(3)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡逆移,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
(4)NaOH+SO2=NaHSO3;NaHSO3+HCl=NaCl+H2O+SO2↑
解析
略。
知识点
26.氯化铁是一种重要的化学试剂和化工原料,工业上以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料在制备硫酸的同时,利用其煅烧后炉渣的主要成分Fe2O3可制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O),其工艺流程如下(杂质不参与反应):
回答下列问题:
(1)高温煅烧时,黄铁矿要粉碎成细小的颗粒,其目的是 。
(2)黄铁矿高温煅烧时发生反应的化学方程式 。
(3)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是 、 。
(4)系列操作包括:蒸发浓缩、 、 、洗涤等。蒸发与过滤时玻璃棒的作用分别是: 、 。
(5)取a g黄铁矿,按上述流程制得FeCl3·6H2O晶体,将该晶体溶于水,再将所得溶液蒸干、灼烧,得到b g固体产物(整个过程中的损耗忽略不计),黄铁矿的纯度为 (用含a、b的表达式表示)。
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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