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1、第一单元 走进化学工业 课题1 化学生产过程中的基本问题1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
2、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（ ）充分利用热量，降低能耗 促使
3、平衡向正反应方向移动，提高产率 减少热量及环境污染 提高最终产品的纯度A. B. C. D.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SO2 7%、O2 11%、N2 82%。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=2SO3 V 2 1 7%77% 7%77%2解得：（1-7%77%2）/（1100%）=97.3%答案：
4、D我综合 我发展7.将0.44 g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20 mL 0.5 molL-1 NaOH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：2NaOHH2SO4SO3SO2S再代入数据计算。解：设铁矿石中硫的物质的量为x mol列关系式21=0.02 L0.5 molL-1x则x=0.005 mol ，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SO2
5、转化为SO3的转化率的实验。图1-3图1-4（1）根据实验的需要，（）（）（）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。（）（）（）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a mol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（）增重b g，则本实验中SO2的转化率为_。思路解
6、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。（）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 ，（）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
7、的生成。若（）装置增重b g，这部分增加的质量即为未反应的SO2的质量，而a mol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）B A E （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）/64a100%9.充分燃烧50 g硫铁矿粉末，将生成的SO2与24 g O2混合，并使其在一定
8、条件下反应，将反应后的气体先用冰水冷却，得到40 g无色晶体，再跟足量的H2S溶液充分混合，生成44 g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40 g SO3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+O22SO3O2
9、+2H2S=2S+2H2O2H2S+SO2=2H2O+3S由式计算生成40 g SO3，参加反应的SO2与O2分别是32 g和8 g，多余的O2是（24-8） g=16 g由式O2 2S 16 g 32 g由式SO2 3S 8 g 44 g-32 g=12 gSO2的总质量为32 g+8 g=40 g，SO2转化为SO3的转化率为32 g/40 g100%=80%,40 g SO2中的S的质量20 g，根据S守恒，硫铁矿中硫的质量分数=20/50100%=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
10、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，1 t H2SO4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）A城市郊区有丰富的硫铁矿资源，水源、能源充足，交通方便。A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。A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）C地是重要的农业区，需消耗大量肥料。C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。磷肥是由
11、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。C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。 （2）题设有四个条件，C地有磷灰石矿藏，水源、能源充足，土地价格较低，土地供应充足，交通方便，适合建立磷肥厂。但制磷肥要消耗大量硫酸，且C地无硫酸厂和磷肥厂，而邻近的D地有丰富的硫铁矿资源，暗示可以通过运送硫铁矿的方法在C地建硫酸厂是可行的。因此在C地建大型的磷肥厂，并配套建大型的硫酸厂是正确的。 注意：对实际中存在的问题必须统筹兼顾，不能以偏代全。答案：B城市和C城市应该建硫酸厂；C城市应该建磷肥厂。4
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