高三同步测控优化训练六 硫酸工业.doc

2005-2006年上学期高三同步测控优化训练六 硫酸工业知识网络范例精讲【例1】 某硫酸厂用含杂质10%的黄铁矿制取硫酸。在制取过程中，FeS2燃烧生成SO2时的转化率为88%，SO2催化氧化生成SO3时的转化率为90%，吸收塔内SO3反应生成H2SO4时的转化率为96%。（1）用100 t这种矿石制取硫酸，真正反应生成H2SO4的FeS2的质量是多少？（2）可制取98%的硫酸的质量是多少？解析：（1）100 t矿石中含有FeS2：100 t（110%）=90 t100 t矿石中真正反应生成H2SO4的FeS2的质量为：90 t（88%90%96%）=68.43 t（2）设可制得98%的浓硫酸的质量为xFeS22S2H2SO4120 t 298 t68.43 t x98%x=109.05 t答案：（1）68.43 t （2）109.05 t【例2】 下列虚线框内的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物。填写下列空白：（1）如图将装置中三部分仪器的连接顺序变为，则可以检出的物质是_；不能检出的物质是_。（2）如果将仪器的连接顺序变为，则可以检出的物质是_；不能检出的物质是_。（3）如果将仪器的连接顺序变为，则可以检出的物质是_；不能检出的物质是_。解析：木炭与浓硫酸反应产生的气体产物为H2O（g）、CO2、SO2。（1）若连接顺序为，产物气体通过时带入水蒸气，则不能由处的无水硫酸铜变蓝断定原产物气体中是否含有H2O（g），即无法检验原产物气体是否含有H2O（g）；（2）若连接顺序为，产物气体通过处的澄清石灰水时，SO2、CO2都可以与Ca（OH）2反应而出现浑浊现象，则不能由处的澄清石灰水变浑浊断定原产物气体含有的是SO2还是CO2，即无法检验原产物气体是否含有SO2、CO2；（3）若连接顺序为，产物气体通过处的水溶液时带入水蒸气，则不能由处的无水硫酸铜变蓝断定原产物气体是否含有H2O（g），即无法检验原产物气体是否含有H2O（g）。答案：（1）SO2、CO2 H2O （2）H2O SO2、CO2（3）SO2、CO2 H2O试题详解高中同步测控优化训练（六）第五单元 硫酸工业说明：本试卷分为第、卷两部分，请将第卷选择题的答案填入题后括号内，第卷可在各题后直接作答。共100分，考试时间90分钟。第卷（选择题 共48分）一、选择题（每小题只有一个正确答案，每小题3分，共48分）1.形成酸雨的主要原因是A.未经处理的工业废水任意排放B.大气中二氧化碳含量增多C.工业上大量燃烧含硫燃料和以含硫矿石为原料冶炼金属D.汽车排放的尾气解析：SO2是导致酸雨的主要气体，它主要来自化石燃料的燃烧和冶金厂的尾气，选C。答案：C2.接触室里装一个热交换器，其主要目的是A.冷却反应后的混合气体，使SO3凝华后析出B.给催化剂加热C.把反应放出的热量传递给需要预热的反应混合气体D.降低接触室的温度，以免温度过高烧坏设备解析：接触室里装一个热交换器只是为了冷却产物气体的同时预热原料气体，从而提高能量的利用率，以减小成本，提高效益。答案：C3.工业上制取H2SO4，回收尾气中的废气选用的试剂是A.氨水 B.NaOHC.H2SO3 D.H2SO4解析：工业上选用氨水，原因是其吸收SO2后生成的（NH4）2SO3或NH4HSO3能分解释放出NH3、SO2而循环使用。答案：A4.在硫酸的工业制法中，下列生产操作与生产操作的主要原因的说明都正确的是A.硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能燃烧B.从沸腾炉出来的炉气需要净化，因为炉气中SO2会与杂质反应C.SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率D.用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全解析：选项A中操作正确，但解释不正确，因为将矿石粉碎的目的是增大矿石与空气的接触面积，使之燃烧充分且完全；B选项的解释不对，因为净化炉气的目的是防止杂质使催化剂中毒和腐蚀管道；C选项的解释不对，因为使用催化剂的目的是加快化学反应的速率，并不能影响化学平衡，也就不能影响转化率。答案：D5.我国锅炉燃煤采用沸腾炉的逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于A.增大煤与空气的接触面积，使煤炭的燃烧热值增大B.减少炉中杂质气体（如SO2）的生成C.使化学平衡正向移动D.使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率解析：沸腾炉能增大煤与空气的接触面积，使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率。答案：D6.在硫酸工业制法中，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（见下图）。按此密闭体系中气体的流向，则在A处流出的气体为A. SO2B. SO3 O2C. SO2 O2D. SO2 SO3解析：原料气SO2和O2从装置左侧中间进入热交换器，吸收热能后由A处流出再进入接触室发生反应，并放出大量的热，把一部分热量交换给刚进入热交换器的原料气，然后由下端流入下一个装置。答案：C7.工业上进行2SO2+O2 2SO3反应时使用催化剂的目的是A.扩大反应物的接触面积B.促使平衡向正反应方向移动C.缩短到达平衡所需要的时间D.提高SO2的转化率解析：催化剂只能加快化学反应的速率，不能影响化学平衡，不能提高SO2的转化率。答案：C8.接触法制硫酸的生产过程中，下列措施能提高硫酸的产率的是A.控制接触室内的温度在450 左右B.沸腾炉中通入过量空气C.对炉气进行除尘、洗涤、干燥处理D.接触室中用V2O5作催化剂解析：通入过量空气，可以使矿石燃烧充分而提高硫酸的产率，B符合题意；对炉气进行除尘、洗涤、干燥处理的目的是防止催化剂中毒，不能提高硫酸的产率，C不符合题意；接触室中用V2O5作催化剂和控制接触室内的温度在450 左右，都只能提高化学反应的速率，不影响化学平衡，不能提高硫酸的产率，A、D不符合题意。 答案：B9.把1 g含脉石（SiO2）的黄铁矿样品放在O2流中灼烧，反应完全后得到残渣0.78 g，则此黄铁矿的纯度是A.33%B.66%C.78%D.88%解析：利用差量法求解。4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2m4120 g160 gm（FeS2）1 g0.78 gm（FeS2）=0.66 gFeS2的纯度为：100%=66%。答案：B10.经检验，某酸雨的成分除含有少量H+和极少量OH外，还有Na+、Cl、NH+4、SO24等离子，已知：c（Na+）=7106molL1，c（Cl）=3.5105molL1，c（NH+4）=2.3105molL1，c（SO24） =2.5106 molL1，则该酸雨的pH为A.3 B.4C.5 D.6解析：根据电荷守恒列出方程式（忽略OH提供的电荷）：c（Na+）+c（NH+4）+c（H+）=c（Cl）+2c（SO24）c（H+）=1.0105molL1 ，pH=5。答案：C11.加入4 mol SO2和足量的O2进行以下反应：SO2（g）+1/2O2（g） SO3（g）；H=98.3 kJ mol1，当放出314.3 kJ的热量时,SO2的转化率是A.40%B.60%C.70%D.80%解析：SO2（g）+1/2O2（g） SO3（g）98.3 kJ 1 mol 98.3 kJ n（SO2） 314.3 kJn（SO2）=3.2 molSO2的转化率为100%=80%。答案：D12.把含硫48%的硫铁矿先制成硫酸，再吸收氨气制成硫酸铵。1 t这种硫铁矿在理论上能制得硫酸铵A.1.06 tB.1.98 tC.2.14 tD.2.26 t解析：FeS2中的S的含量为100%=53.3%，而题目中所提供的硫铁矿中含硫48%，所以不能以FeS2进行计算，需根据S原子守恒得关系式：2SFeS22SO22SO32H2SO42（NH4）2SO464 t2132 t1 t48%m（NH4）2SO4m（NH4）2SO4=1.98 t答案：B13.为方便某些计算，有人将98%的浓硫酸表示成下列形式，其中合理的是A.H2SO41/9H2O B.SO311/9H2OC.H2SO4SO3 D.H2SO4H2O解析：设98%的浓硫酸的质量为100 g，则含有的H2SO4的质量为98 g，H2O的质量为2 g。n（H2SO4）=1 mol，n（H2O）= =1/9 mol。若将浓硫酸的组成表示成H2SO4和H2O的形式则为H2SO41/9H2O；若将浓硫酸的组成表示成SO3和H2O的形式则为：H2SO41/9H2O（SO3H2O）1/9H2OSO310/9H2O。答案：A14.某化工厂工业废水中含H2SO4的质量分数为2%，采用边排放边中和的方法将它处理至基本呈中性，处理方法如下图所示。若处理后废水pH=7，则2% NaOH溶液的流量为A.0.00816 m3s1B.0.0100 m3s1C.0.016 m3s1D.0.0200 m3s1解析：在同一时间段内排入的硫酸与NaOH的物质的量之比为12时才能把废水处理至呈中性。设溶液的流量为x，并设时间为1 s：（0.0100 m3s11 s1.02 gcm3106cm3m32%）/98 g mol1=（x1 s1.02 gcm3106cm3m37%）/40 g mol1，解得x=0.00816 m3s1。答案：A15.如下图所示，小试管内盛有约3 mL饱和硫酸铜溶液，与锥形瓶连通的U形管内盛有少量水（为便于观察，预先染成红色），沿小试管的内壁小心地慢慢倒入约3 mL浓硫酸，静置片刻。以下描述不正确的是A.小试管内液体分成两层，上层蓝色，下层无色B.U形细管内左边液面下降，右边液面升高C.有少量的白色固体析出D.以上现象都没有，无明显变化解析：浓硫酸的密度比饱和硫酸铜溶液的密度大，沿小试管的内壁小心地慢慢倒入的浓硫酸会沉在底部；浓硫酸溶于水放出大量热，使锥形瓶内密闭的气体受热膨胀，从而导致U形细管内左边液面下降，右边液面升高；浓硫酸具有吸水性和脱水性，水的减少导致有白色的无水CuSO4析出