2019-2020年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 1化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效演練（選修2）.DOC

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2019-2020年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 1化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效演練（選修2） 1.氨是一種重要的化工原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有很多重要應(yīng)用。 Ⅰ.工業(yè)合成氨的流程示意圖如下： 回答下列問(wèn)題： (1)設(shè)備A中含有電加熱器、觸媒和熱交換器，設(shè)備A的名稱是____________，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______________________________________， 原料氫氣的來(lái)源是水和碳?xì)浠衔铮瑢懗龇謩e采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式：__________________、___________________________。 (2)設(shè)備B的名稱：____________，其中m和n是兩個(gè)通水口，入水口是_________ (填“m”或“n”)，不宜從相反方向通水的原因是______________________。 (3)設(shè)備C的作用是__________________________________________________。 Ⅱ.制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝，氨堿法的工藝如圖所示： (4)圖中的中間產(chǎn)物C是____________，D是____________(寫化學(xué)式)。 (5)碳酸化塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________。 (6)聯(lián)合制堿法對(duì)氨堿法進(jìn)行了改進(jìn)，更加符合綠色化學(xué)的重要原則，提高了反應(yīng)的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應(yīng)，列出計(jì)算原子利用率的表達(dá)式：原子利用率(%)＝____________________。 【解析】(1)合成氨氣在(氨)合成塔中進(jìn)行，煤和天然氣在高溫下都能與水反應(yīng)生成氫氣。(2)設(shè)備B是冷卻塔，冷卻水一般下進(jìn)上出，逆流冷卻效果較好。 (3)設(shè)備C是分離器，及時(shí)將氨分離出去，有利于合成氨反應(yīng)正向進(jìn)行。(4)(5)根據(jù)圖示，石灰窯生成的A為氧化鈣，與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，所以圖中的中間產(chǎn)物C是氫氧化鈣，碳酸化塔中產(chǎn)物為碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)物為氨氣、氯化鈉和二氧化碳，所以D為氨氣。 答案：(1)(氨)合成塔　N2+3H22NH3 C+H2OCO+H2　CH4+H2OCO+3H2 (2)冷卻塔(或冷凝器)　n　高溫氣體由冷卻塔上端進(jìn)入，冷卻水從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好 (3)將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離　(4)Ca(OH)2　NH3 (5)NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl (6)100%＝100% 【易錯(cuò)提醒】(1)“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”原理相同，所不同的是原料的來(lái)源不完全相同，副產(chǎn)品不同。 (2)在生產(chǎn)過(guò)程中，CO2均可以循環(huán)利用。 (3)純堿工業(yè)中在向食鹽水中通入氣體時(shí)先通入氨氣是為了增大二氧化碳的溶解度。 2.(xx安陽(yáng)模擬)硝酸大量用于制造無(wú)機(jī)肥料，如硝酸銨、硝酸鈣、硝酸磷肥，還廣泛用于其他工業(yè)生產(chǎn)。硝酸工業(yè)生產(chǎn)流程圖如下圖所示： (1)第一步是氨的接觸氧化，在一定溫度下以鉑銠網(wǎng)作為催化劑，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。 (2)在吸收塔中用水循環(huán)吸收NO2得到硝酸，寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________，該過(guò)程是放熱的，為了使吸收效果更好，在吸收過(guò)程中需要控制在__________________條件下。 (3)尾氣中含有氮的氧化物，直接排放到空氣中會(huì)危害環(huán)境，寫出一項(xiàng)氮的氧化物可能引起的環(huán)境問(wèn)題____________________________________。工業(yè)上常用純堿溶液吸收NO2，生成亞硝酸鹽、硝酸鹽和其他物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________。 【解析】反應(yīng)3NO2+H2O2HNO3+NO是氣體分子數(shù)減少的放熱反應(yīng)，低溫高壓使吸收效果更好。氮的氧化物會(huì)形成酸雨、光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層等環(huán)境問(wèn)題。 答案：(1)4NH3+5O24NO+6H2O (2)3NO2+H2O2HNO3+NO　低溫高壓 (3)光化學(xué)煙霧(酸雨、破壞臭氧層等合理答案即可) 2NO2+Na2CO3NaNO3+NaNO2+CO2 3.(xx赤峰模擬)某硫酸廠以含有SO2的尾氣、氨水等為原料，合成有重要應(yīng)用價(jià)值的硫化鈣、硫酸鉀、亞硫酸銨等物質(zhì)。合成路線如下： (1)寫出反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式：____________________。 (2)下列有關(guān)說(shuō)法正確的是________(填字母)。 A.反應(yīng)Ⅰ中需鼓入足量空氣，以保證二氧化硫充分氧化生成硫酸鈣 B.反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的基本反應(yīng)類型相同 C.反應(yīng)Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是減少碳酸氫銨的分解 D.反應(yīng)Ⅴ中的副產(chǎn)物氯化銨可用作氮肥 (3)(NH4)2SO3可用于電廠等煙道氣中脫氮，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，同時(shí)生成一種氮肥，形成共生系統(tǒng)。寫出二氧化氮與亞硫酸銨反應(yīng)的化學(xué)方程式：______ ______________________________________。 (4)很多硫酸廠為回收利用SO2，直接用氨水吸收法處理尾氣。 ①用15.0 mL 2.0 molL-1氨水吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下448 mL SO2，吸收液中的溶質(zhì)為________。 ②某同學(xué)用酸性KMnO4溶液滴定上述吸收液，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗KMnO4溶液25.00 mL，則酸性KMnO4溶液中，c(KMnO4)＝________。 (5)氨氣用途廣泛，可以直接用于燃料電池，下圖是用氨水作燃料的燃料電池的工作原理。 氨氣燃料電池的電解質(zhì)溶液最好選擇__________(填“酸性”“堿性”或“中性”)溶液，氨氣燃料電池的反應(yīng)是氨氣與氧氣生成一種常見(jiàn)的無(wú)毒氣體和水，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________， 負(fù)極的電極反應(yīng)式是___________________________________________。 【解析】(1)反應(yīng)Ⅲ中硫酸鈣和焦炭在高溫下反應(yīng)生成硫化鈣和一氧化碳，化學(xué)方程式為CaSO4+4CCaS+4CO↑。 (2)A.過(guò)量的空氣把亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣，故正確；B.反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為CaSO4+4CCaS+4CO↑，不屬于四種基本反應(yīng)類型，反應(yīng)Ⅱ是化合反應(yīng)，錯(cuò)誤；C.防止碳酸氫銨在溫度過(guò)高時(shí)分解得不到需要的目標(biāo)產(chǎn)物，正確；D.氯化銨含氮元素，是一種氮肥，正確。 (3)二氧化氮與亞硫酸銨反應(yīng)，二氧化氮具有強(qiáng)氧化性，能氧化亞硫酸銨，反應(yīng)生成硫酸銨，本身被還原為氮?dú)?，由原子守恒可知化學(xué)方程式為4(NH4)2SO3+2NO2 4(NH4)2SO4+N2。 (4)①15.0 mL 2.0 molL-1氨水的物質(zhì)的量為0.03 mol，吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下 448 mL SO2，SO2的物質(zhì)的量為0.02 mol，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NH3H2O+ 2SO2(NH4)2SO3+NH4HSO3+H2O。②根據(jù)上面的化學(xué)方程式知所得溶液中(NH4)2SO3和NH4HSO3物質(zhì)的量之和為0.02 mol，與KMnO4轉(zhuǎn)移電子相等：0.02 mol2＝ 0.025 Lc(KMnO4)5，解得c(KMnO4)＝0.32 molL-1。 (5)氨氣燃料電池的電解質(zhì)溶液最好選擇堿性溶液，氨氣燃料電池的反應(yīng)是氨氣與氧氣生成一種常見(jiàn)的無(wú)毒氣體和水，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH3+3O22N2+6H2O，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)：2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O。 答案：(1)CaSO4+4CCaS+4CO↑　(2)A、C、D (3)4(NH4)2SO3+2NO24(NH4)2SO4+ N2 (4)①(NH4)2SO3、NH4HSO3?、?.32 molL-1 (5)堿性　4NH3+3O22N2+6H2O 2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O 【加固訓(xùn)練】某工廠以天然氣、水蒸氣和空氣為原料和能源合成氨的流程如圖。該流程中外熱式一級(jí)烴氣轉(zhuǎn)化器是指以CH4為燃料在烴氣轉(zhuǎn)化器外面加熱使之維持800℃高溫的工業(yè)裝置。內(nèi)熱式二級(jí)烴氣轉(zhuǎn)化器是指以H2在裝置內(nèi)燃燒為能量維持一級(jí)烴氣轉(zhuǎn)化器所生成的CO與H2O(g)反應(yīng)生成CO2和H2所需1 000℃高溫的裝置。在編號(hào)為i～v的反應(yīng)器中發(fā)生如下反應(yīng)： A.CH4+2O2CO2+2H2O B.CH4+H2O(g)CO+3H2 C.2CH4+3H2O(g)CO+CO2+7H2 D.K2CO3+CO2+H2O2KHCO3 E.CO+H2O(g)CO2+H2　ΔH<0 F.2H2+O22H2O (1)反應(yīng)A發(fā)生在編號(hào)為________的反應(yīng)器中，它的作用是_________。 (2)反應(yīng)F發(fā)生在編號(hào)為________的反應(yīng)器中。 (3)反應(yīng)D的作用是________________________。 (4)屬于制備合成氨原料氣的反應(yīng)有________(填化學(xué)方程式編號(hào))。 (5)為什么轉(zhuǎn)化反應(yīng)要分兩步——第一步在400℃時(shí)進(jìn)行，第二步在200℃時(shí)進(jìn)行？____________________。 【解析】(1)甲烷在裝置ⅰ中燃燒放出熱量，為反應(yīng)B、C提供熱量。(2)氫氣在ⅱ中燃燒為CO與H2O(g)反應(yīng)生成CO2和H2，提供1 000℃高溫。(3)利用碳酸鉀溶液吸收混合氣體中的二氧化碳。(4)B、C、E三個(gè)反應(yīng)中生成的氫氣為合成氨的原料。(5)E反應(yīng)是一個(gè)放熱的反應(yīng)，從反應(yīng)限度角度考慮：因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故在200℃時(shí)有利于提高CO的轉(zhuǎn)化率；從速率角度考慮：400℃時(shí)能加快反應(yīng)E的速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間，所以轉(zhuǎn)化反應(yīng)要分兩步，第一步在400℃時(shí)進(jìn)行，第二步在200℃時(shí)進(jìn)行。 答案：(1)ⅰ　該反應(yīng)放出的熱量使得反應(yīng)B、C在800℃下進(jìn)行 (2)ⅱ　(3)除去混合氣體中的CO2　(4)B、C、E (5)400℃時(shí)能加快反應(yīng)E的速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間；又因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故在200℃時(shí)有利于提高CO的轉(zhuǎn)化率 【方法規(guī)律】常見(jiàn)的工業(yè)生產(chǎn)流程的主線和核心 規(guī)律：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。 核心：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制、三廢處理及能量的綜合利用等。 4.(xx武漢模擬)硫黃可用于生產(chǎn)化工原料硫酸。某工廠用下圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)為充分利用反應(yīng)放出的熱量，接觸室中應(yīng)安裝________________(填設(shè)備名稱)。吸收塔中填充有許多瓷管，其作用是_________________________。 (2)為使硫黃充分燃燒，經(jīng)流量計(jì)1通入燃燒室的氧氣過(guò)量50%，為提高SO2轉(zhuǎn)化率，經(jīng)流量計(jì)2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時(shí)理論需氧量的2.5倍，則生產(chǎn)過(guò)程中流經(jīng)流量計(jì)1和流量計(jì)2的空氣體積比應(yīng)為__________。b管排出的尾氣的處理方法是____________。 (3)與使用黃鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點(diǎn)是____________。 A.耗氧量減少　　　　 B.二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高 C.產(chǎn)生的廢渣減少 D.不需要使用催化劑 (4)硫酸的用途非常廣，可應(yīng)用于下列哪些方面____________。 A.橡膠的硫化 B.表面活性劑“烷基苯磺酸鈉”的合成 C.鉛蓄電池的生產(chǎn) D.過(guò)磷酸鈣的制備 (5)礦物燃料的燃燒是產(chǎn)生大氣中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入適量的石灰石，可有效減少煤燃燒時(shí)SO2的排放，請(qǐng)寫出此脫硫過(guò)程中反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________。 【解析】(1)接觸室中進(jìn)行的反應(yīng)為SO2的催化氧化，為放熱反應(yīng)，使用熱交換器可以充分利用反應(yīng)放出的熱量，對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)熱。吸收塔中填充瓷管的作用是增加接觸面積。 (2)S+O2SO2其中S為1 mol，則經(jīng)流量計(jì)1通入的氧氣為1.5 mol。 2SO2　+　O2　　2SO3 2 1 2 1 mol 0.5 mol 經(jīng)流量計(jì)2通入的氧氣為0.5 mol2.5＝1.25 mol，則＝＝1.2；硫酸工業(yè)中，尾氣SO2用氨水吸收，再用硫酸處理：SO2+2NH3H2O(NH4)2SO3，(NH4)2SO3+H2SO4(NH4)2SO4+SO2↑+H2O，生成的(NH4)2SO4可作肥料。 (3)黃鐵礦的含硫成分為FeS2，硫元素氧化生成SO2的同時(shí)，鐵元素也被氧化生成Fe2O3(廢渣)，與硫黃直接燃燒相比，耗氧量增加，產(chǎn)生的廢渣也增加。 (4)橡膠的硫化是采用硫黃；合成烷基苯磺酸鈉需要先合成苯磺酸，而苯磺酸是通過(guò)苯與濃硫酸的磺化反應(yīng)生成；鉛蓄電池用硫酸作為電解液；過(guò)磷酸鈣通過(guò)磷酸鈣與硫酸反應(yīng)得到。 (5)CaCO3CaO+CO2↑；2SO2+2CaO+O22CaSO4。 答案：(1)熱交換器　增加SO3與濃硫酸的接觸面積，利于SO3的吸收 (2)1.2∶1(或6∶5)　用氨水吸收 (3)A、C　(4)B、C、D (5)CaCO3CaO+CO2↑， 2SO2+2CaO+O22CaSO4(或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2)