复习备考届高考化学《红对勾》系列一轮复习课时作业40化学与工农业生产.docx
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复习备考届高考化学《红对勾》系列一轮复习课时作业40化学与工农业生产
课时作业40 化学与工农业生产
时间:
45分钟 分值:
100分
1.(14分)以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:
(1)将煅烧黄铁矿的化学方程式补充完整:
4________+11O2
2Fe2O3+8SO2。
(2)接触室中发生反应的化学方程式是________________________。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是________(选填序号字母)。
a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
b.过量空气能提高SO2的转化率
c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)每160gSO3气体与H2O化合放出260.6kJ的热量,该反应的热化学方程式为________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐。
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。
SO2吸收Br2的离子方程式是_______________________。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。
该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量。
部分测定结果:
铵盐质量为10.00g和20.00g时,浓硫酸增加的质量相同;铵盐质量为30.00g时,浓硫酸增加的质量为0.68g;铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变。
计算:
该铵盐中氮元素的质量分数是________%;若铵盐质量为15.00g。
浓硫酸增加的质量为________(计算结果保留两位小数)。
[答案]
(1)FeS2
(2)2SO2+O2
2SO3
(3)a、b、d
(4)SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l)
ΔH=-130.3kJ/mol
(5)①SO2+Br2+2H2O===4H++2Br-+SO
②14.56 2.31g
[解析]
(1)根据原子守恒即可判断该物质为FeS2。
(2)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3:
2SO2+O2
2SO3。
(3)选项a,将黄铁矿粉碎增加反应接触面积从而加快反应速率。
选项b,增加空气(O2)浓度能提高SO2的转化率。
选项c,催化剂对转化率无影响。
选项d,矿渣中含有Fe2O3,可用于冶炼铁。
(4)160gSO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出260.6kJ热量,则1molSO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出130.3kJ热量,则相关热化学方程式为:
SO3(g)+H2O(l)===H2SO4(l) ΔH=-130.3kJ/mol。
(5)10g时说明铵盐不足,20g时说明氢氧化钠不足,由10.00g和20.00g时浓硫酸增加的质量相同说明铵盐有酸式根,假设氢氧化钠的物质的量浓度为cmol/L,10克中有xmol的(NH4)2SO4和ymol的NH4HSO4则132x+115y=10g ①式;
10g时说明铵盐不足,由N守恒知n(NH3)=2x+y 20g时铵盐中有(NH4)2SO42xmol,NH4HSO42ymol,因此时铵盐已过量,NaOH先和酸式根反应
HSO
+OH-===SO
+H2O
1 1
2y 2y
NH
+OH-===NH3+H2O
1 1
50c×10-3-2y 50c×10-3-2y
由于产生的氨气一样多
n(NH3)=2x+y=50c×10-3.-2y ②式
30g时含有(NH4)2SO43xmol,NH4HSO43ymol,此时铵盐过量,且生成氨气的量为:
n(NH3)=
=0.04mol
HSO
+OH-===SO
+H2O
1 1
3y 3y
NH
+OH-===NH3+H2O
1 1
50c×10-3-3y 0.04
所以50c×10-3-3y=0.04 ③式
联立①、②、③式解得
x=0.02mol,y=0.064mol,c=4.64mol/L;
氮的质量百分含量=
×100%=
×100%=14.56%。
15g时铵盐已经过量,则(NH4)2SO4为1.5xmol,NH4HSO4为1.5ymol,
HSO
+OH-===SO
+H2O
1 1
1.5y 1.5y
NH
+OH-===NH3+H2O
1 1
50c×10-3-1.5y 50c×10-3-1.5y
n(NH3)=50c×10-3-1.5y=50×4.64×10-3-1.5×0.064=0.136mol,m(NH3)=0.136mol×17g/mol=2.31g。
2.(22分)某化学学习小组决定在实验室模拟工业生产原理制备少量氨气,设计了如下实验:
①连接好装置并检查实验装置的气密性后,制备少量氢气并检验氢气纯度;
②用氢气将空气中的氧气消耗掉,得到氢气与氮气的混合气体;
③用铁触媒催化使氢气与氮气反应生成氨气;
④检验氨气的生成。
(1)检验氢气纯度的目的是_______________________________________。
(2)上述各装置的接口正确的连接顺序为_________________________。
(3)操作②时,弹簧夹a、b、c的开、关情况为________________________________________________________________,
如何判断氧气已经完全被消耗掉_________________________________________________________________。
(4)在步骤③中,先加热铁触媒,后通混合气体的原因是________________,反应管D中发生反应的化学方程式是
_________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(5)若有氨气生成,现象为______________________________________。
(6)该装置________(填“有”或“无”)缺点,若填有,改进措施为_______________________________________________________________。
[答案]
(1)防止因氢气不纯而发生爆炸
(2)①⑤④②③⑥
(3)关闭弹簧夹b、c,打开a 氢气在C瓶内燃烧,火焰熄灭时,证明氧气完全被消耗掉
(4)铁触媒在较高温度时活性增大,加快氨合成的反应速率 N2+3H2
2NH3
(5)E中溶液变红 (6)有 氢气与氮气的混合气体应该先通过干燥装置,再通入反应装置,⑦后连接一个吸收氨气的装置
[解析]点燃易燃气体时,若气体中混有空气(氧气),点燃会发生爆炸,故点燃之前一定要检验纯度;根据实验步骤的先后,可确定各装置的接口顺序为①⑤④②③⑥;用氢气将空气中的氧气消耗掉时,应该关闭弹簧夹b、c,打开a;点燃氢气,当火焰熄灭时,则氧气被消耗掉;由于铁触媒有一定的活性温度要求,故先加热铁触媒,再通混合气体;若产生氨气,溶于水显碱性,会使E中溶液变红;为防止催化剂中毒,应该在反应前把氢气与氮气的混合气体干燥,另外氨气是一种污染性气体,不能直接排入大气中,应该有尾气处理装置。
3.(15分)农作物生长不仅需要阳光、空气和水,还需要多种化学元素。
当植物缺乏N元素时,表现为植株生长缓慢、叶色发黄,严重时叶片脱落直至死亡。
而农作物的生长仅靠土壤中的N元素不能满足生长的需要,必须靠施肥加以补充。
(1)下列可作氮肥的化合物是________,其中含N量最高的是________。
A.碳酸氢铵 B.磷酸二氢钙 C.硫酸钾
D.硝酸钾 E.尿素
(2)尿素的合成有多种方法,请写出一个合成尿素的化学方程式________________________________________。
(3)尿素在土壤中需经过水解后方可被农作物吸收,请写出尿素水解的化学方程式____________________________________________。
简述尿素作氮肥的优点___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[答案]
(1)A、D、E E
(2)CO2+2NH3===CO(NH2)2+H2O(其他合理答案也可)
(3)CO(NH2)2+H2O===CO2↑+2NH3↑ 产生农作物光合作用必需的CO2 不会引起土壤酸化(或板结)
4.(12分)硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂,你认为厂址宜选在________(填字母)的郊区;
A.有丰富黄铁矿资源的城市
B.风光秀丽的旅游城市
C.消耗硫酸甚多的工业城市
D.人口稠密的文化、商业中心城市
(2)CuFeS2是黄铁矿的另一成分,煅烧时CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,该反应的化学方程式为__________________________。
(3)在硫酸工业制法中,下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是________。
A.黄铁矿燃烧前需要粉碎,因为大块的黄铁矿不能在空气中燃烧
B.从沸腾炉出来的炉气需净化,因为炉气中二氧化硫会与杂质反应
C.二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂,这样可以提高二氧化硫的转化率
D.三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收,目的是防止形成酸雾,以提高三氧化硫的吸收效率
(4)由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)
沸腾炉温度/℃
600
620
640
660
矿渣中CuSO4
的质量分数/%
9.3
9.2
9.0
8.4
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_________________________________________
____________________________________________________________。
[答案]
(1)C
(2)4CuFeS2+13O2
4CuO+2Fe2O3+8SO2 (3)D (4)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度升高,平衡左移,SO3物质的量减少,所以CuSO4的量减少(或温度升高,SO3物质的量减少,故CuSO4的量减少)
[解析]本题考查硫酸工业相关问题。
(1)B、D项显然不可选,因硫酸的运输要比矿石的运输难度大,故最适宜的城市还是在消耗硫酸的工
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- 红对勾 复习 备考 高考 化学 系列 一轮 课时 作业 40 工农业生产