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19.印尼火山喷发不仅带来壮观的美景,还给附近的居民带来物质财富,有许多居民冒着生命危险在底部的火山口收集纯硫磺块来赚取丰厚收入.硫磺可用于生产化工原料硫酸.某工厂用如图所示的工艺流程生产硫酸:

请回答下列问题:
(1)为充分利用反应放出的热量,接触室中应安装热交换器(填设备名称).吸收塔中填充有许多瓷管,其作用是使浓H2SO4与SO3充分接触.
(2)为使硫磺充分燃烧,经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%,为提高SO2转化率,经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍,则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为6:5.假设接触室中SO2的转化率为95%,b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为0.41%(空气中氧气的体积分数按0.2计),该尾气的处理方法是用氨水吸收.
(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是A.
A.耗氧量减少      B.二氧化硫的转化率提高
C.产生的废渣减少  D.不需要使用催化剂
(4)硫酸的用途非常广,可应用于下列哪些方面BCD.
A.橡胶的硫化      B.表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C.铅蓄电池的生产  D.过磷酸钙的制备
(5)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一.在燃煤中加入适量的石灰石,可有效减少煤燃烧时SO2的排放,请写出此脱硫过程中反应的化学方程式CaCO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑、SO2+CaO═CaSO3、2CaSO3+O2═2CaSO4

分析 (1)SO2与O2的反应为放热反应,为了充分利用能量,应安装热交换器;吸收塔中填充许多瓷管,增大三氧化硫与浓硫酸的接触面,有利于三氧化硫的吸收.
(2)根据反应过程分布计算;
(3)A、硫铁矿中铁的氧化需要消耗O2
B、原料选择与SO2的转化率无关;
C、用硫铁矿为原料产生的废渣较多,但废气量相同;
D、用SO2制取SO3的过程中都需要使用催化剂;
(4)A、橡胶硫化所用到的为单质硫;
B、烷基苯磺酸钠中含有磺酸基,制取过程中需要发生磺化反应;
C、铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅;
D、过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石;
(5)CaCO3高温分解生成CO2和CaO,SO2为酸性氧化物,可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO3,而CaSO3易被氧化为CaSO4

解答 解:(1)SO2与O2的反应为放热反应,为了充分利用能量,应安装热交换器;吸收塔中填充许多瓷管,增大三氧化硫与浓硫酸的接触面,有利于三氧化硫的吸收,
故答案为:热交换器;使浓H2SO4与SO3充分接触;
(2)燃烧室中的反应为S+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO2,假设SO2的体积为x,则流量计1中通入氧气的体积为1.5x,接触室中的反应为2SO2+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3,则流量计2中通入氧气的体积为1.25x;流量计1中通入空气的体积为7.5x,流量计2中通入空气的体积为6.25x,故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为7.5x:6.25x=6:5;燃烧室剩余空气6.5x,接触室剩余空气6.25x-x=5.775x,剩余SO2为0.05x,故b管尾气中SO2的体积分数为0.41%;SO2为酸性氧化物,可以用碱液(如氨水)吸收,
故答案为:6:5;0.41%; 用氨水吸收;
(3)硫铁矿中铁的氧化需要消耗O2,A项正确;原料选择与SO2的转化率无关,B项错误;用硫铁矿为原料产生的废渣较多,但废气量相同,C项错误;用SO2制取SO3的过程中都需要使用催化剂,D项错误,
故选A,
故答案为:A;
(4)橡胶硫化所用到的为单质硫,A项错误;烷基苯磺酸钠中含有磺酸基,制取过程中需要发生磺化反应,B项正确;铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅,C项正确;过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石,D项正确,
故选BCD,
故答案为:BCD;
(5)CaCO3高温分解生成CO2和CaO,SO2为酸性氧化物,可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO3,而CaSO3易被氧化为CaSO4,所以发生反应的化学方程式为:CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑   SO2+CaO═CaSO3 2CaSO3+O2═2CaSO4
故答案为:CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑、SO2+CaO═CaSO3、2CaSO3+O2═2CaSO4

点评 本题是对化学与技术及工业生产的考查,需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答,把握氨碱法、制备浓硫酸的工艺流程及设备的作用、发生的化学反应为解答的关键,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:多选题

7.下列说法正确的是(  )
A.=KCl+3Cl2↑+3H2O
B.H2S+H2SO4(浓)═S↓+SO2↑+2H2O
C.2H2S+SO2═3S↓+2H2O中氧化剂与还原剂的物质的量之比是1:2
D.3NO2+H2O═2HNO3+NO中氧化剂与还原剂的物质的量之比是1:1

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.N和Si是合成新型非金属材料的两种重要元素.请回答:
(1)基态Si原子的价层电子排布图为;其2p能级的轨道有3个伸展方向,电子云的形状为纺锤形.
(2)Si原子可形成多种氢化物,其中Si2H4中Si原子的价层电子对数目为3,Si原子的杂化轨道类型为sp2
(3)N和Si形成的原子晶体中,N原子的配位数为3.
(4)NaN3常作为汽车安全气囊的填充物,其焰色反应为黄色.大多数金属元素有焰色反应的微观原因为电子从较高能级的激发态跃迁到较低的激发态或基态时,以光的形式释放能量;N3-中σ键和π键的数之比为1:1.B、F与N三种元素同周期,三种基态原子的第一电离能由大到小的顺序为F>N>B(用元素符号表示).
(5)NaNO2是一种重要的工业原料,NO2-的空间构型为V形.
(6)SiO2的晶胞与金刚石(如图所示)相似,可以看作Si原子替代C原子后,在两个成键的Si原子间插入1个O原子形成.则:
①晶胞中最小的环含有12个原子.
②若晶体密度为ρg•cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,晶胞中两个最近的Si原子核之间的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}×$$\root{3}{\frac{480ρ}{{N}_{A}}}$×1010pm(用代数式表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

7.纳米材料二氧化钛(TiO2)可做优良的催化剂.
I.工业上氧化钛的制备方法:
①将干燥后的金红石(主要成分为TiO2,主要杂质SiO2)与碳粉混合装入清华路中,在高温下通入Cl2反应,制得混有SiCl4杂质的TiCl4
②将SiCl4分离,得到纯净的TiCl4
③在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀TiO2•xH2O.
④TiO2•xH2O高温分解得到TiO2
(1)根据资料卡片中信息判断,分离TiCl4与SiCl4的混合物所采取的操作名称是蒸馏.
(2)③中反应的化学方程式是TiCl4+(x+2)H2O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl.
Ⅱ.据报道:能“吃废气”的“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO2,TiO2受太阳光照射后,产生的电子被空气或水中的氧获得,生成H2O2.其过程大致如下:
a.O2→2O    b.O+H2O→2OH    c.OH+OH→H2O2
(3)b中破坏的是极性共价键(填“极性共价键”或“非极性共价键”)
(4)H2O2能清除路面空气中的CxHy、CO等,主要是利用了H2O2的氧化性 (填“氧化性”或“还原性”).
Ⅲ.某研究小组用下列装置模拟“生态马路”清除CO的原理.(夹持装置已略去)

(5)如缓慢通入22.4L(已折算成标准状况)CO气体,结果NaOH溶液增重16.5g,则CO的转化率为37.5%.
(6)当CO气体全部通入后,还要通一会儿空气,其目的是将残留在装置中的CO2气体排出,被NaOH溶液吸收,减小误差.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.氧化铁是重要工业颜料,以废铁屑为原料制备氧化铁的步骤如下:(部分操作和条件略)
步骤1:用碳酸钠溶液洗去铁屑表面的油污.
步骤2:加入稍过量的稀硫酸,保持50~80℃,充分反应后,过滤.
步骤3:将滤液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到FeCO3的浊液.
步骤4:过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3固体.
步骤5:煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体.
(1)步骤2中,如何判断反应已经充分?溶液中不再产生气泡.
(2)步骤2所得的滤渣中主要含有一种铁的化合物W(Fe3C),经以下处理后,回收利用:W在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体X;将X溶于稀硫酸.
①煅烧时1mol W消耗O23mol.
②X溶于稀硫酸的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O.
(3)步骤3生成FeCO3反应的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O.
(4)将步骤4补充完整:过滤、洗涤、干燥.
(5)若煅烧时条件控制不当,会使产品中存在杂质FeO.
①若要设计实验检验产品中是否存在FeO,且只能选用两种试剂,这两种试剂是稀硫酸和酸性KMnO4溶液.
②现煅烧116.0kg的FeCO3,得到79.2kg产品,则该产品的纯度为90.9%.(设产品中只有一种杂质FeO,计算结果保留3位有效数字)

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

4.在一个容积为2L的密闭容器中加入2mol N2和6mol H2,发生反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,5min时达到平衡,测得c(NH3)=0.5mol•L-1
(1)该条件下此反应的化学平衡常数的表达式K=$\frac{{{c^2}(N{H_3})}}{{c({N_2})•{c^3}({H_2})}}$.
(2)从反应开始到平衡,用H2的浓度变化表示的反应速率为0.15mol•L-1•min-1
(3)若平衡时,移走1mol N2和3mol H2,在相同温度下再次达到平衡时c(NH3)<0.25mol•L-1 (填“>”、“<”或“=”).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.可逆反应N2+3H2?2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示.下列各关系中能说明反应已达到最大限度(即化学平衡)的是(  )
A.N2将完全转化为NH3
B.N2、H2、和NH3的物质的量浓度相等
C.N2、H2、和NH3的物质的量浓度不在变化
D.正反应和逆反应的速率都为零

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

8.某溶液中除OH-一定存在外,还可能含有S2-、SO32-、SO42-、CO32-、NO3-、NO2-等阴离子,为检测上述阴离子,某研究性小组设计了下列实验:
(1)取少量溶液于试管中,加入过量的稀盐酸,产生淡黄色浑浊和气体,将所得的气体依次通入品红溶液、足量酸性KMnO4溶液和澄清石灰水,实验现象是品红溶液褪色,KMnO4溶液紫红色变浅,石灰水变浑浊.写出上述实验中使石灰水变浑浊的气体的电子式,由上述实验可知,该溶液中可以肯定存在的离子有SO32-、S2-、CO32-
(2)另取少量溶液于试管中,酸化后再加入适量的淀粉-KI 溶液,溶液呈蓝色.写出一个可能发生的离子反应方程式6I-+2NO3-+8H+=3I2+2NO↑+4H2O.
(3)另取少量溶液于试管中,加入KClO3、AgNO3和稀硝酸,有白色沉淀产生.该研究性小组认为,溶液中一定存在NO2-,该研究性小组判断的依据是ClO3-+3NO2-+Ag+=3NO3-+AgCl↓(用相应的离子方程式表示),请你对上述结论作出评价(是否正确,说明理由)SO32-、S2-也能把ClO3-还原成Cl-
(4)确定溶液中是否存在SO42-的方法是取少量的待测液于试管中,加入足量的氯化钡溶液,过量并洗涤,再在滤渣中加入足量的稀盐酸,若有残留物,则有SO42-,反之不存在.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.(1)图1为元素X的前五级电离能的数值示意图.已知X的原子序数<20,请写出X基态原子的核外电子排布式1s22s22p63s2
(2)A、B、C、D、E、F、G、H八种短周期元素,其单质的沸点如图2所示.

请回答下列问题:
①上述元素中,某些元素的常见单质所形成的晶体为分子晶体,这些单质分子中既含有σ键又含有π键的是N2、O2(填化学式).
②已知D、F、G三种元素的离子具有跟E相同的电子层结构,则B、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序为(用相关元素符号表示)F>N>O.
③已知H的电负性为1.5,而氯元素的电负性为3.0,二者形成的化合物极易水解,且易升华.据此推测该化合物的化学键类型为极性共价键.
④原子序数比A小1的元素与D元素形成的化合物的空间构型为平面三角形,中心原子的杂化方式为sp2

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