高中化學(xué)高考三輪沖刺 2023屆高三化學(xué)總復(fù)習(xí)鞏固練習(xí)40化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

鞏固練習(xí)40化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時間：45分鐘分值：100分1．(14分)以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：(1)將煅燒黃鐵礦的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：4________＋11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋8SO2。(2)接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________。(3)依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是________(選填序號字母)。a．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎b．過量空氣能提高SO2的轉(zhuǎn)化率c．使用催化劑能提高SO2的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率d．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵(4)每160gSO3氣體與H2O化合放出kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的SO2和銨鹽。①SO2既可作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)利用，也可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的Br2。SO2吸收Br2的離子方程式是_______________________。②為測定該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將不同質(zhì)量的銨鹽分別加入到mL相同濃度的NaOH溶液中，沸水浴加熱至氣體全部逸出(此溫度下銨鹽不分解)。該氣體經(jīng)干燥后用濃硫酸吸收完全，測定濃硫酸增加的質(zhì)量。部分測定結(jié)果：銨鹽質(zhì)量為10.00g和20.00g時，濃硫酸增加的質(zhì)量相同；銨鹽質(zhì)量為30.00g時，濃硫酸增加的質(zhì)量為0.68g；銨鹽質(zhì)量為40.00g時，濃硫酸的質(zhì)量不變。計算：該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________%；若銨鹽質(zhì)量為15.00g。濃硫酸增加的質(zhì)量為________(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。[答案](1)FeS2(2)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3(3)a、b、d(4)SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)ΔH＝－kJ/mol(5)①SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)②2.31g[解析](1)根據(jù)原子守恒即可判斷該物質(zhì)為FeS2。(2)SO2和O2在接觸室發(fā)生反應(yīng)生成SO3：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱))2SO3。(3)選項a，將黃鐵礦粉碎增加反應(yīng)接觸面積從而加快反應(yīng)速率。選項b，增加空氣(O2)濃度能提高SO2的轉(zhuǎn)化率。選項c，催化劑對轉(zhuǎn)化率無影響。選項d，礦渣中含有Fe2O3，可用于冶煉鐵。(4)160gSO3(g)與H2O(l)反應(yīng)生成H2SO4(l)放出kJ熱量，則1molSO3(g)與H2O(l)反應(yīng)生成H2SO4(l)放出kJ熱量，則相關(guān)熱化學(xué)方程式為：SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)ΔH＝－kJ/mol。(5)10g時說明銨鹽不足，20g時說明氫氧化鈉不足，由10.00g和20.00g時濃硫酸增加的質(zhì)量相同說明銨鹽有酸式根，假設(shè)氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為cmol/L,10克中有xmol的(NH4)2SO4和ymol的NH4HSO4則132x＋115y＝10g①式；10g時說明銨鹽不足，由N守恒知n(NH3)＝2x＋y20g時銨鹽中有(NH4)2SO42xmol，NH4HSO42ymol，因此時銨鹽已過量，NaOH先和酸式根反應(yīng)HSOeq\o\al(－,4)＋OH－=SOeq\o\al(2－,4)＋H2O112y2yNHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3＋H2O1150c×10－3－2y50c×10－3由于產(chǎn)生的氨氣一樣多n(NH3)＝2x＋y＝50c×10－3.－2y②30g時含有(NH4)2SO43xmol，NH4HSO43ymol，此時銨鹽過量，且生成氨氣的量為：n(NH3)＝eq\fg,17g/mol)＝molHSOeq\o\al(－,4)＋OH－=SOeq\o\al(2－,4)＋H2O113y3yNHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3＋H2O1150c×10－3－3y所以50c×10－3－3y＝③聯(lián)立①、②、③式解得x＝mol，y＝mol，c＝mol/L；氮的質(zhì)量百分含量＝eq\f(2x＋y×14,10)×100%＝eq\f(＋×14,10)×100%＝%。15g時銨鹽已經(jīng)過量，則(NH4)2SO4為xmol，NH4HSO4為ymol，HSOeq\o\al(－,4)＋OH－=SOeq\o\al(2－,4)＋H2O111．5yNHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3＋H2O1150c×10－3－y50c×10n(NH3)＝50c×10－3－y＝50××10－3－×＝mol，m(NH3)＝mol×17g/mol＝2.31g2．(22分)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組決定在實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)原理制備少量氨氣，設(shè)計了如下實驗：①連接好裝置并檢查實驗裝置的氣密性后，制備少量氫氣并檢驗氫氣純度；②用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，得到氫氣與氮氣的混合氣體；③用鐵觸媒催化使氫氣與氮氣反應(yīng)生成氨氣；④檢驗氨氣的生成。(1)檢驗氫氣純度的目的是_______________________________________。(2)上述各裝置的接口正確的連接順序為_________________________。(3)操作②時，彈簧夾a、b、c的開、關(guān)情況為________________________________________________________________，如何判斷氧氣已經(jīng)完全被消耗掉_________________________________________________________________。(4)在步驟③中，先加熱鐵觸媒，后通混合氣體的原因是________________，反應(yīng)管D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(5)若有氨氣生成，現(xiàn)象為______________________________________。(6)該裝置________(填“有”或“無”)缺點，若填有，改進(jìn)措施為_______________________________________________________________。[答案](1)防止因氫氣不純而發(fā)生爆炸(2)①⑤④②③⑥(3)關(guān)閉彈簧夾b、c，打開a氫氣在C瓶內(nèi)燃燒，火焰熄滅時，證明氧氣完全被消耗掉(4)鐵觸媒在較高溫度時活性增大，加快氨合成的反應(yīng)速率N2＋3H2eq\o(,\s\up7(鐵觸媒),\s\do5(△))2NH3(5)E中溶液變紅(6)有氫氣與氮氣的混合氣體應(yīng)該先通過干燥裝置，再通入反應(yīng)裝置，⑦后連接一個吸收氨氣的裝置[解析]點燃易燃?xì)怏w時，若氣體中混有空氣(氧氣)，點燃會發(fā)生爆炸，故點燃之前一定要檢驗純度；根據(jù)實驗步驟的先后，可確定各裝置的接口順序為①⑤④②③⑥；用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉時，應(yīng)該關(guān)閉彈簧夾b、c，打開a；點燃?xì)錃猓?dāng)火焰熄滅時，則氧氣被消耗掉；由于鐵觸媒有一定的活性溫度要求，故先加熱鐵觸媒，再通混合氣體；若產(chǎn)生氨氣，溶于水顯堿性，會使E中溶液變紅；為防止催化劑中毒，應(yīng)該在反應(yīng)前把氫氣與氮氣的混合氣體干燥，另外氨氣是一種污染性氣體，不能直接排入大氣中，應(yīng)該有尾氣處理裝置。3．(15分)農(nóng)作物生長不僅需要陽光、空氣和水，還需要多種化學(xué)元素。當(dāng)植物缺乏N元素時，表現(xiàn)為植株生長緩慢、葉色發(fā)黃，嚴(yán)重時葉片脫落直至死亡。而農(nóng)作物的生長僅靠土壤中的N元素不能滿足生長的需要，必須靠施肥加以補(bǔ)充。(1)下列可作氮肥的化合物是________，其中含N量最高的是________。A．碳酸氫銨B．磷酸二氫鈣C．硫酸鉀D．硝酸鉀E．尿素(2)尿素的合成有多種方法，請寫出一個合成尿素的化學(xué)方程式________________________________________。(3)尿素在土壤中需經(jīng)過水解后方可被農(nóng)作物吸收，請寫出尿素水解的化學(xué)方程式____________________________________________。簡述尿素作氮肥的優(yōu)點________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)A、D、EE(2)CO2＋2NH3=CO(NH2)2＋H2O(其他合理答案也可)(3)CO(NH2)2＋H2O=CO2↑＋2NH3↑產(chǎn)生農(nóng)作物光合作用必需的CO2不會引起土壤酸化(或板結(jié))4．(12分)硫酸工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益問題。(1)若從下列四個城市中選擇一處新建一座硫酸廠，你認(rèn)為廠址宜選在________(填字母)的郊區(qū)；A．有豐富黃鐵礦資源的城市B．風(fēng)光秀麗的旅游城市C．消耗硫酸甚多的工業(yè)城市D．人口稠密的文化、商業(yè)中心城市(2)CuFeS2是黃鐵礦的另一成分，煅燒時CuFeS2轉(zhuǎn)化為CuO、Fe2O3和SO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。(3)在硫酸工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是________。A．黃鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的黃鐵礦不能在空氣中燃燒B．從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應(yīng)C．二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率D．三氧化硫用%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以提高三氧化硫的吸收效率(4)由硫酸廠沸騰爐排出的礦渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO與SO3在沸騰爐中化合而成)，其中硫酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨沸騰爐溫度不同而變化(見下表)沸騰爐溫度/℃600620640660礦渣中CuSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%已知CuSO4在低于660℃時不會分解，請簡要分析上表中CuSO4____________________________________________________________。[答案](1)C(2)4CuFeS2＋13O2eq\o(=,\s\up7(煅燒))4CuO＋2Fe2O3＋8SO2(3)D(4)SO2轉(zhuǎn)化為SO3是正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng)，隨溫度升高，平衡左移，SO3物質(zhì)的量減少，所以CuSO4的量減少(或溫度升高，SO3物質(zhì)的量減少，故CuSO4的量減少)[解析]本題考查硫酸工業(yè)相關(guān)問題。(1)B、D項顯然不可選，因硫酸的運輸要比礦石的運輸難度大，故最適宜的城市還是在消耗硫酸的工業(yè)城市。(2)CuFeS2中硫的化合價是－2價，Cu和Fe的化合價是＋2價，故每摩爾CuFeS2參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為13mol。(3)A項將礦石粉碎的主要原因是使其與空氣充分接觸，燃燒充分；B項從沸騰爐中出來的氣體凈化的主要原因是其中的雜質(zhì)會使SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑中毒；C項催化劑只能加快反應(yīng)速率，不能提高SO2的轉(zhuǎn)化率。(4)因為“CuSO4是CuO與SO2反應(yīng)”生成的，而SO2生成SO3的反應(yīng)為放熱的可逆反應(yīng)，故隨著溫度的升高，生成SO2的物質(zhì)的量減少，CuSO4的物質(zhì)的量自然減少。5．(19分)(1)火山噴發(fā)所產(chǎn)生的硫磺可用于生產(chǎn)重要的化工原料硫酸。某企業(yè)用下圖所示的工藝流程生產(chǎn)硫酸：請回答下列問題：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為使硫磺充分燃燒，經(jīng)流量計1通入燃燒室的氧氣過量50%。為提高SO2轉(zhuǎn)化率，經(jīng)流量計2的氧氣量為接觸室中二氧化硫完全氧化時理論需氧量的倍，則生產(chǎn)過程中流經(jīng)流量計1和流量計2的空氣體積比應(yīng)為________。假設(shè)接觸室中SO2的轉(zhuǎn)化率為95%，b管排出的尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為________。(空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)按計)，該尾氣的處理方法是________。③與以硫鐵礦為原料的生產(chǎn)工藝相比，該工藝的特點是________(可多選)。A．耗氧量減少 B．二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高C．產(chǎn)生的廢氣減少 D．不需要使用催化劑(2)硫酸的用途非常廣泛，可應(yīng)用于下列哪些方面________(可多選)。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．過磷酸鈣的制備(3)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SO2的排放，請寫出此脫硫過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式________。[答案](1)①熱交換器增加SO3與濃硫酸的接觸面，有利于SO3的吸收②用氨水吸收③A、C(2)B、C、D(3)CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑、2SO2＋2CaO＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CaSO4＋2CO2)[解析]①本題考查了工業(yè)制取H2SO4的過程，在熟悉設(shè)備及工藝流程基礎(chǔ)上可知接觸室應(yīng)安裝熱交換器，吸收塔為便于充分吸收SO2而填充了許多瓷管。②考查了學(xué)生分析及處理數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的能力，可假設(shè)有1mol硫磺充分燃燒，則據(jù)反應(yīng)S＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))SO2知反應(yīng)耗O21mol，流量計1充入O2為mol，生成SO21mol，據(jù)反應(yīng)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3知理論上1molSO2反應(yīng)耗O2mol，流量計2充入O2為mol，則流量計1、2充入氧氣體積比(等于空氣體積比)為6∶5(或∶1)；假設(shè)SO2轉(zhuǎn)化率為96%，則尾氣中SO2體積分?jǐn)?shù)為eq\f,＋×5－1－×95%)×100%＝%。6．(18分)(2023·海南，20－Ⅱ)工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請回答下列問題：(1)路布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進(jìn)行煅燒，再浸取、結(jié)晶而制得純堿。①食鹽和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為________；②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________(已知產(chǎn)物之一為CaS)；(2)氨堿法的工藝如下圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。①圖中的中間產(chǎn)物C是________，D是________。(寫化學(xué)式)；②裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________；(3)聯(lián)合制堿法對氨堿法的改進(jìn)，其優(yōu)點是________；(4)有人認(rèn)為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石為原料制碳酸鉀。請結(jié)合下圖的溶解度(S)隨溫度變化曲線，分析說明是否可行？________。[答案](1)①NaCl＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))NaHSO4＋HCl↑或2NaCl＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))Na2SO4＋2HCl↑②Na2SO4＋2C＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaS＋Na2CO3＋2CO2↑(2)①Ca(OH)2NH3②NH3＋CO2＋NaCl＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl(3)簡化生產(chǎn)設(shè)備、提高食鹽利用率、減少環(huán)境污染、降低了堿的成本(4)不可行，因KHCO3的溶解度大于NH4Cl的溶解度，當(dāng)CO2通入到