高考化学一轮复习 《化学工业》精练23

2011高考化学一轮复习精练

习题精练

1.下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是（ ） A.使用催化剂，使氮气和氢气的混合气体有利于合成氨 B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C.500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应

D.合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 解析：使用催化剂能同等程度地加快v(正）、v（逆），而平衡不发生移动，A项不合题意；合成氨的反应是气体体积缩小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，B项符合题意；合成氨的反应是吸热反应，则低温才有利于平衡正向移动，实际生产中一般采用提高温度（500 ℃），是为了加快反应速率，且500 ℃时催化剂活性最大，故C项不符合题意；合成氨采用循环操作，并没有涉及化学平衡的移动，故D项也不符合题意。 答案：B

2.“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应，不符合绿色化学概念的是( )

A.消除硫酸厂尾气排放：SO2+2NH3+H2O====（NH4）2SO3

B.消除制硝酸工业尾气中氮氧化物污染NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O C.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓)D.制CuSO4:2Cu+O2

△ △ CuSO4+SO2↑+2H2O

2CuO CuO+H2SO4(稀)====CuSO4+H2O

解析：A、B、D的反应产物对环境无污染，符合绿色化学概念的要求。而C项中Cu与浓H2SO4反应的产物之一SO2是主要的大气污染物之一，对环境有副作用，不符合绿色化学的概念。 答案：C

3.合成氨所用的H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g);ΔH＜0。欲提高CO转化率，可采用的方法有：①降低温度 ②增加压强

③使用催化剂 ④增大CO的浓度 ⑤增大水蒸气的浓度 其中正确的组合是( )

A.①②③④⑤ B.①⑤ C.①④⑤ D.⑤解析：选择化工生产的适宜条件，就是要根据化工生产的反应特点，选择既能提高化学反应速率，又能提高反应物平衡转化率的合适的外部条件，提高单位时间内的产量。当温与化学反应速率和化学平衡产生矛盾时，一般采用催化剂催化活性最好时的温度。另外在实际化工生产中还要考虑设备要求、综合经济效益、环境保护等一系列问题，这也是综合题目设计的一个热点。该反应是一个气体总体积不变的放热反应，欲提高CO的转化率，可设法使化学平衡向正反应方向移动，显然降低温度可以满足这一要求；增大水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率也可以增大；若增大CO的浓度，平衡虽然向右移动，但CO的总量增大，其转化率反而减小；增大压强和使用催化剂的操作只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，而与平衡时CO的转化率无关。 答案：B

4.工业上用氨和二氧化碳反应合成尿素：CO2＋2NH3====CO（NH2）2＋H2O。已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H2和CO2。H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用。若从充分利用原料的角度考虑，选用_________________(填序号)作原料较好（ ）

A.CO B.石脑油（C5H12、C6H14） C.CH4 D.焦炭 解析：根据反应N2+3H2

2NH3和CO2+2NH3====CO（NH2）2+H2O，若要充分利用原料，

显然要求原料与水反应产生的H2和CO2的物质的量之比等于或接近于3∶1时，上述两个反应趋于恰好完全反应，从而原料得以充分利用。选项中所给的各物质与水反应的情况分别为： CO+H2O（g）====CO2+H2(1∶1)、C5H12+10H2O====5CO2+16H2（3.2∶1）、CH4+2H2O（g）====CO2+4H2(4∶1)、C+2H2O（g）====CO2+2H2(2∶1)，可见石脑油的利用率最高。 答案：B

5.关于合成氨工业中合成塔中的反应和硫酸工业中接触室中的反应，下列说法不正确的是（ ）

A.选择反应温度时，综合考虑了化学反应速率、化学平衡和催化剂活性等因素 B.反应都需在高温、高压和有催化剂存在的条件下进行 C.为充分利用能量，合成塔和接触室中都设有热交换器 D.为增大原料转化率，未反应的反应物要设法循环利用 答案：B

6.硫酸工业中燃烧硫铁矿生产SO2时，为提高生成SO2的速率，下列措施可行的是（ ） A.把块状矿石粉碎成粉末 B.降低温度

C.减小压强 D.使用催化剂Fe2O3 答案：A7.已知：N2(g)+3H2(g)

2NH3(g);ΔH<0;2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g);ΔH<0

完成下列问题：

（1）从影响速率和平衡的因素分析，要有利于NH3和SO3的生成，理论上应采取的措施是_____________。实际生产中采取的措施分别是_____________。

（2）在实际生产的合成氨过程中，要分离出氨气，目的是______________；而合成SO3过程中，不需要分离出SO3，原因是_______________________。

解析：工业上合成SO3与合成氨的最大不同之处是该反应是在常压下进行的，原因是常压下该反应向生成SO3的方向进行程度已经很大，采用高压虽能使平衡向生成SO3方向移动，但产生高压既需要动力又对反应容器耐压性有较高要求，综合生产成本和经济效益两方面因素，实际生产时，在常压下进行最合理。 答案：（1）高温、高压、催化剂 合成氨：高温、高压、催化剂；合成SO3：高温、常压、催化剂

（2）减少生成物浓度，使平衡向生成NH3方向移动 该反应向生成SO3的方向进行程度大，达到平衡后SO2余量较少，故不需要分离SO3

8.合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液来吸收原料气中的CO，其反应是： Cu(NH3)2Ac+CO+NH3

Cu(NH3)3Ac·CO;

ΔH<0

(1)必须除去原料气中CO的原因是________________________________________________。 （2）醋酸二氨合铜（Ⅰ）吸收CO的生产适宜条件应是______________________________。 （3）吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，恢复且吸收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生生产的适宜条件应是________________________________________。 解析：吸收CO反应的特点：正反应是气体体积缩小的放热反应。对于这样一个可逆反应，用化学平衡原理及有关知识解答。

答案：（1）防止合成塔中的催化剂中毒 （2）低温、高压 （3）高温、低压

9.下列每一方框中的字母代表一种反应物或生成物：

起始组成/mol 某时刻组成/mol C D I 6 4 0 3 3 2 物质A跟B反应生成物质E、F和G；物质C跟D反应生成物质I，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上表格所示。请填写下列空白：

（1）物质H的化学式是______________________________________。 （2）反应①的化学方程式是__________________________________。 （3）反应②的化学方程式（须注明反应条件）是________________。

解析：本题综合考查了Cl2的性质、电解饱和食盐水、氨气的合成等三个方面的内容。解题的突破口是知道电解饱和食盐水生成三种产物，氯气与NaOH反应有三种产物；解此题的另一关键点是题目所给的一组数据，由此推出C、D、I的化学计量数之比，从而推出该反应为合成氨反应。 答案：（1）HCl

（2）Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O （3）N2+3H2

2NH3

10.甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同，试完成下列问题：

[

（1）用化学方程式表示甲、乙、丙三个工厂合成尿素的原料气H2和CO2的生产过程。 ①甲厂以焦炭、空气和水为原料。 ②乙厂以天然气、空气和水为原料。 ③丙厂以石脑油（主要成分C5H12）、空气和水为原料。

（2）按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3（换算为H2的物质的量）和CO2物质的量之比，则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高。解析：绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染。通过化学转化获取新物质的过程中，就是要充分利用每种原料的原子具有“原子经济性”。只有这

样，才能做到既充分利用了资源，又实现了防止污染。 答案：（1）甲厂：C+H2O（g）

△ 催化剂 CO+H2 CO+H2O（g） △ CO2+H2

催化剂 N2+3H2 △ 2NH3

乙厂：CH4+H2O（g）CO+3H2

催化剂 2+H2 CO+H2O（g） △ CO 催化剂 N2+3H2 △ 2NH3

700—900C 丙厂：C5H12+5H2O（g）

△ 5CO+11H2

催化剂 CO+H2O（g） △ CO2+H2

催化剂 N2+3H2 △ 2NH3

（2）由甲厂生产过程中的化学方程式可得如下关系式： C+2H2O（g）====2H2+CO2，

得n（H2）∶n（CO2）=2∶1。 由乙厂生产过程中的化学方程式可得如下关系式：

4H2+CO2， CH4+2H2O(g) 得n（H2）∶n（CO2）=4∶1。

由丙厂生产过程中的化学方程式可得如下关系式：

16H2+5CO2 C5H12（g）+10H2O（g） 得n（H2）∶n（CO2）=16∶5=3.3∶1

由合成CO（NH2）2反应方程式： 2NH3+CO2====CO（NH2）2+H2O 可得n（H2）∶n（CO2）=

23∶1=3∶1。 2 故对照甲、乙、丙三厂原料气H2和CO2物质的量之比，只有丙厂原料气n（H2）∶n（CO2）=3.3∶1，最接近3∶1，故丙厂对原料利用率最高。