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高中化學(xué) 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 4.1.2 硫酸的工業(yè)制法練習(xí) 蘇教版必修1

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1、 4.1.2 硫酸的工業(yè)制法 1. 在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中,SO3的吸收過程是在吸收塔(如右圖)中進(jìn)行的,吸收塔里還裝入了大量瓷環(huán)。下列有關(guān)說法不正確的是(  ) A.從①處通入SO3,整個吸收操作采取逆流的 形式 B.從②處噴下98.3%的硫酸,瓷環(huán)的作用是增大接觸面積 C.從③處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2,可直接排入大氣 D.從④處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的硫酸 【解析】 SO3的吸收通常使用98.3%的硫酸,不用水或稀硫酸,原因是用水或稀硫酸吸收SO3時容易形成酸霧,吸收速率慢,且不利于SO3的完全吸收。氣體的吸收常采用逆流原理,這樣有利于氣、液的充分接觸,吸收效果好。從

2、吸收塔上部導(dǎo)出的氣體是N2、沒有起反應(yīng)的O2和少量SO2,直接排入大氣會污染環(huán)境,所以應(yīng)用吸收劑吸收或循環(huán)使用。 【答案】 C 2.工業(yè)制H2SO4的生產(chǎn)中,下列措施有利于提高SO2轉(zhuǎn)化率的是(  ) ①V2O5作催化劑?、谕ㄈ隣2過量 ③兩次氧化?、躍O2、O2循環(huán)使用?、萃ㄟ^熱交換器進(jìn)行熱交換 ⑥通入過量SO2 A.①②③   B.②③④⑤ C.②③④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥ 【解析】 使用V2O5作催化劑只能提高化學(xué)反應(yīng)速率,對SO2的轉(zhuǎn)化率沒有影響;通入過量的SO2不但不能提高轉(zhuǎn)化率,反而轉(zhuǎn)化率降低了。 【答案】 B 3.填寫下表 步驟 裝置 反應(yīng)原理 SO2

3、的生成 SO2的氧化 SO3的吸收 【答案】 沸騰爐 4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3 接觸室 2SO2+O22SO3 吸收塔 SO3+H2O===H2SO4 知識點(diǎn)2 硫酸的性質(zhì) 4.向鹽酸中加入濃H2SO4時,會有白霧生成,不是導(dǎo)致產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因的是(  ) A.濃H2SO4具有脫水性 B.濃H2SO4具有吸水性 C.鹽酸具有揮發(fā)性 D.氣態(tài)溶質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而降低 【解析】 濃硫酸具有吸水性且溶于水放熱,加快了鹽酸的揮發(fā)。 【答案】 A 5.(雙選)下列反應(yīng)中,濃硫酸既表現(xiàn)強(qiáng)氧化性,又表現(xiàn)酸性的是(  ) A.2NaCl

4、(固體)+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑ B.C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O C.Cu+2H2SO4 (濃)CuSO4+SO2↑+2H2O D.2FeO+4H2SO4(濃)===Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O 【解析】 A項(xiàng)體現(xiàn)的是濃硫酸的高沸點(diǎn)酸的性質(zhì);B項(xiàng)體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性;C、D項(xiàng)體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性和酸性。 【答案】 CD 6.下列離子方程式中,不正確的是(  ) A.氫氧化銅與硫酸反應(yīng) Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O B.鐵與稀硫酸反應(yīng) 2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ C.氯化鋇溶液與硫酸反

5、應(yīng) Ba2++SO===BaSO4↓ D.氧化銅與硫酸反應(yīng) CuO+2H+===Cu2++H2O 【答案】 B 7.蘸有濃H2SO4的紙片或火柴梗會變黑,主要是由于濃硫酸具有(  ) A.吸水性 B.脫水性 C.強(qiáng)氧化性 D.強(qiáng)酸性 【解析】 紙片或火柴梗是由C、H、O三種元素組成的,由于濃H2SO4具有脫水性,會使其中的H和O以H2O的形式脫去,從而剩下C,因此顯黑色。 【答案】 B 8.根據(jù)下列化學(xué)反應(yīng)和事實(shí),說明反應(yīng)利用了硫酸的什么性質(zhì),將表示性質(zhì)的選項(xiàng)的字母填在各小題的橫線上。 A.不揮發(fā)性 B.酸性 C.吸水性 D.脫水性 E.強(qiáng)氧化性 F.強(qiáng)

6、酸性 (1)濃硫酸可作氣體干燥劑________; (2)蔗糖中加濃H2SO4產(chǎn)生“黑面包”現(xiàn)象________; (3)2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑________; (4)Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑________; (5)Na2SO3+H2SO4(稀)===Na2SO4+SO2↑+H2O________; (6)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O________________; (7)C+2H2SO4(濃)2SO2↑+2H2O+CO2↑________。 【解析】 (1)用濃H2SO4來干燥氣體是利用了濃H

7、2SO4的吸水性。(2)蔗糖中加濃H2SO4,由于濃H2SO4具有脫水性而使蔗糖“炭化”。(3)利用濃H2SO4的強(qiáng)酸性和不揮發(fā)性來制取揮發(fā)性的強(qiáng)酸。(4)利用稀H2SO4的酸性,與Zn反應(yīng)制取H2。(5)因H2SO4的酸性大于H2SO3,故可用稀H2SO4來制取SO2。(6)Cu與濃H2SO4反應(yīng)時既利用了濃H2SO4的強(qiáng)氧化性,又利用了濃H2SO4的酸性。(7)C與濃H2SO4共熱反應(yīng)是利用了濃H2SO4的強(qiáng)氧化性。 【答案】 (1)C (2)D (3)A、F (4)B (5)F (6)B、E (7)E 鞏固提升 1.(2015浙江省學(xué)業(yè)水平考試模擬)在稀釋濃硫酸的過程中,一定沒有涉

8、及到的儀器是(  ) 【解析】 容量瓶是用來準(zhǔn)確配制溶液的儀器,在硫酸的稀釋過程中沒有涉及。 【答案】 C 2.在硫酸的工業(yè)制法中,下列生產(chǎn)操作與該生產(chǎn)操作的主要原因都正確的是(  ) A.硫鐵礦燃燒前要粉碎,因?yàn)榇髩K硫鐵礦不能燃燒 B.從沸騰爐出來的氣體需凈化,因?yàn)闋t氣中的SO2會與雜質(zhì)反應(yīng) C.SO2氧化成SO3時,SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3 D.SO3用98.3%的濃H2SO4吸收,目的是防止形成酸霧,以使SO3吸收完全 【解析】 將硫鐵礦粉碎是增大硫鐵礦和空氣的接觸面積,使其反應(yīng)更充分,并不是大塊硫鐵礦不能燃燒;從沸騰爐中出來的氣體除SO2外,還有其他雜質(zhì),其中有的雜

9、質(zhì)會使催化劑的催化能力減弱或喪失,其目的不是避免雜質(zhì)與SO2反應(yīng);SO2轉(zhuǎn)化為SO3為可逆反應(yīng),正、逆反應(yīng)同時進(jìn)行,故SO2不可能全部轉(zhuǎn)化為SO3;SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4,實(shí)際上是先用濃硫酸吸收(若直接用水吸收,會形成大量酸霧,阻礙吸收反應(yīng)),生成“發(fā)煙”硫酸(即SO3溶于濃硫酸中),然后在“發(fā)煙”硫酸中加水,便形成了各種濃度的硫酸產(chǎn)品。 【答案】 D 3.向50 mL 18 molL-1的H2SO4溶液中加入足量的銅片并加熱,充分反應(yīng)后,被還原的H2SO4的物質(zhì)的量(  ) A.小于0.45 mol B.大于0.45 mol C.在0.45 mol和0.90 mol之間 D.大于

10、0.90mol 【解析】 解答此題,必須弄清兩個問題:①根據(jù)化學(xué)方程式找到濃硫酸被還原的物質(zhì)的量(理論值):Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O,若有2 mol濃H2SO4參加反應(yīng),只有1 mol濃H2SO4被還原,對于50 mL 18molL-1的硫酸來說,應(yīng)該有0.45 mol硫酸被還原。②在實(shí)際反應(yīng)中,因硫酸被消耗有水產(chǎn)生,故酸溶液越來越稀,從而氧化能力逐漸降低,這樣被銅還原的硫酸的物質(zhì)的量小于0.45 mol。 【答案】 A 4.根據(jù)下圖所示裝置,回答下列問題。 (1)開始加熱后,產(chǎn)生的現(xiàn)象是:a處________;b處________。 (2)停止反應(yīng)

11、后,用酒精燈在b處微微加熱,產(chǎn)生的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (3)寫出a處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)蘸有Na2CO3溶液的棉花的作用是__________________

12、______________________________________________________。 【解析】 (1)濃H2SO4與銅片反應(yīng)生成SO2氣體,SO2能使品紅褪色,生成的CuSO4使溶液變藍(lán)。(2)被SO2漂白的品紅試紙加熱時會重新變紅。(4)SO2有毒,不能直接排放在空氣中,用Na2CO3溶液可以吸收多余的SO2。 【答案】 (1)有氣泡產(chǎn)生,溶液變藍(lán) 紙條褪色 (2)紙條由無色恢復(fù)為紅色 (3)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O (4)吸收多余的SO2,以防止污染環(huán)境 5.工業(yè)制CuSO4不是用銅跟濃硫酸在加熱條件下反應(yīng),而是將銅絲浸入稀硫酸

13、中,再不斷由容器下部吹入細(xì)小的空氣泡。 (1)試寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)請從原料的用量以及環(huán)境保護(hù)的角度說明這樣做的好處是: ①________________________________________________________________________; ②_____

14、___________________________________________________________________。 【解析】 銅和濃硫酸反應(yīng):Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O,此反應(yīng)制硫酸銅時,反應(yīng)需要加熱,濃硫酸只有一半轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物,經(jīng)濟(jì)效益低,且產(chǎn)生污染大氣的SO2氣體。 【答案】 (1)2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O (2)①原料利用率高 ②不產(chǎn)生污染大氣的SO2氣體 6.(1)濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為:______________________________________。 (2)試用下

15、表所列各裝置設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證上述反應(yīng)所產(chǎn)生的各種產(chǎn)物。這些裝置的連接順序(按產(chǎn)物氣流從左到右的方向)是(填裝置的編號):________→________→________→________。 編號 ① ② 裝置 編號 ③ ④ 裝置 (3)實(shí)驗(yàn)時可觀察到裝置①中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是________,B瓶溶液的作用是________,C瓶溶液的作用是________。 (4)裝置②中所加的固體藥品是________,可驗(yàn)證的產(chǎn)物是________,確定裝置②在整套裝置中位置的理由是________。 (5)裝置③中所盛溶液是_

16、_______,可驗(yàn)證的產(chǎn)物是________。 【解析】 CO2和SO2的性質(zhì)有相同點(diǎn),都能與澄清石灰水中的Ca(OH)2反應(yīng),使石灰水變渾濁,但SO2有漂白性,而CO2沒有??墒紫扔闷芳t溶液檢驗(yàn)SO2的存在,然后將SO2氧化除去,最后用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2的存在。 【答案】 (1)C+2H2SO4(濃)2SO2↑+CO2↑+2H2O (2)④?、凇、佟、邸?3)驗(yàn)證產(chǎn)物氣體中是否有SO2 將SO2全部氧化吸收 確認(rèn)產(chǎn)物中SO2已被B瓶溶液全部氧化吸收 (4)無水CuSO4(或變色硅膠) 水蒸氣 由于產(chǎn)物氣流通過①③時會帶出水蒸氣所以②必須在①③之前 (5)澄清石灰水 CO2 7.某化

17、工廠生產(chǎn)硫酸,使用一種含SiO2雜質(zhì)的黃鐵礦樣品。經(jīng)過測試該礦石,發(fā)現(xiàn)1 g礦石樣品在氧氣中充分灼燒,殘余固體是0.76 g(已知SiO2在高溫下不與氧氣發(fā)生反應(yīng))。若取1 t該礦石,可制得98%的濃硫酸多少噸?(設(shè)生產(chǎn)過程中硫損失2%) 【答案】 由4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2  △m 4120 g (4120-2160)g=160 g m(FeS2) 1 g-0.76 g 可得m(FeS2)=0.72 g,即礦石中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%。 由  FeS2    ~    2H2SO4 120 t 298 t 1 t72%(1-2%) m98% 解得m=1.176 t 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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