高考化学一轮复习 第十三章 化学与技术 第41讲 化学与工农业生产知能演练轻松闯关-人教版高三化学试题

第41讲化学与工农业生产1．化学已渗透到人类生活的各个方面。下列有关化学与科技、社会、生活、环境等的叙述错误的是()A．农药和化肥对环境和人类健康有害，应该禁止使用B．用K2FeO4替代Cl2作水处理剂，既可以消毒杀菌，又可以除去悬浮杂质C．肥皂、合成洗涤剂的去污原理相同，都含有憎水基与亲水基D．精细化工产品在使用时都有严格的使用剂量、适用范围等[导学号32390506]解析：选A。合理使用化肥、农药可提高农作物的产量，A项错误。2．固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可减少二氧化硫对大气的污染。下列物质中可用作固硫剂的有()A．CaO B．NaHSO3C．NH4NO3 D．P2O5[导学号32390507]解析：选A。CaO是碱性氧化物，可与SO2反应；NaHSO3、NH4NO3、P2O5均不与SO2反应。3．下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业生产实际的是()A．氯碱工业中的阳离子交换膜阻止阳离子通过B．氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢，用水吸收得到盐酸C．合成氨工业中，用铁触媒作催化剂，可提高单位时间氨的产量D．二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸[导学号32390508]解析：选C。解答本题要注意以下两点：(1)氯碱工业中的阳离子交换膜的作用是阻止阴离子通过；(2)氯气和氢气混合在光照条件下发生爆炸，反应不易控制，不能用于工业生产。4．(2016·东北三校联考)下列有关工业生产的叙述正确的是()A．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，均必须对尾气进行吸收处理B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量C．炼铁是铁矿石在高温下被氧化的过程D．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气中的氮氧化物，不仅可以防止有害物质的排放，还可以生产有用的NaNO2[导学号32390509]解析：选D。合成氨工业不需要对尾气进行吸收；硫酸工业中接触室中发生的反应为2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3，利用该反应放出的热量来预热SO2；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－=M，为金属被还原的过程；NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，NO、NO2完全被碱液吸收。5．(2016·山西太原高三模拟)化学工业在经济发展中的作用举足轻重。下列有关工业生产的叙述中，正确的是()A．硫酸生产中常采用高压条件来提高SO2的转化率B．合成氨中采用及时分离液态氨来提高反应速率C．电解精炼铜中，溶液中c(Cu2＋)基本保持不变D．氯碱工业中阳极得到氢氧化钠和氢气[导学号32390510]解析：选C。2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3，该反应在常压下转化率非常高，不需要采用高压来提高转化率；N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3，由于NH3液化后使混合气体中c(NH3)降低，引起v(正)、v(逆)均降低；电解精炼铜时，阳极反应式为Cu－2e－eq\o(=,\s\up7())Cu2＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－eq\o(=,\s\up7())Cu，所以溶液中c(Cu2＋)基本保持不变；2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))，D错误。6．(2016·湖北武汉调研)化学肥料在农业生产中有重要作用。农业生产中，大量施用的化肥主要是氮肥、磷肥和钾肥。(1)普钙是磷肥，它的有效成分是________(写化学式)。(2)尿素是一种含氮量较高的氮肥，工业生产尿素是将氨气与二氧化碳在加压、加热的条件下反应生成氨基甲酸铵(H2NCOONH4)，再使氨基甲酸铵脱水得到尿素。反应的化学方程式为________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)农谚说的“粪和灰，肥料飞”指的是粪尿与草木灰搅和在一起会降低肥效。请你说明其中的化学原理：________________________________________________________________________。[导学号32390511]解析：(1)普钙的成分为Ca(H2PO4)2·H2O与CaSO4，其有效成分为Ca(H2PO4)2·H2O。(2)由题中信息，利用原子守恒可直接写出反应的方程式：2NH3＋CO2eq\o(=,\s\up7(加压),\s\do5(△))H2NCOONH4、H2NCOONH4eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())H2NCONH2＋H2O。答案：(1)Ca(H2PO4)2·H2O(2)2NH3＋CO2eq\o(=,\s\up7(加压),\s\do5(△))H2NCOONH4H2NCOONH4△,H2NCONH2＋H2O(3)粪尿中的氮元素最终转化为铵盐，而草木灰的有效成分为K2CO3，K2CO3受潮后水解为KOH，显碱性，NHeq\o\al(＋,4)与OH－可发生反应生成NH3逸出而降低肥效7．(2016·辽宁沈阳模拟)制取硝酸铵的流程图如下：请回答下列问题：(1)合成氨原料的来源：________________________________________________________________________。(2)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1。请解释：①可逆反应：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取的措施是__________________________________________。(3)氨催化氧化的化学方程式为________________________________________________________________________，铂­铑合金网的作用为________________，铂­铑合金网未预热也呈红热状态的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？__________________，写出有关化学反应方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)硝酸铵的两种主要用途是________________________________________________________________________。(6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均相对分子质量为8.5的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均相对分子质量为10，试求此时N2的转化率和平衡混合气体中NH3的体积分数为____________、________________。[导学号32390512]解析：(1)氮气的来源是空气，而氢气来源于燃料(煤、石油产品等)与水反应的产物。(2)①可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应；②为提高合成氨的产率，可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施。(3)氨的催化氧化反应为放热反应，故铂­铑合金网虽未预热也呈红热状态。(4)氮的氧化物可以用碱液吸收消除其危害。(6)根据“十字交叉法”可得：，则n(N2)∶n(H2)＝6.5∶19.5＝1∶3。设反应前混合气体的总物质的量为4mol，平均相对分子质量与气体的总物质的量成反比，设反应后气体的总物质的量为xmol，则有：eq\f(8.5,10)＝eq\f(x,4)，x＝3.4，反应前后气体的物质的量差值为0.6mol，设反应消耗N2的物质的量为ymol，生成氨的物质的量为zmol，则有：N2＋3H22NH3物质的量之差122ymolzmol0.6moly＝0.3，z＝0.6，N2的转化率为eq\f(0.3,1)×100%＝30%；氨的体积分数为eq\f(0.6,3.4)×100%＝17.6%。答案：(1)N2来源于空气，H2可来源于水煤气(2)①在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，叫作可逆反应②增压、适当温度和使用铁触媒等(3)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt­Rh))4NO＋6H2O作催化剂氨的催化氧化反应是放热反应，可使Pt­Rh合金网达到一定温度而不必预热(4)可用碱溶液吸收氮的氧化物NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O(5)可作化肥和炸药(6)30%17.6%8．生态工业园区的建设，不仅仅是体现环保理念更要依据循环经济理论和充分考虑经济成本的可持续发展。如图是某企业设计的硫酸—磷铵—水泥联产，海水—淡水多用，盐—热—电联产三大生态产业链流程图。根据上述产业流程回答下列问题：(1)从原料、能源、交通角度考虑该企业应建在________。A．西部山区 B．沿海地区C．发达城市 D．东北内陆(2)将硫铁矿磨成细粉末的目的是______________________________。吸收塔中用________吸收SO3，从吸收塔中循环到接触室的物质是________。(3)磷肥厂的产品是普钙，生产普钙的化学方程式为________________________________________________________________________。(4)下列对于硫酸工业中的废气、废液、废渣处理合理的是________。A．废气采用尾气脱硫处理B．废水采用河水自净能力处理C．废渣深埋D．对硫酸生产采用“两转两吸法”工艺[导学号32390513]解析：(1)该产业流程涉及浓缩盐水制盐，应选择在沿海地区。(2)沸腾炉中发生硫铁矿的燃烧，将硫铁矿研磨成细粉末可以增大与氧气的接触面，使反应更充分，速率更快。吸收塔中用98%的浓硫酸吸收SO3，从吸收塔中循环到接触室的物质是SO2。(3)普钙的主要成分为Ca(H2PO4)2和CaSO4，制取的化学方程式为Ca3(PO4)2＋2H2SO4=Ca(H2PO4)2＋2CaSO4。(4)硫酸工业中的废水应治理后排放，废渣可用于炼铁工艺和制造水泥。答案：(1)B(2)增大与氧气的接触面，使反应更充分，速率更快98%的浓硫酸SO2(3)Ca3(PO4)2＋2H2SO4=Ca(H2PO4)2＋2CaSO4(4)AD9．(2016·山东青岛模拟)工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔。在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫；在接触室内有催化剂存在下，二氧化硫进一步与氧气结合，生成三氧化硫；三氧化硫流经吸收塔时，采用98%的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸。下面的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98%的浓硫酸吸收三氧化硫。请回答下列问题：(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸设备中的________、________。(3)丙中的现象为________，丁中的现象为________。(4)下表是压强和温度对SO2平衡转化率的影响：压强/MPa转化率/%温度/℃0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4对SO2转化为SO3的反应，增大压强可使转化率______，通常采用常压操作是因为________________________________________________________________________。[导学号32390514]解析：硫酸的工业生产分为三大步，其中第一步为制气：4FeS2＋11O2高温,2Fe2O3＋8SO2；乙、丙分别相当于接触室、吸收塔；丙中无酸雾，丁中有酸雾；增大压强，SO2转化率增大，但是因为常压下SO2的转化率已很大，所以采用常压操作。答案：(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2(2)接触室吸收塔(3)无酸雾有酸雾(4)增大常压下SO2的转化率已很大10．(2014·高考全国卷Ⅰ，36)磷矿石主要以磷酸钙[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3部分物质的相关性质如下：熔点/℃沸点/℃备注白磷44280.5 PH3－133.8－87.8难溶于水，有还原性SiF4－90－86易水解回答下列问题：(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的________%。(2)以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3现有1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸________t。(3)如图(b)所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是________(填化学式)。冷凝塔1的主要沉积物是________，冷凝塔2的主要沉积物是________。(4)尾气中主要含有________，还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液，可除去________，再通入次氯酸钠溶液，可除去________。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是________________________________________________________________________。[导学号32390515]解析：(1)4%＋96%×85%×80%≈69%。(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4=5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4(3)炉渣主要成分是CaSiO3，冷凝塔1的主要沉积物是液态白磷，冷凝塔2的主要沉积物是固态白磷。(4)尾气主要含有CO、SiF4，还含有少量PH3、H2S和HF等。通过纯碱溶液可以除去SiF4、HF、H2S，再通入NaClO溶液可以除去PH3。(5)热法磷酸工艺的优点是产品的纯度高。答案：(1)69(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4=5CaSO4＋HF↑＋3H3PO40.49(3)CaSiO3液态白磷固态白磷(4)CO、SiF4SiF4、H2S、HFPH311．电石浆是氯碱工业中的一种废弃物，其大致组成如下表所示：成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaS其他不溶于酸的物质质量分数(%)65～663.5～5．01.5～3．50.2～0．80.2～1．11.0～1．823～26用电石浆可生产无水CaCl2，某化工厂设计了以下工艺流程：已知氯化钙晶体的化学式是CaCl2·6H2O；H2S是一种酸