题目内容

12．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，其作用是增加SO3与浓硫酸的接触面积，有利于SO3的吸收．
（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1.2：1（或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AC（可多选）．
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↑；2SO2+2CaO+O2=2CaSO4（或2SO2+2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2）．

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）充分利用能量，应安装热交换器，吸引塔中填充许多瓷管，增大三氧化硫与浓硫酸的接触面；假设SO2的体积为x，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，则流量计1中通入氧气的体积为1.5x，经流量计2的氧气量为接触室中SO2完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则流量计2中通入氧气的体积为2.5×0.5x=1.25x，据此分析解答；
（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}}{△}$2SO3，则流量计2中通入氧气的体积为1.25x；流量计1中通入空气的体积为7.5x，流量计2中通入空气的体积为6.25x，故流经流量计1和流量计2的空气体积比应为7.5x：6.25x=6：5；燃烧室剩余空气6.5x，接触室剩余空气6.25x-x=5.775x，剩余SO2为0.05x，故b管尾气中SO2的体积分数为0.41%；SO2为酸性氧化物，可以用碱液（如氨水）吸收，
故答案为：6：5；0.41%； 用氨水吸收；
（3）硫铁矿中铁的氧化需要消耗O2，A项正确；原料选择与SO2的转化率无关，B项错误；用硫铁矿为原料产生的废渣较多，但废气量相同，C项错误；用SO2制取SO3的过程中都需要使用催化剂，D项错误，
故选：A；
（4）橡胶硫化所用到的为单质硫，A项错误；烷基苯磺酸钠中含有磺酸基，制取过程中需要发生磺化反应，B项正确；铅蓄电池中需要用到硫酸和硫酸铅，C项正确；过磷酸钙的制取过程中需要浓硫酸和磷矿石，D项正确，
故选：BCD；
（5）CaCO3高温分解生成CO2和CaO，SO2为酸性氧化物，可以和碱性氧化物CaO反应生成CaSO3，而CaSO3易被氧化为CaSO4，所以发生反应的化学方程式为：CaCO3$\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
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2．O2和O3是氧元素的两种单质，根据其化学式完成下列各题：
①等质量的O2和O3所含分子个数比为3：2，原子个数比为1：1，分子的物质的量之比为3：2．
②等温等压下，等体积的O2和O3所含分子个数比为1：1，原子个数比为2：3，质量比为2：3．
3．工业上为了测定辉铜矿（主要成分是Cu2S）中Cu2S的质量分数，设计了如图装置．实验时按如下步骤操作：
A．连接全部仪器，使其成为如图装置，并检查装置的气密性．
B．称取研细的辉铜矿样品1.000g．
C．将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中．
D．以每分钟1L的速率鼓入空气．
E．将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度，发生反应为：Cu2S+O2═SO2+2Cu．
F．移取25.00ml含SO2的水溶液于250ml锥形瓶中，用0.0100mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点．按上述操作方法重复滴定2-3次．

试回答下列问题：
（1）装置①的作用是除去空气中可能含有的SO2等气体；装置②的作用是干燥气体．
（2）假定辉铜矿中的硫全部转化为SO2，并且全部被水吸收，则操作F中所发生反应的化学方程式为2KMnO4+5H2SO3=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4+3H2O；
（3）若操作F的滴定结果如表所示，则辉铜矿样品中Cu2S的质量分数是80%．
滴定
次数		待测溶液的
体积/mL		标准溶液的体积
滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL
125.001.0421.03
225.001.9821.99
325.003.2021.24
（4）本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果（不属于操作失误），你认为是（写一种即可）：在KMnO4滴定前，未反应完的O2与空气中的O2也可将H2SO3氧化，造成测定结果偏低．
（5）已知在常温下FeS 的Ksp=6.25×10-18，H2S 饱和溶液中c（H+）与c（S${\;}_{2}^{-}$）之间存在如下关系：c2（H+）•c（S2-）=1.0×10-22．在该温度下，将适量 FeS 投入硫化氢饱和溶液中，欲使溶液中（Fe2+）为 lmol/L，应调节溶液的c（H+）为4×10-3mol/L．
（6）某人设想以如图所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入SO2的电极的电极反应式SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+．
20．用铅蓄电池电解苦卤水（含C1-、Br-、Na+、Mg2+）的装置如图所示（a、b为石墨电极）．下列说法中正确的是（　　）
A．铅蓄电池放电时，该电池两极质量均减小
B．铅蓄电池充电时，B极应与外电源负极相连
C．电解苦卤水时，a电极首先放电的是Cl-而不是Br-，因为Cl-的还原性强于Br-
D．当b极产生0.01 mol 气体时，铅蓄电池中消耗0.02 molH2SO4
7．洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，主要以碘化物形式存在．有一化学课外小组用海带为原料制取少量碘单质，他们将海带灼烧成灰，用水浸泡一段时间（以让碘化物充分溶解在水中），得到海带灰悬浊液，然后按图1实验流程提取单质碘：

（提示：Cl2和I-可发生置换反应）
（1）灼烧海带时需要用到的玻璃仪器是F（从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写在空白处）．
A．坩埚  B．烧杯  C．坩埚钳  D．三脚架  E．泥三角  F．酒精灯
（2）过程②中充入足量Cl2的目的是将I-完全氧化为I2，
反应的离子方程式为2I-+Cl2═I2+2Cl-．
（3）操作③中所用的有机试剂可以是CCl4（或苯）（只填一种）．
（4）操作过程③可以分解为如下几步：
A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；
B．把50mL碘水和15mL有机溶剂（你所选）加入分液漏斗中，盖好玻璃塞；
C．检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；
D．倒转漏斗用力振荡，不时旋开活塞放气，后关闭活塞，把分液漏斗放正；
E．旋开活塞，用烧杯接收溶液；
F．从分液漏斗上口倒出上层液体；
G．将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准；
H．静置、分层．
a．上述操作步骤排序：CBDAHGEF
b．G步操作的目的是保持分液漏斗内外压力平衡，使液体易于流下；
c．最后碘的有机溶液是通过漏斗下口获得（填“漏斗上口”或“漏斗下口”）．
（5）若要检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘，可取样加入淀粉溶液，观察颜色变化．
（6）从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液，还需要经过蒸馏，观察如图2所示实验装置，指出其错误有三处．
（7）进行上述蒸馏操作时，使用水浴的优点是受热均匀，易控制温度．
17．某小组取一定质量的FeSO4固体，利用如图装置进行实验．
已知：SO2熔点-72℃，沸点-10℃；SO3熔点16.8℃，沸点44.8℃．
实验过程实验现象
①通入一段时间N2，加热A中固体变为红棕色，B中有白色沉淀，D试管中有无色液体
②用带有火星的木条靠近装置D的导管口木条复燃
③充分反应，停止加热，冷却后，取A中固体，加盐酸固体溶解，溶液呈黄色
④将③所得溶液滴入D试管中溶液变为浅绿色
（1）加热前，先通入一段时间N2的目的是排除装置内空气，防止硫酸亚铁被氧气氧化．
（2）实验③反应的离子方程式是Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O．
（3）分解过程除产生使木条复燃的气体外，仅由A中固体颜色变化推测，还一定有SO2气体．依据是因为有Fe2O3生成，在FeSO4中只有+6价S元素有氧化性，能被还原．因此一定有SO2生成．
（4）实验④反应的离子方程式是2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+．
4．丁子香酚H（）可用于配制康乃馨型香精以及制异丁香酚和香兰素等，合成丁子香酚的一种路线如下：

已知：
①（X代表卤素原子）；
②A与B相对分子质量之差为14；E与F相对分子质量之差为63；
③E不能发生银镜反应，能与溴水、金属钠反应；
④碳碳双键上不能连羟基；
⑤丁子香酚H由它的同分异构体G重排制得．
回答下列问题：
（1）下列有关丁子香酚的说法，正确的是AC．
A．遇FeCl3溶液可能显紫色       B．可发生酯化反应和银镜反应
C．能与溴发生取代和加成反应     D．1mol丁子香酚最多能与3molH2反应
（2）A的官能团名称为羟基；A生成B的化学方程式为．
（3）C生成D的反应类型为取代反应；D生成E的反应条件是NaOH的水溶液、加热．
（4）E生成F的化学方程式为CH2=CHCH2OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH2=CHCH2Br+H2O；
（5）G的结构简式为．
（6）写出与丁子香酚互为同分异构体且满足下列条件的结构简式：．
①属于芳香族化合物；②核磁共振氢谱有5组峰，且峰面积比为6：2：2：1：1；
③能发生银镜反应和水解反应．
10．二氧化锆是重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料．以锆英砂（主要成分为ZrSiO4，还含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂货）为原料制备二氧化锆（ZrO2）的工艺流程如图所示．
已知：①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO2，Na2ZrO2与酸反应生成ZrO2+
②部分离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表•
离子Fe3+AP+ZrO2+
开始沉淀pH1.93.36.2
完仝沉淀pH3.25.28.0
（l）经熔融后，锆英砂中Zr元素以Na2ZrO3（写化学式）形式存在，写出酸浸时生成Al3+、Fe3+的离子方程式：Fe2O3+6H+=Fe3++3H2O，AlO2-+4H+=Al3++2H2O
（2）滤渣I的主要成分的名称为硅酸
（3）向过滤Ⅰ所得溶液中加氨水调pH=a，其目的是除去Fe3+、Al3+然后继续加氨水至pH=b的范围是b≥8.0
（4）向过滤Ⅲ所得溶液中加入CaCO2粉末并加热，可得CO2和另一种气体，该反应的离子方程式为2NH4++CaCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O．
11．下列叙述（1）和（2）均正确并且有因果关系的是（　　）
A．Na2S有强还原性（1）用于除去废水中的Cu2+ 和Hg2+（2）
B．CaCO3是难容物（1）CaCO2溶液中通入CO2产生白色沉淀（2）
C．浓HSO4有强氧化性（1），浓H2SO4可用于干燥SO2（2）
D．Zn具有还原性和导电性（1）可用锌锰干电池的负极材料（2）

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