21(6分)煤是重要的化工原料,用煤作燃料,不仅存在浪费,而且因烟煤中含有硫的化合物(如FeS2),燃烧时会生成SO2气体造成环境污染。

设某具有30万户人口的中等城市,每户每天燃煤5 kg,这种煤中含FeS2 5%,燃烧时,设有90%的硫转化成二氧化硫,被排放到大气中。FeS2燃烧时化学方程式如下:

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

问:(1)燃烧1 t煤,可产生多少千克的SO2

(2)该中等城市如果全部以上述的煤作燃料,每年(按365天计算)将有多少吨SO2排放到大气中?

解析(1)设产生SO2的质量为x,根据硫元素守恒,得下列关系式:

FeS2          ~        2SO2

120                  2×64

1 t×103  kg·t-1×5%×90%         x

x=48 kg

(2)由(1)可知1 t煤燃烧时产生SO2 48 kg,即0.048 t,一年烧煤的质量=0.005 t×30×104×365=5.475×105 t

所以一年产生的SO2的质量=5.475×105×0.048 t=26280 t

答案(1)48 kg  (2)26280 t

22(9分)含氮废水进入水体而对环境造成的污染越来越严重,环境专家认为可以用金属铝将水体中的还原为N2,从而消除污染。其反应的离子方程式是:

6+10Al+18H2O3N2↑+10Al(OH)3+6OH-

某化学兴趣小组的同学经过探究发现还有两条途径:

(1)金属镁比铝能更快消除氮的污染,其反应原理和金属铝相同。金属镁是由海水中提取的MgCl2通过电解制得的。若要除去1 m3废水中0.3 mol的,则至少需要含0.5%(质量分数)MgCl2的海水多少千克?

(2)将甲醇加入含的废水中也可消除氮的污染,它可在一种微生物作用下发生反应:

6+6H++5CH3OH3N2↑+5CO2↑+13H2O

若某废水用上述方法处理时,N2的转化率为a%,那么每天处理此含为b g·L-1的废水V m3(密度1 g·cm-3),需要甲醇多少千克?(要求写出解题步骤,运算过程中的数据及最后结果只需写出运算式,不必化简)

解析常见的工业计算问题是学生必须掌握的内容之一,不仅考查化学基础知识,还考查学生的推理和科学运算能力。

答案(1)根据题意写出Mg代替铝参加反应的离子方程式为:

2+5Mg+6H2ON2↑+5Mg(OH)2+2OH-

设海水的质量为x,则根据转化关系:

2~5Mg~5MgCl2

2 mol    5×95 g

0.3 mol    x×103 g·kg-1×0.5%

=

解得:x=14.25 kg

(2)设需要甲醇的质量为y,

根据转化关系

6          ~          5CH3OH

6×62                     5×32

b g·L-1×V m3×103 L·m-3×a%         y×103 g·kg-1

=

解得:y=

19(11分)硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。

(1)据测算,接触法制硫酸过程中,若反应热都未被利用,则每生产1 t 98%的硫酸需消耗3.6×105 kJ的热量。请通过计算判断,若反应SO2(g)+O2(g)SO3;ΔH=-98.3 kJ·mol-1放出的热量能在生产过程中得到充分利用,则每生产1 t 98%的硫酸只需外界提供(或可向外界输出)多少千焦热量?(H2SO4的摩尔质量为98 g·mol-1)

(2)CuFeS2是黄铁矿的另一成分,燃烧时,CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2,该反应的化学方程式为              

(3)硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度的不同而变化(见下表)。

沸腾炉温度/℃
600
620
640
660
矿渣中CuSO4的质量分数/%
9.3
9.2
9.0
8.4

已知CuSO4在低于660 ℃时不会分解,请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因                 

答案(1)SO2~SO3~H2SO4          放出的热量

98 g        98.3 kJ

1×106×98% g    x

=

x=9.83×105 kJ

9.83×105 kJ-3.6×105 kJ=6.23×105 kJ

所以可向外界输出6.23×105 kJ的热量

(2)4CuFeS2+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2

(3)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应,随温度的升高,平衡向逆反应方向移动,SO3的物质的量减少,所以CuSO4的量减少

20(6分)某化工厂排出的废水中含有氯气和硫酸,为了除去此废水中的游离氯,并使废水变为中性,供使用的试剂有碳酸钠和亚硫酸钠溶液,试回答:

(1)应先向废水中加入    溶液,离子方程式为               

(2)然后再向废水中加入    溶液,离子方程式为               

解析用亚硫酸钠除去Cl2会产生H+。要使废水变为中性,应先用Na2SO3溶液除去Cl2,然后再用碳酸钠除去H+

答案(1)亚硫酸钠  Cl2+2+2H2O4H++2Cl-+2

(2)碳酸钠  +2H+H2O+CO2

17(12分)我国东部季风区某新建城市分布图如下图所示,城市的四周都有广阔地带,现要在城市附近建一座比较大型的火力发电厂:

             

(1)请在图中A、B、C、D、E、F处选一最佳建厂处,说明理由。

(2)请你预测此工厂将有哪些方面对环境造成污染?

(3)请你用物理、化学、生物等方面的知识设计一个保护环境、控制污染的方案。

解析(1)应选在D处建厂。原因:①在季风区工厂应建在位于垂直于盛行风向的郊外,可尽量减少粉尘、有毒气体对居民区的污染;②在河的下游,水源充足;③紧靠铁路和公路,交通便利。

(2)有废气、废渣和废水。

(3)①利用该厂的废渣可在附近建一个矿渣水泥厂或砖厂,变废为宝;②根据产生废水的情况,在建厂的同时,建一个利用化学分解和生物降解的废水处理设备;③根据该厂将产生粉尘和有毒气体较严重的情况,在厂区里多栽一些如美人蕉、月季、丁香、菊花等能吸收有毒气体的植物,搞好厂区绿化保护。

答案(1)D处。①减少粉尘、有害气体对居民区的污染;②水源充足;③交通便利。(2)有废气、废渣、废水。(3)①在该厂附近建一个水泥厂或砖厂,变废为宝;②在建厂的同时,建一个利用化学分解和生物降解的废水处理设备;③在厂区多栽一些能吸收有毒气体的植物,搞好厂区绿化保护。

18(8分)比较硫酸工业、合成氨工业中两个重要反应:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);ΔH=-98.3 kJ·mol-1

N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-46.2 kJ·mol-1

根据勒夏特列原理,加热均不利于产物的生成。试分析工业上为什么均采用加热到500 ℃的高温。

答案工业生产采用500 ℃的高温是考虑了多方面的因素。在此温度下,反应速率较大,催化剂的活性最好,另外还要考虑某些反应物的化学活泼性(如氮气在常温下稳定)等。

1近年来,国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中的()

A.对废水、废气、废渣进行严格处理

B.不排放任何有害物质

C.在化工厂周围种草、种花、种树,使化工厂成为花园式工厂

D.以绿色植物为原料,以生物催化剂实现化工生产过程的化学

解析“绿色化学”指在化工生产中不排放有害物质。

答案B

2某雨水样品刚采集时测得pH为4.82,放在烧杯中2小时后,再次测得pH为4.68,以下叙述正确的是 …()

A.雨水样品酸度逐渐减小

B.雨水样品酸度没有变化

C.雨水样品继续吸收空气中的CO2

D.雨水样品中的H2SO3被氧化成H2SO4

解析酸雨的成因是NOx和SO2,前者形成HNO3,后者形成H2SO3,被空气中氧气氧化后生成H2SO4,pH减小。

答案D

3下列反应能用勒夏特列原理解释的是()

A.由SO2和O2反应制SO3需使用催化剂

B.燃烧粉碎的黄铁矿矿石有利于SO2的生成

C.硫酸生产中用98.3%的硫酸吸收SO3,而不用H2O或稀硫酸吸收SO3

D.用N2和H2合成氨需采用高压

解析A选项和B选项主要是考虑反应速率问题;C选项不用水或稀硫酸吸收SO3,原因是SO3与水反应放热,易形成硫酸酸雾。

答案D

4反应SO2(g)+NO2(g)NO(g)+SO3(g)在一定条件下建立平衡,再加入一定量的O2,下列说法正确的是()

①平衡左移,容器内压强不一定增大  ②平衡右移,平衡时容器内压强不一定增大  ③平衡不一定移动,容器内压强一定增大  ④平衡右移,SO2转化率提高

A.①②     B.②③     C.③④     D.②④

解析该反应是一个气体的等体积反应。加入一定量的O2,2NO+O22NO2,导致c(NO)减小,c(NO2)增大,故平衡右移,SO2的转化率提高。当加入的O2和NO反应时,O2不足量,容器压强不变;O2过量,容器压强增大时。故②④正确,选D。

答案D

5(2005年上海)浓硫酸和2 mol·L-1的稀硫酸,在实验室中敞口放置。它们的质量和放置天数的关系如下图。分析a、b曲线变化的原因是()

           

A.a升华、b冷凝        B.a挥发、b吸水

C.a蒸发、b潮解        D.a冷凝、b吸水

解析a表示稀硫酸中水挥发,质量减小;b表示浓硫酸吸水,质量增加。

答案B

6在接触法生产硫酸中,对于SO2的接触氧化反应有以下4个图,其中正确的是()

        

解析SO2的催化氧化是放热反应,故100 ℃时SO3的平衡浓度大,可排除B、D;又因为200 ℃时反应速率快,达到平衡所需时间短,故C错误,A正确。

答案A

7某制药厂尾气中含少量SO2气体,一般用NaOH溶液或氨水吸收,以防污染环境。分别用0.1 mol·L-1的NaOH溶液或同浓度的氨水处理相同量的尾气,两种方法所需吸收液的体积关系是()

A.NaOH溶液的体积大于氨水

B.NaOH溶液的体积等于氨水

C.NaOH溶液的体积小于氨水

D.无法判断

解析相同物质的量的NaOH和NH3·H2O吸收SO2的能力相同。

答案B

8日常生活、工农业生产、科学研究中涉及许多化学原理,下列有关实验原理的说法正确的是()

A.实验室可用浓硫酸和氯酸钾制氯气

B.2MgO2Mg+O2↑符合冶炼原理

C.除去甲烷中混有的乙烯,最好依次通过KMnO4溶液和浓硫酸

D.工业上制取NH3、HNO3、H2SO4的工艺中,都用了催化剂

解析实验室用浓盐酸和氯酸钾制氯气,而不用浓硫酸,因为浓硫酸没有还原性;由于MgO是高熔点的化合物,所以不能用电解MgO的方法冶炼Mg;当乙烯通过KMnO4酸性溶液时,会被KMnO4氧化生成CO2,和甲烷仍混在一起。故A、B、C错误。工业制NH3、HNO3、H2SO4的工艺中,都使用了催化剂,分别是铁触媒、Pt、V2O5,故选D。

答案D

9下图曾作为世界环境日的主要宣传画,这幅宣传画所提示的全球主要环境问题是()

       

A.酸雨

B.“温室效应”加剧,气温升高

C.臭氧空洞

D.森林锐减

解析地球温度升高主要是由“温室效应”造成的。

答案B

10使用化学手段,可以消除某些环境污染。下列主要依靠化学手段消除环境污染的是()

A.在燃料煤中添加氧化钙

B.将某些废旧塑料熔化后重新成型

C.用多孔吸附剂清除水面油污

D.把放射性核废料深埋于地下岩层

解析煤中加CaO主要是“固硫”,防止生成SO2污染环境。

答案A

11为了不使环境受到污染,下列各组中的两种物质可以同时倒入废液缸内的是()

A.Na2S溶液和盐酸

B.KMnO4溶液和盐酸

C.浓硫酸和Na2SO3

D.盐酸和NaHCO3

解析A中产生H2S,B中产生Cl2,C中产生SO2,均是大气污染物;D中产生CO2,可直接排入空气中。

答案D

12下列反应的离子方程式书写正确的是()

A.向氢氧化钠溶液中通入少量CO2

OH-+CO2

B.用氨水吸收少量SO2

2NH3·H2O+SO22+ +H2O

C.硝酸铝溶液中加入过量氨水

Al3++4NH3·H2O+4+2H2O

D.向Fe2(SO4)3的酸性溶液中通入足量H2S

Fe3++H2SFe2++S↓+2H+

解析NaOH溶液中通入少量CO2生成Na2CO3,A错;Al(OH)3不溶于NH3·H2O,故Al3+和NH3·H2O生成Al(OH)3,C错;D中电荷不守恒。

答案B

13合成氨的温度和压强通常控制在500 ℃以及2×107~5×107 Pa的范围,且进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3。经科学实验测定,在相应条件下反应所得NH3的平衡浓度(体积百分比)如下表所示:

 
2×107 Pa
5×107 Pa
500 ℃
19.1
42.2

而实际从合成塔出来的混合气体中含氨约为15%,这表明()

A.表中所测数据有明显误差

B.生产条件控制不当

C.氨的分解速率大于预测值

D.合成塔中的反应并未达平衡

解析化工生产是一个连续的生产过程,在合成氨工业中,不断地向合成塔中通入N2、H2,同时分离出NH3,所以该可逆反应并未达到平衡状态。

答案D

14“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,下列反应不符合这一理念的是()

A.消除硝酸工业尾气的污染

NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O

B.工业上制CuSO4

2Cu+O22CuO   CuO+H2SO4CuSO4+H2O

C.乙炔水化法制乙醛

CHCH+H2OCH3CHO

D.消除硫酸厂尾气

SO2+2NH3+H2O(NH4)2SO3

解析乙炔水化法制乙醛的催化剂HgSO4对环境有副作用。

答案C

15关于1 mol·L-1的硫酸溶液的下列叙述, 不正确的是()

A.1 L该溶液中含溶质98 g

B.从10 mL该溶液中取出5 mL后,剩余溶液浓度仍为1 mol·L-1

C.将4.9 g浓硫酸加入盛有50 mL蒸馏水的烧杯中,充分混合就可配得该浓度的硫酸溶液

D.该浓度的硫酸具有酸的通性,但不具有强氧化性

解析配制1 mol·L-1的硫酸应取含4.9 g纯硫酸的浓硫酸稀释成50 mL溶液。

答案C

16向BaCl2溶液中通入SO2至饱和,此过程看不到现象;再向溶液中加入一种物质,溶液变浑浊。加入的这种物质不可能是()

A.FeCl3溶液    B.AlCl3溶液     C.Na2S溶液     D.AgNO3溶液

解析FeCl3可以将SO2氧化成H2SO4而产生BaSO4沉淀,加入Na2S会产生S沉淀,加入AgNO3会有AgCl沉淀,加入AlCl3无沉淀产生。

答案B

第Ⅱ卷(非选择题共52分)

 0  33085  33093  33099  33103  33109  33111  33115  33121  33123  33129  33135  33139  33141  33145  33151  33153  33159  33163  33165  33169  33171  33175  33177  33179  33180  33181  33183  33184  33185  33187  33189  33193  33195  33199  33201  33205  33211  33213  33219  33223  33225  33229  33235  33241  33243  33249  33253  33255  33261  33265  33271  33279  447348 

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