题目内容

13．硫酸铵是化工、染织、医药、皮革等工业原料．某硫酸工厂利用副产品Y处理尾气SO2得到CaSO4，再与相邻的合成氨工厂联合制备（NH4）2SO4，工艺流程如图：

请回答以下问题：
（1）下列有关（NH4）2SO4溶液的说法正确的是
A．电离方程式：（NH4）2SO4?2NH4++SO42-
B．水解离子方程式：NH4++H2O?NH3•H2O+H+
C．离子浓度关系：c（NH4+）+c（H+）═c（SO42-）+c（OH-）
D．微粒浓度大小：c（NH4+）＞c（SO42-）＞c（H+）＞c（NH3•H2O）＞c（OH-）
（2）硫酸工业中，V2O5作催化剂时发生反应2SO2+O2?2SO3，SO2的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择表中最合适的温度和压强分别是420℃、1.01×105Pa．该反应420℃时的平衡常数＞520℃时的平衡常数（填“＞”、“＜”或“=”）．
1.01×105Pa5.05×105Pa1.01×106Pa
420℃0.99610.99720.9984
520℃0.96750.97670.9852
620℃0.85200.88970.9276
（3）在2L密闭容器中模拟接触法制备三氧化硫时，若第12分钟恰好达到平衡，测得生成SO3的物质的量为1.2mol，计算前12分钟用氧气表示反应速率v（O2）为0.025mol/（L．min）．
（4）副产品Y是氧化钙．沉淀池中发生的主要反应方程式是CaSO4+CO2+2NH3+H2O→CaCO3↓+（NH4）2SO4．
（5）从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是产生的CO2循环使用，物质充分利用，副产品有用，无污染性物质产生．

分析 工业合成氨的反应原理为N2+3H2 $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH3，将NH3和CO2通入沉淀池中并加入CaSO4，生成（NH4）2SO4和CaCO3，发生CaSO4+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+（NH4）2SO4，CaCO3在煅烧炉中分解生成CO2和CaO，CO2可循环使用；
（1）A．硫酸铵为强电解质，写“=”；
B．水解离子为铵根离子，方程式：NH4++H2O?NH3•H2O+H+；
C．根据电荷守恒：c（NH4+）+c（H+）═2c（SO42-）+c（OH-）；
D．微粒浓度大小：c（NH4+）＞c（SO42-）＞c（H+）＞c（NH3•H2O）＞c（OH-）；
（2）根据SO2的转化率及生产成本来选择；根据温度对该反应的影响分析；
（3）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（4）沉淀池为NH3和CO2通入沉淀池中并加入CaSO4，生成（NH4）2SO4和CaCO3，煅烧炉中煅烧CaCO3得到副产品CaO；
（5）在流程图中能作反应物和生成物的能循环利用；反应物能完全转化为生成物符合绿色化学理念且能充分利用资源．

解答 解：（1）A．硫酸铵为强电解质，电离方程式为：（NH4）2SO4=2NH4++SO42-，A错误；
B．水解离子为铵根离子，水解离子方程式：NH4++H2O?NH3•H2O+H+，B正确；
C．根据电荷守恒：c（NH4+）+c（H+）═2c（SO42-）+c（OH-），C错误；
D．微粒浓度大小：c（NH4+）＞c（SO42-）＞c（H+）＞c（NH3•H2O）＞c（OH-），D正确；
故答案为：BD；
（2）根据表可知：因为温度升高，转化率减小，SO2与O2的反应是放热反应，所以选择的温度为420℃，而1.01×105Pa时SO2的转化率已经很大，再增大压强，SO2的转化率提高不大，但会增加生产成本，所以选择1.01×105Pa，因为温度升高，转化率减小，SO2与O2的反应是放热反应，则温度升高，该反应的平衡常数减小，420℃时的平衡常数＞520℃时的平衡常数；
故答案为：420℃、1.01×105Pa；＞；
（3）生成SO3的物质的量为1.2mol，反应的氧气为0.6mol，前12分钟用氧气表示反应速率v（O2）为$\frac{0.6mol÷2L}{12min}$=0.025mol/（L．min）；
故答案为：0.025mol/（L．min）；
（4）将NH3和CO2通入沉淀池中并加入CaSO4，生成（NH4）2SO4和CaCO3，发生CaSO4+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+（NH4）2SO4，CaCO3在煅烧炉中分解生成CO2和CaO；
故答案为：氧化钙；CaSO4+CO2+2NH3+H2O→CaCO3↓+（NH4）2SO4；
（5）在流程图中能作反应物和生成物的能循环利用，可以循环利用的物质有CO2，反应物能完全转化为生成物符合绿色化学理念且能充分利用资源，所以优点是生成的CO2可循环使用，CaO可制备硫酸钙，没有废物生成，无污染性物质产生；
故答案为：产生的CO2循环使用，物质充分利用，副产品有用，无污染性物质产生．

点评 本题考查物质的制备实验方案的设计，涉及化学平衡的移动等知识点，题目难度中等，本题注意把握物质的性质，掌握化合物的性质以及工业生产流程是解题的关键，注意题干信息的学习和与应用．

练习册系列答案
相关题目
3．（1）2molCO（NH2）2（尿素）中所含氧原子数跟36gH2O所含氧原子个数相等．
（2）8.8gCO2中含4.4mole-．
（3）质量比为16：7：6的三种气体SO2、CO、NO，分子个数之比为5：5：4；氧原子个数之比为10：5：4．
（4）在标准状况下，6.8gPH3与标准状况下3.36LCH4含有相同数目的H原子．
（5）某气体氧化物化学式为RO2，在标准状况下，1.28g该氧化物的体积为448ml，则R的摩尔质量为32g/mol．
（6）欲用Na2CO3•10H2O晶体配制950ml0.1mol•L-1的Na2CO3溶液，配制该溶液应选用1000ml容量瓶，用托盘天平称取28.6gNa2CO3•10H2O晶体．
（7）将10.0ml3.00mol•L-1的盐酸与10.0ml1.00mol•L-1的MgCl2溶液混合，则混合溶液中Cl-的物质的量浓度是2.50mol•L-1．（设混合后溶液的体积不变）
4．化学在工业上的应用十分广泛．请回答下列问题：
（1）工业上生产玻璃、水泥和炼铁都要用到的原料是石灰石（填名称），写出工厂生产玻璃涉及的化学反应方程式SiO2+CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO2↑+CaSiO3、SiO2+Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO2↑+Na2SiO3
（2）工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉，漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2（填化学式）
（3）超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域．其制取原理为：Al2O3+N2+3C$\stackrel{高温}{→}$2AlN+3CO  由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质．为测定该产品中A1N的质量分数，进行了以下实验：
称取10g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36L（标准状况）．
①AlN跟NaOH溶液反应的化学方程式为AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
②该样品中的A1N的质量分数为61.5%．
1．化学键使得一百多种元素构成了世界的万事万物．关于化学键的下列叙述中正确的是（　　）
A．碘易升华是因为分子间的共价键较弱
B．构成单质分子的微粒一定含有化学键
C．离子化合物可能含共价键，共价化合物中可能含离子键
D．在氧化钠中，除氧离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用
8．为了除去括号内的杂质，其试剂选择和分离方法都正确的是（　　）
序号物质（杂质）所用试剂分离方法
A甲烷（乙烯）溴水洗气
B氢氧化钠溶液（氢氧化钙溶液）二氧化碳过滤
C乙烯（SO2）酸性KMnO4洗气
DCO2（HCl）饱和Na2CO3溶液洗气
A．AB．BC．CD．D
18．请按要求回答下列有关氮的化合物参与相关反应的问题：
Ⅰ、工业上常用NH4Cl溶液将有毒的NaNO2废液进行无害处理，写出该反应的离子方程式：NH4++NO2-=N2↑+2H2O．
Ⅱ、已知汽车尾气净化原理之一：2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H＜0；
（1）判断该反应能自发进行的条件是低温．
（2）一定温度下，若在体积为2L的密闭容器中发生该化学反应，0～4min各物质的物质的量的变化（部分数据）如表所示：
  n（NO）/mol n（CO）/mol n（N2）/mol n（CO2）/mol
 起始 1.21.0 0 0 
 2min末   0.4 
 4min末   0.8 
①0～2min内用NO来表示的平均反应速率v（NO）=0.2mol/（L．min）．
②此温度下该反应的化学平衡常数的值K=80；
平衡时CO的转化率α（CO）=80%．
（3）在恒温恒压条件下，下列叙述可确定该反应已达平衡的是CD．
A．消耗v（CO）等于消耗v（NO）           B．N2与CO2的物质的量之比为1：1时
C．混合气体的密度保持不变          D．气体平均相对分子质量保持不变
（4）若一定温度下，将一定量的NO、CO充入容积可变的密闭容器中，该反应达到平衡状态时容积为3L，c（N2）随时间t的变化曲线如图所示．
①在t2min时改变的条件是快速将容器的体积由3L压到2L．
②若将容器保持3L恒定，在t2min时升高温度，t3min时该反应重新达到平衡，请在上图中画出在t2～t4内c（N2）的变化曲线．
5．NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．44gCO2和N2O的混合物中含有的氧原子数为1.5NA
B．2L0.5mol•L-1亚硫酸氢钠溶液中含有的HSO3-离子数为NA
C．0.5molCH5+中含有的电子数目为5NA
D．常温下，1L0.5mol•L-1Ba（OH）2溶液中水电离的OH-个数为0.1NA
11．下列仪器都不能用酒精灯直接加热的是（　　）
①烧杯　②坩埚　③蒸发皿　④试管　⑤蒸馏烧瓶　⑥锥形瓶　⑦燃烧匙．
A．③⑥⑦B．①⑤⑥C．②③⑤D．④⑤⑥⑦
12．有A、B、C、D四种强电解质，它们在水中电离时可产生下列离子（每种物质只含一种阳离子和一种阴离子，且互不重复）．
阳离子K+、Na+、Ba2+、NH4+
阴离了CH3COO-、Cl-、OH-、SO42-
己知：①A、C溶液的pH均大于7，B溶液的pH小于7，A、B溶液中水的电离程度相同，D溶液的焰色反应（透过蓝色钴玻璃）显紫色．
②C溶液和D溶液相遇时只生成白色沉淀，B溶液和C溶液相遇时只生成有刺激性气味的气体，A溶液和D溶液混合时无明显现象．
（1）A的化学式为CH3COONa．
（2）用离子方程式表不B溶液的pH小于7的原因：NH4++H2O?NH3•H2O+H+．
（3）写出C溶液和D溶液反应的离子方程式：Ba2++SO42-=BaSO4↓．
（4）将等体积、等物质的量浓度的B溶液和C溶液混合，反应后溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c（OH-）＞c（Ba2+）=c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）．

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