[化学—选修2:化学与技术](15分)
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一,在化学工业的很多领域都要用到硫酸,如橡胶的硫化、表面活性剂“烷基苯硫酸钠”的合成,铅蓄电池的生产等。工业上生产硫酸的流程图如下:![]()
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请回答下列问题
(1)在硫酸工业生产中,我国采用黄铁矿为原料生产SO2,已知1g
完全燃烧放出7.2kJ的热量
燃烧反应的热化学方程式_______ ______。
(2)为了有利于SO2转化为SO3,且能充分利用热能,采用在具有多层催化剂且又热交换的________(填仪器名称)中进行反应。在如图Ⅰ所示的装置中, A处气体进入装置前需净化的原因是 。
(3)精制炉气(含有
体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中
平衡 转化率与温度及压强关系如图2所示、在实际生产中,
催化氧化反应的条件选择常压、
左右(对应图中A点):而没有选择
转化率更高的B或C点对应的反应条件,其原因分别是: 、 。![]()
(4)已知:焙烧明矾的化学方程式4KAl(SO4)2?12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O。
焙烧711t明矾(M=474g/mol),若
的利用率为95%,可生产质量分数为98%的硫酸 t。(结果保留小数点后一位)
(5)除硫酸工业外,还有许多工业生产。下列相关的工业生产流程中正确的是
| A.向装置中通入氮气且保持体积不变 |
| B.向装置中通入氧气且保持体积不变 |
| C.添加更多的催化剂 |
| D.降低温度,及时转移SO3 |
(17分)Na2SO3固体在空气中久置容易变质 。
(I)Na2SO3固体在空气中变质的主要原因,用化学方程式表示为 。
(II)为探究Na2SO3样品的变质情况,现提出以下假设:
假设1:Na2SO3样品完全变质; 假设2:Na2SO3样品完全没有变质;假设3: 。
补充完成以下实验过程及现象和结论,完成探究。
| 实验操作 | 现象和结论 |
| 步骤1:取少许样品于试管中,加入适量蒸馏水充分溶解,再滴加H2SO4酸化的KMnO4溶液; | 现象:若KMnO4溶液的紫红色褪为无色 ①结论:样品中有 离子,假设1不成立。 ②褪色的离子方程式为: 。 |
| 步骤2:另取少许样品于试管中,加入适量蒸馏水充分溶解,再滴加稀HCl,使溶液呈酸性,再滴加适量BaCl2溶液; | ③现象:若 ; 结论:假设2成立。 |
| …… | …… |
检查B装置气密性的操作为 。
(2)实验中待锥形瓶中不再产生气体后,打开活塞P从导管左端缓缓鼓入一定量的空气,这样做的目的是 。
(3)除已称量的a g Na2SO3样品外,实验中还应测定的数据是 处(填图中字母)装置实验前后的质量差。
(10分)下图是研究铜与浓硫酸的反应装置: ![]()
(1)A试管中发生反应的化学方程式为 。
(2)反应一段时间后,可观察到B试管中的现象为 。
(3)C试管口浸有NaOH溶液的棉团作用是 。
(4)实验结束后,证明A试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 。
(5)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现,经查阅文献获得下列资料。
| 资料1 | 附表铜与浓硫酸反应产生黑色物质的相关性质 |
| 资料2 | X射线晶体分析表明,铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种。 |
A.铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个 B.硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质;C.该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol·L D.硫酸浓度越大,黑色物质越快出现、越难消失
〔化学—选修2:化学与技术〕(15分)
磷矿石主要以磷酸钙〔Ca3(PO4)2·H2O〕和磷灰石〔Ca3(OH)(PO4)3〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。![]()
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部分物质的相关性质如下:
| | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 备注 |
| 白磷 | 44 | 280.5 | |
| PH3 | -133.8 | -87.8 | 难溶于水,具有还原性 |
| SiF4 | -90 | -86 | 易水解 |
(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Ca3F(PO4)3反应的化学方程式为: 。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石,最多可制得85℅的商品磷酸 吨。
(3)如图(b)所示,热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、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: 。