1、选择题 “绿色化学”特点之一是:提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”.以下反应不符合绿色化学原子经济性要求的是( ? )
A.乙烯聚合为聚乙烯高分子材料
B.乙烯水化法制得乙醇
C.乙烯与氯化氢反应制备一氯乙烷
D.乙烯与氢气反应后,再与氯气光照取代制备一氯乙烷
参考答案:D
本题解析:
本题难度:一般
2、实验题 由黄铜矿为原料(主要成分为CuFeS2)制备99.95%~99.98%精铜的流程如下:
(1) 高温焙烧第一反应为2CuFeS2+4O2===Cu2S+2FeO+3SO2,该反应中氧化剂为____________。产物Cu2S在1 200℃高温下继续反应:2Cu2S+3O2===2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S===6Cu+SO2。6mol CuFeS2和14.25mol O2反应,理论上可得到Cu________mol(假定各步反应都完全)。
(2) 取三份质量均为16.9g的上述粗铜,成分为Cu、Fe、Zn。现在需要分析其中铜的含量,进行如下实验(所有气体体积均为标况下的数据):
① 取一份粗铜放入足量稀硫酸中,共放出氢气1.568L。
② 另取一份粗铜放入稍过量的较浓硝酸中,加热使合金铜完全溶解,收集到了NO和NO2的混合气体8.736L,与3.304LO2混合后,得到的混合气体恰好被水完全吸收。
③ 再取一份粗铜进行电解精炼,阳极完全溶解后阴极增加质量17.28g。
求粗铜中Cu的质量分数(保留一位小数)。
参考答案:(1) CuFeS2、O2(各1分) 4.5(4分)
(2)
本题解析:略
本题难度:一般
3、选择题 以下物质的工业制备所用主要原料(括号内物质)不符合事实的是
A.碘(海带)
B.氢氧化钠(食盐水)
C.乙烯(乙醇)
D.铁(铁矿石)
参考答案:C
本题解析:A正确,海带中含有碘元素,可在一定的条件下提取碘单质;
B正确,电解饱和食盐水可制得氢氧化钠,在工业上称为氯碱工业。
C错,乙醇制乙烯为实验室制法;D正确,铁矿石含铁可用还原剂还原制得铁单质。
本题难度:简单
4、实验题 (13分)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2。t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)?△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1____300℃(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃
| T1
| 300
| T2
|
K
| 1.00×107
| 2.45×105
| 1.88×103
|
(3)N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应,不同温度下NH3产率如图所示。温度高于900℃时,NH3产率下降的原因?。
(4)在上述流程图中,氧化炉中发生反应的化学方程式为___________。
(5)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)?△H= -574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g) +2H2O(g)?△H= -1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:________________________。
(6)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水,试写出该反应的化学方程式____________________,科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极是__________(填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为_______________________。
参考答案:(1)1?(2)<?(3)温度高于900℃时,平衡向左移动。(4)
(5)CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)?△H=-867kJ/mol
(6)4NH3+3O2?2N2+6H2O;负极;? 2NH3 — 6e- + 6OH- =N2 +6H2O
本题解析:(1)起始时CO和水蒸气的物质的量浓度分别是0.2mol/L和0.3mol/L。平衡时氢气时0.12mol/L,所以生成CO2也是0.12mol/L,消耗CO和水蒸气都是0.12molL/L,因此平衡时CO和水蒸气的物质的量浓度分别是0.08mol/L和0.18mol/L,因此平衡常数K=。
(2)因为是放热反应,所以升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,所以T1<300℃。
(3)因为是放热反应,所以升高温度,平衡向逆反应方向移动,即温度高于900℃时,平衡向左移动,所以产率降低。
(4)氧化炉中发生的是氨的催化氧化,所以方程式为。
(5)考查盖斯定律的应用,(①+②)÷2即得到CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g),所以反应热是(-574kJ·mol-1-1160kJ·mol-1)÷2=-867kJ/mol。
(6)根据反应物和生成物可知,方程式为4NH3+3O2?2N2+6H2O。氨气在反应中失去电子,所以在负极通入,电极反应式为2NH3 — 6e- + 6OH- =N2 +6H2O。
本题难度:一般
5、实验题 (15分)【化学——化学与技术】
(1)火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用如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______________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管,其作用是__________________________。
②为使硫黄充分燃烧,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________。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________。(空气中氧气的体积分数按0.2计),该尾气的处理方法是____________________________________________。
③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比,该工艺的特点是________。
A.耗氧量减少? B.二氧化硫的转化率提高
C.产生的废气减少? D.不需要使用催化剂
(2)硫酸的用途非常广泛,可应用于下列哪些方面________(可多选)。
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
(3)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__________________________________________、______________________________、___________________________________________。
参考答案:(15分)
(1)①热交换器(1分) 使浓H2SO4与SO3充分接触(1分)
②6∶5(2分) 0.41% (2分)用氨水吸收(2分) ③A(2分)
(2)BCD(2分)
(3) CaCO3===CaO+CO2↑? SO2+CaO===CaSO3 2CaSO3+O2===2CaSO4(3分)
本题解析:(1)①SO2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;吸引塔中填充许多瓷管,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燃烧室中的反应为S+O2SO2,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 +O22SO3,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。
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。
(2)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。
(3)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===CaO+CO2↑? SO2+CaO===CaSO3 2CaSO3+O2===2CaSO4
本题难度:一般