无机化学的综合运用(无机化工)

无机化学的综合运用（无机化工）

第一课时 海水资源的开发利用

【考纲要求】了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。 【课前小测】

1、许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是 ( )

A ．氯气、溴单质、碘单质 B．金属钠、金属镁、金属铝 C．烧碱、氢气 D . 食盐、淡水

2、海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是（ ）

A ．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质 B ．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化

C ．从海水中可以得到NaCl ，电解熔融NaCl 可制备Cl 2 D ．利用潮汐发电是将化学能转化为电能

3、从海水中提取镁的工艺流程图可表示如图所示：

下列说法不正确的是( )

A ．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B ．步骤⑥电解MgCl 2时阴极产生氯气

C ．步骤⑤可将晶体置于HCl 气体氛围中脱水 D ．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 【考点回顾】

海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用。 1、海水水资源的综合利用

海水淡化的方法主要有： 、 、 等。 2、化学资源的利用 ⑴氯碱工业：

[例题]氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取NaOH 的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上发生反应的化学方程式为____ _______，与电源负极相连的电极附近，溶液的pH_________。

（2）工业食盐含Ca 、Mg 等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为____ ________。

-2-

（3）如果粗盐中SO 24含量较高，必须添加钡试剂除去SO 4，该钡试剂可以是

2+

2+

__________。

A ．Ba （OH ）2 B ．Ba （NO 3）2 C．BaCl 2

-（4）为了有效地除去Ca 、Mg 、SO 24，加入试剂的合理顺序为________________，

2+

2+

A ．先加入NaOH ，后加入Na 2CO 3，再加入钡试剂

B ．先加入NaOH ，后加入钡试剂，再加入Na 2CO 3 C ．先加入钡试剂，后加入NaOH ，再加入Na 2CO 3

（5）脱盐工序中利用NaOH 和NaCl 在溶解度上的差异，通过_________________、冷却、_______________________（填写操作名称）除去NaCl 。

（6）用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl 2和NaOH 反应；采用无隔膜电解冷的食盐水，Cl 2和NaOH 充分接触，产物仅是NaClO 和H 2，相应的化学方程式为______________ ______________。 ⑵海水提镁

[例题]由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是（ ） A ．②④⑤③① ⑶海水提溴

B ．③②④①⑤

C ．③④②⑤①

D ．②④③⑤①

[例题] 空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：

(1) 溴在周期表中位于_________周期，_________族。

(2) 步骤①中用硫酸酸化可提高Cl 2的利用率，为什么？ 。 (3) 步骤④的离子方程式：________________________________________ 。 (4) 步骤⑥的蒸馏过程中，溴出口温度为何要控制在80—90C 。温度过高或过低都不利

于

生

产

，

请

解

释

原

因:___________________________________________ 。

(5) 步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大

的特点进行分离。分离仪器的名称是_____________，分离时液溴从分离器的_____(填“上口”或“下口”)排出。

（6）为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴，而要经过“空气吹出、SO 2吸收、氯化”： 。 ⑷海水提碘

[例题]某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。

（1）第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有 （填代号，限填3项）。 A ．试管 B．瓷坩埚 C．坩埚钳 D．铁三角架 E ．泥三角 F．酒精灯 G．烧杯 H．量筒

（2）第2步：I ˉ溶液的获取。操作是 。 （3）第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用 （填代

号）。

A ．浓硫酸 B．新制氯水 C．KMnO 4溶液 D．H 2O 2

理由是 。 （4）第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含碘。

[巩固练习]1、（08年山东理综·30）食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。

（1）粗食盐常含有少量K 、Ca 、Mg 、Fe 、SO 4等杂质离子，实验室提纯NaCl 的流程如下：

＋

2＋

2＋

3＋

2－

提供的试剂：饱和Na 2CO 3溶液 饱和K 2CO 3溶液 NaOH溶液 BaCl2溶液 Ba(NO3) 2

溶液 75%乙醇 四氯化碳

①欲除去溶液I 中的Ca 、Mg 、Fe 、SO 4离子，选出a 所代表的试剂，按滴加顺序依次是 （只填化学式）。

②洗涤除去NaCl 晶体表面附带的少量KCl ，选用的试剂为 。

（2）用提纯的NaCl 配制500 mL 4.00 mol·L NaCl溶液，所用仪器除药匙、玻璃棒外还有 （填仪器名称）。

（3）电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的H 2为2 L，则同样条件下收集的Cl 2 （填“＞”、“=”或“＜”）2 L，原因

是 。装置改进后可用于制备NaOH 溶液，若测定溶液中NaOH 的浓度，常用的方法为 。

（4）实验室制备H 2和Cl 2通常采用下列反应：

-1

＋

2＋

2＋

3＋

2－

Zn ＋H 2SO 4=ZnSO4＋H 2↑ MnO 2＋4HCl(浓)

△

MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O

据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H 2的装置 （填代号）和制备并收集干燥、纯净Cl 2的装置 （填代号）

。

可选用制备气体的装置：

答案：

（1）①BaCl2、NaOH 、Na 2CO 3（错选或多选本小题不得分。NaOH 溶液的加入顺序及是否答Na0H 不影响得分） ②75％乙醇

（2）天平、烧杯、500 mL容量瓶、胶头滴管

（3）

2．（09年天津理综·9）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）请列举海水淡化的两种方法： 、 。

（2）将NaCl 溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H 2、 、 、或H 2、 。 （3）步骤Ⅰ中已获得Br 2，步骤Ⅱ中又将Br 2还原为Br ，其目的为 。 （4）步骤Ⅱ用SO 2水溶液吸收Br 2，吸收率可达95％，有关反应的离子方程式为 ，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是 。

（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br 2

的沸点为59℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，了如下装置简图：

请你参与分析讨论：

①图中仪器B 的名称： 。

②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是 。 ③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件： 。

④C中液体产生颜色为 。为除去该产物中仍残留的少量Cl 2，可向其中加入NaBr 溶液，充分反应后，再进行的分离操作是 。

答案：（1）蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其其他合理答案中的任意两种 （2）Cl 2 NaOH NaClO

（3）富集溴元素

（4）Br 2＋SO 2＋2H 2O=4H＋SO 4＋2Br 强酸对设备的严重腐蚀

（5）①冷凝管 ②Br2腐蚀橡胶③控制温度计b 的温度，并收集59℃的馏分④深红棕色 分液（或蒸馏）

解析：本题考查海水中提取溴的实验。电解NaCl 溶液的方程式为：2NaCl + 2H2O 电解

＋

2－

－

2NaOH+H2↑+Cl2↑，其中Cl 2有可能与NaOH 会生成NaClO 。步骤I 中的Br 2的浓度很

小，多次用SO 2反复吸收，最终用Cl 2处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性可以氧化SO 2，生成H 2SO 4，因此要注意酸对设备的腐蚀问题。溴具有腐蚀性，可以腐蚀橡胶。蒸馏的目的，就是通过沸点不同而提纯Br 2，所以要通过温度计控制好Br 2沸腾的温度，尽可能使Br 2纯净。

第二课时 纯碱工业

【考纲要求】以合成氨工业生产为例，用化学反应速率和化学平衡的观点理解工业生产的条

件。

【课前练习】某工厂用CaSO 4、NH 3、H 2O 、CO 2制备（NH 4）2SO 4，其工艺流程如下：

下列推断不合理的是

A ．直接蒸干滤液得到纯净的（NH 4）2SO 4 B ．生成1mol （NH 4）2SO 4至少消耗2molNH 3 C ．CO 2可被循环使用

提纯

NH 4）2SO 4

生石灰

3

煅烧

D ．往甲中通CO 2有利于（NH 4）2SO 4生成 一．纯碱工业中的化学反应原理。

[例1]（05上海26）我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

(1) 上述生产纯碱的方法称

，副产品的一种用途为

。 。

(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是 (3) 写出上述流程中X 物质的分子式

。

（填上述流

(4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是

。

(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。

(6) 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有

(a) 增大NH 4的浓度，使NH 4Cl 更多地析出

+

。

(b) 使NaHCO 3更多地析出

(c) 使NaHCO 3转化为Na 2CO 3，提高析出的NH 4Cl 纯度

二、纯碱工业中的化工技术。

1． 原料。请对比说明氨碱法和联合制碱法的原料和循环使用的物质。

原料有： ，目标产物是 ，副产物是 ，可循环利用的中间产物有 ，含氯化钙的废液中存在的离子有： 。

5． 侯氏制碱法的原料和副产物与索尔维法有何不同？计算两种方法中原料的原子利用率，分析副产品的价值，据此评价两种制碱法的优劣。

[反馈练习]（07海南化学）纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：

（1）“氨碱法”产生大量CaCl 2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl 2的化学方程式： ；

（2）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程

式： ；

；

（3）CO 2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO 2的来源有何不同？ ；

（4）绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率（%）

= 。 三．纯碱工业中的实验操作。

[例题]（05上海26）1、我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加

。 (6) 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有

(a) 增大NH 4的浓度，使NH 4Cl 更多地析出 (b) (b) 使NaHCO 3更多地析出

(c) 使NaHCO 3转化为Na 2CO 3，提高析出的NH 4Cl 纯度

2、根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na 2CO 3的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl 溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30℃～35℃，搅拌下分批加入研细的NH 4HCO 3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO 3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na 2CO 3固体。

+

。

43请回答： （1）反应温度控制在30℃～35℃，是因为若高于35℃，则 ，若低于30℃，则 ；为控制此温度范围，采取的加热方法为 。

（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是 。静置后只析出NaHCO 3晶体的原因是 。用蒸馏水洗涤NaHCO 3晶体的目的是除去 杂质（以化学式表示）。

（3）过滤所得的母液中含有 （以化学式表示），需加入 ，并作进一步处理，使NaCl 溶液循环使用，同时可回收NH 4Cl 。 [巩固练习] 1、某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO 4，与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备(NH4) 2SO 4的工艺流程：

请回答以下问题：

（1）合成氨反应的化学方程式是 ，该反应在 （填设备名）中发生。沉淀池中发生的主要反应方程式是 ，该反应能够发生的原因是 。

（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是 ，可以循环使用的X 是 。

（3）该生产过程中的副产品是 。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 ；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程的主要缺陷是 。

2．（08广州一模25题）、溴酸钾（KBrO 3）为白色晶体，是一种常用的氧化剂和分析试剂，加热到370℃分解为溴化钾和氧气。用氯气生产溴酸钾的工艺流程如下：

粗溴酸钾

（1）“合成”过程所发生的反应中，氧化剂是___________，还原剂是___________。 反应的化学方程式为______________________________________________________。 （2）“复分解”过程中反应的化学方程式为______________________________________。 （3）上述流程中第二次过滤的滤渣主要成分是________________。

（4）“趁热过滤”过程中“趁热”的原因是_________________________________________。 答案：（05上海26）（本题共12分） （1） 联合制碱法或侯德榜制碱法

化肥或电解液或焊药等（其他合理答案均给分）

（2） NH 3 + CO2 + H2O + NaCl → NH4Cl + NaHCO3↓

或 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO 3

（3） CO 2 （4） I

过滤

NH 4HCO 3 + NaCl → NaHCO3↓ + NH4Cl

（5） 稀硝酸和硝酸银溶液

（6） a 、c

2．（1）2NH 4Cl ＋Ca(OH)2＋NH 4Cl ；2NaHCO 3

2NH 3↑＋CaCl 2＋2H 2O （2）NH 3＋CO 2＋H 2O ＋NaCl(饱和) ＝NaHCO 3↓

Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ；（3）“氨碱法”的CO 2来源于石灰石煅烧，“联

合制碱法”的CO 2来源于合成氨工业的废气。（4）由于总反应可看作是：2NH 3＋2NaCl ＋CO 2＋H 2O = Na 2CO 3＋2NH 4Cl ，所以：原子利用率(%)＝目标产物总质量×100%＝

反应物总质量

m (Na2CO 3) +m (NH4Cl)

×100%；

m (NaCl)+m (NH3) +m (CO2) +m (H2O)

3．（1）NH 4HCO 3分解； 反应速率降低； 水浴加热

（2）使反应充分进行； NaHCO3的溶解度最小； NaCl、NH 4Cl 、NH 4HCO 3 （3）NaHCO 3、NaCl 、NH 4Cl 、NH 4HCO 3； HCl 4。（1）

合成塔 CaSO4＋CO 2＋2NH 3＋H 2O ＝CaCO 3↓＋(NH4) 2SO 4，

生成的CaCO 3溶解度小于CaSO 4有利于反应向正向进行。（2）一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO 2的吸收。 CO2（3）生石灰 该流程中，产生的CO 2循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生。 由于CaSO 4的溶解度较小，此反应的产率会比较低。

5．答案（1）Cl 2 （1分） Br2（1分） 6MgO+Br2+5Cl2 == Mg(BrO3) 2+5MgCl2（2分） （2）Mg(BrO3) 2＋2KCl == MgCl2＋2KBrO 3（2分） （3）MgCl 2（1分）

（4）防止溴酸钾结晶析出（1分） （5）2KBrO 3

2KBr + 3O2↑ （1分）

油炸和烘焙的温度条件不能保证溴酸钾完全分解（1分）

第三课时 硫酸、硝酸工业 [考纲要求]

1．掌握硫酸和硝酸的制备原理、性质、用途。 2．了解常见化肥的基本性质。

3．能够通过对自然界、生产、生活中的化学现象的观察，获取有关的感性知识和印象，并对这些感性知识进行初步加工和记忆。

4．能将实际问题（或题设情境）分解，找出解答的关键。能够运用自己存储的知识，将它们分解、迁移转换、重组，使问题得到解决的应用能力。 [课前练习]

1、下列说法不正确的是 （ ） ．．．

A ．接触法制硫酸的主要步骤是造气、接触氧化和三氧化硫的吸收 B ．硫酸厂应该建在靠近原料产地的地区

C ．由于常压下SO 2转化为SO 2的转化率很高，所以SO 2接触氧化时不采用高压的反应条

件

D ．工业“三废”的综合利用不仅减少污染，还获得有用的副产品

2、在硫酸的工业制法中，下列生产操作及生产操作的主要原因二者都正确 的是 （ ）

A 从沸腾炉中出来的炉气须净化，回为炉气中的杂质会与SO 2发生反应 B 硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的不能燃烧

C SO3 用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便SO 3吸收完全 D SO2氧化成SO 3时需要使用催化剂，这样可以提高SO 2的转化率

一、 工业制硫酸

[例题] 在硫酸工业中，通过下列反应使SO 2转化为SO 3：2SO 2+O2

知常压下平衡混合气体中SO 3体积分数为91%。试回答：

（1）在生产中常用过量的空气是为了_ _________________________________。 （2）加热到400℃～500℃是由于_____ ______________________________。 （3）压强采用_____________，原因是_______ ___________________________。 （4）常用浓H 2SO 4来吸收SO 3而不用水，因为________ _ __ ________________。 答案：（1）增大氧气浓度，提高成本较高的SO 2的转化率 （2）在此温度下，催化剂活性强，反应速率快，可缩短到达平衡的时间，提高单位时间内SO 3的产率 （3）常压 因常

2SO3，ΔH ＜0，已

压下平衡混合气体中SO 3的体积分数已达91%，若再加压，对设备动力系统要求高，成本高，加压已无实际意义 （4）用水吸收易形成酸雾，降低吸收速率；防止空气污染。 【练习】下列说法不正确的是 （ ） ．．．

A ．接触法制硫酸的主要步骤是造气、接触氧化和三氧化硫的吸收 B ．硫酸厂应该建在靠近原料产地的地区

C ．由于常压下SO 2转化为SO 2的转化率很高，所以SO 2接触氧化时不采用高压的反应条

件

D ．工业“三废”的综合利用不仅减少污染，还获得有用的副产品

[小结]硫酸工业综合经济效益的讨论

(1)环境保护与原料的综合利用。化工生产必须保护环境，严格治理“三废”，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用。硫酸厂的“三废”处理方法是：

①尾气吸收（氨吸收法） SO 2+2NH3+H2O ＝（NH 4）2SO 3

（NH 4）2SO 3+H2SO 4＝（NH 4）2SO 4+SO2+H2O ②废水处理（石灰乳中和法） Ca （OH ）2+H2SO 4＝CaSO 4+2H2O ③废渣利用，制砖或制造水泥

(2)能量的充分利用。化工生产中应充分利用反应热，这对于降低成本具有重要意义。硫酸生产中的反应热不仅用于预热反应物满足自身能量的需要，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量能量（供热发电）。

(3)厂址选择和生产规模。化工厂厂址的选择，涉及原料、水源、能源、土地供应，市场需求、交通运输和环境保护等因素，应对这些因素综合考虑，作出合理的抉择。由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因此硫酸厂应建在靠近硫酸消费中心的地区，应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。工厂规模大小，主要由硫酸用量的多少来决定。 二、合成氨

[例题]氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：N 2(g)+3H2

(g)—92.4kJ/mol他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。试回答下列问题：

（1）合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是 （填序号）

A 、采用较高压强（20Mpa~50Mpa） B 、采用500℃的高温

C 、用铁触媒作催化剂

D 、将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,N 2和H 2

循环到合成塔中并补充N 2和H 2

2NH 3(g)；△H=

（2）右图是实验室模拟工业法合成氨的简易装置。简述检验有氨气生成的方法 。

（3）在298K 时，将10molN 2和30molH 2放入合成塔中，为何放出的热量小于924kJ ？ 。 （4）1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos 和Stoukides 采用高质子导电性的SCY 陶瓷（能传递H ），实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨。其实验装置如图。阴极的电极反应式 。 ．答案：（1）A 、D

（2）用湿润的红色石蕊试纸放到管口处，若变蓝说明有氨气生成。

（3）该反应是可逆反应，10molN 2和30molH 2不可能完全反应，所以放出的热量小于924kJ 。

（4）N 2+6 H+6ｅ＝2NH 3

三、氨氧法制硝酸

[例题]（09年海南化学·20.4）（11分）

工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂铑合金丝网）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：

（1）氨催化氧化的化学方程式为 ：

（2）原料气中空气必须过量，其主要原因是 ； （3）将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是 ； （4）水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为 ，为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为 （答2项）。

答案：（11分）

催化剂

（1）4NH 3＋5O 2△ 4NO ＋6H 2O （3分）

+

－

+

（2）提高氨的转化率和一氧化氮的转化率（2分） （3）增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积（2分） （4）3NO 2＋H 2O=2HNO3＋NO 加压 降温（4分） 解析：（

1）

（2）根据平衡原理，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，以提高原料的转化

率；

（3）这是为了增大铂铑合金的表面积，使接触面积增大，提升催化的效果；

（4）为了提高吸收率，可根据溶解过程放热采用降温处理，且气体的吸收可用加压的方式。 [巩固练习]1、工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO 2 转化为SO 3是一个关键步骤。压强及温度对SO 2转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO 2 7% O2 11% N2 82%）；

(1) 已各SO 2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？ ；

（2）在大400~500℃时，SO 2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：

；

（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO 2的转化率？ （填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？ （填“是”或“否”）； （4）为提高SO 3吸收率，实际生产中用 吸收SO 3；

（5）已知：2SO 2(g)＋O 2(g)＝2SO 3(g)；△H＝－196.9kJ·mol，计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO 3质量和由SO 2生产这些SO 3所放出的热量。

答案：（1）压强一定时，温度升高时，SO 2转化率下降, 说明升温有利逆反应的进行，所以正反应为放热反应。（2）增大压强对提高SO 2转化率无显著影响，反而会增加成本。（3）否 否 （4）浓硫酸 （5）8.0×10t 9.83×10kJ

解析：（1）根据表格中的数据可以看出，在相同压强下（如在0.1MPa 下）升高温度（如由400℃升高到500℃）时SO 2的转化率降低（由99.2%降低为93.5%），即升高温度时此化学平衡向逆反应方向移动，而升高温度化学平衡应该向吸热反应方向移动，所以此反应的正反应为放热反应。

（2）根据表格中的数据可以得知：在0.1MPa （即常压1atm 下）SO 2的转化率已经很高，如在400℃时已达99.2%，若增大压强到10MPa （即100atm ），压强增大了100倍但是SO 2的转化率值增大为99.9%，只增大了0.7%变化不大。而压强增大100倍，需要对设备的材料、

3

9

－1

动力、能源等都作相应的提高，既要增大成本投入。

（3）使用催化剂只能改变化学反应的速率，改变反应到达平衡的时间，不能使化学平衡发生移动，即对SO 2的转化率不产生影响；而在一定条件下，化学反应放出的热量与参加反应的反应物的量成正比，因SO 2的转化率不变，所以反应放出的热量也不会增大。

（4）在生产实际中是采用98.3%的浓硫酸作吸收剂来吸收SO 3的。因为若用水进行吸收会形成酸雾，将影响SO 3的吸收速率和效率。

（5）1万吨98%的硫酸含H 2SO 4的质量：9.8×10g 。 设需要SO 3的质量为x ，该反应产生的热量为y 。

H2SO 4 ～ SO3 ～ 放出的热量

98g 80g 196.9kJ 9.8×10g x y 则

9

9

98g 80g 196. 9kJ 39

，解得x =8.0×10t y =9.83×10kJ 。 ==

x y 9. 8⨯109g

2、下面是合成氨的简要流程示意图：

沿x 路线回去的物质是

A ．N 2和H 2 B．催化剂 C．NH 3 D ．H 2 3、利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：

依据上述流程，完成下列填空：

(1)天然气脱硫时的化学方程式是_______________________________________。

(2) n mol CH4经一次转化后产生CO 0. 9n mol，产生H 2___________________________mol （3）K 2CO 3（aq ）和CO 2反应在加压下进行，加压的理论依据是__________________

A ．相似相溶原理 B．勒夏特列原理 C．酸碱中和原理

(4)由KHCO 3分解得到的CO 2可以用于___________________________（写出一种用途）。 (6) 整个流程有三处循环，一是Fe （OH ）3循环，二是K 2CO 3（aq ）循环，请在上述流程

图中标出第三处循环（循环方向、循环物质）。

答案：（1）3H 2S+2Fe（OH ）3＝Fe 2S 3+6H2O

（2）2. 7 n （3）B （4）生产纯碱（或作制冷剂等，其他合理答案也可以）

4、甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同，试解答下列问题：

(1)用化学方程式表示甲、乙、丙三个工厂合成尿素的原料气H 2和CO 2的生产过程。 ①甲厂以焦炭、空气和水为原料； ②乙厂以天然气、空气和水为原料；

③丙厂以石脑油（主要成分C 5H 12）、空气和水为原料。

(2)按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H 2和CO 2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH 3（换算为H 2的物质的量）和CO 2物质的量之比，则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？

5、制取硝酸铵的流程图如下：

请回答下列问题：

(1)合成氨的原料通常各来自何处？ (2)已知N 2（g ）+3H2（g ）①什么是可逆反应?

②为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取哪些措施？

(3)写出氨催化氧化的化学方程式。铂—铑合金网有何作用？为什么铂铑合金网未预热也会发热？

(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？写出反应式。

(5)举出硝酸铵的两种主要用途。解释为什么该用途对现代社会非常重要？

(6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均式量为8. 5的H 2和N 2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均式量为10，此时N 2的转化率为______________，平衡混合气体中NH 3的体积分数为____________________________________。

6、我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些

水蒸汽2NH 3（g ），ΔH ＝－92 kJ·mol。请解释：

－1

甲 （1）已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃，p k Pa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ 热量。该反应的热化学方程式是： 。

（2）在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由： 。 （3）当甲烷合成氨气的转化率为75％时，以5.60×10L 甲烷为原料能够合成 L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）

（4）已知尿素的结构简式为请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分H 2N －－NH 2，

7

异构体的结构简式：① ，② 。 答案：4、（1）甲厂：C+H2O （g ）

CO+H2

CO+H2O （g ）N 2+3H2

2NH 3

CO 2+H2

乙厂：CH 4+H2O （g ）−−−−−−−→CO+3H2

CO+H2O （g ）丙厂：C 5H 12+5H2O （g ）

CO 2+H2 N2+3H25CO+11H2

2NH 3

700︒C -900︒C

CO+H2O （g ）N 2+3H2

2NH 3

CO 2+H2

5、（1）N 2取自于空气，H 2可来自于水煤气；

（2）①略；②可采取增压、适当温度和使用铁触媒等措施； （3）4NH 3+5O2

4NO+6H2O ，Pt －Rh 合金网起催化作用；因为氨的催化氧化反应是放

热反应，保证Pt －Rt 合金网达到一定温度而不必预热； （4）可用碱液吸收氮的氧化物： NO+NO2+2NaOH＝＝＝2NaNO 2+H2O

（5）NH 4NO 3可作化肥和炸药。前者可促使植物生长，增加农作物产量；后者可用于军事、建设上制造炸药，故该物质对现代社会的发展与和平作用重大； （6）30% 17. 6% 6．（10分） （1）CH 4(g)+H2O(g)

CO(g)+3H2(g)；△H＝2a kJ/mol (2分)

（2）增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度，增大氮气和氢气的浓度都有利于平衡向正反应方向移动。（2分）

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①H －－NH －NH 2

②NH 4N ＝C ＝O

（3）1.12×10 ；（2分） （4） （4分）