（14分）硝酸是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：（1）以N2和H2为原料合成氨气。反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H<0① - 高中化学试题 - 超级试练试题库

题目

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（14分）硝酸

是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：
（1）以N₂和H₂为原料合成氨气。反应N₂（g）+3H₂（g）

2NH₃（g） △H<0
①下列措施可以提高H₂的转化率是（填选项序号）          。
a．选择适当的催化剂                            b．增大压强
c．及时分离生成的NH₃                         d．升高温度
②一定温度下，在密闭容器中充入1molN₂和3molH₂发生反应。若容器容积恒定，达到平衡状态时，气体的总物质的理是原来的

，则N₂的转化率a₁=        ；
若容器压强恒定，达到平衡状态时，N₂的转化率为a₂，则a₂    a₁（填“>”、“<”或“=”）。
（2）以氨气、空气为主要原料制硝酸。
①NH₃被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是       。
②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O₂（g）

2NO₂（g）△H>0
该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如右图所示。若t₂、t₄时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）。

a．在t₁~t₂时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b．在t₂时，采取的措施可以是升高温度
c．在t₃~ t₄时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d．在t₅时，容器内NO₂的体积分数是整个过程中的最大值
（3）硝酸厂常用如下2种方法处理尾气。
①催化还原法：催化剂存在时用H

₂将NO₂还原为N₂。
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g） △H=-483.6kJ/mol
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）   △H=+67.7kJ/mol
则H₂还原NO₂生成水蒸气反应的热化学方程式是             。
②碱液吸收法：用Na₂CO₃溶液吸收NO₂生成CO₂。
若每9.2gNO₂和Na₂FCO₃溶液反应时转移电子数为0.1mol，则反应的离子方程式是           。

答案

（1）①（2分）bc
②（2分）12.5%
（2分）>
（2）①（2分）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O
②（2分）ab
（3）①（2分）4H₂(g)+2NO₂(g)=N₂(g)+4H₂O(g) △H=-103.9kJ/mol
②（2分）2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂

解析

略

核心考点

试题【（14分）硝酸是一种重要的化工原料，工业上生产硝酸的主要过程如下：（1）以N2和H2为原料合成氨气。反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H<0①】；主要考察你对绿色化学等知识点的理解。[详细]

举一反三

重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)广泛用作氧化剂、鞣革剂等。以铬矿石(主要成分为
0₃，还含有FeO、A1₂0₃、Si0₂等杂质)为原料制取重铬酸钠的流程如下：

请回答下列问题：
(1)Cr₂0₃在高温焙烧时反应的化学方程式为     。
(2)生产过程中，调节(含Na₂Cr0₄、Na₂Si0₃、NaAl0₂
的溶液)pH的目的是       。
(3)某化工厂采用石墨作电极电解Na₂Cr0₄溶液，实现了
Na₂Cr0₄转化为Na₂Cr₂0₇的生产，其原理如下图所示。

①写出阳极的电极方程式：        ；
②此生产方法和上述流程相比的优点主要有     。
(4)Na₂Cr₂0₇可用于测定废水的化学耗氧量(即COD，指每升水样中还原性物质被
氧化所需要的0₂的质量)。现有某水样100．00 mL，酸化后加入c_l mol／L。的
Na₂Cr₂0₇溶液

mL，使水中的还原性物质完全被氧化(还原产物为

)；再用

的FeS0₄溶液滴定剩余的

，结果消耗FeS0₄溶液

mL。则该水
样的COD为

。

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（8分）【化学—化学与技术】
硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
（1）若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在     的郊区（填标号）；
A．有丰富黄铁矿资源的城市  B．风光秀丽的旅游城市
C．消耗硫酸甚多的工业城市D．人口稠密的文化、商业中心城市
（2）CuFeS₂是黄铁矿的另一成分，煅烧时CuFeS₂转化为CuO、Fe₂O₃和SO₂，该反应的化学方程式为               。
（3）在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是  。
A．黄铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中燃烧
B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应
C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率
D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率
（4）由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不同而变化（见下表）

沸腾炉温度/℃	600	620	640	660
炉渣中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。

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[化学——选修化学与技术]（15分）
工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N₂（g）+3H₂（g）

2NH₃（g），其
部分工业流程如下：

回答下列问题：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g） △H=180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g） △H=-905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂（g） △H=-483.6kJ/mol
则N₂（g）+2H₂

2NH₃（g）的△H=         ；
（2）如果工业上，在一定温度下，将1.5molN₂气体和6molH₂气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时，容器内气体的压强为起始时的80%，则其平衡常数为          。改变下列条件，能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是             ;
①增大压强                                                    ②增大反应物质的浓度
③使用催化剂                                                ④降低温度
（3）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氢气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列哪种方
法？                （填编号）
①过滤                           ②蒸馏                    ③渗析                    ④萃取
理由是                                         ;
（4）可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟（成份为氯化铵）生成。该反应的化学方程式为                              ；
（5）假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20mol/L，实验室若需用80mL浓度为5mol/L的氨水时，需取20mol/L的氨水          mL（用100mL的容量瓶）。假如该氨水的pH=a，加入相同体积的盐酸时，溶液呈中性，则此盐酸的pH        14-a（填“大于”“小于”或“等于”）。

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（15分）[化学与技术]硫酸在日常生产生活中应用非常广泛。请回答硫酸工业中的如下问题：
（1）早期生产硫酸以黄铁矿为原料，目前很多国家都已经限制以黄铁矿为原料而以硫黄为原料，以硫黄为原料的优点是。
（2）工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃，是一个关键步骤。压强及温度对SO₂转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO₂7％；O₂11％；N₂ 82％）；

压强/Mpa 转化率/% 温度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

利用表中数据分析。在实际生产中选择的适宜生产条件是：温度_______ ℃，压强 ___________MPa。
（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO₂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SO₃吸收率，实际生产中用吸收SO₃。
（5）在催化反应室中设有热交换装置，以下叙述与热交换装置的作用有关的是______（填写序号）。

A．保护环境。防止空气污染	B．充分利用热量，降低生产成本
C．升高温度，提高SO₂的转化率	D．防止催化剂中毒

（6）在硫酸工业尾气中，SO₂是主要大气污染物，必须进行净化处理，处理方法可用 ________（填名称）吸收，然后再用硫酸处理，重新生成SO₂和一种生产水泥的辅料，写出这两步反应的化学方程式_______________________________________。

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（10分）MnO₂和锌是制造干电池的主要原料。某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的主要成份为：
软锰矿：MnO₂含量≥65% Al₂O₃含量为4%
闪锌矿：ZnS含量≥80% FeS、 CuS、 CdS含量各为2%
电解法生产MnO₂传统的工艺主要流程为：软锰矿加煤还原焙烧；用硫酸浸出焙烧料；浸出液经净化后再进行电解，MnO₂在电解池的阳极析出。
电解锌的传统生产工艺为：闪锌矿高温氧化脱硫再用热还原法还原得粗锌：
2ZnS＋O₂

2ZnO＋2SO₂ 2C＋O₂

2CO ZnO＋CO

Zn(g)＋CO₂
将用热还原法制得的粗锌溶于硫酸，再电解ZnSO₄溶液可生产纯度为99.95%的锌。
现在生产MnO₂和锌的新工艺主要是通过电解获得MnO₂和锌，副产品是硫、金属铜和镉。简化流程杠图如下：

试回答下列问题：
（1）Zn的原子序数为30，它在元素周期表中的位置是           ；软锰矿、闪锌矿粉未与硫酸溶液共热时析出硫的反应为氧化－还原反应，例如：MnO₂＋ZnS＋2H₂SO₄＝MnSO₄＋ZnSO₄＋S↓＋2H₂O，据此写出MnO₂在酸性溶液中分别FeS发生氧化－还原反应的化学方程式                                  ；软锰矿中Al₂O₃溶于硫酸的离子方程式                         ；由滤渣甲回收硫黄的实验方法是                              ；
（2）用离子方程式表示浸出液A与适量Zn粉作用得到滤液B与滤渣乙的过程     ______________________________________________________________________。
（3）滤渣丙的化学成分是              ；
（4）用铁和铂电极电解MnSO₄和ZnSO₄的混合溶液可以得到Zn和MnO₂，电解时，铁做       极，铁极发生的电极反应为                      。

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