褪去化学工艺类命题的面纱

2025-01-05 13:09 来源：文化之窗本文影响了：184人

化学的最终贡献是改造自然，造福人类。在高考命题中，与生产生活实际相结合的题目屡见不鲜，本文以经典高考题为例，从命题立意入手，结合思路点拨、规范解答三个层次进行详细剖析。

1.（1）固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可减少二氧化硫对大气的污染。下列物质中可用做固硫剂的有

A．CaO B．Na₂CO₃ C．NH₄NO₃ D．P₂O₅

（2）以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下：

请回答下列问题：

①在炉气制造中，生成SO₂的化学方程式为______________；

②炉气精制的作用是将含SO₂的炉气_______________、___________及干燥，如果炉气不经过精制，对SO₂催化氧化的影响是_______________；

③精制炉气（含SO₂体积分数为7％、O₂为ll％、N₂为82％）中SO₂平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中，SO₂催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右（对应图中A点），而没有选择SO₂转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是______________、__________________；

④在SO₂催化氧化设备中设置热交换器的目的是_______、_________，从而充分利用能源。

【命题立意】本题考查工业生产硫酸的原理和流程，应用所学理论分析、选择合适的反应条件。

【思路点拨】工业生产条件的选择与反应的速率和平衡时的转化率有关，还与反应条件的实现难易、生产的成本有关。

【规范解答】（1）CaO能与SO₂反应：SO₂+CaO＝CaSO₃，Na₂CO₃能与SO₂反应：SO₂+ Na₂CO₃＝Na₂SO₃+CO₂，二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中；NH₄NO₃和P₂O₅均不与SO₂反应。（2）SO₂在催化氧化过程中，炉气中含有的砷、硒化合物等杂质和矿尘，都会使催化剂中毒，失去催化能力，因而需要除尘、水洗；水蒸气对设备和生产有不良影响，故需干燥。B点的转化率虽高，但压强高于常压，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，另外，常压下转化率已经达到97%左右，转化率已经很高，加压，对平衡转化率的影响不大，故不选择B点时的压强。C点的转化率虽高，但C点的温度低，此时催化剂的活性不是最大，反应速率低，故选择催化剂的活性最大的A点时温度；

【答案】（1）A、B

（2）①4FeS₂+11O₂

2Fe₂O₃+8SO₂

②除尘水洗矿尘，砷、硒等化合物使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响。

③不选B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大，SO₂原料的转化率在1个大气压下已经达到97%左右，再提高压强，SO₂的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压。

不选择C点，因为温度低，SO₂转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高。故选择A点，不选C点。

④利用反应放出的热量预热原料气；上层反应气经热交换器温度降到400℃～500℃进入下层使反应更加完全。

2.水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：

（1）天然水中溶解的气体主要有____________、____________。

（2）天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是___________（填其中任何两种）其净水作用的原理是_________________________；

（3）水的净化与软化的区别是水的净化是用混凝剂（如明矾等）将_____；

（4）硬度为1°的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质（如7.1mg MgO）。若某天然水中c