逍遥右脑 2013-06-09 02:59
专题5 第3讲 化学与技术（选修2）
一、
1．(2011浙江杭州高三一检)竖炉冶铁工艺流程如下图。使天然气产生部分氧化，并在特殊的燃烧器中使氧气和天然气燃烧：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－802 •ol－1，催化反应室发生的反应为：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)
ΔH2＝＋216 •ol－1；CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g) ΔH3＝＋260 •ol－1，(不考虑其他平衡的存在)，下列说法正确的是( )
A．设置燃烧室的目的是产生CO2和水蒸气作原料气与甲烷反应
B．催化室需维持在550～750℃，目的仅是提高CH4转化的速率
C．加入铁矿石时，将铁矿石粉碎，目的是加快反应速率提高原料利用率
D．增大催化反应室的压强，甲烷的转化率减小，平衡常数减小
答案：C
点拨：从图中可以看出，燃烧室中产生的气体为CH4和O2，且其体积比恰好为1∶2，A错误；温度升高，有利于平衡正向移动，B错误；压强改变不能影响平衡常数，因为平衡常数只受温度影响，D错误。
2．下列由事实得出的结论错误的是( )
A．维勒用无机物合成了尿素，突破了无机物与有机物的界限
B．门捷列夫在前人工作的基础上发现了元素周期律，表明科学研究既要继承又要创新
C．C60是英国和美国化学家共同发现的，体现了国际科技合作的重要性
D．科恩和波普尔因理论化学方面的贡献获诺贝尔化学奖，意味着化学已成为以理论研究为主的学科
答案：D
点拨：化学是一门以实验为基础的自然科学。
3．二十世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高做出了巨大贡献。下列各组物质全部由化学合成得到的是( )
A．玻璃 纤维素 青霉素B．尿素 食盐 聚乙烯
C．涤纶 洗衣粉 阿司匹林D．石英 橡胶 磷化铟
答案：C
点拨：本题是一道贴近生活的题目，A项中的纤维素，B项中的食盐，D项中的石英均不需人工合成。
4．石油裂化的主要目的是为了( )
A．提高轻质液体燃料的产量B．便于分馏
C．获得短链不饱和气态烃D．提高汽油的质量
答案：A
点拨：石油裂化的目的是为了提高轻质液体燃料的产量和质量，其中以产量为主要目的。
5．与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是( )
A．提高了原料的原子利用率B．降低了生产成本
C．减少了环境污染D．减轻了对设备的腐蚀
答案：D
点拨：联合制碱法把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐的利用率，缩短了生产流程，减少了环境污染。
6．(2011•东师大附中)下列关于工业生产的说法中正确的是( )
A．氯碱工业中阳离子交换膜的主要作用是防止氯气和氢气以及氢氧化钠反应
B．硫酸工业中合成SO3通常采用常压，是因为常压比高压更有利于SO3的生成
C．电解精炼铜时，纯铜作为阳极，粗铜作为阴极
D．工业合成氨通常采用500℃的高温主要是为了提高氮气的转化率
答案：A
点拨：A项，阳离子交换膜只允许阳离子通过，从而阻止阴极产生的氢气和阳极产生的氯气相混合而引起爆炸，同时也能避免氯气和氢氧化钠反应生成NaClO而影响烧碱的纯度；B项，硫酸工业中合成SO3通常采用常压是因为常压下SO2的转化率已经很高，考虑到经济效益，所以不采用高压；C项，电解精炼铜时，粗铜在阳极发生氧化反应，铜离子进入溶液，金、银等不活泼金属沉降为阳极泥，锌、铁、镍等发生氧化反应进入溶液，溶液中的铜离子在阴极发生还原反应析出；D项，工业合成氨常采用500℃的高温主要是因为该温度下催化剂的活性高，反应速率快。
7．(•江苏海安)符合实际并用于工业生产的是( )
A．CO2通入氢氧化钠溶液中制Na2CO3
B．H2和Cl2光照制HCl
C．Cl2通入澄清石灰水中制漂 ***
D．用硫黄制硫酸
答案：D
点拨：制Na2CO3的方法是侯氏制碱法，A项错。H2和Cl2的混合气体光照会引起爆炸，工业制HCl的方法是使Cl2在H2中燃烧，B项错。澄清石灰水浓度太小，制取漂 *** 的方法是向石灰乳中通Cl2，C项错。
8．(2010•安徽无为中学)化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中错误的是( )
A．十一国庆燃放的焰火是某些金属元素焰色反应所呈现出的色彩
B．加热能杀死甲型H1N1流感病毒是因为病毒的蛋白质受热变性
C．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置
D．废旧电池应集中回收，并填埋处理
答案：D
点拨：废旧电池中含有大量污染物，故不能填埋处理。
9．(2010•湖南长郡中学)生产、生活离不开各种化学物质，下列说法不正确的是( )
A．不需要通过化学反应就能从海水中获得食盐和淡水
B．潜水艇在紧急情况下可用过氧化钠供氧
C．氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂
D．工业上常用硅制造光导纤维
答案：D
点拨：A中利用日光晒盐，不发生化学反应，A正确；B中过氧化钠与CO2反应可产生氧气，B正确；D中应用二氧化硅制光导纤维，D错。
二、非
10．(2011•辽宁大连高三双基)氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如示意图所示，完成下列：
(1)在电解过程中，与电负极相连的电极上的电极反应式为________________，若检验与电正极相连的电极上的气体产物，实验室中通常选用的化学试剂是________。
(2)工业食盐含Ca2＋、g2＋等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为___________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)如果粗盐中SO42－含量较高，必须添加钡试剂除去SO42－，该钡试剂可以是________。(选填a、b、c)。
a．Ba(OH)2 b．Ba(NO3)2
c．BaCl2
(4)为了有效地除去Ca2＋、g2＋、SO42－，加入试剂的合理顺序为________(选填a、b、c)。
a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
(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。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 淀粉KI溶液
(2)Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓，
g2＋＋2OH－===g(OH)2↓
(3)ac (4)bc (5)蒸发浓缩 过滤
点拨：(1)电解NaCl溶液时，阴极发生还原反应：
2H＋＋2e－===H2↑，阳极发生氧化反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2的检验试剂为KI淀粉溶液，由于Cl2＋2KI===I2＋2KCl，I2遇淀粉变蓝色。
(2)Ca2＋、g2＋须转化为沉淀而除去。
(3)Ba2＋也应转化成BaSO4以除去SO42－，但是除杂时过量的试剂不引入新杂质，b中NO3－作为新杂质不能采用。
(4)由于Ba2＋过量时必须用CO32－除去，所以钡试剂必须在Na2CO3之前加入。
(5)NaCl为杂质，溶解度随温度变化小，应用冷却NaOH的热饱和溶液法除去。
11．(2011•吉林高三一检)Ⅰ.目前，我国采用“接触法”制硫酸，设备如图所示：
(1)图中设备A的名称是__________________，该设备中主要反应的化学方程式为____________________________________________________。
(2)有关接触法制硫酸的下列说法中，不正确的是_________________________________ _______________________________________。
A．二氧化硫的接触氧化在接触室中发生
B．吸收塔用浓度为98.3%浓硫酸吸收三氧化硫
C．煅烧含硫48%的黄铁矿时，若FeS2损失了2%，则S损失2%
D．B装置中反应的条件之一为较高温度是为了提高SO2的转化率
E．硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
(3)科研工作者开发了制备SO2，再用电化学原理生产硫酸的方法，装置如图。为了稳定技术生产，硫酸的浓度应维持不变，则通入的SO2和水的质量比为________。
Ⅱ.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CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2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)CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”中CO2于________，“氨碱法”中CO2于______________________________________。
答案：Ⅰ.(1)沸腾炉
4FeS2＋11O2=====高温2Fe2O3＋8SO2
(2)DE (3)16∶29
Ⅱ.(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)NH3＋H2O＋CO2＋NaCl(饱和)===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(3)合成氨厂 煅烧石灰石
点拨：Ⅰ.(1)“接触法”制硫酸的设备有沸腾炉、接触室和吸收塔。沸腾炉中发生的反应方程式为：
4FeS2＋11O2=====高温8SO2＋2Fe2O3，接触室中的反应方程式为：
2SO2＋O2=====△催化剂2SO3，吸收塔中的方程式为SO3＋H2O===H2SO4。
(2)由于SO3与反应时易形成酸雾，所以常用98.3%的浓硫酸作吸收剂。由于SO2氧化成SO3为放热反应，升高温度有利于提高化学反应速率，不利于提高SO2转化率，接触室中的热交换器是将SO2氧化成SO3放出的热量预热SO2，实现能量的充分利用。
(3)发生反应的方程式为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，设通入SO2与水的质量比为x∶y，则反应后生成的H2SO4与H2O的质量比一定为1∶1，则x64×98y－x64×18＝11， 整理得xy＝1629。
Ⅱ.氨碱法中过滤NaHCO3后剩余的NH4Cl与Ca(OH)2反应生成NH3，以循环利用NH3，但是反应生成的CaCl2作为废弃物，而联合制碱法中，往NH4Cl溶液中加NaCl就析出NH4Cl固体，且利用NaHCO3分解产生的CO2作为原料气通入NaCl溶液中。
12．(2011•江西重点中学盟校高三一联)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。
A．有丰富黄铁矿资的城市B．风光秀丽的旅游城市
C．消耗硫酸甚多的工业城市D．人口稠密的化、商业中心城市
(2)据测算，接触法制硫酸过程中，若反应热都未被利用，则每生产1 t 98%硫酸需消耗3.6×105 能量。请通过计算判断，若反应：SO2(g)＋1/2O2(g)===SO3(g) ΔH＝－98.3 •ol－1；放出的热量能在生产过程中得到充分利用，则每生产1 t 98%硫酸只需外界提供(或可向外界输出)________能量。
(3)CuFeS2是黄铁矿的另一部分，煅烧时，CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2，该反应的化学方程式为：____________________________________________________________。
(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/℃600620640660
矿渣中CuSO4的质量分数/%9.39.29.08.4
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______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)C
(2)6.23×105
(3)4CuFeS2＋13O2===4CuO＋2Fe2O3＋8SO2
(4)SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应，随温度升高，平衡逆移，SO3物质的量减少，所以CuSO4的量减少(或温度升高，SO3物质的量减少，故CuSO4的量减少)
点拨：(1)由于硫酸工业中产生污染，因此B、D错误；H2SO4在运输时，需要考虑其强腐蚀性，强氧化性，因此C为正确选项。
(2)1 t 98% H2SO4中n(H2SO4)＝1×106g×98%98 g•ol－1＝1×104ol，而生成1 ol SO3(即1 ol H2SO4)可释放能量为98.3 ×104＝9.83×105，则每生产1 t 98% H2SO4可向外界输出热量为9.83×105 －3.6×105 ＝6.23×105 。
(3)观察法即可配平该方程式。
(4)由于CuO与SO3可生成CuSO4，则SO3在高温时产量减少，则CuSO4含量降低。
13．(2010•东济宁高三一模)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图。
已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O。
②纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
(1)发生器中鼓入空气的作用可能是__________________________。
(2)吸收塔内发生反应的化学方程式为__________________________________。
(3)在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单实验方法是______________________________________。
(4)从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是________________________ ________________________________________________。
答案：(1)稀释ClO2以防止爆炸
(2)2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2
(3)连续测定吸收塔内溶液的pH
(4)蒸发、 冷却结晶、过滤
点拨：(1)根据题目信息，ClO2易分解爆炸，需用稀有气体或空气稀释到10%以下安全，由此作答。
(2)通入吸收塔的物质为ClO2、NaOH、H2O2，吸收塔中生成物一定有NaClO2，比较Cl元素价态由ClO2中的＋4价降低到NaClO2中的＋3价，则H2O2作为还原剂，其氧化产物为O2，由此配平化学方程式。
(3)NaOH是一种强碱，检验碱的简单方法是测其pH。
(4)从溶液中得到晶体的方法为冷却热饱和溶液法，这是因为NaClO2的溶解度随温度升高而增大。
14．(2011•试题调研)海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起，既可以解决淡水资缺乏的问题，又可以充分利用海洋资。
(1)目前，以下“技术”中，可用于“海水淡化”的是________(填序号)。
①蒸馏法
②膜分离法(电渗析、反渗透)
③冷冻法
④离子交换法
(2)利用海水晒盐的化学原理是________________；分离食盐晶体后的母液中含有KCl、gCl2，经过分离、提纯后，可用于________________。
(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应的离子方程式为______________；电解所用的食盐水需要精制，其原因是__________________；精制时所用试剂：BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液，加入试剂时，Na2CO3溶液必须在加入________之后加入。
(4)近年有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫的废气同时回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：
写出反应②④的化学方程式是：
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案：(1)①②③④
(2)蒸发、结晶 工业上冶炼金属钾和镁
(3)2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋Cl2↑＋H2↑ 粗盐中含有泥沙、Ca2＋、g2＋及SO42－等杂质，杂质离子在碱性溶液中会形成沉淀，损坏离子交换膜 BaCl2溶液
(4)NaOH＋SO2===NaHSO3
NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑
点拨：(1)所列出的“技术”均可用于海水淡化。
(2)利用海水晒盐的化学原理是蒸发、结晶；分离食盐晶体后的母液中含有KCl、gCl2，经过分离、提纯后，可用于工业上冶炼金属钾和镁。
(3)工业上电解饱和食盐水的离子方程式为：
2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋Cl2↑＋H2↑；粗盐中含有泥沙、Ca2＋、g2＋及SO42－等杂质，杂质离子在碱性溶液中会形成沉淀，损坏离子交换膜，故电解所用的食盐水需要精制；精制时加入Na2CO3的目的是除去Ca2＋和过量的Ba2＋，故Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后加入。
(4)根据流程图可知，反应②NaOH＋SO2===NaHSO3反应④NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑。