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第一部分 專題二十六 化學與技術
一、選擇題
1.(2015·上海十三校第二次聯(lián)考)捕碳技術是指從空氣中捕獲CO2的技術。目前NH3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑。下列物質(zhì)中不能作為捕碳劑的是( )
A. B.H2NCH2CH2NH2
C.(NH4)2CO3 D.Na2CO3
解析:CO2是酸性氣體,作為捕碳劑的物質(zhì)應具有堿性, (尿素)不能作為捕碳劑。
答案:A
2.(2015·河北石家莊二中一模)有關化學資源的合成、利用與開發(fā)的敘述合理的是( )
A.大量使用化肥和農(nóng)藥,能不斷提高農(nóng)作物產(chǎn)量
B.通過有機合成,可以制造出比鋼鐵更強韌的新型材料
C.
2、安裝煤炭燃燒過程中的“固硫”裝置,主要是為了提高煤的利用率
D.開發(fā)利用可燃冰(固態(tài)甲烷水合物),有助于海洋生態(tài)環(huán)境的治理
解析:大量使用農(nóng)藥和化肥會造成環(huán)境污染,A項錯誤;安裝煤炭燃燒過程中的“固硫”裝置,是為了減少SO2的排放,C項錯誤;開發(fā)利用可燃冰,有助于開發(fā)新能源,與海洋生態(tài)環(huán)境的治理無關,D項錯誤。
答案:B
3.(2015·福建漳州質(zhì)檢)下列相關工業(yè)制法的描述不正確的是( )
A.電解熔融氯化鈉制取金屬鈉
B.電解熔融的Al(OH)3制取金屬鋁
C.用石英、純堿、石灰石為原料制玻璃
D.用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含雜質(zhì)的粗硅
解析:Al(OH)3受熱易分解
3、,工業(yè)上采用電解熔融Al2O2的方法制取金屬鋁。
答案:B
4.(2015·江蘇泰州二模)制備下列物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)流程合理的是( )
A.由SO2制亞硫酸鈉:SO2NaHSO3溶液Na2SO3溶液
B.由NaCl制漂粉精:NaCl(aq)Cl2漂粉精
C.由NH3制硝酸:NH3NO2HNO3
D.由乙烯制乙酸:H2C===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
解析:A項,H2SO3的酸性強于H2CO3,向Na2CO3溶液中通入足量的SO2制得NaHSO3溶液,再向NaHSO3溶液中加入NaOH溶液,調(diào)節(jié)溶液的pH,使NaHSO3與NaOH恰好反應生成Na2SO3,這樣
4、做不僅操作方便,而且制得的Na2SO3含雜質(zhì)少;B項,應把Cl2通入石灰乳中;C項,由NH3制硝酸的流程應為NH3NONO2HNO3;D項,此流程在實驗室中可行,但不符合工業(yè)生產(chǎn)原則,工業(yè)上由乙烯制乙酸的流程為H2C==CH2 CH3CHOCH3COOH。
答案:A
5.(2015·浙江六校3月聯(lián)考)化學與科學、技術、社會、環(huán)境密切相關,下列敘述正確的是( )
A.目前科學家已經(jīng)制得單原子層鍺,其電子遷移率是硅的10倍,有望取代硅用于制造更好的晶體管
B.石油裂解的主要目的是為了提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量,石油催化裂化的主要目的是為了得到更多的乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴
C.汽車尾氣
5、催化轉(zhuǎn)化裝置可將尾氣中的NO和CO等有害氣體轉(zhuǎn)化為N2和CO2,該裝置中的催化劑可降低NO和CO反應的活化能,有利于提高該反應的平衡轉(zhuǎn)化率
D.近期在西非國家爆發(fā)的埃博拉疫情呈加速蔓延之勢,已知該病毒對化學藥品敏感,乙醇、次氯酸鈉溶液均可以將病毒氧化而達到消毒的目的
解析:A項,由于單原子層鍺電子遷移率比硅快,所以可以取代硅用于制造更好的晶體管;B項,裂解是深度裂化,所以石油催化裂化的目的是為了提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量,裂解的目的是為了獲得乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈不飽和烴;C項,催化劑只能降低反應的活化能,不能改變平衡,所以不能提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率;D項,乙醇消毒的原理是乙醇通過滲透作用使蛋白
6、質(zhì)變性,而非將病毒氧化。
答案:A
二、填空題
6.(2015·安徽江淮十校聯(lián)考)利用化學原理可以對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測。某工廠對制鉻工業(yè)污泥中Cr(Ⅲ)的回收與再利用工藝如下(硫酸浸液中金屬離子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+):
常溫下部分陽離子的氫氧化物形成沉淀時溶液的pH見下表:
陽離子
Fe3+
Fe2+
Mg2+
Al3+
Ca2+
Cr3+
開始沉淀時的pH
1.9
7.0
9.6
4.2
9.7
——
沉淀完全時的pH
3.2
9.0
11.1
8.0
11.7
9.0(>
7、9.0溶解)
(1)酸浸時,為了提高浸取率可采取的措施是__________________(至少一條)。
(2)調(diào)pH=4.0是為了除去________。
(3)鈉離子交換樹脂的作用原理為Mn++nNaR―→MRn+nNa+,被交換的雜質(zhì)離子是__________________。
(4)試配平下列氧化還原反應方程式:
________Na2Cr2O7+________SO2+________H2O===
________Cr(OH)(H2O)5SO4+________Na2SO4
解析:(2)由表中信息可知,F(xiàn)e3+沉淀完全時的pH為3.2,故調(diào)pH=4.0可以使Fe3+
8、形成Fe(OH)3沉淀而除去。(3)過濾Ⅱ所得的濾液中含有雜質(zhì)離子Al3+、Ca2+、Mg2+,通過鈉離子交換樹脂均可除去。(4)Na2O7~2 (OH)(H2O)5SO4,1 mol Na2Cr2O7得6 mol e-;O2~O,1 mol SO2失去2 mol e-,故Na2Cr2O7與SO2的物質(zhì)的量之比為1∶3,然后再根據(jù)原子守恒即可配平。
答案:(1)升高溫度,攪拌,過濾后再向濾渣中加入H2SO4(多次浸取),適當延長浸取時間(至少答一條)
(2)Fe3+
(3)Mg2+、Ca2+、Al3+
(4)1 3 11 2 1
7.(2015·河北衡水中學二模)鍶(Sr)為第五周期
9、ⅡA族元素,其化合物六水氯化鍶(SrCl2·6H2O)是實驗室重要的分析試劑,工業(yè)上常以天青石(主要成分為SrSO4)為原料制備,生產(chǎn)流程如下:
已知:①經(jīng)鹽酸浸取后,溶液中除含有Sr2+和Cl-外,還含有少量Ba2+雜質(zhì):
②SrSO4、BaSO4的溶度積常數(shù)分別為3.3×10-7、1.1×10-10;
③SrCl2·6H2O的摩爾質(zhì)量為267 g/mol。
(1)天青石焙燒前先研磨粉碎,其目的是______________________________。
(2)隔絕空氣高溫焙燒,若0.5 mol SrSO4中只有S被還原,轉(zhuǎn)移了4 mol電子。寫出該反應的化學方程式:___
10、___________________________。
(3)為了得到較純的六水氯化鍶晶體。過濾2后還需進行的兩步操作是________________ ______________。
(4)加入硫酸的目的是______________________________。為了提高原料的利用率,濾液中Sr2+的濃度應不高于________mol/L(注:此時濾液中Ba2+濃度為1×10-5 mol/L)。
(5)產(chǎn)品純度檢測:稱取1.000 g產(chǎn)品溶解于適量水中,向其中加入含AgNO3 1.100×10-2 mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl-外,不含其他與Ag+反應的離子),待Cl-完
11、全沉淀后,用含F(xiàn)e3+的溶液作指示劑,用0.2000 mol/L的NH4SCN標準溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反應達到終點的現(xiàn)象是______________________________。
②若滴定過程用去上述濃度的NH4SCN溶液20.00 mL,則產(chǎn)品中SrCl2·6H2O的質(zhì)量百分含量為________(保留4位有效數(shù)字)。
解析:(1)天青石焙燒前先研磨粉碎,其目的是增加反應物的接觸面積,提高化學反應速率。(2)隔絕空氣高溫焙燒,若0.5 mol SrSO4中只有S被還原,且轉(zhuǎn)移4 mol電子,則反應的化學方程式為SrSO4
12、+4CSrS+4CO↑。(3)從過濾后的溶液中獲得晶體的操作是:蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、烘干。(4)根據(jù)題目中已知,經(jīng)鹽酸浸取后的溶液中除含Sr2+和Cl-外,還含有Ba2+雜質(zhì),所以加適量硫酸的目的是除去溶液中的Ba2+雜質(zhì)。Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,c(Ba2+)=1×10-5 mol/L,則c(SO)= mol/L=1.1×10-5 mol/L,又Ksp(SrSO4)=3.3×10-7,則濾液中c(Sr2+)應不高于 mol/L=0.03 mol/L。(5)產(chǎn)品純度檢測,把稱量好的產(chǎn)品溶于水,加過量的AgNO3使Cl-沉淀,過量的Ag+又和NH4SCN反應產(chǎn)生Ag
13、SCN沉淀,過量的SCN-遇Fe3+顯紅色,所以滴定反應達到終點的現(xiàn)象是溶液由無色變?yōu)榧t色,且30 s內(nèi)不褪色。利用關系式:
SrCl2·6H2O ~ 2AgNO3
1 mol 2 mol
n(SrCl2·6H2O) (1.100×10-2-0.2000×20.00×10-3)
n(SrCl2·6H2O)=3.5×10-3 mol
則產(chǎn)品中SrCl2·6H2O的百分含量為:=93.45%。
答案:(1)增加反應物的接觸面積,提高化學反應速率
(2)SrSO4+4CSrS+4CO↑
(3)洗滌、干燥(或烘干)
(4)除去溶液中Ba2+雜質(zhì) 0.03
(
14、5)①溶液由無色變?yōu)榧t色,且30 s內(nèi)不褪色
②93.45%
8.(2015·江西六校3月聯(lián)考)通常情況下,當空氣中CO2的體積分數(shù)超過0.050%時,會引起明顯的溫室效應。為減小和消除CO2對環(huán)境的影響,各國都在限制CO2的排放量,同時也在加強對CO2創(chuàng)新利用的研究。
(1)目前,推廣用超臨界CO2(介于氣態(tài)和液態(tài)之間)代替氟利昂作制冷劑,這一做法對環(huán)境的積極意義是______________________________。
(2)科學家為提取空氣中的CO2,把空氣吹入碳酸鉀溶液中,然后再把CO2從溶液中提取出來,經(jīng)化學反應使之變?yōu)榭稍偕剂霞状肌A鞒倘鐖D:
①分解池中反應的
15、化學方程式為______________________________。
②合成塔中,若有4.4 g CO2與足量H2恰好反應生成氣態(tài)產(chǎn)物,放出4.947 kJ的熱量,寫出該反應的熱化學方程式:______________________________。
(3)某同學擬用沉淀法測定空氣中CO2的體積分數(shù),他查得CaCO3、BaCO3的溶度積Ksp分別為4.96×10-9、2.58×10-9,他最好將空氣通入足量的________溶液中,實驗時除測定溫度、壓強和空氣的體積外,還需測定______________________________。
解析:(1)氟利昂能破壞臭氧層,用超臨界
16、CO2代替氟利昂作制冷劑,可以減少氟利昂對臭氧層的破壞,從而起到保護臭氧層的作用。(2)在吸收池中K2CO3吸收CO2生成KHCO3,在分解池中KHCO3分解生成K2CO3、H2O和CO2,所以反應的化學方程式為2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O;合成塔中發(fā)生的反應為CO2+3H2CH3OH+H2O,若有4.4 g CO2與足量H2恰好反應生成氣態(tài)產(chǎn)物,放出4.947 kJ的熱量,則44g CO2即1 mol CO2反應放出的熱量是49.47 kJ,所以該反應的熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.47 kJ/mol。(3)BaCO3
17、的溶度積常數(shù)小于CaCO3的溶度積常數(shù),為減小誤差,最好將空氣通入足量Ba(OH)2溶液中;用沉淀法測定空氣中CO2的體積分數(shù),需要計算被吸收的CO2的質(zhì)量,所以實驗時除測定溫度、壓強和空氣的體積外,還需測定生成沉淀的質(zhì)量。
答案:(1)保護臭氧層
(2)①2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O
②CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.47 kJ/mol
(3)Ba(OH)2 生成沉淀的質(zhì)量
9.(2015·四川德陽四校聯(lián)考)硫酸鋅被廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥領域,工業(yè)上由氧化鋅礦(主要成分為ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生
18、產(chǎn)ZnSO4·7H2O的一種流程如下:
(1)步驟Ⅰ包括酸浸和過濾兩個操作。
①酸浸時,需不斷通入高溫水蒸氣的目的是______________________________。
②過濾時為防堵塞,過濾裝置需常用NaOH溶液清洗,其清洗原理是_______________ _______________(用化學方程式表示)。
(2)步驟Ⅱ中,在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2兩種沉淀,該反應的離子方程式為______________________________。
(3)步驟Ⅲ所得濾渣Z的主要成分是____________________
19、__________。
(4)取28.70 g ZnSO4·7H2O加熱至不同溫度,剩余固體的質(zhì)量變化如下圖所示。
①步驟Ⅳ中的烘干操作需在減壓條件下進行,其原因是__________________________。
②在圖中C點,680 ℃時所得固體的化學式為________(填字母序號)。
a.ZnO b.ZnSO4
c.ZnSO4·H2O d.Zn3O(SO4)2
解析:(1)①通入高溫水蒸氣可以升高溫度,使反應速率加快。②由于反應中產(chǎn)生硅酸,硅酸難溶于水,所以過濾時易發(fā)生堵塞。硅酸能與氫氧化鈉溶液反應,因此過濾裝置常用NaOH溶液清洗。(2)該反應為氧化還原反應,
20、Fe元素由+2價升高到+3價,Mn元素從+7價降低到+4價,根據(jù)得失電子守恒及質(zhì)量守恒即可寫出該反應的離子方程式。(3)步驟Ⅱ所得濾液中含有銅離子,在步驟Ⅲ中加入鋅粉可以把銅置換出來,則步驟Ⅲ所得濾渣Z的主要成分是銅和剩余的鋅。(4)①溫度高,硫酸鋅晶體易分解,減壓烘干可以降低烘干溫度,防止ZnSO4·7H2O分解。②28.70 g ZnSO4·7H2O晶體的物質(zhì)的量是0.1 mol,A點晶體質(zhì)量變?yōu)?7.90 g,即減少10.8 g,相當于減少0.6 mol結晶水,即A點所得固體的化學式為ZnSO4·H2O。B點與A點相比固體質(zhì)量又減少1.8 g,說明此時完全失去結晶水,即B點所得固體的化學式為ZnSO4。C點固體質(zhì)量為13.43 g,如果全部是氧化鋅,則其質(zhì)量應是8.10 g,不合理,所以根據(jù)以上分析可知C點所得固體的化學式為Zn3O(SO4)2。
答案:(1)①升高溫度,以加快反應速率
②H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O
(2)3Fe2++MnO+8H2O===3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+
(3)Cu、Zn
(4)①降低烘干的溫度,防止ZnSO4·7H2O分解?、赿