專題5 第3講 化學(xué)與技術(shù)（選修2）
一、
1．(2011浙江杭州高三一檢)豎爐冶鐵工藝流程如下圖。使天然氣產(chǎn)生部分氧化，并在特殊的燃燒器中使氧氣和天然氣燃燒：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－802 •ol－1，催化反應(yīng)室發(fā)生的反應(yīng)為：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)
ΔH2＝＋216 •ol－1；CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g) ΔH3＝＋260 •ol－1，(不考慮其他平衡的存在)，下列說法正確的是( )
A．設(shè)置燃燒室的目的是產(chǎn)生CO2和水蒸氣作原料氣與甲烷反應(yīng)
B．催化室需維持在550～750℃，目的僅是提高CH4轉(zhuǎn)化的速率
C．加入鐵礦石時，將鐵礦石粉碎，目的是加快反應(yīng)速率提高原料利用率
D．增大催化反應(yīng)室的壓強，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小，平衡常數(shù)減小
答案：C
點撥：從圖中可以看出，燃燒室中產(chǎn)生的氣體為CH4和O2，且其體積比恰好為1∶2，A錯誤；溫度升高，有利于平衡正向移動，B錯誤；壓強改變不能影響平衡常數(shù)，因為平衡常數(shù)只受溫度影響，D錯誤。
2．下列由事實得出的結(jié)論錯誤的是( )
A．維勒用無機物合成了尿素，突破了無機物與有機物的界限
B．門捷列夫在前人工作的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了元素周期律，表明科學(xué)研究既要繼承又要創(chuàng)新
C．C60是英國和美國化學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)的，體現(xiàn)了國際科技合作的重要性
D．科恩和波普爾因理論化學(xué)方面的貢獻獲諾貝爾化學(xué)獎，意味著化學(xué)已成為以理論研究為主的學(xué)科
答案：D
點撥：化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。
3．二十世紀化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展對人類健康水平和生活質(zhì)量的提高做出了巨大貢獻。下列各組物質(zhì)全部由化學(xué)合成得到的是( )
A．玻璃 纖維素 青霉素B．尿素 食鹽 聚乙烯
C．滌綸 洗衣粉 阿司匹林D．石英 橡膠 磷化銦
答案：C
點撥：本題是一道貼近生活的題目，A項中的纖維素，B項中的食鹽，D項中的石英均不需人工合成。
4．石油裂化的主要目的是為了( )
A．提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量B．便于分餾
C．獲得短鏈不飽和氣態(tài)烴D．提高汽油的質(zhì)量
答案：A
點撥：石油裂化的目的是為了提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量，其中以產(chǎn)量為主要目的。
5．與氨堿法比較，下列關(guān)于聯(lián)合制堿法優(yōu)點的判斷中不正確的是( )
A．提高了原料的原子利用率B．降低了生產(chǎn)成本
C．減少了環(huán)境污染D．減輕了對設(shè)備的腐蝕
答案：D
點撥：聯(lián)合制堿法把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，提高了食鹽的利用率，縮短了生產(chǎn)流程，減少了環(huán)境污染。
6．(2011•東師大附中)下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)的說法中正確的是( )
A．氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的主要作用是防止氯氣和氫氣以及氫氧化鈉反應(yīng)
B．硫酸工業(yè)中合成SO3通常采用常壓，是因為常壓比高壓更有利于SO3的生成
C．電解精煉銅時，純銅作為陽極，粗銅作為陰極
D．工業(yè)合成氨通常采用500℃的高溫主要是為了提高氮氣的轉(zhuǎn)化率
答案：A
點撥：A項，陽離子交換膜只允許陽離子通過，從而阻止陰極產(chǎn)生的氫氣和陽極產(chǎn)生的氯氣相混合而引起爆炸，同時也能避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的純度；B項，硫酸工業(yè)中合成SO3通常采用常壓是因為常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，考慮到經(jīng)濟效益，所以不采用高壓；C項，電解精煉銅時，粗銅在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，銅離子進入溶液，金、銀等不活潑金屬沉降為陽極泥，鋅、鐵、鎳等發(fā)生氧化反應(yīng)進入溶液，溶液中的銅離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)析出；D項，工業(yè)合成氨常采用500℃的高溫主要是因為該溫度下催化劑的活性高，反應(yīng)速率快。
7．(•江蘇海安)符合實際并用于工業(yè)生產(chǎn)的是( )
A．CO2通入氫氧化鈉溶液中制Na2CO3
B．H2和Cl2光照制HCl
C．Cl2通入澄清石灰水中制漂 ***
D．用硫黃制硫酸
答案：D
點撥：制Na2CO3的方法是侯氏制堿法，A項錯。H2和Cl2的混合氣體光照會引起爆炸，工業(yè)制HCl的方法是使Cl2在H2中燃燒，B項錯。澄清石灰水濃度太小，制取漂 *** 的方法是向石灰乳中通Cl2，C項錯。
8．(2010•安徽無為中學(xué))化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境密切相關(guān)。下列有關(guān)說法中錯誤的是( )
A．十一國慶燃放的焰火是某些金屬元素焰色反應(yīng)所呈現(xiàn)出的色彩
B．加熱能殺死甲型H1N1流感病毒是因為病毒的蛋白質(zhì)受熱變性
C．太陽能電池板中的硅在元素周期表中處于金屬與非金屬的交界位置
D．廢舊電池應(yīng)集中回收，并填埋處理
答案：D
點撥：廢舊電池中含有大量污染物，故不能填埋處理。
9．(2010•湖南長郡中學(xué))生產(chǎn)、生活離不開各種化學(xué)物質(zhì)，下列說法不正確的是( )
A．不需要通過化學(xué)反應(yīng)就能從海水中獲得食鹽和淡水
B．潛水艇在緊急情況下可用過氧化鈉供氧
C．氯氣與燒堿溶液或石灰乳反應(yīng)都能得到含氯消毒劑
D．工業(yè)上常用硅制造光導(dǎo)纖維
答案：D
點撥：A中利用日光曬鹽，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A正確；B中過氧化鈉與CO2反應(yīng)可產(chǎn)生氧氣，B正確；D中應(yīng)用二氧化硅制光導(dǎo)纖維，D錯。
二、非
10．(2011•遼寧大連高三雙基)氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH溶液的工藝流程如示意圖所示，完成下列：
(1)在電解過程中，與電負極相連的電極上的電極反應(yīng)式為________________，若檢驗與電正極相連的電極上的氣體產(chǎn)物，實驗室中通常選用的化學(xué)試劑是________。
(2)工業(yè)食鹽含Ca2＋、g2＋等雜質(zhì)，精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)如果粗鹽中SO42－含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42－，該鋇試劑可以是________。(選填a、b、c)。
a．Ba(OH)2 b．Ba(NO3)2
c．BaCl2
(4)為了有效地除去Ca2＋、g2＋、SO42－，加入試劑的合理順序為________(選填a、b、c)。
a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加鋇試劑
b．先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3
c．先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3
(5)脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過________、冷卻、________(填寫操作名稱)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)蒸發(fā)濃縮 過濾
點撥：(1)電解NaCl溶液時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：
2H＋＋2e－===H2↑，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：
2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2的檢驗試劑為KI淀粉溶液，由于Cl2＋2KI===I2＋2KCl，I2遇淀粉變藍色。
(2)Ca2＋、g2＋須轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。
(3)Ba2＋也應(yīng)轉(zhuǎn)化成BaSO4以除去SO42－，但是除雜時過量的試劑不引入新雜質(zhì)，b中NO3－作為新雜質(zhì)不能采用。
(4)由于Ba2＋過量時必須用CO32－除去，所以鋇試劑必須在Na2CO3之前加入。
(5)NaCl為雜質(zhì)，溶解度隨溫度變化小，應(yīng)用冷卻NaOH的熱飽和溶液法除去。
11．(2011•吉林高三一檢)Ⅰ.目前，我國采用“接觸法”制硫酸，設(shè)備如圖所示：
(1)圖中設(shè)備A的名稱是__________________，該設(shè)備中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________。
(2)有關(guān)接觸法制硫酸的下列說法中，不正確的是_________________________________ _______________________________________。
A．二氧化硫的接觸氧化在接觸室中發(fā)生
B．吸收塔用濃度為98.3%濃硫酸吸收三氧化硫
C．煅燒含硫48%的黃鐵礦時，若FeS2損失了2%，則S損失2%
D．B裝置中反應(yīng)的條件之一為較高溫度是為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率
E．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4時放出的熱量
(3)科研工作者開發(fā)了制備SO2，再用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸的方法，裝置如圖。為了穩(wěn)定技術(shù)生產(chǎn)，硫酸的濃度應(yīng)維持不變，則通入的SO2和水的質(zhì)量比為________。
Ⅱ.純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。請按要求回答問題：
(1)“氨堿法”產(chǎn)生大量CaCl2廢棄物，請寫出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________；
(2)寫出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
________________；________________________。
(3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料，“聯(lián)合制堿法”中CO2于________，“氨堿法”中CO2于______________________________________。
答案：Ⅰ.(1)沸騰爐
4FeS2＋11O2=====高溫2Fe2O3＋8SO2
(2)DE (3)16∶29
Ⅱ.(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)NH3＋H2O＋CO2＋NaCl(飽和)===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(3)合成氨廠 煅燒石灰石
點撥：Ⅰ.(1)“接觸法”制硫酸的設(shè)備有沸騰爐、接觸室和吸收塔。沸騰爐中發(fā)生的反應(yīng)方程式為：
4FeS2＋11O2=====高溫8SO2＋2Fe2O3，接觸室中的反應(yīng)方程式為：
2SO2＋O2=====△催化劑2SO3，吸收塔中的方程式為SO3＋H2O===H2SO4。
(2)由于SO3與反應(yīng)時易形成酸霧，所以常用98.3%的濃硫酸作吸收劑。由于SO2氧化成SO3為放熱反應(yīng)，升高溫度有利于提高化學(xué)反應(yīng)速率，不利于提高SO2轉(zhuǎn)化率，接觸室中的熱交換器是將SO2氧化成SO3放出的熱量預(yù)熱SO2，實現(xiàn)能量的充分利用。
(3)發(fā)生反應(yīng)的方程式為2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，設(shè)通入SO2與水的質(zhì)量比為x∶y，則反應(yīng)后生成的H2SO4與H2O的質(zhì)量比一定為1∶1，則x64×98y－x64×18＝11， 整理得xy＝1629。
Ⅱ.氨堿法中過濾NaHCO3后剩余的NH4Cl與Ca(OH)2反應(yīng)生成NH3，以循環(huán)利用NH3，但是反應(yīng)生成的CaCl2作為廢棄物，而聯(lián)合制堿法中，往NH4Cl溶液中加NaCl就析出NH4Cl固體，且利用NaHCO3分解產(chǎn)生的CO2作為原料氣通入NaCl溶液中。
12．(2011•江西重點中學(xué)盟校高三一聯(lián))硫酸工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)考慮綜合經(jīng)濟效益問題。
(1)若從下列四個城市中選擇一處新建一座硫酸廠，你認為廠址宜選在________的郊區(qū)。
A．有豐富黃鐵礦資的城市B．風(fēng)光秀麗的旅游城市
C．消耗硫酸甚多的工業(yè)城市D．人口稠密的化、商業(yè)中心城市
(2)據(jù)測算，接觸法制硫酸過程中，若反應(yīng)熱都未被利用，則每生產(chǎn)1 t 98%硫酸需消耗3.6×105 能量。請通過計算判斷，若反應(yīng)：SO2(g)＋1/2O2(g)===SO3(g) ΔH＝－98.3 •ol－1；放出的熱量能在生產(chǎn)過程中得到充分利用，則每生產(chǎn)1 t 98%硫酸只需外界提供(或可向外界輸出)________能量。
(3)CuFeS2是黃鐵礦的另一部分，煅燒時，CuFeS2轉(zhuǎn)化為CuO、Fe2O3和SO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：____________________________________________________________。
(4)由硫酸廠沸騰爐排出的礦渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4(由CuO與SO3在沸騰爐中化合而成)，其中硫酸銅的質(zhì)量分數(shù)隨沸騰爐溫度不同而變化(見下表)：
沸騰爐溫度/℃600620640660
礦渣中CuSO4的質(zhì)量分數(shù)/%9.39.29.08.4
已知CuSO4在低于660℃時不會分解，請簡要分析上表中CuSO4的質(zhì)量分數(shù)隨溫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轉(zhuǎn)化為SO3是正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng)，隨溫度升高，平衡逆移，SO3物質(zhì)的量減少，所以CuSO4的量減少(或溫度升高，SO3物質(zhì)的量減少，故CuSO4的量減少)
點撥：(1)由于硫酸工業(yè)中產(chǎn)生污染，因此B、D錯誤；H2SO4在運輸時，需要考慮其強腐蝕性，強氧化性，因此C為正確選項。
(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)可釋放能量為98.3 ×104＝9.83×105，則每生產(chǎn)1 t 98% H2SO4可向外界輸出熱量為9.83×105 －3.6×105 ＝6.23×105 。
(3)觀察法即可配平該方程式。
(4)由于CuO與SO3可生成CuSO4，則SO3在高溫時產(chǎn)量減少，則CuSO4含量降低。
13．(2010•東濟寧高三一模)亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖。
已知：①NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO2•3H2O。
②純ClO2易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全。
(1)發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是__________________________。
(2)吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。
(3)在堿性溶液中NaClO2比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單實驗方法是______________________________________。
(4)從濾液中得到NaClO2•3H2O粗晶體的實驗操作依次是________________________ ________________________________________________。
答案：(1)稀釋ClO2以防止爆炸
(2)2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2
(3)連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH
(4)蒸發(fā)、 冷卻結(jié)晶、過濾
點撥：(1)根據(jù)題目信息，ClO2易分解爆炸，需用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全，由此作答。
(2)通入吸收塔的物質(zhì)為ClO2、NaOH、H2O2，吸收塔中生成物一定有NaClO2，比較Cl元素價態(tài)由ClO2中的＋4價降低到NaClO2中的＋3價，則H2O2作為還原劑，其氧化產(chǎn)物為O2，由此配平化學(xué)方程式。
(3)NaOH是一種強堿，檢驗堿的簡單方法是測其pH。
(4)從溶液中得到晶體的方法為冷卻熱飽和溶液法，這是因為NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大。
14．(2011•試題調(diào)研)海水占地球總儲水量的97.2%。若把海水淡化和化工生產(chǎn)結(jié)合起，既可以解決淡水資缺乏的問題，又可以充分利用海洋資。
(1)目前，以下“技術(shù)”中，可用于“海水淡化”的是________(填序號)。
①蒸餾法
②膜分離法(電滲析、反滲透)
③冷凍法
④離子交換法
(2)利用海水曬鹽的化學(xué)原理是________________；分離食鹽晶體后的母液中含有KCl、gCl2，經(jīng)過分離、提純后，可用于________________。
(3)工業(yè)上利用電解飽和食鹽水可制得重要化工產(chǎn)品，反應(yīng)的離子方程式為______________；電解所用的食鹽水需要精制，其原因是__________________；精制時所用試劑：BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液，加入試劑時，Na2CO3溶液必須在加入________之后加入。
(4)近年有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產(chǎn)品及氯化鈉循環(huán)治理含二氧化硫的廢氣同時回收二氧化硫的方法，該方法的流程如下：
寫出反應(yīng)②④的化學(xué)方程式是：
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案：(1)①②③④
(2)蒸發(fā)、結(jié)晶 工業(yè)上冶煉金屬鉀和鎂
(3)2Cl－＋2H2O=====電解2OH－＋Cl2↑＋H2↑ 粗鹽中含有泥沙、Ca2＋、g2＋及SO42－等雜質(zhì)，雜質(zhì)離子在堿性溶液中會形成沉淀，損壞離子交換膜 BaCl2溶液
(4)NaOH＋SO2===NaHSO3
NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑
點撥：(1)所列出的“技術(shù)”均可用于海水淡化。
(2)利用海水曬鹽的化學(xué)原理是蒸發(fā)、結(jié)晶；分離食鹽晶體后的母液中含有KCl、gCl2，經(jīng)過分離、提純后，可用于工業(yè)上冶煉金屬鉀和鎂。
(3)工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子方程式為：
2Cl－＋2H2O=====電解2OH－＋Cl2↑＋H2↑；粗鹽中含有泥沙、Ca2＋、g2＋及SO42－等雜質(zhì)，雜質(zhì)離子在堿性溶液中會形成沉淀，損壞離子交換膜，故電解所用的食鹽水需要精制；精制時加入Na2CO3的目的是除去Ca2＋和過量的Ba2＋，故Na2CO3溶液必須在加入BaCl2溶液之后加入。
(4)根據(jù)流程圖可知，反應(yīng)②NaOH＋SO2===NaHSO3反應(yīng)④NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoer/50342.html
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