专题二十六化学与技术考点一 化学与工农业生产1．(2022·山东理综，32，15分)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：已知：Na2CO3＋NO＋NO2===2NaNO2＋CO2(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有________(填化学式)。(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是________。蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的________(填操作名称)最合理。(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是________。母液Ⅱ需回收利用，下列处理方法合理的是________。a．转入中和液b．转入结晶Ⅰ操作c．转入转化液d．转入结晶Ⅱ操作(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2∶1，则生产1.38吨NaNO2时，Na2CO3的理论用量为________吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。解析 (1)NO2与Na2CO3反应有NaNO3生成。(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时，若水的蒸发量大，溶液浓度过大时，NaNO2有可能析出。蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的溶碱最合理。(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3可将NaNO2氧化为NaNO3。母液Ⅱ中的溶质主要是NaNO3，将其转入转化液或转入结晶Ⅱ操作可以提高产率，所以合理处理的方法选c、d。(4)1.38吨NaNO2的物质的量为：1.38×106g÷69g/mol＝2×104mol，则生成的NaNO3物质的量为：1×104mol，根据Na原子守恒，则Na2CO3的理论用量＝1/2×(2×104＋1×104)mol×106g/mol＝1.59×106g＝1.59吨。答案 (1)NaNO3(2)防止NaNO2的析出 溶碱\n(3)将NaNO2氧化为NaNO3 c、d(4)1.592．(2022·课标全国卷Ⅰ，36，15分)磷矿石主要以磷酸钙[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况。其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。图(b)部分物质的相关性质如下：熔点/℃沸点/℃备注白磷44280.5PH3－133.8－87.8难溶于水，有还原性SiF4－90－86易水解回答下列问题：(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的________%。(2)以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为____________________。现有1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸________t。(3)如图(b)所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是________(填化学式)。冷凝塔1的主要沉积物是________，冷凝塔2的主要沉积物是________。(4)尾气中主要含有________，还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液，可除去________；再通入次氯酸钠溶液，可除去________。(均填化学式)\n(5)相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是__________________________________________________________________。解析 (1)4%＋96%×85%×80%≈69%。(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4，依据P元素守恒：生成磷酸的量为：1×30%÷142×2×98÷85%≈0.49(t)。(3)炉渣主要成分是CaSiO3，冷凝塔1的主要沉积物是液态白磷，冷凝塔2的主要沉积物是固态白磷。(4)尾气主要含有CO、SiF4，还含有少量PH3、H2S和HF等。通过碱液可以除去SiF4、HF、H2S，再通入NaClO溶液可以除去PH3。(5)热法磷酸工艺的优点是产品纯度高。答案 (1)69 (2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4 0.49 (3)CaSiO3 液态白磷 固态白磷(4)CO、SiF4 SiF4、H2S、HF PH3 (5)产品纯度高3．(2022·课标全国卷Ⅰ，36，15分)草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为__________________________________________________________、__________________________________________________________________。(2)该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________，滤渣是________；过滤操作②的滤液是________和________，滤渣是________。(3)工艺过程中③和④的目的是__________________________________________________________________________________________________________。(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，\n其中含有的杂质主要是________。(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL，反应的离子方程式为____________________；列式计算该成品的纯度_________________________________________________________。解析 (2)该工艺中过滤①前反应为Na2C2O4＋Ca(OH)2===CaC2O4↓＋2NaOH，因此滤液为NaOH，经浓缩处理可循环利用(步骤③)，滤渣是CaC2O4；过滤②前反应为CaC2O4＋H2SO4===CaSO4↓＋H2C2O4，因此滤液是H2C2O4与过量的H2SO4，其中H2SO4可循环使用(步骤④)，滤渣是CaSO4。(4)若直接使Na2C2O4与H2SO4反应，产生Na2SO4和H2C2O4，会含有Na2SO4杂质。(5)5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑52n(H2C2O4)0.015L×0.0500mol·L－1H2C2O4·2H2O纯度＝×100%＝94.5%答案 (1)CO＋NaOHHCOONa 2HCOONaNa2C2O4＋H2↑(2)NaOH溶液 CaC2O4 H2C2O4溶液 H2SO4溶液 CaSO4(3)分别循环利用氢氧化钠和硫酸(降低成本)，减小污染(4)Na2SO4(5)5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑52n(H2C2O4)0.015L×0.0500mol·L－1H2C2O4·2H2O纯度＝×100%＝94.5%考点二 化学与资源的开发利用1．(2022·海南化学，20，20分)Ⅰ.(6分)下列有关海水综合利用的说法正确的是( )A．电解饱和食盐水可制得金属钠\nB．海带提碘只涉及物理变化C．海水提溴涉及到氧化还原反应D．海水提镁涉及到复分解反应Ⅱ.(14分)铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。回答下列问题：(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的高炉如图(a)所示。原料中除铁矿石和焦炭外还有________。除去铁矿石中脉石(主要成分为SiO2)的化学反应方程式为________、________；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和________(填化学式)。(2)已知：①Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g)ΔH＝＋494kJ·mol－1②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1③C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－110kJ·mol－1则反应Fe2O3(s)＋3C(s)＋O2(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。理论上反应________放出的热量足以供给反应________所需要的热量(填上述方程式序号)。(3)有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图(b)所示，其中，还原竖炉相当于高炉的________部分，主要反应的化学方程式为________；熔融造气炉相当于高炉的________部分。(4)铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是__________________________________________________________________。\n解析 Ⅰ.A项，电解饱和食盐水的产物为氢氧化钠、氢气和氯气，不可能制得金属钠，错误；B项，海带中的碘元素以碘离子的形式存在，海带提取碘涉及化学变化，错误；C项，海水的溴元素以化合态形式存在，从海水提取溴涉及到氧化还原反应，正确；D项，浓缩的海水中加入生石灰[与水反应生成Ca(OH)2]得到Mg(OH)2沉淀，Mg(OH)2又与盐酸发生分解反应Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，故海水提取镁涉及到复分解反应，正确。故选CD。Ⅱ.(1)用铁矿石冶炼生铁的原料中除铁矿石和焦炭外，还需石灰石，用以除去铁矿石中的脉石(主要成分为二氧化硅)，化学反应方程式为CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3；高炉排出气体的主要成分为N2、CO2和CO等。(2)由题中已知的三个热化学方程式：①Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g)ΔH＝＋494kJ·mol－1②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283kJ·mol－1③C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－110kJ·mol－1根据盖斯定律：①＋②×3得反应：Fe2O3(s)＋3C(s)＋O2(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)的ΔH＝－355kJ·mol－1。理论上反应②③放出的热量足以供给反应①所需的热量。(3)分析流程图中可知“二步熔融还原法”炼铁工艺中，还原竖炉相当于高炉的炉腰部分，主要反应的化学方程式为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2；熔融造气炉相当于高炉的炉腹部分。(4)脱SO2的方法是用碱液吸收(氢氧化钠溶液或氨水等)。答案 Ⅰ.CDⅡ.(1)石灰石 CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2CaSiO3 CO(2)－355 ②③ ①(3)炉腰 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 炉腹(4)用碱液吸收(氢氧化钠溶液或氨水等)\n2．(2022·课标全国卷Ⅱ，36，15分)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。回答下列问题：(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是________(填序号)。①用混凝法获取淡水②提高部分产品的质量③优化提取产品的品种④改进钾、溴、镁等的提取工艺(2)采用“空气吹出法”从浓海水吹出Br2，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br2＋Na2CO3＋H2O―→NaBr＋NaBrO3＋NaHCO3，吸收1molBr2时，转移的电子数为________mol。(3)海水提镁的一段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下：离子Na＋Mg2＋Cl－SO浓度/(g·L－1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为______________________，产品2的化学式为________，1L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。(4)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为__________________________________________________________________；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式__________________________________________________________________。解析 (1)将海水经过处理得到淡水和浓海水，这是综合利用海水的重要途径之一，从而可以提高部分产品的质量，优化提取产品的品种，改进钾、溴、镁等的提取工艺。(2)根据反应原理，将方程式配平：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3\n。每3molBr2被吸收时转移5mole－，则吸收1molBr2转移mole－。(3)工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2＋＋SO===CaSO4↓；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋，故产品2为Mg(OH)2；1L浓海水中Mg2＋为28.8g，故可得到产品2即Mg(OH)2的质量为×58g·mol－1＝69.6g。(4)电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2Mg＋Cl2↑。因为Mg会与H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，故水存在会造成产品Mg的消耗，有关反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。答案 (1)②③④ (2) (3)Ca2＋＋SO===CaSO4↓ Mg(OH)2 69.6 (4)MgCl2Mg＋Cl2↑ Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑3．(2022·课标全国卷Ⅱ，36，15分)锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。回答下列问题：(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH①该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是________________________________________________________________________________________________________________。②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是__________________________________________________________________\n__________________________________________________________________。(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。①图(b)中产物的化学式分别为A_______，B________。②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中，绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________。③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是________(填化学式)。解析 (1)由总反应分析化合价的升降可知，Zn在负极失电子发生氧化反应，在正极二氧化锰得电子结合NH生成NH3和MnOOH，NH3与负极产生的Zn2＋结合生成[Zn(NH3)2]2＋。(2)①废旧电池中含有[Zn(NH3)3]Cl2，加盐酸生成氯化锌和氯化铵溶液，浓缩结晶、过滤得到氯化锌和氯化铵固体，加热后氯化铵分解，与氯化锌分离，故A为氯化锌，B为氯化铵。②操作b中，K2MnO4发生歧化反应，一部分锰元素转化为MnO，一部分锰元素转化为MnO2，反应的离子方程式为3MnO＋2CO2===2MnO＋MnO2↓＋2CO。③采用惰性电极电解K2MnO4溶液时，阳极是MnO失电子变为MnO，阴极是H＋得电子变为H2，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。答案 (1)①Zn NH4Cl MnO2＋NH＋e－===MnOOH＋NH3②碱性电池不易发生电解质的泄漏，\n因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高(答对一条即可，其他合理答案均可)(2)①ZnCl2 NH4Cl ②3MnO＋2CO2===2MnO＋MnO2↓＋2CO ③H2考点三 化学与材料制造1．(2022·课标全国卷Ⅰ，36，15分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：回答下列问题：(1)步骤①中得到的氧化产物是________，溶解温度应控制在60～70℃，原因是_______________________________________________________________。(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式__________________________________________________________________________________________________。(3)步骤⑤包括用pH＝2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是________(写名称)。(4)上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是____________。(5)步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有________(填字母)A．分馏塔B．离心机C．反应釜D．框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol·L－1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反应中Cr2O被还原为Cr3＋，样品中CuCl的质量分数为________。解析 (1)步骤①是在硫酸提供的酸性条件下，利用硝酸铵氧化铜，氧化产物为CuSO4。若温度过高硝酸铵会分解，温度过低溶解速度慢，故选用60～70℃这一适宜温度。(2)步骤③后续操作是过滤，过滤得到的固体经处理得CuCl产品，所以反应③是生成CuCl，反应物为CuSO4、(NH4)2SO3、NH4Cl，利用SO还原Cu2＋，产物为CuCl沉淀，SO\n被氧化为SO，注意溶液呈酸性(H2SO4溶解)，然后配平即可。(3)由于水洗后回收硫酸铵，且CuCl可溶于Cl－浓度较大的体系，所以用硫酸洗，注意写名称。(4)步骤⑥为醇洗，由题给信息“CuCl难溶于醇”和“在潮湿空气中易水解氧化”，可知醇洗的目的有3个，一是洗去表面的可溶性杂质，二是减少产品的溶解损耗，三是洗去表面的残留水，便于快速干燥，防止其水解氧化。(5)由于是进行固液分离，故可用离心机和框式压滤机。(6)CuCl被FeCl3溶液氧化为Cu2＋，FeCl3被还原为Fe2＋，利用K2Cr2O7滴定Fe2＋，根据电子得失守恒有：CuCl～FeCl3～K2Cr2O7，w(CuCl)＝×100%＝%。答案 (1)CuSO4或Cu2＋ 温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解(2)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋ (3)硫酸(4)醇洗有利加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化 (5)BD (6)%2．(2022·课标全国卷Ⅱ，36，15分)苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：相关化合物的物理常数物质相对分子质量密度/(g·cm－3)沸点/℃异丙苯1200.8640153丙酮580.789856.5\n苯酚941.0722182回答下列问题：(1)在反应器A中通入的X是________。(2)反应①和②分别在装置________和________中进行(填装置符号)。(3)在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是________，优点是用量少，缺点是____________________________________________________。(4)反应②为________(填“放热”或“吸热”)反应。反应温度应控制在50～60℃，温度过高的安全隐患是________________________________________________________________________________________________________。(5)中和釜D中加入的Z最适宜的是________(填序号，已知苯酚是一种弱酸)。a．NaOHb．CaCO3c．NaHCO3d．CaO(6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为________和________，判断的依据是__________________________________________________________________。(7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是_________________________________。解析 (1)根据反应①和工艺流程示意图可知，反应①在反应器A中进行，通入的X是氧气或空气。(2)反应②是分解反应，应在分解釜C中进行。(3)反应②是在酸性条件下进行，则浓硫酸作催化剂；浓硫酸具有强酸性，可腐蚀设备。(4)反应②的ΔH<0，属于放热反应；若温度过高，异丙苯过氧化氢可能发生副反应，甚至发生爆炸。(5)加入Z的目的是中和硫酸，但不能与苯酚反应，苯酚是一种酸性比碳酸弱但比NaHCO3强的弱酸，可与NaOH、CaCO3、CaO反应，而不与NaHCO3反应，因此只有NaHCO3符合。(6)由于丙酮的沸点远低于苯酚，所以丙酮先被蒸馏出来，即T为丙酮，P为苯酚。(7)由反应①和反应②可知，用该方法合成苯酚和丙酮，原子利用率为100%。答案 (1)氧气(或空气)(2)A C(3)催化剂(提高反应速率) 腐蚀设备(4)放热 可能会导致(过氧化物)爆炸(其他合理答案也可)(5)c(6)丙酮 苯酚 苯酚的沸点远高于丙酮\n(7)原子利用率高3．(2022·山东理综，31，8分)废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：(1)电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为______________________________________________。(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是________。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的________。(3)溶液Ⅰ的主要成分是________。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是____________________________。(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为_____________________________________________________________________________________________。解析 (1)HCl溶液为电解液，不锈钢做阴极的反应为2H＋＋2e－===H2↑。(2)加入H2O2，将Fe2＋氧化为Fe3＋，因此滤饼主要成分为Fe(OH)3，洗涤液中含Co2＋需回收利用。(3)CoC2O4焙烧时若含NH4Cl会产生NH3和HCl，污染环境。答案 (1)2H＋＋2e－===H2↑ (2)Fe(OH)3 Co2＋(或Co)(3)NH4Cl 焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl(4)Co2O3＋3H22Co＋3H2O
