高考专题训练(十九) 化学与技术1．某化学科研小组的同学查阅资料，得到如下材料：酸雨是指pH小于5.6的各种大气降水，酸雨的形成是大气受污染的产物和表现。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，多数情况下以硫酸为主。燃料燃烧、火山喷发、枯死植物腐烂、从含硫的金属矿石中提炼金属和生产硫酸的过程中都会产生二氧化硫，二氧化硫在空气中、云中发生化学反应形成硫酸。北京地区今年有效地控制了酸雨的形成，防止了酸雨的危害。请你仔细阅读以上材料，回答下列问题：(1)以上材料中，哪些是属于引起酸雨的人为因素？_________。(2)用化学方程式表示SO2形成酸雨的过程__________________。(3)某工厂的燃料煤中硫的质量分数为0.32%，该厂每天烧这种煤100t。①有人设计向该厂燃料中掺入生石灰，可排除SO2的污染，试写出有关的化学方程式________________；②若不采取任何措施，每天该工厂排出SO2________L(标况)；③若将煤中的硫转化为硫酸(设硫的转化率为80%)，每天可制得98%(质量分数)的硫酸________t。答案 (1)燃料燃烧、从含硫的金属矿石中提炼金属或生产硫酸(2)SO2＋H2OH2SO3；2H2SO3＋O2===2H2SO4(3)①CaO＋SO2===CaSO3；2CaSO3＋O2===2CaSO4②2.24×105③0.82．高锰酸钾是锰的重要化合物，也是一种常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。9\n(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒机理与下列物质相同的是________。a．“84”消毒液(NaClO溶液) b．双氧水c．苯酚d．75%酒精(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，下列试剂不需要保存在棕色试剂瓶中的是________。a．浓硝酸b．硝酸银c．氯水d．烧碱(3)上述流程中可以循环使用的物质有____________________、________________(写化学式)。(4)若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1molmnO2可制得________molKMnO4。(5)操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ是根据KMnO4和K2CO3两物质在________(填性质)上差异，采用________(填操作步骤)、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。答案 (1)ab(2)d(3)MnO2 KOH(4)(5)过滤 溶解度 浓缩结晶3．1943年侯德榜(如图)通过一系列研究，成功发明了联合制碱法。其原理如图所示：9\n(1)反应①的条件为________，气体X为________。(2)沉淀池中发生的化学反应总方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)碳酸钠有着广泛的用途，如用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业中。碳酸钠被称为纯碱的可能原因是(用离子方程式表示)___________________________________；用碳酸钠制玻璃的化学反应方程式为__________________________。(4)碳酸钠晶体含有结晶水，其脱水会吸收热量。已知：①Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3(s)＋10H2O(g)ΔH1＝＋532.36kJ·mol－1②Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)ΔH2＝＋473.63kJ·mol－1写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式________________。(5)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品A，A为化合物，其化学式为________，A可用作化肥，也可用作锌锰干电池的电解液，锌锰干电池的总反应为：Zn＋2NH＋2MnO2===Zn2＋＋2NH3↑＋Mn2O3＋H2O，则锌锰干电池的正极的反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)高温、催化剂 CO2(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓(3)CO＋H2OHCO＋OH－(写此步即可)SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑(4)Na2CO3·H2O(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)；ΔH＝＋58.73kJ·mol－1(5)NH4Cl2MnO2＋2NH＋2e－===2NH3↑＋Mn2O3＋H2O9\n4．海洋约占地球表面积的71%，是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海水水资源的利用和海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。回答下列问题：(1)海水淡化处理多用蒸馏法。如图是海水蒸馏原理示意图。蒸馏法的特点是设备结构操作简单，淡水质量好，但也具有明显的缺陷。①你认为蒸馏法进行海水淡化处理的主要缺陷是__________；②某沿海地区拟采用蒸馏法兴建一座大型海水淡化工厂，为克服蒸馏法海水淡化的缺陷，请你为该地区提出一条合理化建议__________________________________________________________________。(2)海水淡化后得到的淡水应进行技术处理后才能得到完全满足生产、生活要求的水，使用离子交换树脂与水中的离子进行交换是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式________________。(3)从海水中可以获取食盐、镁、钾、溴及其化工产品。空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，具体流程如下：①实验室中粗盐提纯的过程中添加的试剂及顺序是________________________，在反应b得到的溶液中通入空气、水蒸气的作用是__________________________；9\n②反应a、反应c的离子方程式分别为______________________、______________________。答案 (1)①蒸馏法能耗高②可以与热电厂建在一起，利用热电厂的余热加热海水，充分利用能源，也可以利用太阳能(2)CH2===CHCOONa(3)①BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl或NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl 促进溴的蒸发②2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ SO2＋Br2＋2H2O===SO＋2Br－＋4H＋5．(2022·辽宁测试)硅在材料王国中具有举足轻重的地位。请解答下列问题。(1)硅的制备方法是制约太阳能发展的瓶颈，石英与焦炭在高温电炉中反应可以制得硅。该反应的气体产物是一氧化碳，不是二氧化碳，其原因是_________________________________________。(2)氮化硅(Si3N4)是一种高温结构材料，粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。粉末状Si3N4遇空气和水都不稳定。但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中进行热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料，同时还得到遇水不稳定的Mg3N2。①写出由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学方程式：______________________________________________________；②现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，使生成的Si3N4沉积在石墨表面可得较高纯度的氮化硅，该制造方法称为________；反应的化学方程式为________________________；该法还可以以甲烷为原料制造金刚石薄膜，反应的化学方程式为_________________________________________________________________；③Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105Pa和185℃的密闭容器中进行热处理的过程中，除生成Mg3N2外，还可能生成________物质。热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是_____________________。答案 (1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ 高温条件下焦炭和二氧化碳不共存，即焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳(2)①3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl②化学气相沉积法 3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl CH4―→C(金刚石)＋2H2③SiO2(写Mg2SiO3也可) 加足量稀盐酸过滤9\n6．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，完成下列填空：(1)在电解过程中，与电源负极相连的电极上的电极反应式为______________，若检验与电源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＋、Mg2＋等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为________________________________________________。(3)如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是________(选填a、b、c)。a．Ba(OH)2b．Ba(NO3)2c．BaCl2(4)为了有效地除去Ca2＋、Mg2＋、SO，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Na2CO3c．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。解析 (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的检验试剂为淀粉KI溶液，由于Cl2＋2KI===I2＋2KCl，I2遇淀粉变蓝色。(2)Ca2＋、Mg2＋须转化为沉淀而除去。(3)Ba2＋也应转化成BaSO4以除去SO，但是除杂时过量的试剂不引入新杂质，b中NO作为新杂质不能采用。(4)由于Ba2＋过量时必须用CO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。答案 (1)2H＋＋2e－===H2↑ 淀粉KI溶液(2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(3)ac(4)bc(5)蒸发浓缩 过滤9\n7．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________。9\nⅡ.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来源于________，“氨碱法”中CO2来源于________。解析 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的方程式为4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3，接触室中的反应方程式为2SO2＋O22SO3，吸收塔中的方程式为SO3＋H2O===H2SO4。(2)由于SO3与水反应时易形成酸雾，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放出的热量来预热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xy，则反应后生成的H2SO4与H2O的质量比一定为1:1，则＝，整理得＝。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作为原料气来通入NaCl溶液中。9\n答案 Ⅰ.(1)沸腾炉 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2(2)DE(3)1629Ⅱ.(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)NH3＋H2O＋CO2＋NaCl(饱和)===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O(3)合成氨厂 煅烧石灰石9
