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1、O单元 化学与技术O1 化学与工农业生产1O2 海水的综合利用8O3 石油、煤和天然气的综合利用8O4 化学与材料、技术的发展发展8O5 化学与技术综合10O1 化学与工农业生产36O1【2014·宁夏银川一中三模】【化学选修2:化学与技术】(15分)工业上可用食盐和石灰石为主要原料,经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题:(1)卢布兰芳是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料,在高温下进行煅烧,再浸取,结晶而制得纯碱。 食盐和浓硫酸反应的化学方程式为 ; 硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_ (已知产物之一为CaS); (2)氨碱法的工艺如下图所示,得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。图中
2、的中间产物C是_,D_。(写化学式);装置乙中发生反应的化学方程式为 ;(3)联合制碱法对氨碱法的改进,其优点是 ;(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似,故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线,分析说明是否可行? 。【知识点】纯碱工业(侯氏制碱)【答案解析】 (1)NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl或2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl(2分)Na2SO4+ 2C+CaCO3 CaS+Na2CO3+2CO2 (2分)(2)Ca(OH)2(2分)NH3(2分)NH3 + CO2 +
3、NaCl +H2O = NaHCO3+ NH4Cl (2分)(3)提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO2。 (2分) (4)不可行(1分) 因为KHCO3的溶解度较大,且在常温下与KCl溶解度相差小,在铵盐水碳酸化时无法大量析出。(2分)解析:(1)根据难挥发性酸制备挥发性酸的原理,浓硫酸与氯化钠晶体反应生成HCl气体,反应方程式为: NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl或2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl(2分);硫酸钠和焦炭、石灰石反应的产物之一为CaS,说明发生了氧化还原反应,S元素
4、的化合价降低,Na2SO4作氧化剂,则作还原剂的为焦炭,C元素的化合价升高为+4价,由此可判断产物还有碳酸钠和二氧化碳,其反应方程式为Na2SO4+ 2C+CaCO3 CaS+Na2CO3+2CO2 ;(2)甲装置为煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳的装置,生成的氧化钙与水反应生成氢氧化钙,所以C应为Ca(OH)2,Ca(OH)2加入到丁装置,与NH4Cl反应生成NH3,则D应为NH3; 在溶液中足量的CO2和H2O及NH3会生成HCO3-,HCO3-再与Na+结合生成NaHCO3晶体,以沉淀的形式析出,故答案为:NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3+NH4Cl (3)该方法能
5、提高原料的利用率,减少废渣的排放,保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高;NH4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2,革除了 CaCO3 制 CO2 这一工序故答案为:提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO2。(4)由溶解曲线图可知KHCO3和NH4Cl的溶解度相差不大,当温度高于40时,由图象可知,降温结晶时会析出较多的KCl;【思路点拨】本题以工艺流程为依托,综合考查了氧化还原反应、物质的溶解性、化学实验等知识,综合性较强,有一定难度。36B3 F1 F2 F4 O1【2014·江西师大附中三模】【化学选
6、修2:化学与技术】(15分)第五主族的磷单质及其化合物在工业上有广泛应用。(1)同磷灰石在高温下制备黄磷的热化学方程式为:4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g)H已知相同条件下:4Ca3(PO4)2F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) H12Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) H2SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s) H3用H1、H2和H3表示H,则H=_;(2)三聚磷酸可视为三个磷酸分
7、子(磷酸结构式如图)之间脱去两个水分子产物,其结构式为_,三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂,其化学式为_;(3)次磷酸钠(NaH2PO2)可用于工业上的化学镀镍。化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2,在酸性等条件下发生下述反应:(a)_ Ni2+ + _ H2PO2+ _ _Ni+_ H2PO3+ _(b)6H2PO-2 +2H+ =2P+4H2PO3+3H2请在答题卡上写出并配平反应式(a);利用中反应可在塑料镀件表面沉积镍磷合金,从而达到化学镀镍的目的,这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。方法上的不同点:_;原理上的不同点:_;化学镀的优点:_。 【知识点】热
8、化学方程式、氧化还原反应方程式的配平、电解原理【答案解析】 (1) H13H2+18H3 (2分) (2) (2分) ,Na5P3O10(2分) (3)2Ni2+ + 1H2PO2+ 1H2O 2Ni+ +1H2PO3+ 2H+(3分) (4)化学镀中镀件直接与电解质溶液接触反应;(2分) 电镀通过外加电流,在镀件外形成镀层 ;化学镀是利用化学腐蚀反应;电镀是利用电解池,外加电流进行氧化还原反应 ; (2分) 装置简便,节约能源,操作简便 (2分)解析:(1)热化学方程式4Ca5(PO4)3F(s)+2lSiO2(s)+30C(
9、s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4可以将下列三个反应相加得到:4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g)H1;6Ca3(PO4)2(s)+30C(s)=3P4(g)+18CaO(s)+30CO(g)3H2;18SiO2(s)+18CaO(s)=18CaSiO3(s)18H3;根据盖斯定律可得H=H1+3H2+18H3;(2)一个磷酸中的羟基与另一个磷酸的H之间可以脱水结构式则为,“五钠”即五个钠原子,所以三聚磷酸钠的化学式为Na5P3O10,故答案为:Na5P3O10;(3)(a)根据得失电
10、子守恒:镍元素的化合价降低了1价,磷元素的化合价升高的2价,所以根据原子守恒结合电荷守恒可得配平的方程式为:2Ni2+ + 1H2PO2+ 1H2O 2Ni+ +1H2PO3+ 2H+;从方法上分析,电镀是利用电解原理通过外加直流电源,在镀件表面形成的镀层,镀层一般只有镍,而化学镀是利用氧化还原反应镀件直接与电解质溶液接触,在塑料镀件表面沉积镍-磷合金,这是两者的不同;从原理上分析,无论电镀还是化学镀均有电子的转移,均是利用了氧化还原反应,这是两者的相同点,故答案为:化学镀中镀件直接与电解质溶液接触反应化学镀无需通电,而电镀需要通电;电镀通过外加电流,在镀件外形成镀层;化学镀是利用化学腐蚀反应
11、;电镀是利用电解池,外加电流进行氧化还原反应;装置简便,节约能源,操作简便化学镀对镀件的导电性无特殊要求。【思路点拨】本题考查学生对热化学方程式含义及对氧化还原反应本质的理解,综合性较强,难度较大。36、A4 H1 H3 J2 F4 O1【2014·临川二中一模】化学选修:化学与技术SO2、NO是大气污染物。吸收SO2 和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):(1)装置中生成HSO3的离子方程为 。(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO3和SO32)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数X(i)与溶液pH 的关系如右图所示。下列说
12、法正确的是 (填字母序号)。apH=8时,溶液中c(HSO3) < c(SO32)bpH=7时,溶液中c(Na+) =c(HSO3)+c(SO32) c为获得尽可能纯的NaHSO3,可将溶液的pH控制在45左右向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液,溶液中出现浑浊,pH降为2,用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因: 。(3)装置中,酸性条件下,NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3、NO2,写出生成NO3的离子方程式 。(4)装置的作用之一是再生Ce4+,其原理如下图所示。 生成Ce4+的电极反应式为 。 生成Ce4+从电解槽的 (填字母序号)口流出。(5) 已知进
13、入装置的溶液中,NO2的浓度为a g·L-1,要使1 m3该溶液中的NO2完全转化为NH4NO3,需至少向装置中通入标准状况下的O2 L。(用含a代数式表示,计算结果保留整数)【知识点】无机流程、溶液中的离子浓度大小、电化学、计算【答案解析】 (1)SO2 + OH= HSO3(2分); (2)a、c (3分) HSO3SO32+H+,加入CaCl2溶液, Ca2+SO32= CaSO3使平衡右移,c(H+)增大。(3)NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3+NO3+4H+(3分)(4)Ce3+- e= Ce4+ (2分) a (2分)(5)243a(242a、244a、5600a /
14、23都给分)(3分)解析:(1)进入装置中的物质有:NaOH、NO、SO2,则生成HSO3的离子方程为: SO2 + OH= HSO3(2)如图pH=8时,溶液中c(HSO3) < c(SO32)a正确。pH=7时,溶液中c(Na+)+c(H+) =c(HSO3)+2c(SO32)+c(OH-),c(H+)= c(OH-),所以b不正确。如图pH控制在45左右,溶液中没有HSO3,所以c错。向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液,溶液中出现浑浊,pH降为2原因为HSO3SO32+H+,加入CaCl2溶液, Ca2+SO32= CaSO3使平衡右移,c(H+)增大。(3
15、)装置中,如流程图反应物为NO、Ce4+生成物有Ce3+、NO3。根据电荷守恒和题意给出酸性溶液,反应物还有H2O,生成物还有H+。根据氧化还原原理和得失电子守恒配平得NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3+NO3+4H+。(4)根据流程图其电极方程式只能是Ce3+- e=Ce4+。由Ce3+- e= Ce4+得阳极生成Ce4+,所以从电解槽的a口流出。(5)根据得失电子守恒NO2和O2的物质的量之比为2:1。得氧气的体积为=243a 。【思路点拨】本题考查了离子方式、电极方程式的书写,溶液中浓度大小的比较,氧化还原反应,利用电荷守恒计算。题目难度较大。注意从已知提取信息,培养看图分析能力。32
16、C3 J2 O1【2014·中山一中高考内部调研】(16分)碱式硫酸铁Fe(OH)SO4对水中的悬浮物、有机物、硫化物、重金属等都能絮凝,工业上常用硫酸亚铁法制备,工艺流程如下图所示:已知: Fe3+沉淀完全时的pH3.1, Fe2+沉淀完全时的pH9.7。(1)请写出溶解过程中加快溶解速率和提高浸出率的两点措施: _,_。(2)加入硫酸的作用是控制体系的pH值,若硫酸加入量过小,反应体系酸度太低,容易生成 沉淀;若硫酸加入量过大,不利于产品形成,试从平衡移动的角度分析原因是 。(3)氧化过程中生成的气体遇空气变红棕色。写出氧化过程发生的离子方程式: _。(4)流程图中的“系列操作”
17、包括 , ,过滤,洗涤,烘干。【知识点】化工流程分析【答案解析】(16分)(1)适当升温、充分搅拌、延长溶解时间等 (每空2分,共4分) (2)Fe(OH)3沉淀;(2分) 过量的硫酸与Fe(OH)SO4电离出来的OH中和,使电离平衡向右移动(3分)(3)Fe2+ + NO2+ SO42+ H+ Fe(OH)SO4 + NO (3分)(4)蒸发浓缩(2分)、冷却结晶;(2分);解析:(1)根据化学反应速率的影响因素及规律,适当升温、充分搅拌、延长溶解时间等均可加快溶解速率和提高浸出率。(2)若硫酸加入量过小,反应体系酸度太低,Fe3容易转化为Fe(OH)3沉淀。若硫酸加入量过大,过量的硫酸与F
18、e(OH)SO4电离出来的OH中和,使电离平衡向右移动,不利于产品形成。(3)氧化过程生成的气体为NO,NO2被还原为NO,则Fe2被氧化为Fe3,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平离子方程式为:Fe2+ + NO2+ SO42- + H+ Fe(OH)SO4 + NO。(4)流程图中的“系列操作”是由溶液得到晶体,为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,洗涤,烘干。【思路点拨】本题考查碱式硫酸铁的工艺流程分析,主要考查工艺流程中原理、操作及措施等,涉及化学反应速率、化学平衡、氧化还原反应、化学实验操作等知识。O2 海水的综合利用O3 石油、煤和天然气的综合利用O4 化学与材料、技术的发展发展36、
19、A4 B3 E3 J1 J2 J4 O4【2014·武汉二中模拟】【化学选修2化学与技术】(15分)纳米材料二氧化钛(TiO2)具有很高的化学活性,可做性能优良的催化剂。(1)工业上二氧化钛的制备是:I. 将干燥后的金红石(主要成分TiO2,主要杂质SiO2)与碳粉混合装入氯化炉中,在高温下通入Cl2,制得混有SiCl4杂质的TiCl4。II. 将混有SiCl4杂质的TiCl4分离,得到纯净的TiCl4。III. 在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀TiO2xH2O。IV. TiO2·xH2O高温分解得到TiO2。TiCl4与SiCl4在常温下的状态是_。II中所采取的操
20、作名称_。资料卡片物质熔点沸点SiCl47057.6TiCl425136.5如实验IV中,应将TiO2.xH2O放在_ (填仪器编号)中加热。(2)据报道:“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO2,TiO2受太阳光照射后,产生的电子被空气或水中的氧获得,生成H2O2,其过程大致如下:a. O22O b. O+H2O2OH(羟基) c. OH+OHH2O2b中破坏的是(填“极性共价键”或“非极性共价键”)。H2O2能清除路面空气中的等,其主要是利用了H2O2的(填“氧化性”或“还原性”)。(3)过氧化氢是重要的化学试剂,它的水溶液又称为双氧水,常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的
21、过氧化氢溶液,准确测定了过氧化氢的含量。请填写下列空白:取10.00 mL密度为P g/mL的过氧化氢溶液稀释至250 mL。取稀释后的过氧化氢溶液25.00mL至锥形瓶中,加入稀硫酸酸化,用蒸馏水稀释,作被测试样。用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样,其反应的离子方程式如下,请将相关物质的化学计量数配平及化学式填写在方框里。 MnO+ H2O2+ H+= Mn2+ H2O+ 滴定时,将高锰酸钾标准溶液注入_(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。滴定到达终点的现象是_。重复滴定三次,平均耗用C mol/L KMnO4标准溶液 V mL,则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为_。若滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果_ (填“偏高”或“偏低”或“不变”)。【知识点】制备实验方案的设计;化学方程式的有关计算;极性键和非极性键;氧化还原反应;直接加热的仪器及使用方法;物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用【答案解析】(1)液态(1分) 蒸馏(1分) b (1分) (2)极性共价键 (1分) 氧化性(1分) (3)2 5 6 2 8 5O2 (2分)酸式(1分)滴入最后一滴高锰酸钾溶液时,溶液呈浅红色,且半分钟内不褪色(2分)(3分) 偏高 (2分) 解析:(1)根据资料卡片中的TiCl4与SiCl4熔点、沸点可知,TiCl4与SiCl4在常温下的状
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