高中化学高考三轮冲刺 2023届高三化学总复习巩固练习41化学与资源的开发利用

巩固练习41化学与资源的开发利用时间：45分钟分值：100分1．(12分)自来水生产的流程示意图如下：(1)①混凝剂除去悬浮物质的过程________(填字母)。a．只是物理变化b．只是化学变化c．是物理和化学变化②FeSO4·7H2O是常用的混凝剂，它在水中最终生成________沉淀。(2)实验室中，过滤操作用到的玻璃仪器是______________________________________________________。(3)一打开自来水的水龙头，会感觉略有刺激性气味，其原因是________________________________________________________________。(请写出相关的化学反应方程式)；该过程中，如果消耗了标准状况下的Cl2112L，则在反应中作氧化剂的Cl2为____g。(4)测定水中的溶解氧：量取20mL水样，迅速加入MnSO4和KOH混合溶液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振荡使反应完全。打开塞子，迅速加入适量硫酸，此时有碘单质生成。用mol·L－1Na2S2O3溶液滴定生成的碘，消耗了mLNa2S2O3溶液。已知在碱性溶液中，氧气能迅速氧化Mn2＋，生成物在酸性条件下可以将碘离子氧化为碘单质，自身重新被还原为Mn2＋。上述过程发生的反应可表示为：2Mn2＋＋4OH－＋O2=2MnO(OH)2，MnO(OH)2＋2I－＋4H＋=I2＋Mn2＋＋3H2O，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。据此确定水中的溶解氧量________(以mg·L－1为单位)。[答案](1)①C②Fe(OH)3(2)漏斗、烧杯、玻璃棒(3)Cl2＋H2OHCl＋HClO(4)mg·L－1[解析](1)混凝剂溶于水生成胶体的过程是化学变化，胶体吸附悬浮物质的过程是物理变化。(2)实验室过滤操作所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒。(3)自来水往往用氯气消毒，氯气与水反应的化学方程式为：Cl2＋H2OHCl＋HClO，该反应中，Cl2既作氧化剂、又作还原剂，且二者的质量比为1∶1，因而标准状况下的112LCl2中，作氧化剂的Cl2为112L÷2÷22.4L·mol－1×71g·mol－1＝177.5g。(4)由方程式可得关系式：O2～2MnO(OH)2～2I2～4S2Oeq\o\al(2－,3)，故20mL水样中溶解O2的质量为：eq\f(1,4)×mol·L－1××10－3L×32g·mol－1＝×10－3g＝mg，即水中的溶解氧量为eq\fmg,20×10－3L)＝mg·L－1。2．(10分)下面的框图是利用海水和海边贝壳为原料设计的制备漂白粉的工艺流程。分析图示各物质的关系，然后回答问题。(1)反应条件的选择是工业生产的关键步骤。写出①、③、④三步的反应条件：①________、③________、④________。(2)反应②需要加入的试剂是________。(3)写出反应⑤生成漂白粉的化学方程式：__________________________。(4)工业生产要注重效益、要关注节能减排，保护环境。请你从这个思路出发，列举上述工艺中的特点：____________________________________(列出两个即可)。[答案](1)高温加热(或高温)蒸发结晶电解(2)水(或H2O)(3)2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(4)利用废弃物贝壳、利用电解产生的氢气燃烧给贝壳加热、生产副产物NaOH等(或其他合理答案，答出两个即可)[解析]贝壳受热，其中的有机物燃烧掉，而无机物主要是碳酸钙，分解所得A为CaO，制备漂白粉的反应物为Ca(OH)2和Cl2，故B、D分别为Ca(OH)2和Cl2，C为氯化钠，E为氢气。3．(10分)已知粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质，必须精制后才能供电解使用。氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程如下：(1)精制过程中加入净化剂的顺序依次是(用化学式表示)________________________________________________________________________。(2)电解过程的总反应方程式为________。(3)电解槽阳极产物可用于________________(至少写出两种用途)。(4)已知NaOH、NaCl在水中的溶解度数据如下表：温度/℃2030405060708090100NaOH/g109118129146177300313318337NaCl/g363739根据上述数据，脱盐的主要工序应为________、________。脱盐后的碱液含NaOH约50%，含NaCl仅约2%左右，NaCl能够从溶液中大量析出的原因是__________________。[答案](1)NaOH、BaCl2、Na2CO3(或BaCl2、NaOH、Na2CO3)(2)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、合成塑料等(任写两种)(4)蒸发浓缩过滤(多写冷却不对)蒸发过程中溶剂(水)大量减少，Na＋浓度显著增加促进NaCl的沉淀溶解平衡向沉淀方向移动(或Na＋浓度显著增加抑制NaCl的溶解)(从溶度积角度作答叙述正确也可)[解析](1)根据粗盐中所含杂质离子的性质，NaOH可除去Mg2＋、Fe3＋；Na2CO3可除去Ca2＋、Mg2＋；BaCl2可除去SOeq\o\al(2－,4)。但是选择这三种溶液又会引入新的杂质离子COeq\o\al(2－,3)、OH－、Ba2＋，除去COeq\o\al(2－,3)和OH－可通过加适量盐酸将它们转化为CO2和H2O，但过量Ba2＋必须由Na2CO3除去。因此Na2CO3溶液的加入必须在BaCl2溶液之后，而NaOH溶液和BaCl2溶液加入的顺序可以相互调换。故顺序为NaOH、BaCl2、Na2CO3或BaCl2、NaOH、Na2CO3。(2)电解饱和食盐水的总反应：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(3)电解槽阳极得到Cl2，可以用于制取漂白粉、自来水消毒等。(4)脱盐的主要工序为蒸发浓缩、过滤。蒸发时能够促进NaCl的沉淀溶解平衡向沉淀方向移动，因此NaCl能够从溶液中大量析出。4．(14分)“低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：请回答下列问题：(1)工艺操作①②分别为___________________________________________________________、________________________________________________________________________。(2)工业合成氨的化学方程式为：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出生成“产品”的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)检验合成氨厂废气中是否含有氨气的方法是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)副产品的化学式为________。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是________________。[答案](1)将空气液化后蒸发分离出氧气获得氮气过滤(2)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(3)CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3＋2NHeq\o\al(＋,4)＋SOeq\o\al(2－,4)(4)用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3(或其他可行的方法)(5)CaOCO2[解析](1)合成氨原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸发分离出氧气获得氮气。(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨气等，产物除产品硫酸铵外，还有碳酸钙沉淀。(4)氨气显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨气与浓盐酸的反应进行检验等。(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为氧化钙，能够循环使用的物质是二氧化碳。5．(14分)下图所示是以海水为原料，获得某产物的工艺流程图。已知在吸收塔中，溶液的pH显著减小。试回答下列问题：(1)图中两次氯化的作用是否相同？________(选填“是”或“否”)。(2)吸收塔中反应的化学方程式为__________________________________________________________________，第二次氯化的离子方程式为________________________________________________________________。(3)资料证实，在酸性介质中，第一次氯化过程中可用O2或空气替代。但在实际工业生产中为什么不用更廉价的空气替代Cl2？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)本工艺的处理方法可简单概括为“空气吹出、X气体吸收、氯化”。某同学认为在工业生产过程中对第一次氯化液直接蒸馏也可得到产物，不必进行上述过程，请对该同学的说法作出正确的评价：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)是(2)Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－(3)若用廉价的空气替代Cl2进行第一次氯化，反应的离子方程式为4Br－＋O2＋4H＋=2Br2＋2H2O，很显然反应时需要将大量的盐卤(浓度不大)酸化，反应后又要将废液中和才能排放，在经济上显然没有吸引力(4)氯化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，产品成本高，“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个溴的富集过程，提高其浓度，以减少能源的消耗[解析]本工艺流程是海水提溴。根据题中信息，吸收塔内溶液pH显著减小，可确定气体X是SO2，吸收塔内反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，生成的Br－再被Cl2氧化，生成的Br2用蒸气蒸出，再冷凝得到液态溴。6．(14分)(2023·山东，31)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多________离子的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为________(写出一个即可)。(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过________(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是_______________________________________________________________。(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为________。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是________。(4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的________。[答案](1)Ca2＋、Mg2＋Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓＋2CO2↑＋H2O)(2)RH先通过阴离子交换树脂可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果(3)反渗透法电势差(或电场力)(4)电导率(或电阻率)[解析]本题主要考查了水的净化原理。(1)硬水是指含有较多钙镁离子的水(大多是碳酸氢盐溶液)，其硬度可以消除或治理，其中碳酸氢钙或碳酸氢镁加热即可除去，方程式为：Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MgCO3↓＋2CO2↑＋H2O)。(2)根据交换树脂RH的工作原理，其原因是先通过RH后，溶液呈酸性，可避免产生沉淀，防止交换树脂堵塞，若先通过ROH，交换后溶液呈碱性，造成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，从而造成交换树脂堵塞。(3)该方法为反渗透法，电渗析法的动力来自于电势差(或电场力)。(4)检验蒸馏水的纯度最简单的方法是测定溶液的电导率。因为若含有其他离子时，谁的电导率越大，说明蒸馏水的纯度越低。7．(12分)四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：请填写下列空白：(1)已知mol甲烷和mol水蒸气在t℃，pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气)，吸收了akJ热量。该反应的热化学方程式是：________________________________________________________________________。(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知尿素的结构简式为H2NCONH2，请写出由CO2与NH3合成尿素的反应方程式：__________________________________________________________。[答案](1)CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH(t℃，pkPa)＝＋2a(2)增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度、增大氮气和氢气的浓度都有利于平衡向正反应方向移动(3)CO2＋2NH3eq\o(=,\s\up7(催化剂))CO(NH2)2＋H2O[解析](1)据题中所给的数据可直接写出热化学方程式：eq\f(1,2)CH4(g)＋eq\f(1,2)H2O(g)=eq\f(1,2)CO(g)＋eq\f(3,2)H2(g)ΔH(t℃，pkPa)＝＋akJ/mol(2)分离氨气目的是减小生成物浓度，使平衡正向移动，增大氮气和氢气浓度既可加快反应速率又可使平衡向正反应方向移动。8．(14分)为研究“海水提溴”工艺，甲、乙两同学分别设计的流程如下，请你对他们的方案进行评价与分析：甲：eq\x(苦卤)eq\o(→,\s\up7(①硫酸酸化),\s\do5(②通过量氯气))eq\x(\a\al(含溴,海水))eq\o(→,\s\up7(③空气吹出))eq\x(\a\al(含溴,空气))eq\o(→,\s\up7(④SO2吸收),\s\do5(⑤通过量氯气))eq\x(\a\al(溴水混,合物))eq\o(→,\s\up7(⑥蒸馏))eq\x(溴蒸气)eq\o(→,\s\up7(⑦冷凝),\s\do5(⑧分离))eq\x(液溴)乙：eq\x(苦卤)eq\o(→,\s\up7(①通过,量氯气))eq\x(\a\al(含溴,海水))eq\o(→,\s\up7(②蒸馏))eq\x(溴蒸气)eq\o(→,\s\up7(③冷凝),\s\do5(④分离))eq\x(液溴)(1)甲、乙两同学在第一阶段得到含溴海水时，Cl2的利用率较高的是________(填“甲”或“乙”)，为什么？____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)甲同学步骤④的离子方程式为：_______________________________________________________________________