2022年高考化學二輪復習 上篇 專題突破方略 專題七 化學與技術學案

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1、2022年高考化學二輪復習 上篇 專題突破方略 專題七 化學與技術學案 　xx高考導航——適用于全國卷Ⅱ 最新考綱 高頻考點 高考印證 命題趨勢 1.化學與資源的開發(fā)利用 (1)了解煤、石油和天然氣等綜合利用的意義。 (2)了解我國無機化工的生產資源和產品的主要種類。 (3)了解海水的綜合利用。了解化學科學發(fā)展對自然資源利用的作用。 (4)了解化學對廢舊物資再生與綜合利用的作用。 2.化學與材料的制造和應用 (1)了解社會發(fā)展和科技進步對材料的要求。了解化學對材料科學發(fā)展的促進作用。 (2)了解金屬材料、無機非金屬材料、高分子合成材料、復合材料和其他新材料的特點，

2、了解有關的生產原理。 (3)了解用化學方法進行金屬材料表面處理的原理。 (4)了解我國現代材料研究和材料工業(yè)的發(fā)展情況。了解新材料的發(fā)展方向。 3.化學與工農業(yè)生產 (1)了解化學在水處理中的應用。 (2)了解合成氨的主要原理、原料、重要設備、流程和意義，認識催化劑的研制對促進化學工業(yè)發(fā)展的重大意義。 (3)了解精細化工產品的生產特點、精細化工在社會發(fā)展中的作用。 (4)了解化學肥料、農藥等在農業(yè)生產中的作用。 化學與資源的開發(fā)利用 xx·T36 xx·T36 本專題在高考中一般選取某一考點進行考查，以化學知識和新材料、新能源、工農業(yè)生產及鋼鐵煉制等聯(lián)系起來考查，預計在x

3、x年高考中這一特點仍將延續(xù)。 化學與材料的制造和應用 化學與工農業(yè)生產 xx·T36 xx·T36 考點一　化學與資源的開發(fā)利用 1．獲取潔凈水的主要方法 主要方法 相關原理 水的凈化 混凝法 加入混凝劑(如明礬)沉淀水中懸浮雜質 硬水軟化 加熱法、藥劑法、離子交換法 降低水中鈣、鎂離子的含量 污水處理 中和法、沉淀法 中和廢水、將其中的重金屬離子轉化為沉淀 海水淡化 蒸餾法、電滲析法 通過蒸餾濃縮、離子交換膜的選擇透過性淡化海水 2.海水資源的綜合利用 海水制鹽 以蒸發(fā)法(鹽田法)為主，即在太陽照射后，海水受熱

4、，水分逐漸蒸發(fā)，當各種鹽分別達到其飽和濃度時，依次以固態(tài)形式析出，此時得到的鹽為粗鹽 氯堿工業(yè) 用電解飽和食鹽水的方法得到NaOH、Cl2和H2。工業(yè)上電解飽和食鹽水的設備為離子交換膜電解槽 海水提溴 常用的一種海水提溴技術叫吹出法，即用氯氣氧化海水中的Br－，使其變成Br2，然后用空氣或水蒸氣吹出 海水提鎂 工業(yè)上從海水中提鎂的一種方法是將海水抽入反應槽中，加入石灰乳(或用海洋中的牡蠣殼燒成石灰粉末)，使海水中的鎂轉變成Mg(OH)2沉淀；加鹽酸轉化成MgCl2溶液，蒸發(fā)結晶、過濾、烘干，然后電解熔融MgCl2得到鎂和氯氣；氯氣可用來制鹽酸，再循環(huán)使用 3.石油的三種加工煉制方

5、法 煉制方法 變化 主要原料 主要產品 分餾 常壓 物理變化 原油 石油氣、汽油、煤油、柴油等 減壓 重油 石蠟、瀝青等 續(xù)　表 煉制方法 變化 主要原料 主要產品 裂化 化學變化 重油、石蠟等 汽油、煤油、柴油等輕質油 裂解 化學變化 石油分餾產物 主要是乙烯、丙烯、丁烯等 4.煤的三種化學加工方法 原理 主要產品 干餾 將煤隔絕空氣加強熱使其分解 焦炭、煤焦油、焦爐氣 氣化 把煤中的有機物轉化為可燃性氣體 CO、H2、CH4 液 化 直接液化 高溫、高壓和有催化劑條件下，與溶劑混合，使煤與H2作用生成液體燃料

6、 優(yōu)質汽油、柴油、芳香烴和副產物燃料氣、液化石油氣等 間接液化 先把煤氣化成CO和H2，再經催化合成烴類燃料、醇類燃料(如CH3OH)等 合成汽油、甲醇等 　　　　資源的開發(fā)利用 1．(資源的開發(fā)利用應用類)(xx·高考全國卷Ⅱ，T36,15分)將海水淡化與濃海水資源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃海水中通過一系列工藝流程提取其他產品。 回答下列問題： (1)下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設想和做法可行的是________(填序號)。 ①用混凝法獲取淡水 ②提高部分產品的質量 ③優(yōu)化提取產品的品種 ④改進鉀

7、、溴、鎂等的提取工藝 (2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br2，并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應是Br2＋Na2CO3＋H2O―→ NaBr＋NaBrO3＋NaHCO3，吸收1 mol Br2時，轉移的電子為________mol。 (3)海水提鎂的一段工藝流程如下圖： 濃海水的主要成分如下： 離子 Na＋ Mg2＋ Cl－ SO 濃度/(g·L－1) 63.7 28.8 144.6 46.4 該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為____________________________________________________________

8、____________ ____________________，產品2的化學式為________，1 L濃海水最多可得到產品2的質量為________g。 (4)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________； 電解時，若有少量水存在會造成產品鎂的消耗，寫出有關反應的化學方程式：________________________________________________________________________。

9、 [破題關鍵]　(1)混凝法主要是通過離子反應得到沉淀，很難實現海水淡化，故①不正確。 (2)首先將反應配平得方程式：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。 (3)制取產品2時加入的石灰乳在沉降過濾后的濾液中含有大量Ca2＋，故脫硫反應實質為Ca2＋與SO的沉淀反應，濃海水中與Ca(OH)2產生沉淀的離子必為Mg2＋，故產品2為Mg(OH)2。 (4)Mg作為活潑金屬，在熔融狀態(tài)下與水反應，從而導致產品鎂的消耗。 解析：(1)將海水經過處理得到淡水和濃海水，這是綜合利用海水的重要途徑之一，從而可以提高部分產品的質量，優(yōu)化提取產品的品種，改進鉀

10、、溴、鎂等的提取工藝。 (2)根據反應原理，將方程式配平：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。每3 mol Br2被吸收時轉移5 mol e－，則吸收1 mol Br2轉移 mol e－。 (3)工藝流程中，脫硫加入的是得到產品2過程中過濾時的濾液，而此濾液中所含的能夠脫硫的離子來源于合成步驟中的石灰乳，故脫硫階段的主要離子方程式為Ca2＋＋SO===CaSO4↓；而產品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得來的，即Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋，故產品2為Mg(OH)2；1 L濃海水中Mg2＋為28.8 g，故可得到產品2即

11、Mg(OH)2的質量為×58 g·mol－1＝69.6 g。 (4)電解熔融MgCl2會得到Mg和Cl2，故化學方程式為MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。因為Mg會與H2O發(fā)生反應生成Mg(OH)2和H2，故水存在會造成產品Mg的消耗，有關反應的化學方程式為Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。 答案：(1)②③④　(2)　(3)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6　(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ [互動拓展] 電解MgCl2溶液能制取鎂嗎？為什么不用電解法制取鋁一樣電解熔融的MgO? 答案：水溶液中Mg2＋放電順序

12、在H＋之后，電解MgCl2溶液得不到金屬鎂；MgO熔點較高，熔融能耗大，故不采用。 　水是一種重要的自然資源，是人類賴以生存不可缺少的物質。水質優(yōu)劣直接影響人體健康。請回答下列問題： (1)天然水中溶解的氣體主要有________、________； (2)天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是________________________________________________________________________ ________________(寫兩種)，其凈水作用的原理是___________________________________________

13、_____________________________ ________________________________________________________________________； (3)水的凈化與軟化的區(qū)別是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (4)硬度為1° 的水是指每升水含10 mg CaO或與之相當

14、的物質(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2＋)＝1.2×10－3 mol·L－1，c(Mg2＋)＝6×10－4 mol·L－1，則此水的硬度為________； (5)若(4)中的天然水還含有c(HCO)＝8×10－4 mol·L－1，現要軟化10 m3這種天然水，則需先加入Ca(OH)2________g，后加入Na2CO3________g。 解析：(4)將Mg2＋形成的硬度轉化為Ca2＋形成的硬度時，將Mg2＋看作是等物質的量的Ca2＋即可，則此天然水中鈣離子的總濃度為1.8×10－3 mol·L－1，每升水中相當于含CaO的質量為1.8×10－3mol·L－1×1 L

15、×56 g·mol－1≈0.1 g，所以該天然水的硬度為10°。(5)含有暫時硬度的硬水在軟化時需先將Mg2＋形成的硬度轉化為Ca2＋形成的硬度。10 m3天然水中含有Mg2＋的物質的量為104 L×6×10－4 mol·L－1＝6 mol，將其轉化為Mg(OH)2 沉淀時需OH－12 mol。此天然水中含有的HCO也會和OH－發(fā)生反應，將8 mol HCO轉化為CO時需OH－ 8 mol，所需OH－總量為20 mol，即需Ca(OH)2 10 mol，其質量為740 g。天然水中含有Ca2＋12 mol，所加Ca(OH)2中含Ca2＋ 10 mol，此時共有Ca2＋22 mol，其中由HCO

16、轉化的CO沉淀出Ca2＋ 8 mol，將其余Ca2＋沉淀下來還需外加CO 14 mol，即需要加入Na2CO3 1 484 g。 答案：(1)O2　CO2(或N2) (2)明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵(任寫兩種)　鋁鹽(或鐵鹽)在水中發(fā)生水解生成相應氫氧化物膠體，它可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他膠粒帶異電的膠體，使其聚沉，達到凈化目的 (3)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子 (4)10°　(5)740　1 484 2．(xx·高考江蘇卷)軟錳礦(主要成分MnO2，雜質金屬元素Fe、Al、Mg等)的水懸濁液與煙氣

17、中SO2反應可制備MnSO4·H2O，反應的化學方程式為MnO2＋SO2===MnSO4。 (1)質量為17.40 g純凈MnO2最多能氧化________L (標準狀況) SO2。 (2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1時Mn(OH)2開始沉淀。室溫下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其濃度均小于1×10－6 mol·L－1)，需調節(jié)溶液pH范圍為________________________________________________________________________。 (3)下圖可

18、以看出，從MnSO4和MgSO4混合溶液中結晶MnSO4·H2O晶體，需控制的結晶溫度范圍為________________。 (4)準確稱取0.171 0 g MnSO4·H2O樣品置于錐形瓶中，加入適量H3PO4和NH4NO3溶液，加熱使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c(Fe2＋ )＝0.050 0 mol·L－1的標準溶液滴定至終點(滴定過程中Mn3＋被還原為Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00 mL。計算MnSO4·H2O樣品的純度(請給出計算過程)。 解析：(1)n(MnO2)＝＝0.2 mol，由化學方程式MnO2＋SO2===MnSO4知，n(SO2)＝n(MnO2)＝

19、0.2 mol，標準狀況下V(SO2)＝22.4 L·mol－1×0.2 mol＝4.48 L。 (2)Fe3＋全部轉化為Fe(OH)3時，c(OH－)＝ ＝ mol·L－1＝×10－11 mol·L－1；Al3＋全部轉化為Al(OH)3時，c(OH－)＝＝ mol·L－1＝1×10－9 mol·L－1，故Al3＋、Fe3＋完全沉淀時，溶液中OH－的最小濃度應為1×10－9 mol·L－1，即pH最小應為5.0，因為Mn(OH)2沉淀時的最小pH為7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋，應調節(jié)溶液至5.0＜pH＜7.1。 (3)由圖可知，60 ℃時，MgSO4·6H2O與Mn

20、SO4·H2O的溶解度相等，隨著溫度的不斷升高，MgSO4·6H2O的溶解度逐漸增大，而MnSO4·H2O的溶解度逐漸減小，因此欲從混合溶液中結晶析出MnSO4·H2O，需控制溫度在60 ℃以上。 (4)Fe2＋的氧化產物為Fe3＋，由質量守恒定律和電子守恒可得：Mn2＋～Mn3＋～Fe2＋。因此，n(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝0.050 0 mol·L－1×0.020 L＝1.00×10－3 mol，則m(MnSO4·H2O)＝1.00×10－3 mol×169 g·mol－1＝0.169 g，故MnSO4·H2O樣品的純度為×100% ≈98.8%。 答案：(1)4.48　(2)5.

21、0

22、___________________________________。 (2)煤經過干餾可以得到焦爐氣、煤焦油和焦炭等。煤焦油經過________(填加工方法)可得到芳香族化合物。 (3)煤的直接液化是煤和適當溶劑混合在高溫和________________________________________________________________________ 存在下與________作用生成液態(tài)燃料的過程。 (4)煤和石油等化石燃料燃燒排放的大量二氧化碳會引起全球氣候變暖。一種新的處理方法是將二氧化碳氣體通入含有長石(地殼中最常見的礦石，含量高達60%)成分的水溶液里，其中

23、一種反應的化學方程式：KAlSi3O8＋CO2＋2H2O===KHCO3＋X↓＋3SiO2↓，則X的化學式為________。 (5)在煤燃燒前需對煤進行脫硫處理。煤的某種脫硫技術的原理如下圖所示： FeS2Fe2＋＋SOFe3＋ 這種脫硫技術稱為微生物脫硫技術。該技術的第一步反應的離子方程式為________________________________________________________________________， 第二步反應的離子方程式為______________________________________________________________

24、__________。 (6)工業(yè)上主要采用氨氧化法生產硝酸，如圖是氨氧化率與氨-空氣混合氣體中氧氨比的關系。 其中直線表示反應的理論值，曲線表示實際生產情況。當氨氧化率達到100%，理論上γ[n(O2)/n(NH3)]＝____________，實際生產將γ值維持在1.7～2.2之間，原因是________________________________________________________________________。 解析：(1)柴油燃燒時冒黑煙是因為燃燒不充分。(2)分離沸點不同的混合物可以用蒸餾(或分餾)的方法。(4)根據反應前后原子的種類和數目不變，推出X為

25、Al(OH)3。(5)根據題給反應物和生成物，再結合化合價升降法配平，可得：2FeS2＋7O2＋2H2O微生物,4H＋＋2Fe2＋＋4SO，4H＋＋4Fe2＋＋O24Fe3＋＋2H2O。(6)根據氨的催化氧化方程式可知，若氨氧化率達到100%，根據4NH3＋5O24NO＋6H2O，則理論上γ[n(O2)/n(NH3)]＝5∶4＝1.25，但反應中氧氣濃度太小時不利于NH3的轉化，且在γ[n(O2)/n(NH3)]＝2.2時，氨氧化率已接近100%，所以實際生產將γ值維持在1.7～2.2之間。 答案：(1)燃燒不充分　(2)蒸餾(或分餾) (3)催化劑　H2　(4)Al(OH)3 (5)2

26、FeS2＋7O2＋2H2O微生物,4H＋＋2Fe2＋＋4SO 4H＋＋4Fe2＋＋O24Fe3＋＋2H2O (6)1.25　氧氣太少，不利于氨氣的轉化；γ值為2.2時，NH3的轉化率已近100% 歸納總結 化工生產常涉及的問題 綠色化學 綠色化學又稱環(huán)境友好化學、環(huán)境無害化學、清潔化學。是用化學的技術和方法去減少或消除有害物質的生產和使用。理想的化工方式是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，實現“零排放” 循環(huán)操作 利用循環(huán)操作能有效地提高原料的利用率，降低生產成本，如合成氨中的循環(huán)操作，可提高氮氣和氫氣的轉化率 循環(huán)利用 可以充分利用原料、節(jié)約資源，同時也是減少排放、實

27、現變廢為寶的重要手段，如制堿工業(yè)中氯化鈉溶液的循環(huán)利用可提高氯化鈉的利用率 化工生產 中的逆流 原理　　 化工生產中的逆流原理：熱交換器中的冷、熱氣體(或液體)，沸騰爐中的燃料與空氣，制硫酸工業(yè)吸收塔中氣體和吸收液濃硫酸等。逆流的作用是為了充分接觸，此外，在化學實驗中的冷凝管也采用了逆流原理 考點二　化學與材料的制造和應用 1．金屬的冶煉 (1)煉鐵和煉鋼 煉鐵 煉鋼 主要原料 鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣 生鐵、氧化劑(空氣、純氧)、脫氧劑 反應原理 C＋O2CO2 CO2＋C2CO Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 2C＋

28、O22CO 2Fe＋O22FeO FeO＋CFe＋CO↑(脫碳) FeS＋CaOCaS＋FeO(脫硫) (2)電解法煉鋁 ①主要原料：鋁土礦 ②反應原理 a．由鋁土礦精制Al2O3 Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O b．電解Al2O3 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 2．無機非金屬材料 3．有機高分子材料 材料名稱 功能高分子材料 復合材料 概念 既具有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料 兩種或

29、兩種以上材料組成的新型材料，由基體和增強體構成 性能 不同的功能高分子材料，具有不同的特征性質 一般具有強度高、質量輕、耐腐蝕等優(yōu)異性能 實例 離子交換樹脂、高分子藥物、液晶材料、高吸水性樹脂等 玻璃鋼、陶瓷塑料、復合地板、汽車輪胎等 　　　　材料的制造和應用 1．(化學與材料應用類)(xx·高考海南卷)鐵在自然界分布廣泛，在工業(yè)、農業(yè)和國防科技中有重要應用。 回答下列問題： (1)用鐵礦石(赤鐵礦)冶煉生鐵的高爐如圖(a)所示。原料中除鐵礦石和焦炭外還有________。除去鐵礦石中脈石(主要成分為SiO2 )的化學反應方程式為________________

30、____________、______________________；高爐排出氣體的主要成分有N2、CO2和________(填化學式)。 (2)已知：①Fe2O3 (s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g)　 ΔH=+494KJ·mol-1 ②CO2(g)+O2(g)=== CO2(g)　ΔH=-283KJ·mol-1 ③C(s)+ O2(g)===CO(g) ΔH =-110 kJ·mol-1 則反應Fe2O3 (s)＋3C(s)＋O2(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)的ΔH_______kJ·mol－1。理論上反應________(填上述方程式序號，下同)放出的

31、熱量足以供給反應________所需的熱量。 (3)有人設計出“二步熔融還原法”煉鐵工藝，其流程如圖(b)所示，其中，還原豎爐相當于高爐的________部分，主要反應的化學方程式為____________________；熔融造氣爐相當于高爐的________部分。 (4)鐵礦石中常含有硫，使高爐氣中混有SO2 污染空氣，脫SO2 的方法是________________________________________________________________________。 [破題關鍵]　(1)除脈石的造渣反應必須使用石灰石，反應為CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2

32、===CaSiO3。 (2)利用蓋斯定律計算總反應的焓變。 (3)弄清高爐各部分的主要反應，爐腹的反應為還原劑的生成：C＋O2CO2，C＋CO22CO，相當于熔融造氣爐部分；爐身主要發(fā)生還原反應：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，則相當于還原豎爐部分。 解析：(1)用鐵礦石(赤鐵礦)冶煉生鐵的原料中除鐵礦石和焦炭外還有石灰石，除去鐵礦石中脈石(主要成分為SiO2)的化學反應方程式為CaCO3CaO＋CO2↑、 CaO＋SiO2CaSiO3；反應過程中一氧化碳可能有剩余，則高爐排出氣體的主要成分有N2、CO2 和CO。 (2)已知：①Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3C

33、O(g)　ΔH===CO2(g) ΔHCO(g) ΔH＝－110 kJ·mol－1，根據蓋斯定律：①＋②×3得熱化學方程式Fe2O3 (s)＋3C(s)＋O2(g)===2Fe(s)＋3CO2 (g) 　ΔH高溫2Fe＋3CO2；高爐煉鐵工藝中還原劑CO的生成在爐腹部分，則熔融造氣爐相當于高爐的爐腹部分。 (4)SO2為酸性氧化物可與堿反應，工業(yè)上脫SO2 的方法是將高爐氣通入石灰乳中[或用堿液(氫氧化鈉溶液或氨水等)吸收]。 答案：(1)石灰石　 CaCO3CaO＋CO2↑ 　 CaO＋SiO2CaSiO3　CO (2)－355?、冖邸、? (3)爐身　Fe2O3 ＋ 3CO2Fe

34、＋3CO2　爐腹 (4)將高爐氣通入石灰乳(或其他合理答案) [互動拓展] 寫出高爐煉鐵的主要反應。 答案：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3；C＋O2CO2，CO2＋C2CO；Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 　(xx·高考廣東卷)石墨在材料領域有重要應用，某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質，設計的提純與綜合利用工藝如下： (注：SiCl4的沸點為57.6 ℃，金屬氯化物的沸點均高于150 ℃) (1)向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2，主要目的是__________

35、______________________________________________________________。 (2)高溫反應后，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳穆然?，氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為________，由氣體Ⅱ中某物質得到水玻璃的化學反應方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)步驟①為攪拌、_____

36、___，所得溶液Ⅳ中的陰離子有__________________。 (4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 100 kg初級石墨最多可獲得Ⅴ的質量為________ kg。 (5)石墨可用于自然水體中銅件的電化學防腐，完成如圖防腐示意圖，并作相應標注。 解析：(1)若裝置中混有空氣，

37、在1 500 ℃時初級石墨與O2反應，故通入Cl2前，先通一段時間N2，排出裝置內的空氣，防止初級石墨電極被O2氧化。(2)當石墨中的氧化物均轉化為氯化物時，氧元素與碳元素結合，而此時碳的含量較多，所以氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為一氧化碳；根據信息“SiCl4的沸點為57.6 ℃，金屬氯化物的沸點均高于150 ℃”和“含水玻璃的混合溶液”，氣體Ⅱ的溫度為80 ℃，所以氣體Ⅱ為SiCl4氣體。根據已知的反應物和生成物，結合原子個數守恒可寫出得到水玻璃的化學方程式為SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。(3)固體Ⅲ中含有的是氯化鐵、氯化鋁和氯化鎂，加入過量的氫氧化鈉溶液后，

38、 會生成氫氧化鐵和氫氧化鎂沉淀，所以需要過濾才能得到溶液Ⅳ，而得到的溶液Ⅳ中含有的陰離子為AlO、Cl－和過量的OH－。(4)沉淀Ⅴ應該是氫氧化鋁，反應物包括偏鋁酸根離子和乙酸乙酯，根據乙酸乙酯可水解的性質，進一步判斷生成物中除氫氧化鋁外，還應該有CH3COO－和C2H5OH。即AlO＋CH3COOC2H5＋2H2O===Al(OH)3↓＋CH3COO－＋C2H5OH。 100 kg初級石墨中含有5.1 kg氧化鋁，其物質的量為50 mol，根據鋁原子個數守恒可知，能生成100 mol氫氧化鋁，其質量為7.8 kg。(5)要用石墨通過電化學腐蝕保護銅件，只能用電解池原理，所以裝置如圖所示

39、。 答案：(1)排出系統(tǒng)中的氧氣，防止氧化初級石墨電極 (2)CO　SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O (3)過濾　AlO、Cl－和OH－ (4)AlO＋CH3COOC2H5＋2H2O===Al(OH)3↓＋CH3COO－＋C2H5OH　7.8 (5)見解析 2．玻璃鋼可由酚醛樹脂和玻璃纖維制成。 (1)酚醛樹脂由苯酚和甲醛縮聚而成，反應有大量熱放出，為防止溫度過高，應向已有苯酚的反應釜中__________加入甲醛，且反應釜應裝有__________裝置。 (2)玻璃纖維由玻璃拉絲得到。普通玻璃是由石英砂、__________和石灰石(或長石)高

40、溫熔融而成，主要反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)玻璃鋼中玻璃纖維的作用是__________。玻璃鋼具有____________________等優(yōu)異性能(寫出兩點即可)。 (4)下列處理廢舊熱固性酚醛塑料的做法合理的是________。 a．深埋 b．粉碎后用作樹脂填料 c．用作燃料 d．用有機溶

41、劑將其溶解，回收樹脂 解析：(1)為防止溫度過高，應緩慢加入甲醛，并且反應釜中應裝有冷卻裝置。(2)利用純堿、石灰石、石英砂生成玻璃的化學反應方程式為Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。(3)玻璃鋼是將玻璃纖維和高分子材料復合而成的復合材料，其中玻璃纖維的作用是增強體，高分子材料是基體；它具有強度高、質量輕、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性能好等優(yōu)異性能。(4)熱固性酚醛塑料不易燃燒，不能被有機溶劑溶解，處理時應粉碎后用作樹脂填料。 答案：(1)緩慢　冷卻 (2)純堿　Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑， CaCO3＋SiO2C

42、aSiO3＋CO2↑ (3)增強體　強度高、質量輕、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性能好(答對兩點即可) (4)b 3．硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現代生活中有廣泛應用。回答下列問題： (1)1810年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是____________________。 (2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產普通玻璃的主要原料有________________________________________________________________________。 (3)高純硅是現代信息、半

43、導體和光伏發(fā)電等產業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種技術路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下： HCl　　　　H2 ↓　　　　　↓ ―→―→―→高純硅 電弧爐　流化床反應器　還原爐 發(fā)生的主要反應 電弧爐 SiO2＋2CSi＋2CO↑ 流化床 反應器 Si＋3HClSiHCl3＋H2 還原爐 SiHCl3＋H2Si＋3HCl ①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產碳化硅，該反應的化學方程式為______________________________；碳化硅又稱________，其晶體結構與________相似。 ②在流化床反應的產物中，Si

44、HCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質的沸點數據如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________。 物質 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4 沸點/℃ 2 355 57.6 31.8 8.2 －30.4 －84.9 －111.9 ③SiHCl3極易水解，其完全水解的產物為________________________________________________________________________。 (4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產提供部

45、分原料，這些原料是____________________。 解析：(1)反應物是二氧化硅、木炭和鐵，所得“金屬”應是含有硅、碳的鐵合金。(2)生產普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英砂。(3)①SiC又名金剛砂，與金剛石或晶體硅具有相似的結構。②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4在常溫下呈液態(tài)，會成為雜質。由于SiCl4與SiHCl3沸點相差較大，因此可用蒸餾的方法進行分離。③SiHCl3完全水解的化學方程式為SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl↑。(4)氯堿工業(yè)的產品是NaOH、H2、Cl2，其中H2、Cl2反應可制備HCl。H2、HCl都

46、是制備高純硅工藝中的原料。 答案：(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵)　(2)石英砂、純堿和石灰石　(3)①SiO2＋3CSiC＋2CO↑　金剛砂　金剛石(或單晶硅)?、诰s(或蒸餾)　③H2SiO3、H2、HCl　(4)H2、HCl 歸納總結 化工生產選擇適宜條件的原則 化工生產選擇適宜條件的目的是盡可能加快反應速率和提高反應進行的程度，依據外界條件對化學反應速率和化學平衡影響的規(guī)律確定生產條件，其原則如下： (1)對任一可逆反應，增大反應物濃度，能提高反應速率和轉化率。故生產中常使廉價易得的原料適當過量，以提高另一原料的利用率，如氮氣與氫氣的配比為1∶2.8。 (2)對氣體分

47、子數減少的反應，增大壓強使平衡向增加生成物的方向移動。但壓強太大，動力消耗、設備要求、成本均會提高，故必須綜合考慮。 (3)對放熱反應，升溫，反應速率加快，但轉化率降低；若溫度太低，反應速率又太慢，故需使用適當的催化劑。對吸熱反應，升溫，能加快反應速率，又能提高轉化率，但要避免反應物或生成物的過熱分解。 (4)使用催化劑可大大提高反應速率且不影響化學平衡，但使用時必須注意其活性溫度范圍，且應注意防止催化劑“中毒”，延長使用壽命。例如：合成氨適宜條件為400～500 ℃、鐵觸媒、10～30 MPa。 考點三　化學與工農業(yè)生產 1．硫酸工業(yè)生產流程中的四個“三” 2．

48、合成氨的四種生產條件的選擇 加快化學反應速率 促進化學平衡右移 實際生產條件 濃度 增大反應物濃度 增大反應物濃度 氮氣與氫氣的配比為1∶2.8 壓強 增大壓強 增大壓強 10～30 MPa 溫度 升高溫度 降低溫度 400～500 ℃ 催化劑 使用催化劑 無影響 采用以鐵為主的催化劑 3.兩種制堿法的對比 氨堿法(索爾維) 聯(lián)合制堿法(侯德榜) 原理 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl、 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑ 原料 食鹽、氨氣、石灰石(經煅燒后生成CO2和CaO) 食鹽、

49、氨氣、二氧化碳 生產流程 優(yōu)點 原料便宜，步驟簡單 產品純度高，原料利用率高，同時得到氮肥NH4Cl 缺點 產生大量CaCl2，食鹽利用率低 — 4.氯堿工業(yè) 原理 總反應式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 主要設備 離子交換膜電解槽——陽極用金屬鈦制成(涂有鈦釕氧化物層)，陰極用碳鋼制成(覆有鎳鍍層)。陽離子交換膜具有選擇透過性，只允許Na＋透過，而Cl－、OH－和氣體不能透過 產品用途 燒堿：可用于造紙、玻璃、肥皂等工業(yè) 氯氣：可用于農藥、有機合成、氯化物的合

50、成 氫氣：可用于金屬冶煉、有機合成、鹽酸的制取 5.氨氧化法制硝酸 原理 4NH3＋5O24NO＋6H2O(常用鉑作催化劑)，2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(加壓、降溫，同時補充空氣) 尾氣凈化 ①用Na2CO3溶液吸收氮的氧化物得到亞硝酸鈉和硝酸鈉： 2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2 ②用各種燃料氣中的甲烷、氫氣等將氮的氧化物還原為氮氣和水： H2＋NO2===NO＋H2O、 2H2＋2NO===N2＋2H2O； CH4＋4NO2===4NO＋CO2＋2H2O、 CH4＋4NO===2N2＋CO2＋

51、2H2O 6.有關化工生產的計算 (1)物質純度、轉化率、產率的計算 ①物質的純度(%)＝×100% ②原料利用率(%)＝×100%＝1－原料的損耗率 ③產率(%)＝×100% ④化合物中某元素的損失率＝該化合物的損失率 (2)多步反應的計算 ①關系式法：先寫出多步反應的化學方程式，然后找出反應物和生成物之間物質的量的關系，列出關系式，即可一步計算。 ②元素守恒法：找出主要原料和最終產物之間物質的量的對應關系。找出此關系的簡便方法，就是分析原料與產物之間所含關鍵元素原子個數關系，如FeS2～2H2SO4、S～H2SO4，且二氧化硫轉化率、三氧化硫吸收率均可折算為起始物FeS2

52、(或S)進行計算。 　　　　化學與工農業(yè)生產 1．(化學與工農業(yè)生產應用類)(xx·高考全國卷Ⅰ，T36,15分)氯化亞銅(CuCl)廣泛應用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系。在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料，采用硝酸銨氧化分解技術生產CuCl的工藝過程如下： 回答下列問題： (1)步驟①中得到的氧化產物是________，溶解溫度應控制在60～70 ℃，原因是_____________________________________________________________________

53、___。 (2)寫出步驟③中主要反應的離子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)步驟⑤包括用pH＝2的酸洗、水洗兩步操作，酸洗采用的酸是________(寫名稱)。 (4)上述工藝中，步驟⑥不能省略，理由是__________________________________________________________

54、______________ ________________________________________________________________________。 (5)步驟②、④、⑤、⑧都要進行固液分離。工業(yè)上常用的固液分離設備有________(填字母)。 A．分餾塔　　　　　　　　B．離心機 C．反應釜 D．框式壓濾機 (6)準確稱取所制備的氯化亞銅樣品m g，將其置于過量的FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，加入適量稀硫酸，用a mol·L－1的K2Cr2O7溶液滴定到終點，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反應中Cr2O被還原為Cr3＋。樣品中CuCl的質量分

55、數為________________。 [破題關鍵]　(1)NO在酸性條件下，具有強氧化性；反應速率隨溫度升高而加快； (2)SO具有還原性，故步驟③Cu2＋與SO發(fā)生反應生成CuCl； (3)根據循環(huán)物質判斷酸洗應用硫酸； (4)信息提示CuCl易在潮濕空氣中水解氧化，故用醇洗快速去除CuCl表面的水分。 (6)根據得失電子守恒得關系式6CuCl～Cr2O計算。 解析：(1)酸性條件下，NO具有強氧化性，可將Cu氧化為Cu2＋。溫度低，固體溶解較慢，因此溫度不宜過低；NH4NO3不穩(wěn)定，受熱易分解，因此溫度不宜過高。 (2)由工藝過程圖可知，CuCl應在步驟③中生成。SO具有還

56、原性，可將Cu2＋還原，反應的離子方程式為2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋。 (3)因步驟⑤最終得到的是(NH4)2SO4，且洗滌液要循環(huán)使用，故此處酸洗采用的酸應為硫酸。 (4)由題中信息知，CuCl在潮濕的空氣中易水解氧化，因此步驟⑥醇洗的目的是去除CuCl表面的水分，防止CuCl因水解氧化而變質。 (5)工業(yè)上固液分離，根據不同情況可選擇離心機分離或框式壓濾機分離。 (6)CuCl―→Cu2＋，1 mol CuCl失去1 mol電子；Cr2O―→2Cr3＋，1 mol Cr2O得到6 mol電子，根據電子守恒得：6CuCl～Cr2O。m

57、g CuCl樣品中，n(CuCl)＝6ab×10－3 mol，CuCl的質量分數為 ×100%＝×100%(或%)。 答案：(1)CuSO4(或Cu2＋)　溫度低溶解速度慢、溫度過高硝酸銨分解 (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，防止其水解氧化而變質 (5)BD (6)×100%(或%) [互動拓展] 工藝流程問題中控制溫度的目的一般考慮哪些角度？ 答案：若控制溫度低于常溫，一般是冷凝產品；若控制溫度高于常溫，一般為提高反應速率。此外，溫度若不宜過高，一般為防止原料物質揮發(fā)或原料、產

58、品的分解。 　(xx·高考全國卷Ⅰ，T36,15分)磷礦石主要以磷酸鈣[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。圖(a)為目前國際上磷礦石利用的大致情況。其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸。圖(b)是熱法磷酸生產過程中由磷灰石制單質磷的流程。 部分物質的相關性質如下： 熔點/℃ 沸點/℃ 備注 白磷 44 280.5 PH3 －133.8 －87.8 難溶于水，有還原性 SiF4 －90 －86 易水解 回答下列問題： (1)世界上磷礦石最主要的用途是生產含磷肥料，約占磷礦

59、石使用量的________%。 (2)以磷灰石為原料，濕法磷酸過程中Ca5F(PO4)3反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________。 現有1 t折合含有P2O5約30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸________t。 (3)如圖(b)所示，熱法磷酸生產過程的第一步是將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合，高溫反應生成白磷。爐渣的主要成分是________(填化學式)。冷凝塔1的主要沉積物是________，冷凝塔2的主要沉積物是________。 (4)尾氣中主要

60、含有________，還含有少量的PH3、H2S和HF等。將尾氣先通入純堿溶液，可除去________，再通入次氯酸鈉溶液，可除去________。(均填化學式) (5)相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復雜，能耗高，但優(yōu)點是________________________________________________________________________。 解析：(1)4%＋96%×85%×80%≈69%。 (2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4，依據P元素守恒：生成磷酸的量為1×30%÷142×2×98÷85%≈0.49(t)。 (3

61、)爐渣主要成分是CaSiO3，冷凝塔1的主要沉積物是液態(tài)白磷，冷凝塔2的主要沉積物是固態(tài)白磷。 (4)尾氣主要含有CO、SiF4，還含有少量PH3、H2S和HF等。通過堿液可以除去SiF4、HF、H2S，再通入NaClO溶液可以除去PH3。 (5)熱法磷酸工藝的優(yōu)點是產品的純度高。 答案：(1)69　(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4　0.49　(3)CaSiO3　液態(tài)白磷　固態(tài)白磷　(4)CO、SiF4　SiF4、H2S、HF　PH3　(5)產品純度高 2．合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，它緩解了地球上因糧食不足而導致的數億人口的饑

62、餓和死亡問題。已知合成氨的反應為N2＋3H22NH3　ΔH<0。請回答下列問題： (1)合成氨所需的氮氣來源于________；氫氣來源于水和碳氫化合物，如在900～1 000 ℃時，甲烷和水蒸氣在催化劑作用下能生成H2和CO2，寫出此反應的化學方程式：________________________________________________________________________。 (2)合成氨為放熱反應，但工業(yè)上采用400～500 ℃的溫度，主要原因是_____________________________________________________________

63、___________。 (3)在合成氨的原料氣中混有的雜質必須除去的原因是____________________________；從合成塔出來的混合氣體，通常僅含有15%(體積分數)的氨。為提高原料的利用率，通常采取的措施是________________________________________________________________________。 (4)氨主要用來制取硝酸等產品。 ①在制取濃硝酸時，將濃硫酸與50%的硝酸一起蒸餾，濃硫酸的作用是作________(填“催化劑”、“氧化劑”、“吸水劑”或“脫水劑”)。 ②采用氨的催化氧化法制硝酸時，若氧化爐中氨的

64、轉化率為90%，且氮的氧化物得到充分的循環(huán)利用，則1 t液氨理論上可合成50%的硝酸________t(計算結果精確到小數點后兩位)。 解析：(4)②設1 t液氨理論上可合成50%的硝酸x t。 根據氮原子守恒有： NH3　　　～　　　HNO3 17 63 1 t×90% 50%x t 得x≈6.67。 答案：(1)空氣　CH4＋2H2OCO2＋4H2 (2)該溫度范圍內反應速率較快，且催化劑的活性較大 (3)防止催化劑中毒　將N2、H2循環(huán)利用 (4)①吸水劑?、?.67 3．(xx·高考山東卷)工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結晶后的母液(含少量雜質Fe3＋)

65、生產重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。工藝流程及相關物質溶解度曲線如圖： (1)由Na2Cr2O7生產K2Cr2O7的化學方程式為________________________________。通過冷卻結晶析出大量K2Cr2O7的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)向Na2Cr2O7母液中加堿液調pH的目的是_____

66、___________。 (3)固體A主要為________(填化學式)。固體B主要為________(填化學式)。 (4)用熱水洗滌固體A，回收的洗滌液轉移到母液________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)中，既能提高產率又可使能耗最低。 解析：(1)～(2)Na2Cr2O7結晶后的母液中含有Fe3＋，加堿液調節(jié)pH＝4，目的就是要以Fe(OH)3的形式除去Fe3＋，則過濾后得到純的Na2Cr2O7(母液Ⅰ)；加入KCl并加熱至沸騰，冷卻結晶得到K2Cr2O7，反應方程式為Na2Cr2O7＋2KCl===2NaCl＋K2Cr2O7；通過冷卻結晶析出大量K2Cr2O7的原因是低溫下K2Cr2O7溶解 度遠小于其他組分，隨著溫度的降低，K2Cr2O7的溶解度明顯減小。 (3)母液Ⅱ中含有K2Cr2O7和NaCl，蒸發(fā)濃縮得到的固體A是NaCl，因為高溫下K2Cr2O7的溶解度大；母液Ⅲ中的主要成分是K2Cr2O7，冷卻結晶得到固體B是K2Cr2O7。 (4)固體A表面附著K2Cr2O7，應將洗滌液轉移到母液Ⅱ中，這樣，既能提高產率(回收了K2Cr2O7)，又可使能耗降低。