2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二講 化學(xué)與資源的開發(fā)利用(選修2).doc
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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二講 化學(xué)與資源的開發(fā)利用(選修2)考綱展示1了解海水的綜合利用。了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對自然資源利用的作用。2.了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。3.了解煤、石油和天然氣等綜合利用的意義???點(diǎn) 一硬水的軟化與污水處理一、硬水軟化的化學(xué)方法和原理1加熱法該方法主要軟化鈣、鎂離子的碳酸氫鹽所引起的硬度,其原理如下:Ca(HCO3)2CaCO3CO2H2O,Mg(HCO3)2MgCO3CO2H2O,繼續(xù)煮沸時(shí),MgCO3可轉(zhuǎn)化為更難溶的Mg(OH)2:MgCO3H2OMg(OH)2CO2。水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2。2藥劑法(石灰純堿法)反應(yīng)原理:(1)Ca(HCO3)2Ca(OH)2=2CaCO32H2O,Mg(HCO3)22Ca(OH)2=2CaCO3Mg(OH)22H2O,MgSO4Ca(OH)2=Mg(OH)2CaSO4。(2)Ca2CO=CaCO3。3離子交換法利用離子交換反應(yīng)原理,軟化水的質(zhì)量高。常用離子交換樹脂作離子交換劑,其軟化硬水和再生的過程如圖所示:二、污水處理1基本流程2污水處理的常用方法污水處理方法原理方法物理法利用物理原理和機(jī)械作用對廢水進(jìn)行處理沉淀、均衡調(diào)節(jié)、過濾、離心分離化學(xué)法使用化學(xué)試劑或其他化學(xué)手段處理廢水(1)中和法:處理酸性廢水和堿性廢水(2)沉淀法:處理含有重金屬離子的廢水(3)氧化還原法:除去油類、氮化物、硫化物等物質(zhì)生物法利用微生物的作用除去廢水中的溶膠物質(zhì)及有機(jī)物活性污泥法、生物濾池法、厭氣處理法【特別提醒】(1)水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,不是CaCO3和MgCO3,原因是Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度,加熱煮沸和石灰純堿法除去Mg2時(shí)都轉(zhuǎn)化為更難溶的Mg(OH)2。(2)石灰純堿法軟化后的硬水,仍然會(huì)有一定的硬度,原因是生成的鈣鎂化合物仍然有一定的溶解度。(3)鑒別硬水和軟水可利用肥皂水,加肥皂水硬水會(huì)產(chǎn)生較多的沉淀,軟水會(huì)產(chǎn)生較多的泡沫。(4)離子交換樹脂不只有陽離子交換樹脂,也有陰離子交換樹脂。題組一硬水及其軟化1(教材改編)水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。(1)含有較多_的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為_(寫出一個(gè)即可)。(2)將RH型陽離子交換樹脂和ROH型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水,應(yīng)先使硬水通過_(填“RH”或“ROH”)型離子交換樹脂,原因是_。(3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留,從而獲得純凈水的方法稱為_。電滲析法凈化水時(shí),使離子通過半透膜的推動(dòng)力是_。(4)檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí),最簡單易行的方法是測定水的_。解析:(1)含有較多Ca2、Mg2的水稱為硬水;加熱硬水時(shí)可發(fā)生反應(yīng):Ca22HCOCaCO3CO2H2O或Mg22HgCO3CO2H2O。(2)軟化硬水時(shí),應(yīng)先使硬水通過RH型離子交換樹脂;若讓水先通過ROH型交換樹脂會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響樹脂交換效果。(3)通過壓力使水分子通過半透膜而獲得純凈水的方法稱為反滲透法。電滲析法的推動(dòng)力是電壓。(4)檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí),最簡單易行的方法是測定水的電導(dǎo)率(或電阻率)。答案:(1)Ca2、Mg2Ca22HCOCaCO3CO2H2O(或Mg22HgCO3CO2H2O)(2)RH先通過陰離子交換樹脂可能產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響樹脂交換效果(3)反滲透法電勢差(或電場力)(4)電導(dǎo)率(或電阻率)2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(zhì)。水質(zhì)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_(填其中任何兩種),其凈水作用的原理是_。(3)硬度為1 的水是指每升水含10 mg CaO或與之相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2)1.2103 molL1,c(Mg2)6104 molL1,則此水的硬度為_。(4)若(3)中的天然水還含有c(HCO)8104 molL1,現(xiàn)要軟化10 m3這種天然水,則需先加入Ca(OH)2_g,然后加入Na2CO3_g。解析:(1)天然水中溶解的氣體主要是空氣,空氣由N2、O2、CO2、水蒸氣等氣體組成。(2)混凝劑的作用是凈化水,即除去水中懸浮的雜質(zhì),能作混凝劑的物質(zhì)為鐵鹽或鋁鹽,其凈水原理是應(yīng)用Al3(或Fe3)的水解:Al33H2OAl(OH)3(膠體)3H,F(xiàn)e33H2OFe(OH)3(膠體)3H,由于生成的膠體中膠粒有較大的比表面積,可以吸附水中的懸浮物,并且金屬氫氧化物形成的膠粒吸附陽離子后帶正電荷,破壞天然水中其他帶異電的膠體,達(dá)到凈水的目的。(3)取1 L該硬水,其中n(Ca2)1.2103 mol,m(CaO)1.2103 mol56 gmol16.72102 g,則由CaO引起的硬度為103 mgg16.72,該硬水中n(Mg2)6104 mol,m(MgO)6104 mol40 gmol12.4102 g,則由MgO引起的硬度為 3.38,則此水的硬度為6.723.3810.1,約為10。(4)10 m3天然水中,n(Ca2)1.2103 molL110 m31 000 Lm312 mol,n(Mg2)6104 molL110 m31 000 Lm36 mol,n(HCO)8104 molL110 m31 000 Lm38 mol,應(yīng)用石灰純堿法軟化硬水生成的沉淀為Mg(OH)2和CaCO3,其中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為HCOOH=COH2O,Mg22OH=Mg(OH)2,Ca2CO=CaCO3,設(shè)加入Ca(OH)2的物質(zhì)的量為x,Na2CO3的物質(zhì)的量為y,則反應(yīng)體系中n(Ca2)12 molx,n(OH)2x,n(CO)8 moly,可得如下方程組求得x10 mol,y14 mol,所以mCa(OH)210 mol74 gmol1740 g,m(Na2CO3)14 mol106 gmol11 484 g。答案:(1)O2CO2(或N2)(2)明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵(任填兩種)鋁鹽或鐵鹽在水中發(fā)生水解生成相應(yīng)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帶異電的膠體,使其聚沉,達(dá)到凈化目的(3)10(4)7401 484題組二污水的處理3水處理主要包括水的凈化、污水處理、硬水軟化和海水淡化等。(1)水的凈化與軟化的區(qū)別是_。(2)凈化后的水還需殺菌消毒才能飲用,下列物質(zhì)適用于自來水消毒的有_。AKMnO4BCl2CKAl(SO4)212H2O D活性炭(3)化工生產(chǎn)中常用MnS作為沉淀劑除去工業(yè)廢水中的Cu2,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_,該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是_。解析:(1)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的懸浮物沉淀下來,而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子。(2)Cl2可以用于自來水的消毒,而明礬和活性炭主要用于自來水的凈化。(3)該反應(yīng)為Cu2MnSCuSMn2,因?yàn)镸nS的Ksp比CuS的Ksp大,所以能夠發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化。答案:(1)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的懸浮物沉淀下來,而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子(2)B(3)Cu2MnSCuSMn2MnS的Ksp比CuS的Ksp大4工業(yè)上為了處理含有Cr2O的酸性工業(yè)廢水,采用下面的處理方法:往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl,以Fe為電極進(jìn)行電解,經(jīng)過一段時(shí)間,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,工業(yè)廢水中鉻的含量已低于排放標(biāo)準(zhǔn)。請回答下列問題:(1)兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式(2)寫出Cr2O變?yōu)镃r3的離子方程式:_。(3)工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是_。(4)鐵電極_(填“能”或“不能”)改用石墨電極,原因是_。解析:本題除鉻思路為Cr2OCr3Cr(OH)3,而還原劑顯然是陽極產(chǎn)生的Fe2,該反應(yīng)為Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O,該反應(yīng)消耗H,另外陰極上H放電,使得溶液堿性增強(qiáng),從而使Cr3、Fe3生成沉淀。答案:(1)Fe2e=Fe22H2e=H2(2)Cr2O6Fe314H=2Cr36Fe37H2O(3)H不斷放電,且Cr2O變?yōu)镃r3的過程中消耗H,使溶液中c(OH)c(H)(4)不能用石墨作電極不能提供還原劑,無法使Cr2O變?yōu)镃r3考 點(diǎn) 二海水的綜合利用一、氯堿工業(yè)(離子交換膜法電解食鹽水)1設(shè)備離子交換膜電解槽。離子交換膜只允許陽離子通過。2原理2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。3工藝流程粗鹽水過濾離子交換樹脂精鹽水(陽極室)。4粗鹽的精制(1)目的:除去泥沙,使Ca2、Mg2、Fe3、SO等離子的含量達(dá)到要求。(2)原因:Ca2、Mg2等會(huì)在堿溶液中形成沉淀,損壞離子交換膜,泥沙及SO會(huì)引入雜質(zhì)。(3)試劑:BaCl2、Ca(OH)2、Na2CO3、稀鹽酸用BaCl2除去SO,用Ca(OH)2除去Mg2、Fe3,用Na2CO3除去Ba2及Ca2,為保證將雜質(zhì)離子除盡,所加試劑總是略有過量,過量的試劑需依靠后續(xù)試劑除去。因此試劑的加入要有一定的順序。例如:純堿須加在鋇試劑后,過濾后才能在溶液中加入稀鹽酸。(4)有關(guān)反應(yīng)離子方程式:Ba2SO=BaSO4,Mg22OH=Mg(OH)2,F(xiàn)e33OH=Fe(OH)3,Ca2CO=CaCO3,Ba2CO=BaCO3,HOH=H2O,CO2H=H2OCO2。5產(chǎn)品(1)陽極室產(chǎn)品:氯氣,補(bǔ)充飽和食鹽水,流出淡鹽水。(2)陰極室產(chǎn)品:氫氣和NaOH,補(bǔ)充純水(加入一定量的NaOH),流出NaOH溶液。二、海水提溴1生產(chǎn)流程2反應(yīng)原理Cl22NaBr=2NaClBr2,3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2,5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O,Br2SO22H2O=2HBrH2SO4,2HBrCl2=2HClBr2?!咎貏e提醒】(1)通氯氣前要將海水酸化,pH為3.5時(shí),氯氣的氧化效果最好。(2)用空氣或H2O(g)將溴吹出,而不用CCl4萃取,因后者工藝復(fù)雜,設(shè)備投資大,經(jīng)濟(jì)效益低且對環(huán)境污染嚴(yán)重。三、海水提鎂1生產(chǎn)流程及反應(yīng)原理2平衡原理在海水提鎂的應(yīng)用(1)沉淀溶解平衡原理海水(Mg2)Mg(OH)2Mg(OH)2溶解度小于Ca(OH)2(2)水解平衡原理MgCl26H2OMgCl2HCl氣氛抑制 MgCl2水解【特別提醒】電解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制鹽酸,循環(huán)使用,節(jié)省成本。1(教材改編)海水是巨大的資源寶庫,從海水中提取食鹽和溴的過程如下:(1)請列舉海水淡化的兩種方法:_、_。(2)將NaCl溶液進(jìn)行電解,在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、_或H2、_。(3)步驟中已獲得Br2,步驟中又將Br2還原為Br,其目的為_。(4)步驟用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可達(dá)95%,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_,由此反應(yīng)可知,除環(huán)境保護(hù)外,在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是_。解析:本題包含海水淡化、海水提溴等知識(shí)。其中海水提溴涉及到的反應(yīng)為第一步:Cl22Br=2ClBr2;第二步:SO2Br22H2O=2HBrH2SO4;第三步:Cl22HBr=2HClBr2。(1)海水淡化的方法有:蒸餾法、離子交換法、電滲析法等。(2)根據(jù)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2,以及Cl22NaOH=NaClNaClOH2O可得到答案。(3)根據(jù)框圖可知先前得到的溴濃度較低,這樣做是使溴富集。(4)由Br2SO22H2O=4HSO2Br,可知反應(yīng)產(chǎn)生大量的酸,會(huì)腐蝕設(shè)備。答案:(1)蒸餾法、電滲析法、離子交換法等(其他合理答案中的任意兩種即可)(2)Cl2、NaOHNaClO(3)富集溴元素(4)Br2SO22H2O=4HSO2Br強(qiáng)酸對設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕2(xx高考新課標(biāo)全國卷)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)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(chǎn)品?;卮鹣铝袉栴}:(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是_(填序號(hào))。用混凝法獲取淡水 提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量 優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 改進(jìn)鉀、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(yīng)是Br2Na2CO3H2O NaBrNaBrO3NaHCO3,吸收1 mol Br2時(shí),轉(zhuǎn)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NaMg2ClSO濃度/(gL1)63.728.8144.646.4該工藝過程中,脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為_,產(chǎn)品2的化學(xué)式為_,1 L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式為_;電解時(shí),若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:_。解析:(1)將海水經(jīng)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(chǎn)品的質(zhì)量,優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種,改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝。(2)根據(jù)反應(yīng)原理,將方程式配平:3Br26Na2CO33H2O=5NaBrNaBrO36NaHCO3。每3 mol Br2被吸收時(shí)轉(zhuǎn)移5 mol e,則吸收1 mol Br2轉(zhuǎn)移 mol e。(3)工藝流程中,脫硫加入的是得到產(chǎn)品2過程中過濾時(shí)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Ca2SO=CaSO4;而產(chǎn)品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得來的,即Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2,故產(chǎn)品2為Mg(OH)2;1 L濃海水中Mg2為28.8 g,故可得到產(chǎn)品2即Mg(OH)2的質(zhì)量為58 gmol169.6 g。(4)電解熔融MgCl2會(huì)得到Mg和Cl2,故化學(xué)方程式為MgCl2MgCl2。因?yàn)镸g會(huì)與H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2,故水存在會(huì)造成產(chǎn)品Mg的消耗,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg2H2OMg(OH)2H2。答案:(1)(2)(3)Ca2SO=CaSO4Mg(OH)269.6(4)MgCl2MgCl2Mg2H2OMg(OH)2H2考 點(diǎn) 三化石燃料的綜合利用一、石油的煉制煉制方法原理變化主要原料主要產(chǎn)品分餾常壓利用烴的不同沸點(diǎn),將其分離成沸點(diǎn)不同的產(chǎn)物物理變化原油石油氣、汽油、煤油、柴油、重油等減壓重油柴油、燃料油等裂化在一定條件下,使長鏈烴斷裂為短鏈烴化學(xué)變化重油、石蠟等汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油裂解深度裂化(更高溫度下的裂化)化學(xué)變化石油分餾產(chǎn)物(包括石油氣)主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等【特別提醒】(1)汽油指含有511個(gè)碳原子的烴,裂化汽油與直餾汽油不同,裂化汽油中含不飽和烴,能使溴的四氯化碳溶液褪色,而直餾汽油不能。(2)裂解氣中主要含乙烯、丙烯、丁烯等短鏈氣態(tài)烴,而液化石油氣是石油常壓分餾的產(chǎn)物,主要含有丙烷、丁烷及少量戊烷、戊烯和含硫化合物。二、煤的綜合利用三、煤化工和天然氣化工的發(fā)展一碳化學(xué)一碳化學(xué)是指以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物(如一氧化碳、甲烷、甲醇等)為原料,合成一系列化工原料和燃料的化學(xué)。【特別提醒】一組易混淆的概念名稱天然氣焦?fàn)t氣裂解氣液化石油氣來源地層深處煤干餾石油產(chǎn)品的深度裂化石油分餾產(chǎn)物主要成分CH4及少量C2H6和C3H8H2、CH4、CO、C2H4C2H4、C3H6、CH2=CHC2H5C3H8、C4H10等主要用途燃料、化工原料燃料、化工原料化工原料燃料、化工原料1(xx四川樂山高三模擬)四川有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出):請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸氣在t 、p kPa時(shí),完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣(合成氣),吸收了a kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_。(2)在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過程中,常采取的措施之一是將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來,并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃?。請?yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說明采取該措施有何作用:_。(3)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí),以5.60107 L甲烷為原料能夠合成_L氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)(4)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡式為,請寫出兩種含有碳氧雙鍵的尿素的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:_,_。解析:由CH4H2O(g)CO3H2,COH2O(g)CO2H2,N23H22NH3可得關(guān)系式:CH4 4H2 NH3560107 L75% 1.12108 L答案:(1)CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H2a kJmol1(2)增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛扔欣谠龃蠓磻?yīng)速率;減小氨氣的濃度,增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛榷加欣谄胶庀蛘磻?yīng)方向移動(dòng)(3)1.12108(4)NH4N=C=O2合成氣(COH2)是一種重要的化工原料,在化工生產(chǎn)中具有十分廣泛的用途。其制備及應(yīng)用的一種工藝流程如圖所示(其中X與X的主要成分類似)。(1)在合成氣冶煉金屬鐵的流程中,向燃燒室中通入甲烷與氧氣的目的是_,其最佳體積配比V(CH4)V(O2)為 _。(2)高溫尾氣X的主要成分是_,在催化反應(yīng)室里與CH4發(fā)生的主要反應(yīng)分別是_、_。(3)“綠色化學(xué)”的含義之一就是“原子經(jīng)濟(jì)性”(即零排放),在用合成氣(COH2)合成甲醇的生產(chǎn)中為達(dá)到零排放,CO和H2的最佳體積配比是_。解析:(1)Fe2O3與還原性氣體(COH2)的反應(yīng)需在高溫下進(jìn)行,CH4與O2反應(yīng)生成CO2和H2O可放出大量熱,由CH42O2CO22H2O可知CH4與O2的最佳體積比為V(CH4)V(O2)12。(2)高溫尾氣X的主要成分為CO2和水蒸氣,與CH4的反應(yīng)分別是CO2CH42CO2H2,H2O(g)CH4CO3H2。(3)為實(shí)現(xiàn)零排放可發(fā)生如下反應(yīng):CO2H2CH3OH,所以CO和H2的最佳體積配比是12。答案:(1)為還原鐵礦石提供熱量12(2)CO2、H2O(g)CO2CH42CO2H2H2O(g)CH4CO3H2(3)121(xx高考四川卷)污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2,另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑,通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2,又制得電池材料MnO2(反應(yīng)條件已省略)。請回答下列問題:(1)上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了_(選填下列字母編號(hào))。A.廢棄物的綜合利用B白色污染的減少C酸雨的減少(2)用MnCO3能除去溶液中Al3和Fe3,其原因是_。(3)已知:25 、101 kPa時(shí),Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJ/molS(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJ/molMn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJ/molSO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式是_。(4)MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽極的電極反應(yīng)式是_。(5)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式是_。(6)假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應(yīng)。按照圖示流程,將a m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)含SO2的體積分?jǐn)?shù)為b%的尾氣通入礦漿,若SO2的脫除率為89.6%,最終得到MnO2的質(zhì)量為c kg,則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時(shí),所引入的錳元素相當(dāng)于MnO2_ kg。解析:(1)該流程中,能將含硫尾氣吸收,充分利用了廢棄物,同時(shí)減少了大氣中能形成酸雨的SO2,故A、C項(xiàng)符合,該過程對白色污染無影響。(2)軟錳礦用稀硫酸溶解且通入SO2后,溶液中含有反應(yīng)生成的金屬陽離子,其中MnO2被SO2還原為Mn2,其他金屬變成相應(yīng)的金屬陽離子Fe3、Al3、Cu2、Ni2,故加入MnCO3后發(fā)生反應(yīng)MnCO32H=Mn2CO2H2O而消耗了溶液中的H,使溶液的pH升高,使得 Al3和Fe3水解生成氫氧化物沉淀而除去。(3)將給定的三個(gè)熱化學(xué)方程式依次編為,將三個(gè)方程式按照處理后可得熱化學(xué)方程式MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)H248 kJ/mol。(4)用惰性電極電解MnSO4溶液制取MnO2時(shí),在陽極上Mn2失電子后生成MnO2,根據(jù)電荷守恒和原子守恒可得電極反應(yīng)式Mn22H2O2e=MnO24H。(5)堿性鋅錳干電池在放電時(shí),正極上MnO2得電子生成堿式氧化錳MnO(OH),根據(jù)電荷守恒和原子守恒可得電極反應(yīng)式MnO2H2Oe=MnO(OH)OH。(6)根據(jù)方程式MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)可知n(SO2)n(MnO2),又根據(jù):2KMnO43MnSO42H2O=5MnO22H2SO4K2SO4,可知由硫酸錳生成的MnO2的物質(zhì)的量為()mol,則引入的錳元素相當(dāng)于MnO2的質(zhì)量為kg kg。答案:(1)AC(2)消耗溶液中的酸,促進(jìn)Al3和Fe3水解生成氫氧化物沉淀(3)MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)H248 kJ/mol(4)Mn22H2O2e=MnO24H(5)MnO2H2Oe=MnO(OH)OH(6)2(xx高考新課標(biāo)全國卷)草酸(乙二酸)可作還原劑和沉淀劑,用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產(chǎn)。一種制備草酸(含2個(gè)結(jié)晶水)的工藝流程如下: 回答下列問題:(1) CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉、甲酸鈉加熱脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式分別為_、_。(2)該制備工藝中有兩次過濾操作,過濾操作的濾液是_,濾渣是_;過濾操作的濾液是_和_,濾渣是_。(3)工藝過程中和的目的是_。(4)有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸。該方案的缺點(diǎn)是產(chǎn)品不純,其中含有的雜質(zhì)主要是_。(5)結(jié)晶水合草酸成品的純度用高錳酸鉀法測定。稱量草酸成品0.250 g溶于水,用0.050 0 molL1的酸性KMnO4溶液滴定,至淺粉紅色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00 mL, 反應(yīng)的離子方程式為_;列式計(jì)算該成品的純度:_。解析:以工藝流程為載體分析各步轉(zhuǎn)化的反應(yīng)實(shí)質(zhì),反應(yīng)產(chǎn)物判斷,實(shí)驗(yàn)操作的目的,試劑選擇的原則,滴定實(shí)驗(yàn)的計(jì)算應(yīng)用。(1)依據(jù)反應(yīng)物和生成物組成,結(jié)合質(zhì)量守恒定律,配平書寫化學(xué)方程式。CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CONaOHHCOONa;甲酸鈉加熱脫氫生成草酸鈉,需要2 mol甲酸鈉去氫生成,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HCOONaNa2C2O4H2。(2)依據(jù)流程圖分析,草酸鈉鈣化是加入Ca(OH)2,反應(yīng)生成草酸鈣沉淀和氫氧化鈉,過濾的目的是分離沉淀草酸鈣和溶液氫氧化鈉,濾液是NaOH溶液,濾渣是CaC2O4;過濾的目的是將過濾得到的CaC2O4用H2SO4酸化溶解,發(fā)生反應(yīng)CaC2O4H2SO4=CaSO4H2C2O4,CaSO4微溶于水,SO濃度較大,沉淀轉(zhuǎn)化生成CaSO4,過濾得到的濾液是H2C2O4溶液和過量的H2SO4溶液。(3)根據(jù)流程轉(zhuǎn)化圖分析可知,步驟把得到的NaOH溶液濃縮后循環(huán)利用制備甲酸鈉;步驟是把濾液中過量的H2SO4分離出來循環(huán)利用,減小污染,降低成本。(4)甲酸鈉脫氫后得到的是草酸鈉,直接用硫酸酸化,發(fā)生反應(yīng):Na2C2O4H2SO4=Na2SO4H2C2O4,溶液結(jié)晶過程中草酸晶體中會(huì)引入雜質(zhì)Na2SO4。(5)草酸溶于水形成草酸溶液,用酸性KMnO4溶液滴定,發(fā)生氧化還原反應(yīng),草酸被氧化為CO2,KMnO4被還原為Mn2,依據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平反應(yīng)的離子方程式為5C2O2MnO16H=2Mn28H2O10CO2,依據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系:5H2C2O42MnO52n(H2C2O4)0.015 L0.050 0 molL1n(H2C2O4)成品的純度100%94.5%。答案:(1)CONaOHHCOONa2HCOONaNa2C2O4H2(2)NaOH溶液CaC2O4H2C2O4溶液H2SO4溶液CaSO4(3)分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸(降低成本),減小污染(4)Na2SO4(5)5C2O2MnO16H=2Mn28H2O10CO2100%94.5%一、選擇題1煤被譽(yù)為工業(yè)的糧食,下列關(guān)于煤的說法正確的是()A煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烴B煤的液化是高溫時(shí)將固體煤熔化為液體煤C煤的氣化技術(shù)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤的高效、清潔利用D向煤中加入適量CaSO4,可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量解析:選C。煤干餾可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烴,但煤本身不含這些芳香烴,A錯(cuò);煤的液化是煤在高溫高壓的條件下與H2反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為液體燃油,B錯(cuò);向煤中加入適量CaCO3、CaO或Ca(OH)2,可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量,D錯(cuò)。2下列關(guān)于石油及其利用的說法正確的是()A石油作為重要的可再生能源應(yīng)該被盡量地利用B石油經(jīng)過分餾得到的汽油、煤油等餾分都是純凈物C石油裂解的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量D石油在催化劑的作用下加熱,可以使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴(如苯、甲苯)解析:選D。石油為化石燃料,屬于不可再生能源,A錯(cuò);石油經(jīng)過分餾得到的汽油、煤油等餾分都是混合物,B錯(cuò);石油裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量,裂解的主要目的是獲得短鏈烴,C錯(cuò)。3(xx廣東東莞質(zhì)檢)下列有關(guān)海水綜合利用的說法不正確是()A可用蒸餾法或離子交換法等方法淡化海水B海水提溴只涉及物理變化C利用海水可以制取金屬M(fèi)gD開發(fā)海洋資源不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)解析:選B。蒸餾法、離子交換法都可用于淡化海水,A對;海水中溴以Br的形式存在,海水提溴中一定存在化學(xué)變化,B錯(cuò);海水中含有Mg2,可以制取金屬鎂,C對;開發(fā)海洋資源應(yīng)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,D對。4(xx陜西西安高三檢測)2015年4月22日是第46個(gè)世界地球日。我國的主題是“珍惜地球資源,轉(zhuǎn)變發(fā)展方式提高資源利用效益”。為了提高公眾認(rèn)識(shí)地球,保障發(fā)展的意識(shí),全國各地廣泛開展了一系列活動(dòng)。下列活動(dòng)中不符合這一宗旨的是()A加強(qiáng)海底可燃冰的探測與開發(fā)研究B積極推廣風(fēng)能、水能和太陽能發(fā)電C在生產(chǎn)、流通、消費(fèi)等領(lǐng)域中實(shí)行“減量化、再利用、資源化”D將高能耗、高污染的企業(yè)遷至偏僻的農(nóng)村地區(qū),提高農(nóng)民收入解析:選D。將高能耗、高污染的企業(yè)遷至偏僻的農(nóng)村地區(qū),只不過將污染源轉(zhuǎn)移地點(diǎn),并沒有從根本上治理污染,不能保障地球的科學(xué)發(fā)展。5下列有關(guān)化工生產(chǎn)的敘述中正確的是()A將煤液化、氣化,有利于提高燃料的燃燒效率,減少污染物的排放B侯氏制堿法,是向飽和NaCl溶液中先通入CO2再通入氨氣制取純堿C電解精煉銅時(shí),同一時(shí)間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量與陰極析出銅的質(zhì)量相等D工業(yè)生產(chǎn)硫酸時(shí),建高煙囪可以降低地面SO2的濃度,減少空氣污染解析:選A。侯氏制堿法,向飽和NaCl溶液中先通入氨氣再通入CO2,利于CO2的吸收;電解精煉銅時(shí),由于陽極還有雜質(zhì)金屬(如鐵、鋅等)溶解,所以陽極溶解銅的質(zhì)量小于陰極析出銅的質(zhì)量;工業(yè)生產(chǎn)硫酸時(shí),建高煙囪可以降低地面SO2的濃度,但產(chǎn)生的SO2總量不變,因此不能減少空氣污染。6(xx江蘇南京模擬)目前,我國城市供水處理技術(shù)由混凝、沉淀、過濾和消毒等過程組成。下列說法中不正確的是()A傳統(tǒng)的無機(jī)混凝劑按金屬鹽可分為鋁鹽系和鐵鹽系兩大類BNCl3可用于水消毒的原因是NCl3跟水反應(yīng)生成了NH3C用ClO2代替Cl2作消毒劑可減小水中有害氯代有機(jī)物的濃度D新型水處理劑高鐵酸鈉(Na2FeO4)既是消毒劑又是混凝劑解析:選B。選項(xiàng)B中由信息“NCl3可用于水消毒”推知,NCl3跟水反應(yīng)的生成物中有HClO,錯(cuò)誤;高鐵酸鈉(Na2FeO4)中的鐵是高價(jià)鐵有強(qiáng)氧化性,其還原產(chǎn)物是Fe3,D項(xiàng)正確。7如圖所示為海水綜合利用的部分工藝流程:下列有關(guān)說法正確的是()A氯堿工業(yè)是指在工業(yè)上電解熔融氯化鈉制備金屬鈉與氯氣B步驟中結(jié)晶出的MgCl26H2O應(yīng)在HCl氣氛中分解制無水MgCl2C步驟是對溴元素的富集D步驟中除去粗鹽中的SO、Ca2、Mg2、Fe3等雜質(zhì),加入的藥品順序?yàn)镹a2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液過濾后加鹽酸解析:選B。氯堿工業(yè)是指在工業(yè)上電解飽和氯化鈉溶液制備氫氧化鈉與氯氣、氫氣,再進(jìn)一步生產(chǎn)一系列化工產(chǎn)品,A項(xiàng)錯(cuò)誤;步驟是對溴元素的富集,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;粗鹽提純時(shí)要將Na2CO3溶液在BaCl2溶液后面加入,以除去過量的Ba2,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題8海水是地球的元素寶庫,即便在提取氯化鈉、溴、鎂后的“廢液”中,仍然可以提取有用物質(zhì),如碘。應(yīng)用這種“廢液”提取碘的工藝流程如圖所示。(1)步驟加Fe粉的目的是_。(2)寫出步驟中反應(yīng)的離子方程式:_。(3)上述生產(chǎn)流程中,可以循環(huán)利用的副產(chǎn)物是_。(4)操作的名稱是_,選用的試劑是_。解析:先使“廢液”中的碘離子轉(zhuǎn)化為AgI沉淀,然后再轉(zhuǎn)化為可溶性的FeI2,再用氯氣氧化,使之轉(zhuǎn)化為單質(zhì)碘,最后萃取、分液、蒸餾即可得到碘單質(zhì)。答案:(1)使碘化銀轉(zhuǎn)化成碘化亞鐵和單質(zhì)銀(或?qū)㈦y溶的碘化銀轉(zhuǎn)化成可溶的碘化亞鐵)(2)2Fe24I3Cl2=2I22Fe36Cl(3)Ag(或AgNO3) (4)萃取、分液CCl49石油和煤都是重要的能源和化工原料,下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分。試用所學(xué)知識(shí),解決下列問題:(1)柴油是由石油加工得到的重要產(chǎn)品,它在燃燒時(shí)往往冒黑煙,可能的原因是_。(2)煤經(jīng)過干餾可以得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭等。煤焦油經(jīng)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(dāng)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(huì)引起全球氣候變暖。一種新的處理方法是將二氧化碳?xì)怏w通入含有長石(地殼中最常見的礦石,含量高達(dá)60%)成分的水溶液里,其中一種反應(yīng)的化學(xué)方程式:KAlSi3O8CO22H2O=KHCO3X3SiO2,則X的化學(xué)式為_。(5)在煤燃燒前需對煤進(jìn)行脫硫處理。煤的某種脫硫技術(shù)的原理如下圖所示:FeS2Fe2SOFe3這種脫硫技術(shù)稱為微生物脫硫技術(shù)。該技術(shù)的第一步反應(yīng)的離子方程式為_,第二步反應(yīng)的離子方程式為_。(6)工業(yè)上主要采用氨氧化法生產(chǎn)硝酸,如圖是氨氧化率與氨空氣混合氣體中氧氨比的關(guān)系。其中直線表示反應(yīng)的理論值,曲線表示實(shí)際生產(chǎn)情況。當(dāng)氨氧化率達(dá)到100%,理論上n(O2)/n(NH3)_,實(shí)際生產(chǎn)將值維持在1.72.2之間,原因是_。解析:(1)柴油燃燒時(shí)冒黑煙是因?yàn)槿紵怀浞帧?2)分離沸點(diǎn)不同的混合物可以用蒸餾(分餾)的方法。(4)根據(jù)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變,推出X為Al(OH)3。(5)根據(jù)題給反應(yīng)物和生成物,再結(jié)合化合價(jià)升降法配平,可得:2FeS27O22H2O微生物,4H2Fe24SO,4H4Fe2O24Fe32H2O。(6)根據(jù)氨的催化氧化方程式可知,氨氧化率達(dá)到100%,理論上n(O2)/n(NH3)541.25,但反應(yīng)中氧氣濃度太小時(shí)不利于NH3的轉(zhuǎn)化,且在n(O2)/n(NH3)2.2時(shí),氨氧化率已接近100%,所以實(shí)際生產(chǎn)將值維持在1.72.2之間。答案:(1)燃燒不充分(2)蒸餾(分餾)(3)催化劑H2(4)Al(OH)3(5)2FeS27O22H2O微生物,4H2Fe24SO4H4Fe2O24Fe32H2O(6)1.25氧氣太少,不利于氨氣的轉(zhuǎn)化;值為2.2時(shí),NH3的轉(zhuǎn)化率已近100%10(xx山東泰安質(zhì)量檢測)煤是重要的能源,也是化工生產(chǎn)的重要原料。(1)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣直接排放到空氣中,可能導(dǎo)致的環(huán)境污染問題是_。(2)下圖是對煤燃燒產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行常溫脫硫處理的流程示意圖。廢氣脫硫過程中,主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_、_。在煤中直接添加一種物質(zhì),可有效減少煤燃燒產(chǎn)生的 SO2,則該物質(zhì)是_。石膏在工業(yè)生產(chǎn)中的用途是_(寫出一種即可)。(3)煤經(jīng)過_(填加工方法,下同)可以得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭。煤焦油經(jīng)過_可得到芳香族化合物。解析:(1)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣中含有SO2,會(huì)導(dǎo)致酸雨形成;產(chǎn)生的固體小顆粒會(huì)導(dǎo)致粉塵污染。(2)廢氣脫硫的反應(yīng)主要包括石灰石與SO2的反應(yīng)及CaSO3與O2的反應(yīng)。煤燃燒時(shí)加入CaCO3、CaO或Ca(OH)2,可以減少SO2的產(chǎn)生。石膏可以用于醫(yī)療、建筑、制作模型等。(3)煤的干餾可以得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭;煤焦油分餾可得到芳香族化合物。答案:(1)酸雨、粉塵污染(2)SO2CaCO3CaSO3CO22CaSO3O2=2CaSO4CaCO3或CaO或Ca(OH)2用于醫(yī)療(或制作建筑材料、制作模型等其他合理答案)(3)干餾分餾11如下是某化工廠從海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及綜合利用的生產(chǎn)流程簡圖:請回答:(1)粗鹽的精制是為了除去粗鹽中的Ca2、Mg2和SO,加入下列沉淀劑的順序是(填序號(hào))_。aNa2CO3bNaOHcBaCl2(2)工業(yè)上從海水中提取的NaCl可以用來制取純堿,其簡要過程如下:向飽和食鹽水中先通入氣體X,后通入氣體Y,充分反應(yīng)后過濾得到晶體NaHCO3,將NaHCO3灼燒可得純堿。氣體X、Y是CO2或NH3,則氣體X應(yīng)是_(填化學(xué)式),其原因是_。(3)目前工業(yè)上主要采用隔膜法電解飽和食鹽水,下列關(guān)于隔膜電解槽的敘述錯(cuò)誤的是_。a隔膜的作用是防止氯氣和氫氧化鈉、氯氣和氫氣接觸發(fā)生反應(yīng)b電解之前應(yīng)除去Ca2、Mg2,以防止電解時(shí)生成Ca(OH)2、Mg(OH)2堵塞隔膜c陰極產(chǎn)物為氫氧化鈉和氫氣d電解槽的陽極用金屬鐵網(wǎng)制成(4)工業(yè)上從海水中提取鎂,向Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸后,要獲得MgCl26H2O晶體,需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作依次為_(填字母代號(hào))。a蒸餾b灼燒c過濾d蒸發(fā)e冷卻結(jié)晶利用MgCl26H2O可制得無水氯化鎂,應(yīng)采取的具體措施是_。解析:(1)根據(jù)粗鹽中所含雜質(zhì)離子的性質(zhì),可用NaOH溶液除去Mg2;用Na2CO3溶液除去Ca2、Mg2;用BaCl2溶液除去SO。但是選擇這三種溶液又會(huì)引入新的雜質(zhì)離子CO、OH、Ba2,除去CO和OH可通過加適量鹽酸將它們轉(zhuǎn)化為H2O或CO2,但過量的Ba2必須由Na2CO3除去。因此Na2CO3溶液的加入必須在BaCl2溶液之后,而NaOH溶液和BaCl2溶液加入的順序可以相互調(diào)換。(2)用飽和食鹽水制取碳酸鈉要先向飽和食鹽水中通入NH3,后通入CO2,因?yàn)镹H3極易溶于水,所得溶液顯堿性,有利于吸收CO2。(3)隔膜法電解槽的陽極用碳棒制成,陰極為鐵網(wǎng),故d錯(cuò)誤。(4)從溶液中提純易溶于水的晶體,常采用蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾的操作過程。由MgCl26H2O制無水氯化鎂,由于Mg2易水解,直接加熱不能得到MgCl2,故應(yīng)將MgCl26H2O在干燥的HCl氣流中加熱脫水。答案:(1)cab(或cba或bca)(2)NH3NH3極易溶于水,使溶液呈堿性,有利于充分吸收CO2,增大溶液中HCO的濃度(3)d(4)dec在干燥的HCl氣流中加熱脫水- 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