资源描述
选修2 化学与技术
化学与资源开发利用
1.(双选题)(2022年海南化学,20-Ⅰ,6分)污水经过一级、二级处理后,还含有少量Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子,可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是( )
A.氨水 B.硫化氢气体
C.硫酸钠溶液 D.纯碱溶液
2.(2009年海南化学,20-3,3分)下列有关硬水及其软化的说法中错误的是( )
A.离子交换法可以软化硬水
B.硬水中含有较多Ca2+、Mg2+
C.生产、生活使用的自然水必需经软化
D.加热可使临时硬水中的Ca2+生成CaCO3沉淀
3.(2022年浙江自选模块,16,10分)
(1)氯碱工业是利用电解食盐水生产 为基础的工业体系。
(2)电解前,为除去食盐水中的Mg2+、Ca2+、S等杂质离子,下列加入挨次合理的是 。
A.碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡
B.碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠
C.氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡
D.氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠
(3)“盐泥”是粗盐提纯及电解食盐水过程中形成的工业“废料”。某工厂的盐泥组成如下:
成分
NaCl
Mg(OH)2
CaCO3
BaSO4
其他不溶于
酸的物质
质量分
数(%)
15～20
15～20
5～10
30～40
10～15
为了生产七水硫酸镁,设计了以下工艺流程:
装置1中加入的酸应选用 ,加入的酸应适当过量,把握pH为5左右,反应温度在50 ℃左右。持续搅拌使之充分反应,以使Mg(OH)2充分溶解并转化为MgSO4,在此过程中同时生成CaSO4。其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的缘由是
。
装置2中滤渣的主要成分为 。
装置3中通入高温水蒸汽并把握温度在100～110 ℃,蒸发结晶,此时析出的晶体主要是 。
用装置6(真空干燥器)干燥七水硫酸镁晶体的理由是
。
4.(2011年山东理综,31,8分)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自然硬水,应先使硬水通过 (填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂,缘由是
。
(3)通过施加确定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留,从而获得纯洁水的方法称为 。
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,最简洁易行的方法是测定水的 。
绿色化学与化学品加工
1.(2009年海南化学,20-1,3分)下列有关肥皂的叙述中错误的是( )
A.肥皂与纯碱的去污原理相同
B.肥皂可以加速油污在水中的分散
C.肥皂是油脂在碱性条件下水解生成的
D.肥皂主要成分的分子中含有亲油基团和亲水基团
2.(2021年浙江自选模块,16,10分)电石浆是氯碱工业中的一种废弃物,其大致组成如下表所示:
成分
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
CaS
其他不溶于
酸的物质
质量
分数(%)
65～66
3.5～5.0
1.5～3.5
0.2～0.8
0.2～1.1
1.0～1.8
23～26
用电石浆可生产无水CaCl2,某化工厂设计了以下工艺流程:
已知氯化钙晶体的化学式是CaCl2·6H2O;H2S是一种酸性气体,且具有还原性。
(1)反应器中加入的酸应选用 。
(2)脱色槽中应加入的物质X是 ;设备A的作用是 ;设备B的名称为 ;设备C的作用是 。
(3)为了满足环保要求,需将废气H2S通入吸取池,下列物质中最适合作为吸取剂的是 。
A.水 B.浓硫酸 C.石灰乳 D.硝酸
(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是
。
3.(2022年山东理综,31,8分)石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。
(1)石油分馏时,在不断向 (填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品,该过程为 操作过程。
(2)石油裂化分为热裂化、 和加氢裂化,裂化的目的是提高 的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和 的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒,并使全部煤炭颗粒 进行燃烧的过程。
(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温存 存在下与 作用生成液体燃料的过程。
4.(2022年四川理综,29,16分)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严峻的环境问题,将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分别出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到削减碳排放的目的。
请回答下列问题:
(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有 。(填写字母编号)
A.温室效应 B.酸雨
C.粉尘污染 D.水体富养分化
(2)在烟气脱硫的过程中,所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前,需通一段时间的二氧化碳,以增加其脱硫效率;脱硫时把握浆液的pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。
①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为 。
②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式:
。
(3)已知1 mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热160.1 kJ,1 mol CH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3 kJ。写出空气反应器中发生反应的热化学方程式:
。
(4)回收的CO2与苯酚钠在确定条件下反应生成有机物M,其化学式为C7H5O3Na,M经稀硫酸酸化后得到一种药物中间体N,N的结构简式为。
①M的结构简式为 。
②分子中无—O—O—,醛基与苯环直接相连的N的同分异构体共有 种。
5.(2010年江苏化学,17,8分)下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
方法Ⅰ
用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化成(NH4)2SO4
方法Ⅱ
用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫
方法Ⅲ
用Na2SO3溶液吸取SO2,再经电解转化为H2SO4
(1)方法Ⅰ中氨水吸取燃煤烟气中SO2的化学反应为:
2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有 (填字母)。
A.增大氨水浓度
B.上升反应温度
C.使燃煤烟气与氨水充分接触
D.通入空气使HS转化为S
接受方法Ⅰ脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2,缘由是
(用离子方程式表示)。
(2)方法Ⅱ主要发生了下列反应:
2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)
ΔH=8.0 kJ·mol-1
2H2(g)+SO2(g)S(g)+2H2O(g)
ΔH=90.4 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式可表示为
。
(3)方法Ⅲ中用惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如图所示。阳极区放出气体的成分为 (填化学式)。
化学与工农业生产
1.(2022年上海化学,13,3分)下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是( )
A.在接触室中使用铁粉作催化剂
B.在接触室中运用热交换技术可充分利用能源
C.把硫铁矿磨成细粉末,可以提高原料的利用率
D.该反应接受450～500 ℃主要是由于该温度下催化剂活性好
2.(2021年山东理综,31,8分)废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下:
(1)电解时废旧刀具做阳极,不锈钢做阴极,HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为 。
(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是 。回收的洗涤液代替水配制电解液,目的是回收利用其中的 。
(3)溶液Ⅰ的主要成分是 。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响,但焙烧时会造成环境污染,缘由是 。
(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为 。
3.(2022年海南化学,20-Ⅱ,14分)合成氨的流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分别出来的,通常使用的两种分别方法是 ,
;氢气的来源是水和碳氢化合物,写出分别接受煤和自然气为原料制取氢气的化学反应方程式
,
;
(2)设备A中含有电加热器,触媒和热交换器,设备A的名称是 ,其中发生的化学反应方程式为
。
(3)设备B的名称是 ,其中m和n是两个通水口,入水口是 (填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的缘由是 ;
(4)设备C的作用是 ;
(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应来实现:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
已知1 000 K时该反应的平衡常数K=0.627,若要使CO的转化超过90%,则起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于 。
4.(2011年新课标全国理综,36,15分)一般纸张的主要成分是纤维素。在早期的纸张生产中,常接受纸张表面涂敷明矾的工艺,以填补其表面的微孔,防止墨迹集中,请回答下列问题:
(1)人们发觉纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损,严峻威逼纸质文物的疼惜。经分析检验,发觉酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关,其中的化学原理是 ;
为了防止纸张的酸性腐蚀,可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂,该工艺原理的化学(离子)方程式为
。
(2)为了疼惜这些纸质文物,有人建议实行下列措施:
①喷洒碱性溶液,如稀氢氧化钠溶液或氨水等。这样操作产生的主要问题是
;
②喷洒Zn(C2H5)2。Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理 、
。
(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾。钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分为FeTiO3)为原料按下列过程进行的,请完成下列化学方程式:
① FeTiO3+ C+ Cl2 TiCl4+ FeCl3+ CO
② TiCl4+ O2 TiO2+ Cl2
化学与资源开发利用
1.(2021四川石室中学高三一诊)空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下,其中不正确的是( )
A.步骤①中用硫酸酸化可防止Cl2、Br2与水反应
B步骤④的离子方程式Br2+SO2+H2O2H++2Br-+S
C溴在周期表中位于4周期ⅦA族。
D.步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物可用分液漏斗
2.(2021浙江五校联盟联考)氯碱工业电解所用的氯化钠溶液需精制。除去有影响的Ca2+、Mg2+、N、S及泥沙,精制流程
如下:
已知:①Ca2+、Mg2+开头形成相应氢氧化物沉淀的pH如下表:
Ca(OH)2
Mg(OH)2
pH
≥11.5
≥4.2
②Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,
Ksp(CaCO3)=5.0×10-9
下列说法正确的是( )
A.盐泥a除泥沙外,还含有Ca(OH)2和Mg(OH)2
B.过程Ⅰ中将N转化为N2的离子方程式是3ClO-+2N3Cl-+N2+3H2O+2H+
C.过程Ⅱ中通入CO2有利于除S,而除杂的整个过程中,n(Na+)和n(Cl-)增加的可能不等
D.过程Ⅳ调pH可以使用硝酸
3.(2021浙江慈溪中学)水是人类生存和进展的贵重资源,而水质的污染问题却越来越严峻。目前,世界各国已高度重视这个问题,并实行乐观措施进行治理。
(1)下列项目:水温、导电率、pH、 、 、化学需氧量、生化需氧量等都是评价水质需要检测的项目,其中生化需氧量主要是检测水体中 (填“物质类别”)消耗氧气的量。
(2)工业废水中常含有不同类型的污染物,可接受不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是 (填字母编号,可
多选)。
选项
污染物
处理措施
方法类别
A
废酸
加生石灰中和
物理法
B
Cu2+等重金属离子
加硫酸盐沉降
化学法
C
含纯碱的废水
加石灰水反应
化学法
(3)下图是某市污水处理的工艺流程示意图:
①下列物质中不行以作为混凝剂(沉降剂)使用的是 (填字母编号,可多选)。
A.偏铝酸钠 B.氧化铝
C.碱式氯化铝 D.氯化铁
②混凝剂除去悬浮物质的过程是 (填字母编号)。
A.只是物理过程
B.只是化学过程
C.是物理和化学过程
(4)在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
某厂废水中含KCN,其浓度为650 mg·L-1。现用氯氧化法处理,发生如下反应:
KCN+2KOH+Cl2KOCN+2KCl+H2O
再投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请配平下列化学方程式:
KOCN+ KOH+ Cl2 CO2+ N2+ KCl+ H2O
若处理上述废水20 L,使KCN完全转化为无毒物质,至少需液氯 g。
绿色化学与化学品加工
4.(2021浙江宁波十校联考)下列说法不正确的是( )
A.使用可再生资源、用超临界二氧化碳替代有机溶剂、留意原子的经济性、接受低能耗生产工艺都符合绿色化学的思想
B.氨基酸是人体必需的养分物质,其晶体主要以内盐形式存在,调整溶液的pH可转变它的溶解度
C.石油裂解、煤的气化、橡胶老化、海水制镁、纯碱晶体风化、纤维素制火棉等过程中都包含化学变化
D.PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为“细颗粒物”,PM2.5在空气中只形成气溶胶
5.(2021大连一模)在工厂中常使用煤作燃料,但煤燃烧后会产生有害的SO2,按“循环经济”的模式,就是要将SO2收集起来,把它变为有用的东西。
(1)向大气中过量排放SO2将会形成酸雨污染。正常雨水的pH约为 。
(2)三氧化硫通入浓氨水,可得到一种肥料,写出反应的化学方程式: 。
(3)某空气监测是依据SO2和溴水的定量反应来测定SO2的含量。该反应的化学方程式为
。
反应后溶液的pH (填“变大”、“变小”或“不变”)。若每次取样的空气为200 mL,通入足量的溴水中,测得平均有2.408×1018个电子转移,则SO2的含量为 mg·L-1,若规定空气中SO2含量不得超过0.02 mg·L-1,则样气是否符合大气的质量标准
(填“符合”或“不符合”)。
(4)近闻美国和日本正在争辩用Na2SO3吸取法作为治理SO2污染的一种新方法:
第一步是用Na2SO3水溶液吸取SO2;
其次步是加热吸取液,使之重新生成Na2SO3,同时得到含高浓度SO2水蒸气副产品,写出上述两步反应的化学方程式:
①
②
6.(2021江苏大连南阳中学)环境问题与“民生”和“科学进展”亲热相关,世界环保组织2006年度报告指出,在全部衡量地球健康状况的指标中,人类仅成功地扭转了一项指标的恶化——大气中的氯氟烃削减,而C、S、N氧化物的排放有增无减,水资源的紧缺和污染加剧。依据题述信息,回答下列问题:
(1)下列关于节能减排、改善环境的说法正确的是( )
A.酸雨是由大量燃烧含硫燃料引起的,与氮氧化物的排放无关
B.大气中氯氟烃的削减带来的乐观效果是减缓臭氧空洞的增大
C.使用生物酶降解生活废水中的有机物,使用填埋法处理未经分类的生活垃圾
D.工业生产中,排放的废渣、废水、废气只能对环境产生影响,无任何价值
(2)有学者提出利用Fe2+、Fe3+等离子的催化作用,常温下将SO2氧化成S而实现SO2的回收利用。某争辩性学习小组设计如下方案,在试验室条件下测定转化器的脱硫效率。
①在试验室测定模拟烟气中SO2的体积分数,某同学课外小组拟用下列仪器(可重复使用),连接这些仪器的正确挨次为(用图中标注仪器接口的英文字母表示) 。
洗气瓶中盛装的药品是已知浓度的 溶液
②若上述过程是在标准状况下进行的,欲测定转化器中的脱硫效率,已知气体流量,还需测定的数据有 、
。
③水体富养分化是导致水体藻类大量繁殖的主要因素。检测显示,蓝藻爆发时湖水中N、P平均含量分别高达4.0 mg/L 和
0.13 mg/L。环境专家建议用金属镁将水体中的N还原为N2而消退污染,Mg则转变为Mg(OH)2沉降湖底。要使湖水中的N的平均含量下降至0.20 mg/L,则每立方米水体中投入的镁粉应不少于 g。(Mg的相对原子质量为24)
化学与工农业生产
7.(2022江西师大附中、潭州一中三联节选)目前,我国接受“接触法”制硫酸。有关接触法制硫酸的下列说法中,正确的是( )
A.接触室中实行高温是为了提高催化剂的活性和提高SO2的转化率
B.吸取塔得到的硫酸浓度为98%
C.煅烧含硫48%的黄铁矿时,若FeS2损失了2%,则S损失4%
D.接触室中适宜条件是V2O5催化剂、高温、常压
8.(2021宁波二模)硫酸是工业生产中最重要的产品之一,在化学工业的很多领域都要用到硫酸。
(1)在接触法制硫酸的工业生产中,若接受硫铁矿为原料制备SO2,反应的化学方程式为:
,
该反应在 (填设备名称)中进行。
(2)硫酸厂排出来的废水主要含有微量的硫酸、氟化物、铁离子和铅离子等,一般用 来处理这样的工业废水,使污水得到净化。
(3)由吸取塔排出的尾气中SO2的含量假如超过500 μL·L-1,就要加以处理后才能排出,处理方法之一是用氨水洗涤烟气脱硫,请用化学方程式表示氨水洗涤吸取塔排出尾气的反应:
。
(4)接触室中反应后的废钒催化剂的主要成分有:不溶于水的V2O5、SiO2和溶于水的VOSO4。工业上对废钒催化剂回收处理,其工艺流程如下图所示:
依据工艺流程图,回答下列有关问题:
①酸浸的作用是 。
②加入的氯酸钾可把+4价V氧化成可溶于水的(VO2)2SO4,离子方程式为
。
③加入适量的NH4Cl,钒以偏钒酸铵(NH4VO3)的形式沉淀析出,经 、焙烧可得到红棕色产品V2O5。
9.(2022浙江四校联考)氨是纯碱、氮肥等工业的重要原料,化工生产上需求量很大。某科研小组利用自然气合成氨的工艺流程示意图如下:
依据上述流程,完成下列填空:
(1)图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是
。
(2)脱硫过程中,若有n mol Fe2O3·H2O转化,则生成S的物质的量为 mol(用含n的代数式表示)。
(3)整个流程有三个循环:一是K2CO3(aq)循环,二是N2和H2循环,第三个循环中被循环物质是 。
(4)改用过量NaOH溶液吸取自然气中的硫化氢,以石墨作电极电解吸取后所得溶液可回收硫,其电解总反应方程式(忽视氧气的氧化还原)为 ,
该方法的优点是
。
10.(2021浙江自选模块提优卷)将来人类的战斗将源于对水的争夺,随着社会的进展,水资源的短缺日见凸现。
(1)混凝法可以除去水中细小的悬浮物,明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、硫酸铁等可以作为这种净水方法的混凝剂。混凝法净水过程中既涉及化学反应又涉及物理作用,明矾作为混凝剂净水的离子方程式为
,
净水时的物理作用是 。
(2)生活用水必需保证平安,自来水厂对于取自江河湖泊中的淡水需要进行杀菌消毒、混凝、过滤等工艺处理,这三项处理的正确挨次是 → → ,能够用来对自来水进行杀菌消毒,且不会造成二次污染的是 。
a.甲醛 b.漂白粉
c.氯气 d.臭氧
(3)某工厂排出的废液中含有Hg2+、Pb2+、Cu2+等重金属离子,这种废水不能任凭排放,必需进行处理达标后才能排放,常在这种废水中加入某种试剂,使其中的重金属离子通过沉淀的方法除去,该试剂是 。
(4)硫酸工厂中排放的废液中含有大量的确定浓度的硫酸,在这种废液中通入 可以制得一种铵态氮肥,或者在其中加入生石灰粉末,得到 副产品。
11.(2021联谊学校联考)地球的海水总量约有1.4×1018t,是人类最大的资源库。
(1)如图1利用海水得到淡水的方法为 。
(2)电渗析法是近年进展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图2。
b连接电源的 极;Ⅱ口排出的是 (填“淡水”或“浓水”)。
(3)海水淡化后的浓水中含大量盐分,排入水中会转变水质,排到土壤中会导致土壤盐碱化,故不能直接排放,可以与氯碱工业
联产。
①电解前需要把浓水进行精制,加入试剂的挨次为 ;
②用离子膜电解槽电解食盐水的离子方程式为
。
(4)铀是核反应最重要的燃料,其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的进展水平,海水中铀以UCl4形式存在,每吨海水只含3.3毫克铀,海水总量极大,铀总量相当巨大。不少国家正在探究海水提铀的方法。现在,已经研制成功一种螯合型离子交换树脂,它特地吸附海水中的铀,而不吸附其他元素。其反应原理为
(树脂用HR代替)。
12.(2022浙江冲刺卷)工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:
请回答下列问题:
(1)水蒸气的作用
。
(2)美国化学家 制造在熔融氧化铝时添加冰晶石(Na3AlF6),其作用是:
。
(3)电解生成的金属铝是在熔融液的 (填“上层”或“下层”);电解时不断被消耗的电极是 。
(4)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都是过滤操作,其中操作Ⅱ能否改用减压过滤,并说明缘由是
。
(5)试验室洗涤Al(OH)3沉淀应当如何操作:
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