2021高考化学考前冲刺40天练习：专题15-化学与技术.docx

专题限时集训(十五)　[专题十五　化学与技术]
(时间：40分钟)
1．化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活供应了物质保证。
Ⅰ.氮的化合物是重要的化工产品。其生产方法也在渐渐改进中，各国科学家均在为提高其产量，降低能耗做各种有益的探究。
(1)25 ℃时合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol 。 在该温度时，取1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4 kJ。其缘由是________________________________________。
(2)近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较高的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是____________________________________________________________________________________________；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是________________________________。
Ⅱ.(3)卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。从卤水中提取镁的步骤如下：
a．将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；
b．将石灰乳加入到海水沉淀池中，经过滤得到Mg(OH)2沉淀；
c．在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；
d．将MgCl2·6H2O在确定条件下加热得到无水MgCl2；
e．电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“确定条件”指的是__________________。
②有同学认为：步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化试验步骤，你同意该同学的想法吗？为什么？ ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4) 铀是核反应最重要的燃料，已经研制成功一种螫合型离子交换树脂，它特地吸附海水中的U4＋，而不吸附其他元素。其反应原理为______________________________(树脂用HR代替)，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为__________________________________________。
2. 由Ca3(PO4)2 、SiO2 、焦炭等为原料生产硅胶(SiO2·nH2O)、磷、磷酸及CH3OH，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。

图Z15­1
(1)上述反应中，属于置换反应的是________[选填：(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)]。
(2)高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为______________________________________；固体废弃物CaSiO3可用于________________________________________。
(3)反应Ⅲ需在隔绝氧气和无水条件下进行，其缘由是__________________________________________________。
(4)CH3OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中，负极的电极反应式为________________________________。
(5)指出Ⅵ这一环节在工业生产上的意义：__________________________________________________________。
(6)写出由P→H3PO4 有关的反应方程式：
①______________________________________________；
②______________________________________________。
3．(1)钢铁工业对促进经济和社会进展起了重要作用。
①不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入。
②炼钢时，加入硅、锰和铝的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是____。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作________________________________________________________________________。
(2)纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。
①“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：______________________________。
②写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？__________________________________________________________________________。
4．氯、溴、碘、钠、镁、锰、锂、铀等元素在海洋中被富集。海洋开发利用和维权是国家战略。
(1)以上元素在海水中的存在形态是________(选填“游离态”“化合态”或“不确定”)。
(2)以下变化属于化学变化的是________________。
①U发生核裂变　②重氢(2H)发生核聚变　③LiH作野外生氢剂　④海水晒盐
(3)由氯气和晒盐后的卤水制取液溴的离子方程式：
________________________________________________；由石灰乳和卤水沉淀出镁元素的离子方程式__________________________________________________________；由海带灰可浸出KI，由某种矿盐可浸出KIO3，二者在盐酸中反应可生成碘单质，反应的离子方程式为__________________________________________________________。
(4)工业由氯化钠制取金属钠的化学方程式为__________________________________________________________；工业制镁接受电解熔融氯化镁，不接受电解熔融氧化镁的缘由是______________________。
(5)海底富集多种矿物结核，锰结核是其中的一种。锰结核中主要含有MnO2和Fe2O3。一种质量比约为m(Mn)∶m(Fe)＝55∶448的合金钢(其他元素略)，具有抗御激烈冲击和磨损的力气，可作航母甲板等。欲通过铝热反应炼得这样的合金，MnO2、Fe2O3、Al的投料比(按物质的量之比)约为________。
5．进展改革委员会曾发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。缘由是铝冶炼属于高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失。
如图Z15­2是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列问题：

图Z15­2
请回答：
(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品______________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
(2)氧化铝熔点高达2050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中实行的措施是____________________。
(3)在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，缘由是该极材料不断被消耗，产生这种现象的缘由是__________________________________(用化学方程式表示)。
(4)工业上制取金属镁时是电解MgCl2，电解反应方程式为________________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？缘由是__________________________________________________________________________________________。
6．铝是地壳中含量最多的金属元素，1854年法国化学家德维尔用金属钠还原氯化钠和氯化铝的复盐，获得了金属铝单质。1886年，美国人豪尔和法国人海郎特，分别独立地电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物，制得了金属铝，奠定了今日大规模生产铝的基础。工业生产金属铝的原料是铝土矿(主要成分为Al2O3，另含有Fe2O3和SiO2)，工业中得到较纯氧化铝的过程如图Z15­3所示：

图Z15­3

试回答下列问题：
(1)操作Ⅰ是一种重要的混合物分别方法，试验室进行该项操作用到的玻璃仪器有烧杯、________、 ________。
(2)经分析不溶物A的主要成分为________。
(3)工业上电解炼铝的化学方程式为______________________________________，若电路中通过1 mol电子，可以得到铝________g。
(4)操作Ⅱ中生成不溶物C的离子方程式是____________________________________________________________。
(5)为了提高综合经济效益，实际工业生产中常将上述反应中的相关物质循环利用。其部分转化关系如图Z15­4所示：

图Z15­4
①上述转化中未涉及四种基本反应类型中的________反应。
②写出③的化学方程式(该反应在工业生产中称为苛化法)：____________________________________________。
(6)科学争辩表明，人体过量摄入铝元素会严峻危害身体健康。请你结合实际提出两条杜绝铝元素过量摄入的措施：____________________________________________。
7．图Z15­5是以海水、贝壳(主要成分CaCO3)等为原料制取几种化工产品的工艺流程图，其中E是一种化肥，N是一种常见的金属单质。

图Z15­5
结合上述工艺流程回答下列问题：
(1)物质G和L的化学式分别为________和________；固体B是生活中的一种必需品，主要用作________________________________________________________________________。
(2)上述工艺流程中可以循环使用的物质的化学式为____________。
(3)反应①的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
在反应①中必需先通入NH3，而后通入D，其缘由是____________________________________________________。
(4)工业上利用F可制得另一种化工产品，该反应的化学方程式为________________________________________。
(5)由K溶液经如何处理才能制得N？________________________________________________________________。

专题限时集训(十五)
1．(1)该反应是可逆反应，反应不完全
(2)在电磁场的作用下，氮氮三键更简洁断裂，降低了合成反应所需的能量，反应更简洁进行　节能减排，降低了设备要求
(3)在HCl气流中　不同意，由于MgO熔点很高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本
(4)4HR＋U4＋===UR4＋4H＋
UR4＋4H＋===4HR＋U4＋
[解析] (3)①MgCl2·6H2O在确定条件下加热得到无水MgCl2，若直接加热MgCl2·6H2O，会促进Mg2＋水解，得不到无水MgCl2，因Mg2＋水解呈酸性，在氯化氢气流中加热可抑制Mg2＋水解。
2．(1)(Ⅰ)、(Ⅲ)
(2)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO23CaSiO3＋2P＋5CO↑　生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等
(3)SiHCl3会水解，同时产生的H2与O2混合易发生爆炸等
(4)CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
(5)原料的循环利用(节能减排、原料充分利用)
(6)①4P＋5O22P2O5　 ② P2O5＋3H2O===2H3PO4
[解析] (1)依据置换反应的定义知，反应Ⅱ中反应物中有两种化合物，生成物中含有两种化合物，所以不是置换反应，反应Ⅳ中反应物没有单质，所以不是置换反应，反应Ⅴ是化合反应，Ⅰ、Ⅲ反应符合置换反应的定义。
(3)R为Si，反应Ⅲ是Si与HCl发生反应得到SiHCl3与氢气，由反应Ⅳ可知，SiHCl3会水解，且生成的氢气和氧气混合点燃可能会发生爆炸，故需在隔绝氧气和无水条件下进行。
(4)甲醇发生氧化反应，酸性条件下，甲醇在负极失电子生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋。
3．(1)①后　②脱氧和调整钢的成分
③CO　燃料(或还原剂)
(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
②NH3＋CO2＋H2O＋NaCl(饱和)===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(或写总反应方程式：2NaCl＋2NH3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2NH4Cl)
③ “氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气
4．(1)化合态　(2)③
(3)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2＋Ca2＋
5I－＋IO＋6H＋===3I2＋3H2O
(4)2NaCl2Na＋Cl2↑　MgO熔点高，能耗高
(5)3∶12∶28
[解析] (1)海水中各元素主要以盐的形式存在，因此为化合态。(2)①②④属于物理变化，③发生了氧化还原反应，属于化学变化。(3)已知氧化性Cl2＞Br2，因此Cl2＋2Br－ ===2Cl－ ＋ Br2；石灰乳与Mg2＋发生复分解反应。(4)工业上接受电解熔融氯化钠的方法制备钠，制备镁应当电解熔点较低的MgCl2。(5)n(Mn)∶n(Fe)＝1∶8，设锰的物质的量为1 mol，用铝作还原剂，依据电子守恒n(Al)＝(1×)＋8×1＝ mol即可求得结果。
5．(1)Al2O3　石墨(或碳)
(2)加入冰晶石和少量的CaF2
(3)2C ＋ O22CO
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　MgO熔点太高，MgCl2熔点低，熔化时能发生电离而导电，AlCl3是共价化合物，熔融状态下不能发生电离
[解析] (1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3，另外还有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等，电解前必需进行提纯；石油炼制和煤的干馏的固体物质成分是碳，具有导电性，可以作为阳极和阴极材料。(2)纯洁的Al2O3熔点格外高，而其电解必需是在其熔融状态下进行，若接受纯洁的Al2O3进行电解，则加热熔融需要消耗大量的能量，所以工业上实行加入冰晶石(Na3AlF6)和少量氧化钙(CaF2)的方法降低熔点。(3)工业炼铝的关键技术是电解，电解时阳极发生氧化反应，O2－失电子变成O2，在电解过程中阳极材料碳会渐渐与氧气发生反应转变成CO。即化学方程式为2C＋O22CO。(4)MgCl2是离子化合物，溶融时能发生电离，AlCl3是共价化合物，熔融时不发生电离，再者氧化镁熔点很高，耗能太大。
6．(1)玻璃棒　漏斗　(2)SiO2
(3)2Al2O34Al＋3O2↑　9
(4)3H2O＋2AlO＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO
(5)①置换　②Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
(6)尽量少喝铝制包装的饮料、食品或少吃用以氢氧化铝为主要成分的胃药等
[解析] (3)工业上电解熔融的氧化铝来猎取金属铝，即2Al2O34Al＋3O2↑，依据化学方程式，电子转移12 mol，生成金属铝4 mol，所以若电路中通过1 mol电子，可以得到铝的质量是mol×27 g/mol＝9 g。
(5)①溶液C是碳酸钠溶液，可以和氢氧化钙发生复分解反应生成碳酸钙和氢氧化钠，所以X是碳酸钙，Y是氧化钙，Z是氢氧化钙，涉及分解反应、化合反应以及复分解反应，不涉及置换反应。
7．(1)CaCl2　H2　调味品
(2)CO2
(3)NaCl ＋ NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋ NH4Cl　NH3在溶液中的溶解度大，利于吸取CO2，使其转化为(NH4)2CO3
(4)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(5)MgCl2溶液必需在氯化氢气体中进行蒸发制得无水MgCl2，无水MgCl2熔融电解可制得金属镁
[解析] 贝壳高温煅烧得到CaO和CO2。海水曝晒得到NaCl固体和含有CaCl2、MgCl2的母液。NaCl、CO2、NH3在水溶液中发生反应NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，产生小苏打沉淀。将CaO加入MgCl2溶液中，发生反应CaO＋MgCl2＋H2O===Mg(OH)2＋CaCl2，将沉淀过滤出来，洗涤洁净后灼烧，发生分解反应Mg(OH)2MgO＋H2O，用HCl溶解MgO得到MgCl2溶液 ，将溶液蒸发、浓缩、冷却结晶得到MgCl2·6H2O，将MgCl2·6H2O，在HCl的环境中加热蒸发得到无水MgCl2，然后电解熔融的MgCl2即得到Mg和Cl2。