高考化学一轮总复习 专题二十六 化学与技术模拟创新题.doc

化学与技术根据高考命题大数据软件分析，重点关注第1、3、5及创新导向题。模拟精选题1(2016湖南怀化一模)工业上利用某地磷矿(主要成分是磷酸钙，质量分数为80%，另外还含有石英及少量碳酸镁、氧化铝等不含磷杂质)制取磷铵，并用制磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸、水泥。其生产流程如下：请分析并回答下列问题：(1)窑气(so2)进入接触室前需要净化的目的是_；(2)实验室完成操作b的方法是_、_过滤、洗涤和干燥等；(3)下图表示接触室和吸收塔的内部构造。吸收塔内安装有许多瓷环作用是_；(4)接触室中进行的化学反应是：2so2(g)o2(g)2so3(g)h296.4 kj/mol。接触室内安装热交换器的目的是_。图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示so2的转化率(so2)随温度t及压强p的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是_。(5)硫酸厂的尾气除了含有n2、o2外，还含有so2、微量的so3和酸雾。能用于测定硫酸厂尾气中so2含量的试剂是_(填字母代号)：anaoh溶液、酚酞试液bkmno4溶液、稀h2so4c氨水、酚酞试液d碘水、淀粉溶液(6)上述生产过程中循环利用的物质有_(填化学式)；(7)磷铵是一种常用复合肥，经分析其中氮与磷原子数之比为32，在生产过程中平均有7%的磷元素损失，该厂日均生产74.1吨磷铵，要维持正常生产，每天需运入这种磷矿至少_吨。解析(1)窑气(so2)进入接触室前需要净化的目的是防止接触室中的催化剂中毒；(2)操作b为由溶液成晶体，则操作b为蒸发浓缩，冷却结晶；(3)吸收塔内安装有许多瓷环作用是增大so3与吸收剂的接触面积，使so3充分吸收；(4)接触室内安装热交换器的目的是预热进入接触室的反应混合气体，及时将反应放出的热量吸收，防止接触室温度偏高；由图1可知当温度位于450 时，催化剂的催化效率最高，由图2可知在同一温度下，二氧化硫的转化率相差不大，则结合工业生产实际情况可选择101 kpa；(5)用于测定硫酸厂尾气中so2含量的试剂不能与尾气中的so3和酸雾反应；(6)在述生产过程中循环利用的物质有h2so4 、so2；(7)由题意可知，磷铵中氮与磷原子数之比为32，则磷铵的化学式应为(nh4)3(po4)2，在生产过程中平均有7%的磷元素损失，该厂日均生产74.1吨磷铵，则需生产磷铵的质量为74.1(17%)79.287 t，则p元素的质量为79.287 t62/24120 t，设所需磷矿的质量为x，有80%x62/31020 t，解得x125 t。答案(1) 防止接触室中的催化剂中毒(2)蒸发浓缩冷却结晶(3)增大so3与吸收剂的接触面积，使so3充分吸收(4) 预热进入接触室的反应混合气体，及时将反应放出的热量吸收，防止接触室温度偏高450 (或400 500 )、101 kpa(5)b、d(6)h2so4、so2(7)1252(2016河北邢台期末，26)工业上以n2、h2为原料制取硝酸铵的流程如图所示。 回答下列问题：(1)氨合成塔适宜的压强是2050mpa，如果压强过大，除对设备要求高外，还会导致的结果是_。(2)合成硝酸的吸收塔内填充瓷环，其作用是_，吸收塔中还需补充空气的目的是_。(3)若输送nh3的管道某处发生泄漏，检测的简单方法为_。(4)在一定温度和压强的密闭容器中，将物质的量之比为32的h2和n2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气中氨的体积分数为25%，此时h2的转化率为_。(5)制硝酸氧化炉中氨气和氧气在145 就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图所示)。温度较低时以生成_为主，900 时发生主要反应的化学方程式为_，当温度高于900 时，no产率明显下降的原因是_。(6)若n2、h2合成氨时，h2的转化率为60%，nh3催化氧化制hno3时的损失20%的氨，其它环节的损失忽略不计。则10 t h2最多可以制取_t硝酸铵。解析(1) 氨合成塔的压强过大，会对设备要求高，同时还会压碎催化剂，缩短催化剂寿命。(2)合成硝酸的吸收塔内瓷环的作用是增大气液接触面积，提高反应速率；吸收塔中补充空气，是为了将no全部转化成hno3。(3)nh3溶于水溶液呈碱性，因此可用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏处。(4)反应开始时h2和n2的物质的量之比为32，可设h2的物质的量为3 mol，n2的物质的量为2 mol，达到平衡时，n2的物质的量为x，一定温度和压强时，平衡混合气中氨的物质的量分数等于体积分数，则氨体积分数为100%25%，解得x0.5 mol，则h2的转化率为100%50%。(5)根据图像知，温度较低时以生成n2为主；900 时主要产物是no，因此发生主要反应为4nh35o24no6h2o，该反应是放热反应，升高温度会使平衡向逆反应方向移动，因此no产率明显下降。(6)10 t h2的物质的量为5106mol，合成氨时转化的h2为5106 mol60%3106 mol，nh3催化氧化制hno3时氨的利用率为(120%)80%，设最多可以制取硝酸铵的物质的量为x，根据合成硝酸铵的工艺流程图可知，则xx2106 mol，解得x8/9 106mol，最多可以制取硝酸铵的质量为8/9 106 mol80 g/mol7.11107 g71.1 t。答案(1)压碎催化剂，缩短催化剂寿命(2)增大气液接触面积可使no全部转化成hno3(3)用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏处(4)50%(5)n24nh35o24no6h2o生成no的反应为放热反应，升高温度转化率下降(6)71.13(2016湖北武汉华中师范附中期中)硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷si3n4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在h2的保护下，使sicl4与n2反应生成si3n4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式_。(2)一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1 420 ，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下：净化n2和h2时，铜屑的作用是_；硅胶的作用是_。在氮化炉中3sio2(s)2n2(g)=si3n4(s)h727.5 kj/mol，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度_；体系中要通入适量的氢气是为了_。x可能是_(选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”)。(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：整个制备过程必须严格控制无水无氧。sihcl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式_。假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应中hcl的利用率为90%，反应中h2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入hcl 和h2的物质的量之比是_。解析(1)在h2的保护下，使sicl4与n2反应生成si3n4，氮元素的化合价由0价降低到3价，则氢气中的氢元素由0价升高到1价生成hcl，根据得失电子守恒和原子守恒配平，反应的化学方程式为3sicl42n26h2=si3n412hcl。(2)因为高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅，则铜屑的作用是除去原料气中的氧气；硅胶的作用是除去生成的水蒸气；在氮化炉中3sio2(s)2n2(g)=si3n4(s)h727.5 kj/mol，该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与n2的接触，开始时要严格控制氮气的流速以控制温度；为了将整个体系中空气排尽，体系中要通入适量的氢气；由于硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。(3)sihcl3遇水剧烈反应，生成硅酸、hcl和氢气，反应的化学方程式为sihcl33h2o=h2sio33hclh2。由以上数据，循环生产中只能产生3 mol hcl，但hcl的利用率是90%，因此需要增加(390%3) mol hcl，循环生产中只产生1 mol h2，但h2的利用率为93.75 %，因此需增加(193.75%1) mol h2，因此，补充投入hcl和h2的物质的量之比为：(390%3)(193.75%1)51。 答案(1)3sicl42n2 6h2=si3n412hcl(2)除去原料气中的氧气除去生成的水蒸气这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与n2的接触将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去(或将整个体系中空气排尽)硝酸(3)sihcl33h2o= h2sio33hclh2514(2016山东泰安一模)(1)电渗析法淡化海水时阴极室可获得的重要化工原料有_。(2)海水中含有大量的nacl，盐田法仍是目前海水制盐的主要方法。盐田分为贮水池、_池和结晶池，建盐田必须在_处建立(填序号)。a选在离江河入海口比较近的地方b多风少雨c潮汐落差大且又平坦空旷的海滩(3)盐田中所得为粗盐，若想用粗盐制烧碱，需对所用食盐水进行两次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中的ca2、mg2、fe3、so等离子，流程如下：已知20 部分沉淀的溶解度(g)如下表：caso4caco3baso4baco32.61027.81042.41041.7103检测fe3是否除尽的方法是_；运用表中数据解释过程i选用bacl2而不选用cacl2的原因_。(4)工业上通常以nacl、co2和nh3为原料制取纯碱，请写出第一步制取nahco3的化学方程式_。(5)工业制得的纯碱常含有nacl杂质，用下述方法可以测定样品中nacl的质量分数。样品中nacl质量分数的数学表达式为_。解析(1)电解水时阴极发生还原反应：2h2e=h2，破坏了水的电离平衡，从而又生成了naoh。(2)虽说海水中含有大量的nacl，但海水中nacl的浓度仍很小，故需要蒸发变成nacl的饱和溶液后才能进行结晶，则盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池；盐田建在多风少雨的地方有利于海水的蒸发，建在潮汐落差大且又平坦空旷的海滩有利于向贮水池注水。(3)kscn溶液是检验fe3的主要试剂，故检测fe3是否除尽的方法是取过程的滤液于试管中，向其中滴加kscn溶液，若溶液不变色，证明fe3已经沉淀干净，反之没除净；由表中数据可知baso4比caso4更难溶，故过程i选用bacl2比选用cacl2更易将so转化为沉淀。(4)由于nh3在饱和nacl溶液中的溶解度远大于co2，故工业上通常先在nacl溶液中通入nh3，再通入过量的co2生成nh4hco3，由于nahco3的溶解度较小，故nh4hco3与nacl发生复分解反应生成nahco3，其反应的化学方程式为naclco2nh3h2o=nahco3nh4cl。(5)根据测定原理，可知关系式na2co3baco3，则n(na2co3)n(baco3)，m(nacl)m g g，故样品中nacl质量分数的数学表达式为(1)100%。答案(1)氢气、氢氧化钠(2)蒸发bc(3)取过程的滤液于试管中，向其中滴加kscn溶液，若溶液不变色，证明fe3已经沉淀干净，反之没除净baso4的溶解度比caso4的更小，可将so沉淀的更完全(4)naclco2nh3h2o=nahco3nh4cl(5)(1)100%5(2016吉林省吉林市实验模拟)锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为zns(还含少量fes等其他成分)，以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为_。(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的_操作。(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为_，其作用是_。(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用pbag合金惰性电极，阳极逸出的气体是_。(5)改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为_。解析(1) 由于硫化锌精矿的成分是zns，焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，因此发生反应的化学方程式为2zns3o22zno2so2，所以产生焙砂的主要成分是zno。(2)焙烧过程中产生的含尘烟气主要成分是so2可净化后制备硫酸，该酸可用于后续的浸出操作。(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是置换出fe等。(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用pbag合金惰性电极，由于电极是惰性电极，所以在阳极上是溶液中的oh放电，电极反应是：4oh4e=2h2oo2，因此阳极逸出的气体是氧气。(5)改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质，该单质是s，空气中的氧气是氧化剂，发生的主要反应的离子方程式为2zns4ho2=2zn22s2h2o。答案(1)zno (2)浸出(3)锌粉置换出铁等(4)o2(5)2zns4ho2=2zn22s2h2o6(2014长沙统考)海水资源丰富，海水中主要含有na、k、mg2、cl、so、br、co、hco等离子。合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证。.火力发电燃煤排放的so2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：(1)天然海水的ph8，呈弱碱性。用离子方程式解释其原因_。(2)天然海水吸收了含硫的烟气后，要用o2进行氧化处理，其反应的化学反应方程式是_。氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是_。.重金属离子对河流及海洋会造成严重污染。某化工厂废水(ph2.0，1 gml1)中含有ag、pb2等重金属离子。其浓度各约为0.01 moll1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：难溶电解质agiagohag2spbi2pb(oh)2pbsksp8.310175.61086.310507.11091.210153.41028(3)你认为往废水中投入_(填字母序号)，沉淀效果最好。anaoh bna2s cki dca(oh)2(4)如果用生石灰处理上述废水，使溶液的ph8.0，处理后的废水中c(pb2)_。(5)如果用食盐处理其只含ag的废水，测得处理后的废水中nacl的质量分数为0.117%(假设废水的密度为1.0 gcm3)。若环境要求排放标准为c(ag)低于1.0108moll1，该工厂处理后的废水中c(ag)_，是否符合排放标准_(填“是”或“否”)。已知ksp(agcl)1.81010解析 .天然海水中因co、hco水解而呈弱碱性。利用该性质可用海水吸收工业尾气中的二氧化硫，使之转化为亚硫酸及其盐，再经氧化使之转化为硫酸及其盐，最后稀释后中和排放。.(3)由表中数据看出ag2s、pbs的ksp数量级最小，且远远小于其他物质，故加入硫化物可使ag、pb2转化为ag2s、pbs而除去。(4)c(pb2)moll11.2103 moll1。(5)c(cl)c(nacl)0.02 moll1，c(ag)moll19109 moll1。答案(1)coh2ohcooh、hcoh2oh2co3oh(2)2h2so3o2=2h2so4中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸(3)b(4)1.2103 moll1(5)9109 moll1是创新导向题考向一化学与工农业生产1最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷灰石制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。具体生产流程如图1：回答下列问题：图1图2图3(1)实验室中进行操作a所需的玻璃仪器有_、_和_，在实验室中操作b的名称是_。(2)装置a中生成两种酸式盐，它们的化学式分别是_。(3)固体a为生石膏(caso42h2o)和不含结晶水且高温时也不分解的杂质。生石膏在120 时失水生成熟石膏(2caso4h2o)，熟石膏在200 时失水生成硫酸钙。为测定固体a中生石膏的含量，某科研小组进行了如下实验：称取固体a 180 g置于坩埚中加热，加热过程中固体质量随温度变化记录如图2：实验中每次对固体称量时须在冷却后进行，为保证实验结果的精确性，固体冷却时必须防止_。将加热到1 400 时生成的气体通入品红溶液中，品红褪色。写出1 400 时的化学反应方程式：_。固体a中生石膏的质量百分含量_。(4)科学家研究出如图3所示装置，用电化学原理生产硫酸的新工艺，其阳极的电极反应式为_。解析(1)分离固体和液体的方法是过滤；过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台(含铁圈)、滤纸等，此操作需要玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒；从溶液中析出晶体的方法是：将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体。(2)装置a中磷酸与氨气发生反应，磷酸是三元酸，可以生成(nh4)3po4、(nh4)2hpo4、nh4h2po4三种盐，其中(nh4)2hpo4、nh4h2po4两种酸式盐。(3)对失水后的晶体进行冷却时必须防止吸水，否则会导致结果有误差；200 加热反应完全失去结晶水得到硫酸钙，1 400 加热硫酸钙，得到能使品红溶液褪色的气体为二氧化硫，s元素化合价降低，则有氧气生成，硫酸钙分解生成氧化钙、二氧化硫与氧气，反应方程式为：2caso42cao2so2o2；200 加热反应完全失去结晶水得到硫酸钙，固体减轻总质量为180 g144 g36 g，为结晶水总质量，设固体a中含有生石膏的质量为m，则：caso42h2ocaso42h2o 172 36m 36 g所以m172 g所以固体a中生石膏的质量分数100%95.6%；(4)阳极发生氧化反应，由电解池示意图可知，二氧化硫在阳极失去电子，氧化得到硫酸，阳极电极反应式为：so22e2h2o=so4h。答案(1)烧杯漏斗玻璃棒蒸发浓缩、冷却结晶(2)(nh4)2hpo4、nh4h2po4(3)吸水，否则会导致结果有误差2caso42cao2so2o295.6%(4)so22e2h2o=so4h考向二化学与资源的开发利用角度1对“获得洁净水”的考查角度2对“煤、石油、天然气”的考查2水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。请回答下列问题：(1)水质优劣直接影响人体健康。天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_(填两种物质的名称)，其净水作用的原理是_。(2)水的净化与软化的区别是_。(3)硬度为1的水是指每升水含10 mg cao或与之相当的物质(如7.1 mg mgo)。若某天然水中c(ca2)1.2103 mol/l，c(mg2)6104 mol/l，则此水的硬度为_。(4)若(3)中的天然水还含有c(hco)8104 mol/l，现要软化10 m3这种天然水，则需先加入ca(oh)2_g，后加入na2co3_g。(5)如图是电渗析法淡化海水的原理图。其中，电极a接直流电源的正极，电极b接直流电源的负极。隔膜a是_离子交换膜(填“阴”或“阳”)。某种海水样品，经分析含有大量的na，cl，以及少量的k，so。若用上述装置对该海水进行淡化，当淡化工作完成后，a，b，c三室中所得溶液(或液体)的ph分别为pha、phb、phc，则其大小顺序为_。解析(1)混凝剂是吸附水中的微小悬浮颗粒，凝聚成较大的颗粒，而快速沉降的主要作用，要具备水解生成胶体的性质，所以常有铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，如明矾，铝离子水解生成氢氧化铝胶体和氢离子，氢氧化铝胶体具有吸附性，所以能净水，水解方程式为al33h2oal(oh)33h，明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁也可以起到净水的作用，铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的。(2)水的净化是用絮凝剂将水中悬浮物或胶体沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子。(3)某天然水中c(ca2)1.2103 moll1，c(mg2)6104 moll1，硬度为1的水是指每升水含10 mg cao或与之相当的物质(如7.1 mg mgo)；1 l水中钙离子物质的量1.2103 mol，相当于cao质量1.2103 mol56 g/mol67.2 mg，1 l水中镁离子物质的量6104 mol，相当于氧化镁质量6104 mol40 g/mol24 mg，所以水的硬度10。(4)10 m3这种天然水水中含有钙离子物质的量10103 l1.2103 moll112 mol；镁离子物质的量10103 l6104 moll16 mol；碳酸氢根离子物质的量10103 l8104 moll18 mol；加入氢氧化钙发生的反应为：mg22oh=mg(oh)2、hcooh=coh2o，据反应得：镁离子对应n(oh)12 mol，碳酸氢根消耗n(oh)8 mol，碳酸根物质的量8 mol，共需氢氧根物质的量20 mol，需要ca(oh)2物质的量10 mol，氢氧化钙质量为74 g/mol10 mol740 g，水溶液中ca2物质的量为12 mol10 mol22 mol，其中需要加入的碳酸根离子为22 mol8 mol14 mol，需要碳酸钠的质量为14 mol106 g/mol1 484 g。(5)电解池的阴极是氢离子放电，阳极是氢氧根离子放电，隔膜a是阴离子交换膜，隔膜b是阳离子交换膜，则导致a室显酸性，b室显中性，c室显碱性，所以ph大小顺序为：phaphbphc。答案(1)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等(填其中任意两种)铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物，并破坏水中带其他异电的胶体，使其聚沉达到净水的目的(2)水的净化是用絮凝剂将水中悬浮物或胶体沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子(3)10(4)7401 484(5)阴phaphbphc3煤是一种重要的化石燃料，在化工生产和日常生活中具有极其广泛的用途。请回答下列问题：(1)除煤外，还有两种化石燃料，它们的名称为_、_，化石燃料燃烧的产物之一是co2，这种气体无毒，但也会对地球环境造成危害，这种危害是_。(2)从未来能源需求及安全性等方面考虑，对煤进行综合利用是保证经济可持续发展的基本战略。综合利用煤的方法很多，有煤的气化、液化、煤的氢化和煤的干馏等。工业炼铁过程中需要焦炭这种从煤中得到的化学产品，焦炭来自于_(填写一种煤的综合利用方法)，在炼铁过程中焦炭的作用是_、_。(3)煤气化、液化的目的是使煤转化为燃油，首先使煤气化为co和h2，然后在催化剂的作用下，使co和h2转化为燃油用(ch2)n表示，请完成下列化学反应方程式：coh2(ch2)nh2ocoh2(ch2)nco2(4)焦炭可以为合成氨工业提供原料气氢气。即在高温条件下使焦炭与水蒸气反应，该反应的化学方程式为_。解析(1)煤、石油、天然气属于化石燃料；化石燃料燃烧产生的大量二氧化碳会造成温室效应。(2)煤的干馏可以得到焦炭、焦炉气、煤焦油等；炼铁过程中，焦炭燃烧放出热量，为炼铁提供了能量，同时高温环境中生成的co能起到还原氧化铁的作用。(3)配平这两个化学方程式时，注意生成物(ch2)n中的n，根据化学方程式中的原子守恒，可以用n配平其他物质。(4)高温条件下，焦炭与水蒸气发生反应生成co和h2。答案 (1)石油天然气温室效应(2)煤的干馏提供能量(热量)提供还原剂(3)n2n1n2nn1n(4)ch2o(g)coh2考向三化学与材料制造角度1 对“金属材料”的考查角度2 对“无机非金属材料”的考查4某工厂利