《化学与技术》自选模块习题.doc

化学与技术习题专题1多样化的水处理技术01自来水生产的流程示意图见下： 混凝剂除去悬浮物质的过程 （填写序号） 只是物理变化 只是化学变化 是物理和化学变化 FeSO47H2O是常用的混凝剂，它在水中最终生成 沉淀。 实验室过滤操作所用到的玻璃仪器是 。 我们有时感觉自来水“有漂白粉气味”是因为使用了氯气消毒，请写出有关的化学反应方程式 。下列物质中， 可以作为氯气的代用品。（填写序号）臭氧 NH3（液） K2FeO4 SO2 有些地区的天然水中含有较多的钙、镁离子。用离子交换树脂软化硬水时，先后把水通过分别装有 离子交换树脂和 离子交换树脂的离子交换柱。（填“阴”或“阳”） 测定水中的溶解氧：量取20mL水样，迅速加入MnSO4和KOH混合溶液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振荡使完全反应。打开塞子，迅速加入适量硫酸溶液，此时有碘单质生成。用0.10mol/LNa2S2O3溶液滴定生成的碘，消耗了6.00mL Na2S2O3溶液。已知在碱性溶液中，氧气能迅速氧化Mn2+，生成物在酸性条件下可以将碘离子氧化为碘单质，本身重新还原为Mn2+。 上述过程发生的反应可表示为：2Mn2+4OH+O2=2MnO(OH)2 MnO(OH)2+2I+4H+=I2+Mn2+3H2O I2+2S2O32-=2I+S4O62求水中的溶解氧量（以为单位）01 Fe(OH)3 漏斗 烧杯 玻璃棒 Cl2+H2O HCl+HClO 阳 阴 12.0专题1多样化的水处理技术02南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28（属于硬水），主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：该泉水属于 硬水（填写“暂时”或“永久”）。若要除去Ca2+、Mg2+可以往水中加入石灰和纯碱，试剂填加时先加 后加 ，原因是 。目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，如水中的Ca2+、Mg2+与交换树脂的 起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入 溶液中再生。岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：通电后 阳离子交换膜是指 （填A或B）。写出通电后阳极区的电极反应式： ；阴极区的现象是： 。02永久纯碱 石灰 过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来H+ 强碱 B Cl-+2e- = Cl2 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀。专题2从自然资源到化学品03合成氨工业的主要反应为：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) HO，下图是合成氨的简要流程示意图：（1）写出设备A、B的名称：A ，B ；沿X路线进入压缩机的物质是 。（2）原料气往往混有CO、NH3等杂质，在进入合成塔之前需净化，净化的原因是 。（3）氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩的原因是 ；在合成塔中及时分离出氨气的目的是 。（4）工业合成氨的反应为：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) HO，当压强为30MPa，温度为500时，在容积为1L的密闭容器中充入1molN2和3molH2，反应达到平衡时NH3的体积分数为20%，求此时的平衡常数 。（5）合成塔从上到下将催化剂分成四层，在层与层之间冷激气（冷的原料气）和反应气混合，请问这样设计的原因是什么？（6）为什么原料气从塔底流经外筒环隙进入？为什么气体在反应前后都要通过热交换器？03.（1）A、热交换器 B、合成塔 N2和H2（2）防止催化剂中毒（3）增大反应物浓度，加快反应速率，使平衡朝生成NH3的方向进行；减小生成物的浓度，使平衡朝生成NH3的方向进行（4）0083（5）冷激气与每一层的反应混合气及时进行热交换，既预热原料气，又保证反应混合气的温度控制在5000C左右，使每一层的催化剂都能起到最大的催化作用（6）进行热交换，预热原料气，加快反应速率；充分利用反应放出的热量，节约能源。专题2从自然资源到化学品04海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含80多种元素。氯碱工业和金属镁的制备原料都来自于海水。（I）在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水（如下图1所示） 写出两极电极反应式，阳极 ，阴极 ； 图1中a和b分别是 、 ； 石棉隔膜的作用 。（II）随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子膜电解技术取代。 离子膜电解槽（如图2）中分别是 、 。 已知一个电子的电量是1.60210-19C，在离子膜电解饱和食盐水时通过电子1.929105 C，则产生氯气 mol，氢气 L（在标准状况下），NaOH g。(III） 右图是工业上生产镁的流程。（1）写出下列反应的化学方程式：沉淀池中 ；电解 ；（2）整个生产流程中循环使用的物质是 。（3）简述把氯化镁的水合晶体加热使之脱水转化为无水氯化镁的操作过程 。04（）阳极：2Cl-2e-=Cl2，阴极：2H+2e-=H2饱和NaCl溶液、NaOH和NaCl溶液阻止气体通过（II）NaOH溶液、Na+ 1 22.4 80 （III）MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2 MgCl2 Mg+Cl2（2）氯气 （3）为了防止氯化镁水解，加热时要在氯化氢气体的氛围中加热。专题2从自然资源到化学品05硫酸是工业生产中最为重要的产品之一，在化学工业的很多领域都要用到浓硫酸。（1）在硫酸工业生产中，我国采用黄铁矿为原料生产SO2，反应的化学方程式为： ，该反应在 中进行（填仪器名称）。(2)为了有利于SO2转化为SO3，且能充分利用热能，采用了多层催化剂且有热交换器的 (填仪器名称)中进行反应。在如图所示的装置中， C处流出的气体有 ；SO3进入 （填仪器名称）用 吸收，得到浓硫酸或发烟硫酸。（3）实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是 。（4）现在欲提高SO2的反应速率和转化率，下列措施可行的是 。A、向装置中通入氮气且保持体积不变 B、向装置中通入氧气且保持体积不变C、添加更多的催化剂 D、降低温度，及时转移SO3（5）由吸收塔排出的尾气中有SO2的含量如果超过500L/ L，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，用方程式表示氨水洗涤吸收塔排除的尾气的化学方程式 。05（1）4FeS2 + 11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 沸腾炉（2）接触室 SO3、SO2、O2 吸收塔 98.3%的H2SO4（3）400，1个标准大气压（4）B（5）2NH3H2O + SO2 =（NH4）2SO3 + H2O专题3让有机反应为人类造福06阿斯匹林的来历，也非常有趣。1763年，牧师Edward Stone 在伦敦皇家学会宣读“关 于柳树治愈寒颤病成功的报告”。几乎一个世纪以后，一位苏格兰医生发现这种柳树皮提取物是一种强效的止痛、退热和抗炎消肿药。此后不久，有机化学家分离和鉴定了其中的活性成分，称之为水杨酸（结构简式见下）。随后，此化合物便用化学方法大规模生产。然而在使用过程中，人们发现其酸性较强，它严重刺激口腔、食道和胃黏膜。为了避免药物刺激黏膜这一副作用，化学家便尝试改用酸性较小的水杨酸钠。（1）根据已经学过的知识选择合适的试剂，写出由水杨酸制水杨酸钠的化学反应方程式： 。可有意思的是，化学家们的努力，病人不领情。因为水杨酸钠有一种极不愉快的味道，大多数病人不愿服用。化学家后来发明了可行的乙酰水杨酸合成路线，它与水杨酸钠有相同的医疗效果，并且没有怪味，刺激性小，这就是临床用途广泛的“阿司匹林”。（2）根据已学知识设计实验方案由水杨酸合成阿斯匹林，除水杨酸外还需要的物质是 ，写出反应的化学方程式 ，此反应类型属于 。阿斯匹林是一种结晶性粉末，微带醋酸味，能溶于乙醇、氯仿和乙醚，微溶于水，在潮湿空气中可缓缓分解成水杨酸和醋酸而略带酸臭味，故贮藏时应置于密闭，干燥处，以防变质。（3）用化学方程式表示阿斯匹林必须贮藏于密闭、干燥处的原因 ，此反应类型属于 。06（1）水杨酸中的羧基和酚羟基具有酸性都能与氢氧化钠和碳酸钠反应，故不能选择氢氧化钠和碳酸钠，碳酸氢钠能与羧基反应，但不能与酚羟基反应，故选择碳酸氢钠。方程式为：（2）考查的是酯化反应的原理，除水杨酸外还需加入的物质是乙酸酐和浓硫酸。方程式为：（3）利用题给信息找出阿斯匹林必须贮藏于密闭、干燥处的原因是在潮湿空气中可缓缓分解成水杨酸和醋酸而略带酸臭味，此反应属于水解反应。方程式为：专题3让有机反应为人类造福07洗衣粉的主要成份之一是烷基苯磺酸钠，常用的是十二烷基苯磺酸钠，其合成路线如下：请回答下列问题：分子中的亲水基是 ，亲油基是 。由十二烷基苯制取十二烷基苯磺酸的化学方程式为 ，反应类型为 。用油脂可以制肥皂，试写出从硬脂酸甘油酯生成硬脂酸钠和甘油的化学方程式为 ，反应类型为 。在洗涤剂中添加酶制剂能促进污垢中的蛋白质（如奶渍、肉汤）等水解为可溶性的物质而被除去。使用加酶洗衣粉的水溶液中浸泡1030min，水温在4050最佳。加酶洗衣粉不宜在高温下、潮湿环境中贮存，也不宜久存。为什么？ 。过去使用的合成洗涤剂中常加入三聚磷酸钠（Na5P3O10）做助剂，它可使硬度大的洗涤水软化，对微细的无机粒子或油脂具有分散、乳化、胶溶作用，防止污渍再次沉积到衣物上；它还能维持水溶液的弱碱性，提高洗涤剂的去污能力和洗涤效果。但是，20世纪90年代以来，世界各国先后提出必须生产和使用无磷洗涤剂。请解释原因 。07-SO3- 取代反应 取代（水解、皀化）酶发挥催化作用需要适宜的条件（温度、酸碱度等），酶自身是蛋白质在不适宜的条件下容易变质（如高温）。三聚磷酸钠造成水体富营养化，破坏了水体原有的生态平衡，对人类的生存环境造成了很大的影响。专题3让有机反应为人类造福08纤维素的组成可用（C6H10O5）n表示，每个单元含有三个羟基。纤维素的用途十分广泛。（1）食物中的纤维素有助于消化。下列食物富含纤维素的是 。A芹菜 B鱼 C鸡蛋 D笋干 E猪肉 F海鲜（2）天然棉麻纤维可直接用于纺织工业，也可以将天然纤维加工处理后得到人造纤维。如人造丝。其原理是纤维素和醋酸发生酯化反应（完全酯化），写出该化学反应方程式 。（3）鉴别衣物的成份为天然纤维还是化学纤维的简便方法是 。（4）利用纤维素造纸。现代造纸工序为：制浆、漂白、打浆、抄纸、烘干等。下列可作为造纸原料的是 。A、木材 B、稻草 C、麦秸 D、竹子 E、蔗渣为提高纸浆白度，常用漂白粉进行漂白，其相关的离子反应方程式为 。木质素是制浆造纸工业的副产物,具有优良的物理化学特点,若得不到充分利用,变成了制浆造纸工业中的主要污染源之一,不仅造成严重的环境污染,而且也造成资源的重大浪费。木质素的一种单体结构简式如右图所示。下列说法错误的是（ ）A该物质的分子式是C10H12O3，属于芳香烃B每摩尔该物质最多能消耗4molH2C遇FeCl3溶液呈血红色D每摩尔该物质最多能消耗3molBr208AD 燃烧法ABCDE Ca2+2ClO-+H2O+CO2=CaCO3+2HClO C D专题3让有机反应为人类造福09有机高分子化合物在日常生活中有非常广泛的应用。一种广泛应用于电器、工业交通的工程塑料DAP的结构简式是： 试回答：生产DAP工程塑料的单体的结构简式是 。 DAP工程塑料的单体，可以由两种有机物通过一步反应合成出来，则这两种有机物的结构简式是 和 。 医学上曾用天然肠线来缝合伤口，这种天然肠线的主要成分是蛋白质，不易降解，伤口愈合后需拆除，不利内脏器官的缝合，后来经过反复实验人们研制出一种新的合成高分子纤维材料聚乙交酯(C)代替天然肠线，合成途径如下：A的结构简式为 。由A生成B的反应类型为 。由B生成C的化学方程式为 。09CH2=CH-CH2OH HOCH2COOH取代反应专题4材料加工与性能优化10近日，“杭州创造”首届十大创新成就评选发布晚会上，浙江省富通集团光纤预制棒项目赢得十大创新成就殊荣。光纤预制棒是光缆生产的最“源头”项目，目前国内光缆生产厂家约200家，大部分靠买进口光纤预制棒来生产光缆。光纤预制棒的化学成分是 ，晶体类型为 。如果把光缆裸露在碱性土壤中，结果会短路，用离子方程式说明原因 。下列说法正确的是（ ） A、石英玻璃与普通玻璃都是硅酸盐制品 B、二氧化硅是良好半导体材料C、工艺师用盐酸刻蚀石英制作艺术品 D、石英与二氧化碳化学键相同石英可以制备各种各样的陶瓷制品，如坩埚、蒸发皿、氮化硅高温结构陶瓷等。写出氮化硅的化学式 ，工业上用石英、焦碳、氮气制备氮化硅，写出反应方程式 。晶体硅是电子工业的重要材料，工业上大量的晶体硅是由石英为原料制备得到的。制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3；SiHCl3与过量H2在10001100反应制得纯硅。其中用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源装置略去）：为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及 。装置中的烧瓶需要加热，其目的是： 。装置中发生反应的化学方程式为 。10SiO2，原子晶体SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2ODSi3N4， 3SiO2 + 2N2 + 6C = Si3N4 + 6CO排尽装置中的空气，使滴入烧瓶中的SiHCl3气化专题4材料加工与性能优化11铝的阳极氧化实验 以铅和铝为电极，在H2SO4溶液中进行电解，两极反应如下：阴极：6H+ 6e一 = 3 H2阳极：4OH一 4e = 2H2O + O2，析出的氧不仅是分子态的氧 (O2), 还包括原子氧(O)。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化, 形成无水的Al2O3膜。配制10NaOH溶液100 g将1个150mL小烧杯放在电子天平上称重，再放入固体NaOH g（计算量），然后再加入水 mL溶解。配制15H2SO4溶液500mL（15H2SO4溶液的密度为1.102g/cm3）浓硫酸的密度为1.84g/cm3,质量分数为98%，需要该浓硫酸 mL，加水 mL。用量筒量取水倒入烧杯，再量取浓H2SO4缓缓倒入烧杯中，并不断搅拌，直到全部混合均匀。 铝片表面清洗取两块铝片，用去污粉刷洗，然后用自来水冲洗。碱洗：将铝片放在6070 10%的NaOH溶液中浸1min，取出后用自来水冲洗。油除净的铝片表面应不挂水珠。NaOH溶液除油污的原理是 。酸洗：为了除去碱处理时铝表面沉积出的杂质和中和吸附的碱，将铝片放在2mol/L的HNO3溶液中浸泡1min，取出用自来水冲洗。铝的阳极氧化装配好如图所示的装置，迅速将铝片浸入溶液，浸入部分为全片的2/3，通电约半小时。a端是电源的 极，b端是电源的 极。能否用较浓的NaCl溶液代替15H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化？若不能，请分析原因。 。水封：由于铝氧化膜具有高的孔隙率和吸附性，因此很容易被污染，所以氧化后要进行封闭处理。处理方法是将铝片放入沸水中煮，其原理是利用无水A12O3发生水化作用，反应如下：A12O3 + H2O A12O3H2O A12O3 + 3H2O Al2O33H2O由于氧化膜表面和孔壁的三氧化二铝水化的结果，使氧化物体积增大，将孔隙封闭。铝阳极氧化膜的着色经过阳极氧化处理得到的新氧化膜，因有孔隙和较高的吸附性能，可经过一定的工艺处理染上各种鲜艳的色彩。质量检验绝缘性检验：利用自行设计的串联小灯泡的电路或万用表（见图2），试验铝片氧化部分与未氧化部分的绝缘性能。氧化膜厚度测定：用溶膜法，溶膜液由H3PO4和CrO3组成。此溶液可将氧化膜溶解，但不与铝反应。溶膜液配方：H3PO4 35ml，CrO3 20g，加水至100 ml。实验步骤如下：将铝片放于电子天平上称重，记下重量W1g（称重后先做耐腐蚀实验，然后再进行溶膜）。将铝片浸入90100溶膜液中浸泡15 min，取出后用水冲洗，再浸入无水酒精后取出晾干。用同一电子天平称重，记下重量W2g。计算氧化膜厚度：设氧化膜的平均密度d = 2.7 g/cm3，铝片的面积为Acm2就可以计算出氧化膜的厚度： m。 耐腐蚀性（注意此实验在溶膜试验称重后进行）：在铝片阳极氧化处理的部分和未阳极氧化部分各加一滴用硫酸酸化的K2Cr2O7溶液，观察现象。比较这两部分产生气泡和液滴变绿时间的快慢（K2Cr2O7有强氧化性，酸性溶液中得电子后转化成绿色的Cr3+）。试推测观察到的实验现象 。写出此过程中所涉及的离子方程式 。1110，9045.8，466.7油污在碱性条件下更易水解负，正，不能。若用NaCl溶液代替硫酸溶液，阳极上发生：2Cl2e=Cl2，不能使铝表面产生氧化膜 未经阳极氧化的部分先产生气泡，溶液先变绿色2Al+6H+=2Al3+3H2 2Al+Cr2O72+14H+=2Al3+2Cr3+7H2O专题5为现代农业技术添翼12硫酸铵是一种常用的铵态氮肥。下表是硫酸铵化肥品质的主要指标。优等品一等品合格品外观白色结晶，无可见机械杂质无可见机械杂质氮（N）含量21.0%21.0%20. 5%某化学研究性学习小组为本地农业生产服务，对某农用品商店出售的一等品硫酸铵化肥的品质进行探究。观察外观 该硫酸铵化肥无可见机械杂质。实验探究按右图所示装置进行实验。烧瓶内发生反应的离子方程式为： 。烧杯中盛放的试剂最好是 （填“浓硫酸”、“稀硫酸”或“水”）实验过程中，需往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液并充分加热的原因是 。交流讨论甲同学：根据此实验测得的数据，计算硫酸铵化肥的含氮量可能偏高，因为实验装置中存在一个明显缺陷是： ；乙同学：实验装置中还存在另一个明显缺陷是： ；经过大家充分讨论一致认为：针对甲、乙两位同学指出的实验装置中存在的明显缺陷，需改进实验装置，重新进行实验。探究结论称取13.5 g硫酸铵化肥样品，用改进后的实验装置重新进行实验，测得实验后B装置增重3.4 g。则该化肥 （填“是”或“不是”）一等品。某工厂用石膏、NH3、H2O、CO2制备(NH4)2SO4，首先石膏磨成粉末制成CaSO4悬浊液，然后按如下工艺流程进行产生：操作1与操作2的顺序能否调换？ （填能与否），理由是 。常温下，CaCO3和CaSO4的溶解度分别为1.510-3g和2.110-1g，请解析CaSO4向CaCO3转化的原因。 。 从绿色化学角度考虑，该工艺流程应增加一个操作，这个操作是 。12 ，稀硫酸使NH4+完全反应，并使NH3从溶液中溢出产生的氨气中带有水蒸汽，A、B间缺少一个干燥装置烧瓶和导管