2013高三化学一轮总复习讲与练课时作业42 化学与资源的开发利用

1 课时作业课时作业 4242 化学与资源的开发利用化学与资源的开发利用 时间 45 分钟 分值 100 分 1 10 分 下面的框图是利用海水和海边贝壳为原料设计的制备漂白粉的工艺流程 分析图示各物质的关系 然后回答问题 1 反应条件的选择是工业生产的关键步骤 写出 三步的反应条件 2 反应 需要加入的试剂是 3 写出反应 生成漂白粉的化学方程式 4 工业生产要注重效益 要关注节能减排 保护环境 请你从这个思路出发 列举上 述工艺中的特点 列出两个即可 答案 1 高温加热 或高温 蒸发结晶 电解 2 水 或 H2O 3 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O 4 利用废弃物贝壳 利用电解产生的氢气燃烧给贝壳加热 生产副产物 NaOH 等 或其 他合理答案 答出两个即可 解析 贝壳受热 其中的有机物燃烧掉 而无机物主要是碳酸钙 分解所得 A 为 CaO 制备漂白粉的反应物为 Ca OH 2和 Cl2 故 B D 分别为 Ca OH 2和 Cl2 C 为氯化钠 E 为氢气 2 10 分 已知粗盐中常含有泥沙和 Ca2 Mg2 Fe3 SO等杂质 必须精制后 2 4 才能供电解使用 氯碱厂电解饱和食盐水制取 NaOH 的工艺流程如下 1 精制过程中加入净化剂的顺序依次是 用化学式表示 2 2 电解过程的总反应方程式为 3 电解槽阳极产物可用于 至少写出两种用途 4 已知 NaOH NaCl 在水中的溶解度数据如下表 温度 2030405060708090100 NaOH g109118129146177300313318337 NaCl g3636 336 63737 337 838 43939 8 根据上述数据 脱盐的主要工序应为 脱盐后的碱液含 NaOH 约 50 含 NaCl 仅约 2 左右 NaCl 能够从溶液中大量析出的原因是 答案 1 NaOH BaCl2 Na2CO3 或 BaCl2 NaOH Na2CO3 2 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 电解 3 制漂白粉 生产盐酸 自来水消毒 制高纯硅 合成塑料等 任写两种 4 蒸发浓缩 过滤 多写冷却不对 蒸发过程中溶剂 水 大量减少 Na 浓度显著增 加促进 NaCl 的沉淀溶解平衡向沉淀方向移动 或 Na 浓度显著增加抑制 NaCl 的溶解 从溶 度积角度作答叙述正确也可 解析 1 根据粗盐中所含杂质离子的性质 NaOH 可除去 Mg2 Fe3 Na2CO3可除去 Ca2 Mg2 BaCl2可除去 SO 但是选择这三种溶液又会引入新的杂质离子 2 4 CO OH Ba2 除去 CO和 OH 可通过加适量盐酸将它们转化为 CO2和 H2O 但过量 2 32 3 Ba2 必须由 Na2CO3除去 因此 Na2CO3溶液的加入必须在 BaCl2溶液之后 而 NaOH 溶液和 BaCl2溶液加入的顺序可以相互调换 故顺序为 NaOH BaCl2 Na2CO3或 BaCl2 NaOH Na2CO3 2 电解饱和食盐水的总反应 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 电解 3 电解槽阳极得到 Cl2 可以用于制取漂白粉 自来水消毒等 4 脱盐的主要工序为蒸发浓缩 过滤 蒸发时能够促进 NaCl 的沉淀溶解平衡向沉淀 方向移动 因此 NaCl 能够从溶液中大量析出 3 12 分 二氧化氯 ClO2 黄绿色气体 易溶于水但不易与水反应 是一种高效强 氧化剂 世界卫生组织 WHO 将它列为水体安全消毒的首选物质 目前较为先进的生产方法 如下 请回答下列问题 3 1 反应的流程框图中 高温反应槽 和 吸收槽 中的反应物相同 但反应产物不 同 二者反应的区别是 2 反应槽中通入的空气不参与反应 写出反应槽中发生的化学反应方程式 通入空气的作用是 3 上述生产流程中 有一个循环过程 循环使用的物质是 4 该方法生产得到的 ClO2中可能含有的杂质是 答案 1 前者是高温 后者为常温 2 2NaCl 2NaClO3 2H2SO4 2Na2SO4 2ClO2 Cl2 2H2O 吹出 ClO2和 Cl2 3 NaCl NaClO3 4 Cl2 解析 Cl2与 NaOH 溶液在高温下反应的产物是 NaClO3和 NaCl 反应槽中发生的化学反 应为 2NaCl 2NaClO3 2H2SO4 2Na2SO4 2ClO2 Cl2 2H2O 通入空气的作用是为了 吹出 ClO2和 Cl2 上述生产流程中 NaCl NaClO3可循环使用 最后的吸收槽中加入 NaOH 溶液的作用是吸收多余的 Cl2 防止污染空气 该方法生产得到的 ClO2中可能含有的杂质 是 Cl2 4 12 分 请回答氯碱工业的如下问题 1 氯气 烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k 质量比 生成的产品 理论上 k 要求计算表达式和结果 2 原料粗盐中常含有泥沙和 Ca2 Mg2 Fe3 SO等杂质 必须精制后才能供电 2 4 解使用 精制时 粗盐溶于水过滤后 还要加入的试剂分别为 Na2CO3 HCl 盐酸 BaCl2 这 3 种试剂添加的合理顺序是 填序号 3 氯碱工业是高耗能产业 一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节 电 能 30 以上 在这种工艺设计中 相关物料的传输与转化关系如下图所示 其中的电极未标出 所用的离子膜都只允许阳离子通过 图中 X Y 分别是 填化学式 分析比较图示中氢氧化钠质量分 数a 与b 的大小 分别写出燃料电池 B 中正极 负极上发生的电极反应 正极 负极 4 这样设计的主要节 电 能之处在于 写出 2 处 答案 1 1 1 13 或 0 89 M Cl2 2M NaOH 71 80 2 3 Cl2 H2 a 小于b O2 H2O 2e 2OH H2 2OH 2e 2H2O 1 2 燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产出碱液的浓度 降低能耗 其他合理答 案也可以 解析 本题考查氯碱工业生产原理 除杂及电化学原理 1 电解食盐水的化学方程式为 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 电解 k 71 80 2 除杂时 加入的 Na2CO3 盐酸 BaCl2溶液均过量 后加试剂应能将前面引入的杂 质除去 先加 BaCl2溶液 后加的 Na2CO3溶液能把多余的 BaCl2溶液反应掉 最后加入盐 酸又可以反应掉多余的 Na2CO3溶液 所以添加试剂的合理顺序为 3 由装置图可知 燃料电池左边为负极 Y 为 H2 燃料电池右边为正极 Na 通过 离子膜进入正极区 O2在正极得电子生成 OH 所以正极区 NaOH 浓度增大 a b 5 14 分 为研究 海水提溴 工艺 甲 乙两同学分别设计的流程如下 请你对他 们的方案进行评价与分析 1 甲 乙两同学在第一阶段得到含溴海水时 Cl2的利用率较高的是 填 甲 或 乙 为什么 2 甲同学步骤 的离子方程式为 3 甲同学步骤 中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物 可利用它们的相对密度相 5 差很大的特点进行分离 分离操作的名称是 分离时液溴从分离器的 填 上口 或 下口 排出 4 对比两方案 最大的区别在于含溴海水的处理方法不同 试对其评价 符合工业生 产的是 填 甲 或 乙 理由是 答案 1 甲 酸化可防止 Cl2 Br2与水反应 2 Br2 SO2 2H2O 4H 2Br SO2 4 3 分液 下口 4 甲 氯化后的海水虽然含有溴单质 但浓度低 如果直接蒸馏原料 成本高 甲中 实际上是一个溴的富集过程 以提高 Br2的浓度 从而减少能源的消耗 解析 1 Cl2 Br2与水的反应是存在的 酸化可防止 Cl2 Br2与水反应 减少原料的 消耗 所以甲方案中 Cl2的利用率较高 2 根据氧化还原反应原理可知甲中 的离子方程 式为 Br2 SO2 2H2O 4H 2Br SO 3 物质分离是常见考点 液液分离常采用分 2 4 液操作 不可答成 萃取 注意密度大的要从下口排出 所以液溴从下口排出 4 工业 生产中 往往要先进行物质的富集 增大其浓度 以达到节能减排的目的 含溴的海水中 Br2浓度低 直接蒸馏将浪费大量能源 达不到工业生产的基本要求 6 14 分 四川有丰富的天然气资源 以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示 图中某些转化步骤及生成物未列出 请填写下列空白 1 已知 0 5 mol 甲烷和 0 5 mol 水蒸气在t p kPa 时 完全反应生成一氧化碳和 氢气 合成气 吸收了a kJ 热量 该反应的热化学方程式是 2 在合成氨的实际生产过程中 常采取的措施之一是 将生成的氨从混合气体中及时 分离出来 并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用 同时补充氮气和氢气 请应用化学反 6 应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由 答案 1 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H t p kPa 2a kJ mol 2 增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率 减小氨气的浓度 增大氮气和氢气的 浓度都有利于平衡向正反应方向移动 3 CO2 2NH3CO NH2 2 H2O 催化剂 解析 1 据题中所给的数据可直接写出热化学方程式 CH4 g H2O g CO g H2 g 1 2 1 2 1 2 3 2 H t p kPa a kJ mol 2 分离氨气目的是减小生成物浓度 使平衡正向移动 增大氮气和氢气浓度既可加快 反应速率又可使平衡向正反应方向移动 7 14 分 低碳 既是时尚 也是环保要求 低碳 在工业生产中意义重大 充分 利用原材料 不排放或减少排放 三废 不同工厂联合生产等都是很好的 低碳 生产方 式 下面是几个工厂利用废气 废渣 液 联合生产化肥硫酸铵的工艺 请回答下列问题 1 工艺操作 分别为 2 工业合成氨的化学方程式为 3 写出生成 产品 的离子方程式 7 4 检验合成氨厂废气中是否含有氨气的方法是 5 副产品的化学式为 该联合生产工艺中可以循环使用的物质是 答案 1 将空气液化后蒸发分离出氧气获得氮气 过滤 2 N2 3H22NH3 高温 高压 催化剂 3 CaSO4 CO2 2NH3 H2O CaCO3 2NH SO 42 4 4 用湿润的红色石蕊试纸放在导气管口 若试纸变蓝 则证明有 NH3 或其他可行的 方法 5 CaO CO2 解析 1 合成氨原料之一氮气来源于空气 分离方法是将空气液化后蒸发分离出氧气 获得氮气 2 工业合成氨的条件是高温 高压和催化剂 3 产品 是硫酸铵 反应物是硫酸钙悬浊液 二氧化碳 氨气等 产物除产品硫酸 铵外 还有碳酸钙沉淀 4 氨气显碱性 实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验 或利用氨气与浓盐酸的反 应进行检验等 5 分析框图中各物质的关系可知 副产品 为氧化钙 能够循环使用的物质是二氧化 碳 8 14 分 下图所示是以海水为原料 获得某产物的工艺流程图 已知在吸收塔中 溶液的 pH 显著减小 试回答下列问题 1 图中两次氯化的作用是否相同 选填 是 或 否 2 吸收塔中反应的化学方程式为 第二次氯化的离子方程式为 3 资料证实 在酸性介质中 第一次氯化过程中可用 O2或空气替代 但在实际工业 生产中为什么不用更廉价的空气替代 Cl2 8 4 本工艺的处理方法可简单概括为 空气吹出 X 气体吸收 氯化 某同学认为在 工业生产过程中对第一次氯化液直接蒸馏也可得到产物 不必进行上述过程 请对该同学 的说法作出正确的评价 答案 1 是 2 Br2 SO2 2H2O H2SO4 2HBr 2Br Cl2 Br2 2Cl 3 若用廉价的空气替代 Cl2进行第一次氯化 反应的离子方程式为 4Br O2 4H 2Br2 2H2O 很显然反