【与名师对话】2016届高考化学二轮复习专题跟踪训练15第一部分专题七化学技术

PAGEPAGE9专题跟踪训练(十五)一、选择题1．与索尔维制碱法相比，侯德榜制碱法最突出的优点是()A．原料利用率高 B．设备少C．循环利用的物质多 D．原料易得[解析]侯德榜制碱法的最突出的优点是原料的利用率高，A正确；B、C、D均错误。[答案]A2．(2015·河北石家庄二中一模)有关化学资源的合成、利用与开发的叙述合理的是()A．大量使用化肥和农药，能不断提高农作物产量B．通过有机合成，可以制造出比钢铁更强强韧的新型材料C．安装煤炭燃烧过程中的“固硫”装置，主要是为了提高煤的利用率D．开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)，有助于海洋生态环境的治理[解析]大量使用农药和化肥会造成环境污染，A项错误；安装煤炭燃烧过程中的“固硫”装置，是为了减少SO2的排放，C项错误；开发利用可燃冰，有助于开发新能源，与海洋生态环境的治理无关，D项错误。[答案]B3．(2015·福建漳州质检)下列相关工业制法的描述不正确的是()A．电解熔融氯化钠制取金属钠B．电解熔融的Al(OH)3制取金属铝C．用石英、纯碱、石灰石为原料制玻璃D．用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含杂质的粗硅[解析]Al(OH)3受热易分解，工业上采用电解熔融Al2O3的方法制取金属铝。[答案]B4．(2015·江苏泰州二模)制备下列物质的工业生产流程合理的是()A．由SO2制亚硫酸钠：SO2eq\o(→,\s\up17(Na2CO3溶液))NaHSO3溶液eq\o(→,\s\up17(NaOH溶液),\s\do15(调节溶液的pH))Na2SO3溶液B．由NaCl制漂粉精：NaCl(aq)eq\o(→,\s\up17(电解))Cl2eq\o(→,\s\up17(澄清石灰水))漂粉精C．由NH3制硝酸：NH3eq\o(→,\s\up17(O2),\s\do15())NO2eq\o(→,\s\up17(H2O))HNO3D．由乙烯制乙酸：H2C＝CH2eq\o(→,\s\up17(H2O),\s\do15(催化剂))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up17(Cu/O2),\s\do15(△))CH3CHOeq\o(→,\s\up17(新制银氨溶液),\s\do15(△))CH3COOH[解析]A项，H2SO3的酸性强于H2CO3，向Na2CO3溶液中通入足量的SO2制得NaHSO3溶液，再向NaHSO3溶液中加入NaOH溶液，调节溶液的pH，使NaHSO3与NaOH恰好反应生成Na2SO3，这样做不仅操作方便，而且制得的Na2SO3含杂质少；B项，应把Cl2通入石灰乳中；C项，由NH3制硝酸的流程应为NH3eq\o(→,\s\up17(O2),\s\do15())NOeq\o(→,\s\up17(O2),\s\do15())NO2eq\o(→,\s\up17(H2O))HNO3；D项，此流程在实验室中可行，但不符合工业生产原则，工业上由乙烯制乙酸的流程为H2C＝CH2eq\o(→,\s\up17(O2),\s\do15(催化剂))CH3CHOeq\o(→,\s\up17(O2),\s\do15(催化剂))CH3COOH。[答案]A5．(2015·上海十三校第二次联考)捕碳技术是指从空气中捕获CO2的技术。目前NH3已经被用作工业捕碳剂。下列物质中不能作为捕碳剂的是()A． B．H2NCH2CH2NH2C．(NH4)2CO3 D．Na2CO3[解析]CO2是酸性气体，作为捕碳剂的物质应具有碱性，(尿素)不能作为捕碳剂。[答案]A6．(2015·浙江六校3月联考)化学与科学、技术、社会、环境密切相关，下列叙述正确的是()A．目前科学家已经制得单原子层锗，其电子迁移率是硅的10倍，有望取代硅用于制造更好的晶体管B．石油裂解的主要目的是为了提高汽油等轻质油的产量与质量，石油催化裂化的主要目的是为了得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃C．汽车尾气催化转化装置可将尾气中的NO和CO等有害气体转化为N2和CO2，该装置中的催化剂可降低NO和CO反应的活化能，有利于提高该反应的平衡转化率D．近期在西非国家爆发的埃博拉疫情呈加速蔓延之势，已知该病毒对化学药品敏感，乙醇、次氯酸钠溶液均可以将病毒氧化而达到消毒的目的[解析]A项，由于单原子层锗电子迁移率比硅快，所以可以取代硅用于制造更好的晶体管；B项，裂解是深度裂化，所以石油催化裂化的目的是为了提高汽油等轻质油的产量，裂解的目的是为了获得乙烯、丙烯等气态短链不饱和烃；C项，催化剂只能降低反应的活化能，不能改变平衡，所以不能提高反应物的平衡转化率；D项，乙醇消毒的原理是乙醇通过渗透作用使蛋白质变性，而非将病毒氧化。[答案]A7．化学工业是国民经济的支柱产业，下列生产过程中不涉及化学变化的是()A．氮肥厂用氢气和氮气合成氨B．钢铁厂用热还原法冶炼铁C．硫酸厂用接触法生产硫酸D．炼油厂用分馏法生产汽油[解析]N2＋3H2eq\o(,\s\up17(高温、高压),\s\do15(催化剂))2NH3，A符合题意，3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up17(高温))3CO2＋2Fe，B符合题意；S＋O2eq\o(=,\s\up17(点燃))SO2,2SO2＋O2eq\o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3，C符合题意；分馏是利用物质沸点不同进行分离，是物理变化。[答案]D8．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．该反应采用450～500℃主要是因为该温度下催化剂活性好[解析]A项，接触室中使用V2O5作催化剂；B项，热交换技术中使用的热量是反应放出的热量，用来加快反应速率；C项，把硫铁矿磨成细粉末，增大反应物接触面积，能加快反应速率；D项，SO2和O2反应放热，高温不利于SO2的转化，450～500℃时催化剂活性好。[答案]A9．下列叙述正确的是()A．“接触法”制H2SO4时，催化氧化阶段的反应原理为：2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3(g)ΔH<0B．海水提镁的主要步骤为：CaCO3盐酸海水eq\o(→,\s\up17())Mg(OH)2(s)eq\o(→,\s\up17())MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up17(电解))Mg(l)＋Cl2(g)C．普通水泥的主要成分是硅酸钙D．黏土的主要成分是三氧化二铝[解析]A项为接触法制硫酸的基本原理；B项镁工业先期加入的是生石灰不是石灰石，后期电解的也不是氯化镁溶液，电解氯化镁溶液得不到镁；C项普通水泥的成分为硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙，主要成分为硅酸钙；D项黏土的主要成分是硅酸盐。[答案]AC10．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[解析]氨水、Na2SO4溶液均不能使Cu2＋转化为沉淀，其中氨水与Cu2＋形成配离子。[答案]AC二、非选择题11．草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为____________________、_________________。(2)该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________，滤渣是________；过滤操作②的滤液是________和________，滤渣是________。(3)工艺过程中③和④的目的是__________________。(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是________。(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL，反应的离子方程式为__________________________________；列式计算该成品的纯度__________________________________________________________。[解析](1)CO和NaOH在200℃，2MPa条件下合成甲酸钠，反应的化学方程式为CO＋NaOHeq\o(→,\s\up17(200℃),\s\do15(2MPa))HCOONa，甲酸钠加热脱氢生成草酸钠，反应的化学方程式为2HCOONaeq\o(→,\s\up17(△))Na2C2O4＋H2↑。(2)该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①是分离草酸钠和氢氧化钙反应的生成物，溶液为氢氧化钠，固体为草酸钙，所以滤液是氢氧化钠溶液，滤渣是草酸钙固体；过滤操作②是分离草酸钙和硫酸反应的生成物，溶液是草酸溶液，固体是硫酸钙，所以过滤得到的滤液是草酸溶液和过量的硫酸溶液，滤渣是硫酸钙固体。(3)工艺过程中③是循环利用氢氧化钠，④是循环利用硫酸，这两步都是降低生产成本，减小污染。(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸，这样操作，在结晶时得到的是草酸晶体和硫酸钠晶体的混合物，导致产品不纯。(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。草酸和酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5C2Oeq\o\al(2－,4)＋2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑，当滴定至浅粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL，则该成品的纯度的计算式为eq\f(15.00mL×0.0500mol·L－1×\f(5,2)×126g·mol－1,1000mL·L－1×0.250g)×100%＝94.5%。[答案](1)CO＋NaOHeq\o(→,\s\up17(200℃),\s\do15(2MPa))HCOONa2HCOONaeq\o(→,\s\up17(△))Na2C2O4＋H2↑(2)NaOH溶液CaC2O4H2C2O4溶液H2SO4溶液CaSO4(3)分别循环利用氢氧化钠和硫酸，降低成本，减小污染(4)Na2SO4(5)5C2Oeq\o\al(2－,4)＋2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑eq\f(15.00mL×0.0500mol·L－1×\f(5,2)×126g·mol－1,1000mL·L－1×0.250g)×100%＝94.5%12．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，它缓解了地球上因粮食不足而导致的数亿人口的饥饿和死亡问题。已知合成氨的反应为：N2＋3H2eq\o(=,\s\up17(高温、高压),\s\do15(催化剂))2NH3ΔH<0。请回答下列问题：(1)合成氨所需的氮气来源于________；氢气来源于水和碳氢化合物，如在900～1000℃时，甲烷和水蒸气在催化剂作用下能生成H2和CO2，写出此反应的化学方程式：______________________。(2)合成氨为放热反应，但工业上采用400～500℃的温度，主要原因是________________________________________________。(3)在合成氨的原料气中混有的杂质必须除去的原因是_______；从合成塔出来的混合气体，通常仅含有15%(体积分数)的氨。为提高原料的利用率，通常采取的措施是____________________。(4)氨主要用来制取硝酸等产品。①在制取浓硝酸时，将浓硫酸与50%的硝酸一起蒸馏，浓硫酸的作用是作________(填“催化剂”、“氧化剂”、“吸水剂”或“脱水剂”)。②采用氨的催化氧化法制硝酸时，若氧化炉中氨的转化率为90%，且氮的氧化物得到充分的循环利用，则1t液氨理论上可合成50%的硝酸________t(计算结果精确到小数点后两位)。[解析](4)②设1t液氨理论上可合成50%的硝酸xt。根据氮原子守恒有：NH3～HNO317631t×90%50%xt得x＝6.67。[答案](1)空气CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(900～1000℃),\s\do15(催化剂))CO2＋4H2(2)该温度范围内反应速率较快，且催化剂的活性较大(3)防止催化剂中毒将N2、H2循环利用(4)①吸水剂②6.6713．由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：eq\x(铜矿石)eq\o(→,\s\up17(选矿))eq\x(铜精矿砂)eq\o(→,\s\up17(焙烧和除渣),\s\do15(反射炉))eq\x(冰铜)eq\o(→,\s\up17(还原),\s\do15(转炉))eq\x(粗铜)eq\o(→,\s\up17(精炼),\s\do15(电解槽))eq\x(电解铜)(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是__________________、____________________，反射炉内生成炉渣的主要成分是________；(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是_________________、__________________。(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为__________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为___________________________。[解析](1)明确黄铜矿与O2反应，生成的低价硫化物为FeS、Cu2S。根据氧化还原反应中化合价的升降规律，必然S元素被氧化为SO2，反应方程式为2CuFeS2＋O2eq\o(=,\s\up17(高温))Cu2S＋2FeS＋SO2,2FeS＋3O2eq\o(=,\s\up17(高温))2FeO＋2SO2，生成的FeO和SiO2反应生成FeSiO3。(2)根据信息写出反应物和生成物，根据化合价升降相等的观点将化学方程式配平：2Cu2S＋3O2eq\o(=,\s\up17(高温))2Cu2O＋2SO2,2Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up17(高温))6Cu＋SO2↑。(3)电解精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO4作电解液，比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。[答案](1)2CuFeS2＋O2eq\o(=,\s\up17(高温))Cu2S＋2FeS＋SO22FeS＋3O2eq\o(=,\s\up17(高温))2FeO＋2SO2FeSiO3(2)2Cu2S＋3O2eq\o(=,\s\up17(高温))2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up17(高温))6Cu＋SO2↑(3)cCu2＋＋2e－=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液中14．锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。图(a)两种干电池的构造示意图回答下列问题：(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH①该电池中，负极材料主要是______________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是________。②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_____。(2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。图(b)一种回收利用废旧普通锌锰电池的工艺①图(b)中产物的化学式分别为A________，B________。