- 化学与资源开发利用
- 共19748题
我国有较长的海岸线,浩瀚的海洋是一个巨大的物质资源和能量宝库.目前,世界各国都在研究如何充分利用海洋资源.
(1)如图1,在电场中利用膜技术(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)淡化海水,该方法称为电渗析法.
①图1中膜a应选择______膜;
②电渗析法还可以用来处理电镀废液,写出用该方法处理含硫酸铜废液时(使用惰性电极)所发生的电极反应:阴极______
阳极______
(2)海水中的溴的储量丰富,约占地球溴总储量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65mg•L-1.其工业提取法有:
(I)空气吹出纯碱吸入法.该法是将氯气通入到含溴离子的海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到单质溴.该方法涉及的反应有:
①______(写出化学反应的离子方程式)
②3Br2+3CO32-=BrO3-+5Br-+3CO2↑
③BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O
其中反应中③的氧化剂是______,还原剂是______.
(II)溶剂萃取法.该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度不同的原理来进行的.实验室中萃取用到的主要玻璃仪器名称是______.下列可以用于从海水中萃取溴的试剂是______(填编号).①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸.
(3)海水中的氘(含HDO 0.03‰)发生聚变的能量,足以保证人类上亿年的能源消费,工业上可采用“硫化氢-水双温交换法”富集HDO.其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质,在25℃和100℃两种不同温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO. 如图2为“硫化氢-水双温交换法”所发生的两个反应中涉及的四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线.写出100℃时所发生的反应的化学方程式______;工业上富集HDO的生产过程中,可以循环利用的一种物质是______.
正确答案
(1)①阴离子交换膜只允许阴离子自由通过,阳离子交换膜只允许阳离子自由通过,隔膜A和阳极相连,阳极是阴离子放电,所以隔膜A是阴离子交换膜,
故答案为:阴离子交换膜;
②溶液中共有4中离子Cu2+,H+,,在阴极上阳离子放电,放电顺序:Cu2+>H+,故答案为:2Cu2++4e-=2Cu; 在阳极上阴离子放电,放电顺序:OH->SO42-,
故答案为:4OH--4e-=O2↑+2H2O.
(2)(I)依据题干叙述可知氯气和溴化钠可以置换出溴单质,其化学化学方程式为:Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2;氧化剂是化合价降低的物质,BrO3-由正五价降为0价;还原剂是化合价升高的物质,Br-由正五价升为0价,故答案为:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-;BrO3-;Br-;
(II)萃取主要用到分液漏斗,烧杯;溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中要大;萃取剂与原溶剂不相溶;萃取剂与溶质不反应,四氯化碳符合题意,
故答案为:分液漏斗,烧杯;②;
(3)物质的量减少的是反应物,增加的是生成物,反应物为H2S,HDO,生成物为HDS,H2O;HDS中的氢原子可以继续与HDO反应,故H2S可循环利用,
故答案为:H2S+HDO=HDS+H2O;H2S.
海水中含有非常丰富的化学资源,从海水中可提取多种化工原料.下图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图.(注:母液中含有Mg2+)
试回答下列问题:
(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质,精制后可得饱和NaCl溶液,精制时通常在溶液中加入以下物质,最后使溶液呈中性.
①过量的Na2CO3溶液、②盐酸、③过量的NaOH溶液、④过量的BaCl2溶液则,加入的顺序是 .
(2)写出加入最后一种试剂后可能发生的化学反应的离子方程式 、 .
(3)①写出反应Ⅱ的化学方程式
②写出反应Ⅲ的离子方程式 .
正确答案
(1)SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀,可再通过过滤除去,Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液,盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液,所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液,最后加入盐酸,所以正确顺序为④③①②或③④①②或④①③②
(2)因NaOH和Na2CO3过量,能与盐酸反应,所以离子方程式为:H++OH-═H2O; 2H++CO32-═H2O+CO2↑
(3)①反应Ⅱ是电解熔融氯化镁,化学方程式为:MgCl2Mg+Cl2↑;
②反应Ⅲ为电解饱和食盐水,离子方程式为:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑;
故答案为:(1)④③①②或③④①②或④①③②
(2)H++OH-═H2O; 2H++CO32-═H2O+CO2↑
(3)①MgCl2Mg+Cl2↑
②2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
(1)从海水中提取镁的主要步骤如下:
①上述从海水中提取镁的步骤中,试剂A可以选用______,试剂B选用______.
②分离出Mg(OH)2后的溶液C中除NaCl外,还含有CaCl2、Na2SO4等杂质,为了获得NaCl溶液,在分离后的溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、Na2CO3溶液,过滤,再向滤液中加入适量盐酸.写出加入过量BaCl2溶液发生反应的离子方程式是______.
(2)已知A是应用最广泛、用量最大的一种金属单质,B是黑色固体,C是气体单质,在一定条件下有下列转化关系:
①写出A、B的化学式:A______,B______.
②写出A→B、C的化学方程式______.
正确答案
(1)①氯化镁转化为氢氧化镁需要加入碱液,应加入廉价的药品石灰乳或Ca(OH)2,生成氢氧化镁沉淀,过滤后加入盐酸,生成氯化镁,
故答案为:石灰乳或Ca(OH)2;HCl;
②加入过量BaCl2溶液,与硫酸钠反应生成沉淀,反应的方程式为Ba2++SO42-=BaSO4↓,
故答案为:Ba2++SO42-=BaSO4↓;
(2)已知A是应用最广泛、用量最大的一种金属单质,且能与水反应,应为Fe,B是黑色固体,应为Fe3O4,C是气体单质,应为H2,发生反应为3Fe+4H2O Fe3O4+4H2,
①由以上分析可知A为Fe,B为Fe3O4,故答案为:Fe;Fe3O4;
②Fe和H2O反应生成Fe3O4和H2,反应的方程式为3Fe+4H2O Fe3O4+4H2,
答案为:3Fe+4H2O Fe3O4+4H2.
汽油不仅是重要的燃料,而且是重要的化工原料,可以通过汽油裂解得到化工原料如乙烯等,还可以在催化剂作用下改变汽油分子的结构,由链烃变为芳香烃,这种变化叫做异构化。下面是以石油为原料发生的有机物的衍变关系图:
(已知:反应③,④中的原子利用率均为100%)
请回答下列问题:
(1)上述反应①~⑦中属于加成反应的有___________________(填序号,下
同),属于取代反应的有__________________。
(2)写出A,B的结构简式:A______________,B________________。
C的分子式为_________________。
(3)写出下列反应的化学方程式:
④________________________________________________________________;
⑦________________________________________________________________。
正确答案
略
(13分)
合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=" -92.4" kJ/mol 据此回答以下问题:
(1)合成氨工业采取的下列措施中,不能用勒沙特列原理解释的是 (填序号)。
①反应压强为20Mpa~50Mpa ②500℃的高温 ③铁触媒作催化剂 ④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,未反应的N2、H2循环到合成塔中。
(2)一定条件下NH3的平衡体积分数随n(N2)变化如图所示(T-温度)。则T2 T1(填>、=、<),判断的依据是:
(3)合成氨气所需的氢气可以由水煤气分离得到。涉及反应信息如下:
反应一:C(s)+H2O(g)H
2(g)+CO(g) 平衡常数K1
反应二:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) 平衡常数K2
① K1的表达式:K1=
②将一定量的H2O(g)和CO(g)分别通入到体积为1L的密闭容器中,在不同条件下进行反应,得到以下三组数据:
实验组别
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
H2
CO
1
650
1
2
0.8
1.2
5
2
900
0.5
1
0.2
0.8
3
3
T
a
b
c
d
t
(Ⅰ)实验1中,用CO2表示反应开始到平衡的平均反应速率为
(Ⅱ)在实验3,当a=0.5、b=1时,要使c、d数据与实验2相同,且t<3,可以采取的措施为 (填序号)
(Ⅲ)对于反应二,当升高温度时K2 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
氨气
目前世界上60%的镁是从海水提取的。海水提镁的主要流程如下
请回答下列问题:
(1)从离子反应的角度思考,在海水中加入石灰乳的作用是_______________________,写出在沉淀池的离子方程式_____________________。
(2)石灰乳是生石灰与水形成的化合物,从充分利用海洋化学资源,提高经济效益的角度,生产生石灰的主要原料来源于海洋中的_________________。
(3)操作A是_______________, 操作B是__________________。
(4)加入的足量试剂a是__________________(填化学式)。
(5)无水MgCl2在熔融状态下,通电后会产生Mg和Cl2,该反应的化学方程式为___________________。从考虑成本和废物循环利用的角度,副产物氯气可以用于_________________。
(6)海水提镁的过程,为什么要将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁,再转变为氯化镁?
_________________________。
(7)有同学认为:可直接加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,体现实验的简约性原则。你______________(填“同意”或“不同意”)该同学的想法,理由是
_______________________。
正确答案
(1)沉淀Mg2+ (或使Mg2+形成Mg(OH)2沉淀);Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓
(2)贝壳(或牡蛎壳等)
(3)过滤;加热浓缩(或蒸发结晶)
(4)HCl
(5)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑;制盐酸,循环使用
(6)海水中氯化镁的含量很大,但镁离子浓度很低,该过程可以使镁离子富集,浓度高,且成本低
(7)不同意;MgO熔点很高,熔融时耗费大量的能量而增加生产成本
全球海水中溴的藏量丰富,约占地球溴总藏量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为
65mg/L。其工业提取方法有:
(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有:
①__________________(写出化学方程式);
②
③。
其中反应②中氧化剂是_________________。
(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1),只是将溴吹出后是用SO2来吸收的,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫的反应化学方程式:__________________。
(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的主要实验仪器名称是_______________(填一种)。下列可以用于海水中溴的萃取试剂的_________。 ① 乙醇 ② 四氯化碳 ③ 硝酸
正确答案
(1);Br2(2)
(3)分液漏斗;②
(1)某有机物的结构简式为HO-CH2CH=CHCH2-COOH,写出该有机物含有官能名称_______,______,
______,该有机物可能发生的化学反应是___________(填序号)
①水解 ②酯化 ③加成 ④ 氧化。
从海水中可以获得淡水、食盐,并可提取镁和溴等物质。
(2)海水淡化的方法主要有____________(填一种)。
(3)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入氯气,将溴离子氧化,该反应的离子方程式为
________________________。
正确答案
(1)羟基;碳碳双键;羧基;②③④
(2)蒸馏法
(3)Cl2+2Br-==Br2+2Cl-
海水中含有丰富的化学元素,如图是某化工厂利用海水的生产镁的流程简图,请回答:
(1)实验室中蒸发浓缩液体需要的仪器有玻璃 棒、酒精灯、三角架和_____________。
(2)反应③需加入的试剂为_______________。
(3)反应④中电能转化为________________。
(4)反应②完成后,需进行的操作是____________________。
(5)B物质中含有化学键为______________________。
正确答案
(1)蒸发皿
(2)盐酸
(3)化学能
(4)过滤
(5)离子键、共价键
(11分)钛是一种重要的金属,工业上用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制钛白粉(TIO2 ) , TiO2常通过两种方法可制得 Ti。
其中, 2H2SO4+ FeTiO3 = TiOSO4+ FeSO4+ 2H2O 。回答下列问题。
(l)净化钛矿石时,需用浓氢氧化钠溶液来处理,该过程中发生反应的化学方程式有:
SiO2+2NaOH =Na2SiO3 + H2O 和
(2)滤液①中的溶质主要是 FeSO4,检验其中Fe2+的方法是: .
(3)从 TiOSO4→H2TiO3需要加热,则加热的目的是: 。
(4)电解 TiO2来获得 Ti 是以 TiO2作阴极,石墨为阳极,熔融CaO为电解液,用碳块作电解槽池。其阴极反应的电极反应式为: .
(5)从化学平衡的角度解释:往TiO2和Cl2反应体系中加人焦炭后,能使反应 TIO2(s) + 2C12(g)TICl4(l) +O2(g)顺利进行的原因是:
正确答案
略
(16分)钡盐生产中会排出大量的钡泥[主要含有、
、
、
等]。某化工厂主要生产
、
、
,现利用钡泥制取
,其部分工艺流程如下:
(1)酸溶后溶液中,
与
的反应化学方程式为 。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸,其原因是
、 。
(3)该厂结合本厂生产实际选用的X为 (填化学式);“中和Ⅰ”会使溶液中 (填离子符号)的浓度减少(“中和Ⅰ”引起的溶液体积变化可忽略)。
(4)上述流程中洗涤的目的是 。
正确答案
(共16分)
(1)Ba(FeO2)2 +8HNO3 ="=" Ba(NO3)2 + 2Fee(NO3)3 + 4H2O (4分)
(2)防止反应速率过快、浓硝酸易挥发和分解(每空2分,凡合理答案均可)
(3)BaCO3 (2分) Fe3+、H+(4分)
(4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染 (2分,凡合理答案均可)
略
[化学一选修2:化学与技术](15分)已知:
①工业上用硫酸与-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)反应,生成Li2SO4、MgSO4等,最终制备金属锂。
②氢氧化锂在一定温度下可转化为氧化锂。用-锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如下图:
请回答:
(1)沉淀Y的主要成分的化学式是____________。
(2)流程中使用了不同浓度的Na2CO3溶液,从物质溶解度大小的角度解释其使用的原因____________
(3 )操作1涉及的实验方法是__________________。
(4 )写出用铝粉还原法制取金属锂的化学反应方程式。________________________
(5) LiCl溶液加热蒸干后,所得固体在熔融状态下电解制备锂。电解时产生的氯气中混有少量氧气,产生氧气的原因是__________________
(6) 目前电池通常使用金属锂的优点是__________________
正确答案
(1) Li2CO3(2分)
(2) CaCO3的溶解度小于Li2CO3,加稀Na2CO3溶液既能除去溶液中的Ca2+,又不生成Li2CO3沉淀;(2分)加饱和Na2CO3溶液的目的是使Li +转化生成Li2CO3沉淀。(2分)
(3) 过滤 洗涤(2分) (4)2Al+3Li2O6Li + Al2O3 (2分)
(5)LiCl溶液在加热蒸干过程中有部分LiOH生成,LiOH受热分解为Li2O,熔融的Li2O电解生成氧气。(3分)
(6)锂的质量轻,负电位高、比能量高;锂电池为可充电绿色环保电池。(2分,其它合理答案也给分)
本题以工业制锂为载体考查了沉淀溶解平衡,水解、原电池和电解等相关原理
(1)硫酸锂和碳酸钠饱和溶液反应,生成碳酸锂沉淀和硫酸钠,根据Y灼烧的产物是氧化锂可知, Y是碳酸锂。
(2)X是氢氧化镁和碳酸钙沉淀,由于CaCO3的溶解度小于Li2CO3,加稀Na2CO3溶液既能除去溶液中的Ca2+,又不生成Li2CO3沉淀;而后来加饱和Na2CO3溶液的目的是使Li +转化生成Li2CO3沉淀。
(3)从溶液中分离出固体的方法应是过滤,过滤后晶体必须洗涤。
(4)在加热的条件下,铝可以发生铝热反应,方程式为2Al+3Li2O6Li + Al2O3。
(5)混有O2的原因必须从反应物特征入手寻找,由于加热蒸干LiCl溶液可获得固体,但是由于LiCl受热易水解成LiOH,LiOH受热分解产生的Li2O电解时会产生O2。
(6)锂的质量轻,负电位高、比能量高,且锂电池为可充电绿色环保电池。
(20分)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式A ____________________ B _______________________
(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为:
取样、_______、沉淀、_______、_______、冷却结晶、_______、烘干
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象是__________________________
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体,其原因是____________________________________
(4)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是__________________________(填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是:___________________________________
(5)氨碱法流程中氨是循环使用的,为此,滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为:__________________________________________滤液D加石灰水前先要加热,原因是___________________________________________
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为:____________________________
(注明你的表达式中所用的有关符号的含义)
正确答案
(20分)
(1)Ca(OH)2或CaO Na2CO3 (2分)
(2)溶解 过滤 蒸发 过滤 (每空1分)
(3)有晶体析出(或出现浑浊) 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大 (每空2分)
(4)NH4Cl,(1分)加硝酸酸化,加硝酸银,有白色沉淀,该阴离子是氯离子(2分)
(5)NH4++OH-=NH3↑+H2,(2分) 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀(2分)
(6) (3分)
略
氨是一种重要的化工原料,氨的合成与应用是当今重要研究内容之一。不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2起始物质的量之比为1∶3)。
回答下列有关问题:
(1)利用表中数据推断得出合成氨的反应是__________反应(填“放热”、“吸热”或“无热量变化”)。
(2)根据表中数据,在200℃和100MPa时,平衡体系中NH3的物质的量分数最高,而实际工业生产不选用该条件的主要原因是___________________________________。
(3)一定条件下,对在密闭容器中进行的合成氨反应达平衡后,其他条件不变时,若同时压缩容器的体积和升高温度达新平衡后,与原平衡相比,请将有关物理量的变化的情况填入下表中(填“增大”、“减小”或“可能增大也可能减小”):
(4)将1molH2和1molN2通入一体积不变的密闭容器中,在一定温度和催化剂作用下,反应达到平衡,测得NH3的物质的量为0.3mol,此时若移走0.5molH2和0.5molN2,则反应达到新的平衡时,NH3的物质的量为_____________(选填答案编号)。
正确答案
(1)(1分)放热。
(2)(2分)压强过大,需要的动力越大,对材料的强度和设备制造的要求也越高。
(3)(3分)
(4)(2分)C。
略
从含铜、银、金和铂的块状金属废料中提取铂、金、银的一种工艺如下:
根据以上工艺回答下列问题:
(1)电解时,以_____________为阳极,纯铜为阴极,CuSO4溶液为电解液,则阴极的电极反应方程式为
(2)AgCl溶于氨水后所得的溶液含有的一种阳离子,在碱性条件下,也可用葡萄糖将其还原为银,写出该反应的离子方程式:
(3)写出步骤④的离子方程式:
(4)金和浓硝酸反应的化学方程式为:Au +6HNO3(浓)Au(NO3)3+3NO2↑+ 3H2O,因该反应正向进行的程度极小,所以金几乎不溶于浓硝酸,但金却可以溶于王水,试简要解释之:
(5)写出反应⑤的化学反应方程式
____________________________________________________________________________
正确答案
(共15分)
(1)金属废料(1分)、Cu2+ + 2e→ Cu(2分)
(2)2Ag(NH3)2+ + 2OH—+CH2OH(CHOH)4CHO→CH2OH(CHOH)4COO+ NH4+ + 2Ag↓+ 3NH3 + H2O(水浴加热)(3分)
(3)2AuCl4+ 3SO2 + 6 H2O =" 2Au" + 8Cl
+ 3SO42
+ 12H+(3分)
(4)王水中含有大量的Cl,Au3+与Cl—可生成AuCl4
,使该平衡中Au3+浓度降低,平衡正移,金即可溶于王水。(3分)
(5)3(NH4)2 PtCl6 ="=" 3Pt + 2N2 +18HCl + 2NH3(435℃)(3分)
略
扫码查看完整答案与解析