热门试卷

［化学——选修化学与技术］（15分）

硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。

（1）若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在           的郊区（填选项的标号）

（2）据测算，接触法制硫酸过程中，若反应热都未被利用，则每生产1t 98%硫酸需消耗3.6×105kJ能量。请通过计算判断,若反应:SO2（g）+1/2O2（g）=SO3（g）;△H=－98．3kJ·mol－1；放出的热量能在生产过程中得到充分利用,则每生产1t98%硫酸只需外界提供（或可向外界输出）          千焦能量；

（3）CuFeS2是黄铁矿的另一成分，煅烧时，CuFeS2转化为CuO、Fe2O3和SO2，该反应的化学方程式为                                              。

（4）由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4（由CuO与SO3在沸腾炉中化合而成），其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化（见下表）

沸腾炉温度/℃

600

620

640

660

矿渣中CuSO4的质量分数/%

9.3

9.2

9.0

8.4

已知CuSO4在低于660℃时不会分解，请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因                                                      。

铬（Cr）属于重金属元素，含铬废水和废渣排放必须经过处理达到有关的安全标准。

（1）含铬废水排放到河水中一定浓度会使鱼类等水生动物死亡的原因是           ；

（2）铬元素以Cr2O72－的形式存在于酸性废水中，常用FeSO4将其还原为Cr3＋，再用沉淀法进行分离。

已知：Cr3＋Cr(OH)3CrO2－① FeSO4还原Cr2O72－的离子方程式为                   。

② Cr2 (SO4) 3溶液中加入过量NaOH浓溶液，反应的离子方程式为       。

③ 沉淀法分离废水中的Cr3＋离子，pH应控制在                范围内。

④ 下列关于铬及其化合物的说法中正确的是            。

a．K2Cr2O7是一种常用的强氧化剂

b．NaCrO2溶液与AlCl3溶液混合有沉淀生成

c．酸性K2Cr2O7溶液可用于检验司机是否酒后驾车

d．金属铬硬度大、耐腐蚀，是常用的镀层金属

（3）铬冶炼工业的废渣粉碎后掺入煤矸石经过高温处理可以制砖，为了探究其中的铬元素在使用过程中是否会重新污染环境，研究组在一定条件下浸溶砖样，检测浸出液中Cr元素浓度，结果如图：

我国规定“固体废弃物浸出标准值含铬不得超过10 mg·L－1”。分析图表，可得出多个结论：

① 实验取用的砖样是否符合上述标准：          。

② 还能得出的其它结论是（写出2条即可）：             ；                。

（15分）我国钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有Al2O3、SiO2等）的储量居世界首位，用钛铁矿制取TiO2和副产品硫酸亚铁晶体的的流程如下：

已知：Al(OH)3的Ksp= 1.3ⅹ10-33，Fe(OH)2的Ksp= 1.6ⅹ10-14。

（1）滤液I主要含有TiO2+、SO42—、Fe2+、                    （填离子符号）；

（2）调节PH应最好使用               ；

（3）操作II是指                                    洗涤、干燥。

（4）步骤②中发生的化学反应方程式为：                                           ；考虑成本和废物综合利用等因素，生产过程中产生的废液中应加入          处理较合理。

（5）实验室通常将硫酸亚铁进一步制备为硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]以利保存，制备方法被收入中学《实验化学》教材中；专家测定晶体含量的办法是：准确称取m g产品溶解定容至250.00ml，移取25.00ml于锥形瓶中，用c mol·L－1的标准KMnO4溶液滴定至                   ，记录消耗KMnO4溶液的体积为V mL；此时发生的反应为：

5Fe2++MnO4－+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O，（已知硫酸亚铁铵晶体的相对分子质量为392），则产品中硫酸亚铁铵晶体纯度的计算式可表达为：w%=                        。

（8分）江苏连云港开发硅产业比较发达，粗硅提纯经常用“三氯氢硅法”。将干燥的硅粉加入合成炉中，与通入的干燥氯化氢气体在280～330℃有氯化亚铜催化剂存在下进行氯化反应，反应气体旋风分离除去杂质，再用氯化钙冷冻盐水将气态三氯氢硅冷凝成液体，经粗馏塔蒸馏和冷凝，除去高沸物和低沸物，再经精馏塔蒸馏和冷凝，得到精制三氯氢硅液体。纯度达到七个“9”以上，杂质含量小于1×10－7，硼要求在0.5×10－9以下。提纯后的三氯氢硅送入不锈钢制的还原炉内，用超纯氢气作还原剂，在1050～1100℃还原成硅，并以硅芯棒为载体沉积而得多晶硅成品。其反应式如下：

Ⅰ　H2＋Cl2 =" 2HCl"

Ⅱ　Si（粗）＋3HCl（g）= SiHCl3(l)＋H2(g)

Ⅲ　SiHCl3(l) ＋H2(g) = Si(纯)＋3HCl(g)

据以上材料回答问题：

（1）电炉中发生反应后排出气体X的成份　　　　　　（填化学式）。

（2）目前提倡“低碳类经济”，CO2的吸收转化成有机物可有效实现碳循环，是节能减排的有效措施。某物质y的核磁共振氢谱只有一个峰，与CO2可催化加聚生成自然降解的

塑料聚碳酸酯，其反应方程式　则Y的结构简式为　　　　　　　　　　　。

（3）在上述流程中可以循环使用的物质是　　　　　　　　。（填名称）

（4）SiH4化学性质比较活泼，它在空气中自燃，有强还原性，在碱存在下迅速水解，由SiH4为原料进行氮化来制备Si3N4纳米材料，则你认为该材料中最大可能存在的杂质　　　

（填化学式）。

（5）已知化学键如表

则下述反应　SiCl4(g)＋2H2（g）Si（s）＋4HCl(g)　

该反应的反应热　△H＝　　　　　　　　kJ·mol－1

已知工业制氢气的反应为CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g)，反应过程中能量变化如右图所示。在500 ℃时的平衡常数 K = 9。若在2 L的密闭容器中CO和水蒸气的起始浓度都是0.1 mol/L，10 min时达到平衡状态。

（1）增加H2O(g)的浓度，CO的转化率将       （填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）平衡常数的表达式K ＝       。400 ℃时的平衡常数K      9（填“>”“<”或”“=”）。

（3）500 ℃时，10 min内v(H2O)＝       ，在此过程中体系的能量将       （填“增加”或“减少”）         kJ。

（4）已知 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)   ΔH＝－484 kJ/mol

结合上图写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式：       。

（8分）碘化钠是无色立方晶体或白色结晶性粉末，具有还原性，可被一般氧化剂氧化。在医药上用作祛痰剂和利尿剂。也可用作照相胶片感光剂，碘的助溶剂。工业上用铁屑还原法来制备碘化钠，同时可得到副产品，该副产品常用作红色油漆和涂料。工艺流程如下：

（1）反应①的还原产物为             ；反应②中的氧化剂是               。

（2）判断反应①中的碘是否已完全转化的具体操作方法是                       。

（3）反应②的离子方程式为                                                 ；

（4）将滤液浓缩、冷却、分离、干燥和包装过程中，都需要注意的问题是         。

电镀广泛地应用于工业生产中。在电镀铬的工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Cu2+、Fe2+Fe3+和Al3+等，且酸性较强。为回收利用铬元索，此工业废水通常采用如下流程处理：

已知： (1)  铬元素有以下循环过程：

(2)  Cu(OH)2能溶于氨水：

请回答下列问题：

(1) 加入试剂甲的目的：________________

(2) 试剂乙的名称：________  ,试剂丙的化学式：________________

(3) 上述操作I、II、III相同，则进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器有________________

(4) 滤渣I的主要成分为________________(写化学式)。

(5) 在铬元素循环过程的反应①中每反应掉1 mol H2O2同时消耗H+数目为：______________

(6) 铬元素循环过程的反应⑥的离子方程式：_____________________________；

废水处理流程中生成滤渣III的离子方程式：_______________________

(8分).某科研小组用高岭土（主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O，并含少量CaO、Fe2O3）研制新型净水剂（铝的化合物）。试验流程如下：

请回答下列问题：

（1）已知Al2O3、SiO2与纯碱的反应相似。用化学方程式表示熔融时高岭土主要成分与纯碱发生反应的化学方程式                                      、

                                  。

（2）在熔融高岭土与纯碱试样时，最好选用下列哪种仪器         （填写编号）

（3）写出上述过程中，最后得到的沉淀M的化学式           。

（16分）聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。

本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：

回答下列问题：

（1）“煅烧”的目的是                                         。

（2）“溶解”过程中发生反应的离子方程式为                         

（3）加少量铝粉的主要作用是                                。

（4）“调节pH在4.2～4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是                ；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是                        。

（14分）近年来，随着我国经济的快速发展，对电力的需求越来越高，这也促进了我国电力工业高速发展，但我国电力结构中，火电比重非常大，占发电装机总容量的75%以上，且火电比重还在逐年上升。火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH1＝－574kJ·mol－1

CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH2＝－1160kJ·mol－1

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：                            。

（2）脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)；ΔH3

①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如右图所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH3　  0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是　  　（填字母代号）。

③甲醇碱性燃料电池工作时负极的电极反应式可表示为　                　。

（3）脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程式为：                                      　。

（4）硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH＜7，其中原因可用一个离子方程式表示为：　                               　；在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH＝7，则溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)　　c(NO)＋c(OH－)（填写“＞”“＝”或“＜”）。

工业上合成氨在一定条件下进行如下反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H=-92．44 kJ／mol。其部分工艺流程如下图所示：

（1）合成氨所需要的原料气中，氮气取自           ，氢气来源于             。

（2）对原料气进行净化处理的目的是                    。

（3）设备A的名称是          ，设备B的名称是           。

（4）在20～50 Mpa时，工业合成氨选择在400—500℃的温度进行反应，

主要原因是          。

（5）据《科学》杂志报道，希腊化学家在常压下将氢气和用氢气稀释的氮气分别通人一个加热到570℃的电解池（如图）中，氢和氮在电极上合成了氨，且转化率达到了78％。则：阳极反应为               ，阴极反应为                      。

( 16分）活性ZnO俗称锌1-3，能改逬玻璃的化学稳定性，可用于生产特种玻璃,在橡胶的虫产屮能缩短硫化吋间，在涂料、油漆等工业也有重要应用。工业上由粗ZnO(含FeO、CuO等.)制备活性ZnO,采取酸浸、净化除杂、中和沉降、干燥煅烧等步骤，工艺流程如下:

(1 )上述流程屮,浸出用的是60%H2SO4(1.5g/cm3)，这种硫酸的物质的量浓度为________(保留两位小数)

(2 )已知ZnO为两性氧化物，与氢氧化钠溶液反应生成可溶性的锌酸盐(Zn02-)，写出反应的离子方程式________________

(3) 写出加H2O2吋发生反应的离子方程式________________

(4) 除去Fe(OH)3后,在滤液中加入Zn的目的是________

(5) 上述流程中多次进行了过滤橾作，请写出过滤时用到的玻璃仪器：________________

(6) 物质A是________,检验该溶质阴离子的方法是________

(7) 取碱式碳酸锌6.82g，溶于盐酸生成C02 448mL(标准状况下），溶解过程消耗HCl 0. 12mol,若该碱式盐中氢元素的质量分数为1.76%，试推测该碱式碳酸锌的化学式________