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题型:填空题
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填空题

海水中含有大量的氯化镁,从海水中提取镁的生产流程如图所示:

回答下列问题:

操作①主要是指______.试剂①可选用______,该反应的离子方程式为______.操作②是指______,经操作③最终可得金属镁,该反应的化学方程式是______.

正确答案

氢氧化镁是难溶性的固体,将不溶性的固体和溶液分离的方法是过滤,氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水,离子方程式为:Mg(OH)2+2H+=Mg 2++2H2O,从溶液中析出固体采用蒸发结晶的方法,镁是活泼金属,在工业上采用电解氯化镁的方法冶炼镁,其电解反应方程式为:MgCl2Mg+Cl2↑,

故答案为:过滤,盐酸,Mg(OH)2+2H+=Mg 2++2H2O,蒸发结晶,MgCl2Mg+Cl2↑.

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简答题

(附加题)海水中化学资源的综合开发利用,已受到各国的高度重视.Br2和Mg等两种单质都可以从海水中提取,下图为提取它们的主要步骤:

请回答:

Ⅰ.从海水中提取的溴占世界溴年产量的1/3,主要方法就是上述流程中的空气吹出法.

(1)制取Br2时第一次通入Cl2时发生反应的离子方程式是______.

(2)吸收塔中反应的离子方程式是______.

由(1)、(2)可知,SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是______.(用“>”表示)

Ⅱ.镁及其合金是用途很广的金属材料,而目前世界上60%的镁就是从海水中按上述流程提取的.

(1)上述流程中为了使MgSO4完全转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用______(写化学式).

(2)加入试剂②后反应的离子方程式是______.

(3)步骤①包括加热、蒸发、冷却、结晶、______.

(4)通电时无水MgCl2在熔融状态下反应的化学方程式是______.

Ⅲ.上述流程在生产溴和镁的同时还可以制得其他化工物质,比如制备耐火材料氧化镁和盐酸.生产方法是:

①将氯化镁晶体(MgCl2•6H2O)加热到523℃以上,该晶体可以分解得到耐火材料氧化镁和两种气态化合物,其中一种气体常温下为无色液体.

②将两种气体冷却至室温,再根据需要,加入不同量的水,就可得到不同浓度的盐酸.

(1)MgCl2•6H2O在523℃以上分解的化学方程式是______.

(2)现用1molMgCl2•6H2O分解所得的非固体产物来制取密度为1.19g/cm3的盐酸溶液168mL,需加水______g(精确到0.1),该盐酸中溶质的物质的量浓度是______mol/L(精确到0.1).

正确答案

I.(1)浓缩溴水与试剂①反应得到氢氧化镁,剩余混合液中含有的是溴离子,通入氯气后,氯气与溴离子反应生成单质溴和溴离子,其离子方程式是Cl2+2Br-═2Cl-+Br2

故答案为:Cl2+2Br-═2Cl-+Br2

(2)单质溴经过空气吹出法后被富集在吸收塔,通入的二氧化硫与单质溴反应生成硫酸和氢溴酸,其化学方程式是:Br2+SO2+2H2O═2H2SO4+2HBr,即其离子方程式为Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-.在氧化还原反应中氧化剂的氧化性比氧化产物的氧化性强,根据Cl2+2Br-═2Cl-+Br2得,氧化性Cl2>Br2.根据得Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-,氧化性Br2>SO2.即氧化性为Cl2>Br2>SO2.故答案为:Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-;Cl2>Br2>SO2

II.(1)浓缩溴水与试剂①反应得到氢氧化镁,则试剂①可以是氢氧化钠或氢氧化钙,故答案为:NaOH;

(2)氢氧化镁与试剂②反应得到氯化镁,则试剂②必是盐酸,反应的化学方程式是Mg(OH)2+2HCl═MgCl2+2H2O,其离子方程式是Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O,

故答案为:Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O;

(3)要从氯化镁溶液得到含结晶水的氯化镁,就需要蒸发、冷却、结晶,并通过过滤把固体从溶液中分离出来,故答案为:过滤;

(4)电解熔融状态的无水氯化镁可以得到氯气和镁单质,即MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,故答案为:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑;

III.(1)根据题意MgCl2•6H2O在523℃以上分解,实际上是MgCl2•6H2O高温失水形成氯化镁溶液,氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢,然后氢氧化镁高温下分解得到氧化镁,即MgCl2•6H2O在523℃以上分解得到的应该是氧化镁、氯化氢和水,其化学方程式是MgCl2•6H2OMgO+2HCl↑+5H2O↑,故答案为:MgCl2•6H2OMgO+2HCl↑+5H2O↑;

(2)得到的盐酸的质量是1.19g/cm3×168mL═199.92g.根据MgCl2•6H2OMgO+2HCl↑+5H2O↑可知,1molMgCl2•6H2O分解可得2mol氯化氢、5mol水,二者的质量共73g+90g=163g,则需要加水:199.92g-163g=36.92g,即需要加水36.9g.

因为该盐酸中含有2molHCl,体积为0.168L,则c(HCl)═=11.9mol/L,即该盐酸中溶质的物质的量浓度是11.9mol/L.

故答案为:36.9g;11.9.

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填空题

【三选一化学与技术】

海水的综合利用,对于人类的生产生活有重要的意义。

(1)海水淡化沿海缺水地区获取淡水的方法之一,列举出海水淡化的两种方法_____________、________________。

(2)氯碱工业离子交换膜法生产中,透过离子交换膜的离子为_____________,氢氧化钠产生于____________(填‘“阳极”或“阴极”)。

(3)氯化钠为工业制纯碱的主要原料,制碱反应过程中法中析出NaHCO3的原因是______________;侯氏制碱法与索尔维制碱法相比除提高食盐利用率、无氯化钙生成的优势外还有______________ 、_______________ 从而综合利用原料、降低成本、减少环境污染。

正确答案

(1)蒸馏法 ; 电渗析法

(2)Na+;阴极

(3)氨化的饱和食盐水可大量的吸收CO2,从而产生大量的NaHCO3,而NaHCO3溶解度相对较小,从而饱和后析出;与合成氨联合生产;副产品氯化铵

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填空题

(三选一)【选修2:化学与技术】

海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来,既可以解决淡水资源缺乏的问题,又可以充分利用海洋资源。

(1)目前,以下“技术”中,可用于“海水淡化”的是_________   (填序号)。

①蒸馏法     ②膜分离法(电渗析、反渗透)     ③冷冻法     ④离子交换法

(2)海水晒盐利用的化学原理是________;分离食盐晶体后的母液中含有________,经过分离、提纯后,可用于___________。   

(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品,反应的离子方程式为_________;电解所用的食盐水需要精制,为什么? __________________;精制时所用试剂为:盐酸、BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液。加入试剂时,Na2CO3溶液必须在加入________之后加入。

(4)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法,该方法的流程如下:

写出反应②的化学方程式_____________。

正确答案

(1)①②③④

(2)蒸发、结晶;KCl、MgCl2;工业上冶炼金属钾和镁

(3)2Cl+2H2O2OH+Cl2↑+H2↑;粗盐中含有泥沙及Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质,在碱性溶液中会形成沉淀,损坏离子交换膜;BaCl2溶液

(4)NaOH+SO2=NaHSO3

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填空题

我们的生活、学习离不开物质,其中很多物质是通过工业生产而得到的。请回答下列问题:

(1)生活用水是来自于自来水公司的管道水,其来源有两个:地表水和地下水。地表水中往往含有悬浮物和胶体,自来水厂需要对地表水进行__________处理;地下水中往往含有钙、镁的碳酸盐,自来水厂需要对地下水进行_____________处理。

(2)有限的土地,要提高粮食产量,离不开科学技术,离不开化学肥料的合理使用。铵态氮肥中的“铵”的生产原料为_____________,该物质在工业生产中使用的条件是___________________。

(3)患有近视的同学学习离不开眼镜,眼镜片有玻璃和合成树脂的。其中易碎的镜片材料是__________,镜片有灰尘不能用酒精擦拭的是______________。

(4)厨房中离不开食盐,该物质主要来自于海水,写出一种用海水制备食盐的方法___________,工业上可用食盐制备纯碱,食盐的作用是______________。

正确答案

(1)混凝、沉淀、过滤(答出其中一条即可);软化

(2)氨气;高温、高压、催化剂

(3)硅酸盐材料;合成树脂镜片

(4)蒸发、结晶;提高纯碱中的钠离子浓度

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填空题

(12分)氧化锌为白色粉末,无臭、无味,广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,为了变废为宝,综合应用资源,经常从锌冶炼、锌制品加工企业回收的废渣(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)来制取氧化锌,其流程如下图所示:

有关氢氧化物沉淀完全的pH见下表

回答下列问题

(1)在酸浸过程中,经常要保持酸过量,而且要通入空气,理由是         

(2)上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有         

(3)在“除杂Ⅰ”步骤中,经常使用酸性高锰酸钾溶液,并调节溶液的pH。将溶液调至pH=4的目的是         

(4)在“碳化合成”中,生成的产物之一为碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3],请写出碳化合成步骤的化学方程式         

(5)在“洗涤”过程中,证明沉淀洗涤完全的标志是         

(6)由于本工艺液固分离次数较多,明显的不足是         

正确答案

每空2分,共12分

(1)保证锌渣酸浸充分;通空气起搅拌作用,使反应充分。(2分)

(2)烧杯、玻璃棒、漏斗               (2分,漏写一个得1分,漏写两个得0分)

(3)使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去(2分)

(4)2Na2CO3+2Zn(NO3)2+H2O=4NaNO3+Zn2(OH)2CO3+CO2↑(2分)

(5)取最后一次洗涤液,做焰色反应,若未见黄色火焰,则表示洗涤干净(2分)

(6)锌的损失较大(2分)

本题为工艺流程题,重点考查实验操作。(1)锌渣中加入硝酸将其溶解和氧化,转化为Zn2+、Fe3+、Cu2+、Al3+,鼓入空气可以起到搅拌的作用,让其充分反应,然后通过过滤,除去不溶性杂质;(2)加入Zn粉,可以置换出铜、铁,并能与过量酸反应,调节pH,使铝、铁、铜转化为对应的氢氧化物沉淀;(3)加入Na2CO3,可以与锌结合转化为Zn2(OH)2CO3沉淀过滤、分离。

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填空题

小明家责任田里的庄稼生长不茂盛,叶色淡绿、茎叶细小,同时还出现了不同程度的倒伏现象。请问:

(1)小明家的庄稼缺两种营养元素,它们是________(填“N”“P”“K”或“微量元素”)。

(2)某生产资料公司的化肥价格如下表:

 

在考虑既经济实用又解决问题的条件下,你认为小明应购买的化肥是_____________(填化学式)。

正确答案

(1)N、K (2)NH4HCO3、KCl

根据N、P、K营养元素对农作物生长的作用,易判断该同学家的庄稼

缺氮肥和钾肥。从生产资料公司提供的化肥价格看,花同样多的钱购买化肥,碳铵中氮元素的质量高于尿素中氮元素的质量,氯化钾中钾元素的质量高于硫酸钾中钾元素的质量。因此,该同学应购买NH4HCO3和KCl。

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填空题

(l)火法炼锌是将闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦 炭混合,在鼓风炉中加热到1100~1300℃,使锌蒸馏出来。

①写出火法炼锌的主要反应:

焙烧反应:                                    

鼓风炉中可能发生的反应:                     (任写一个)

②从保护环境和充分利用原料角度看如何处理和利用产生的烟气?

                                                                  

(2)工业上冶炼铝就是电解氧化铝

①冶炼铝的电解槽中的阴极和阳极材料均用石油炼制和煤的干馏产品      (填物质名称)

②氧化铝的熔点很高,在铝的冶炼中要加入冰晶石(Na3AlF),其作用是____          

③工业上冶炼铝时用的原料是Al2O3,而不是AlCl3,其原因是                   

(3)工业上“联合制碱法”中主要反应的化学方程式是                       。其中的CO2来源于             

(4)磁酸钙是制玻璃的原料之一,工业上制玻璃是在玻璃熔炉中进行,其中反应之一为:

,若在上述条件下,把l000ag CaCO3和60ag SiO2混合,则生成的CO2在标准状况下的体积为      (用含a的代数式表示)。

正确答案

(1)① 2ZnS+3O22ZnO+2SO2;2C+O22CO或ZnO+COZn+CO2或2ZnO+C2Zn+CO2

②用氨水吸收烟气中的SO2生成(NH42SO3或NH4HSO3,再让(NH42SO3或NH4HSO3与硫酸反应产生SO2,收集SO2用于生产硫酸。

(2)①石墨(或碳)②降低Al2O3熔化后温度,节约能量;③Al2O3熔化后能导电,AlCl3是共价化合物,熔化后不导电。

(3)NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;合成氨厂。

(4)22.4a

(1)①根据题意“将闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌”反应的化学方程式为2ZnS+3O22ZnO+2SO2;根据题意“再把氧化锌和焦 炭混合,在鼓风炉中加热到1100~1300℃,使锌蒸馏出来”可能发生的反应就有:2C+O22CO或ZnO+COZn+CO2或2ZnO+C2Zn+CO2

②分析题意,必须“从保护环境和充分利用原料角度”,而且

“如何处理和利用产生的烟气”,故用氨水吸收烟气中的SO2生成(NH42SO3或NH4HSO3,再让(NH42SO3或NH4HSO3与硫酸反应产生SO2,收集SO2用于生产硫酸。

(2)①电极材料是石墨碳棒;②电解氧化铝用冰晶石作为助熔剂,其目的是降低Al2O3熔化后温度,节约能量。③从本质上来分析,Al2O3是离子化合物,熔融时发生电离,而AlCl3是共价化合物,熔化后不导电。

(3)NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;合成氨厂。

(4)CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2,据方程式可知CaCO3过量,应用SiO2计算生成CO2的量。

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简答题

如图是某化工厂对海水资源的综合利用的示意图.

(1)目前国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法.蒸馏法是将海水变成蒸汽,蒸汽经过冷却而得高纯度淡水,由此可判断蒸馏法是:______(填物理变化、化学变化)

(2)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品,又称为“氯碱工业”.电解饱和食盐水的离子方程式为:______.阳极产生气体的如何检验______.利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸100t,最少需要消耗食盐:______t.

(3)分离出粗盐的母液中含有Mg2+,从图中可看出对母液进行一系列的加工可制得金属镁.

①在母液中加入石灰乳所起的作用是:______.

②从充分利用当地海洋化学资源,就地取材,经济效益的角度考虑,生产生石灰的原料可是:______.

③电解熔融氯化镁的化学方程式是:______.

④氮气和氩是两种化学性质相对稳定的气体,都可用做白炽灯的填充气体.但工业上冷却电解无水氯化镁所得的镁蒸气时,却选择稀有气体氩.试用化学反应方程式解释不选用氮气的原因:______.

正确答案

(1)蒸馏法是将海水变成蒸汽,蒸汽经过冷却而得高纯度淡水,水的状态变化,属于物理变化;故答案为:物理变化;

2)电解饱和食盐水时,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,同时溶液中生成氢氧化钠,方程为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸;电解饱和食盐水反应的化学方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;H2+Cl2=2HCl;假设反应过程中无损耗,生成的氢气和氯气全部生成氯化氢,则依据元素守恒可知氯化钠中的氯元素全部转化为氯化氢中的氯元素,依据守恒计算得到:用电解所得气体制36.5%的浓盐酸100t,氯化氢质量为36.5t,

HCl~NaCl

36.5t 58.5t

所以最少需要消耗食盐58.5t;

故答案为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;湿润的淀粉碘化钾试纸;58.5t;

(3)①氢氧根离子能与镁离子反应生产氢氧化镁沉淀,所以在母液中加入石灰乳所起的作用是提供氢氧根离子和镁离子反应生产氢氧化镁;

故答案为:提供氢氧根离子和镁离子反应生产氢氧化镁;

②贝壳的主要成分为碳酸钙,碳酸钙加热分解得到氧化钙,氧化钙与水反应生成石灰乳,所以生产生石灰的主要原料是贝壳;

故答案为:贝壳;

③电解熔融氯化镁生成Mg和氯气,反应方程式为:MgCl2Mg+Cl2↑;

④镁是活泼的金属,它能和氮气反应,生成氮化镁,3Mg+N2Mg3N2,故答案为:3Mg+N2Mg3N2

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填空题

(15分)【化学——选修2:化学与技术】

(一)硫酸厂常用煅烧黄铁矿(FeS2)来制取硫酸。

  (1)煅烧黄铁矿的主要化学方程式为                              

  (2)SO2和O2的反应为 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),该反应在体积不变的密闭容器中进行,则下列         (填序号)可作为反应达到平衡的判断依据。

A.v(SO2)=v(SO3)      

B.各组分的体积分数不再变化   

C.反应体系的温度不再变化  

D.混合气体的平均相对分子质量不再变化

E.混合气体的密度不再变化

  (3)热交换器是实现冷热交换的装置,化学实验中也经常利用热交换来实现某种实验目的。试分析气、液热交换时通常使用的仪器是________________________。(写名称)

  (4)硫酸工业所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2,微量的SO3和酸雾。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的试剂是___________________。(填序号)

A.NaOH溶液、酚酞试液              B.KMnO4溶液、稀硫酸

C. 氨水、酚酞试液                   D.碘水、淀粉溶液

(二)实验室常用硫酸厂的烧渣(主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2)来制备绿矾(FeSO4·7H2O)。

其中测定绿矾产品中FeSO4·7H2O含量的实验步骤为:

a.称取5.2 g产品,溶解,配成250 mL溶液

b.量取25.00 ml待测液于锥形瓶中

c.用硫酸酸化的0. 01 mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积35.00 mL。

据此,请分析:

(1)滴定时反应的离子方程式为(完成并配平离子反应方程式)。

(2)滴定达到终点的标志是                             

(3)产品中FeSO4·7H2O的质量分数为             

正确答案

(除标注外,每空2分,共15分)

(一) (1) 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2    (2) B C D(少对一个扣1分,有错计0分)            (3) 冷凝管   (4)B D(对一个计1分,有错计0分)

(二)(1) 5     1    8H+      5    1     4H2O (有错计0分 )

(2) 滴加最后一滴高锰酸钾溶液,溶液由无色变成浅紫色,且半分钟不恢复原来颜色(合理答案均计分)

(3) 93.56% 或93.6%(3分)

试题分析:(一)(1)黄铁矿的主要成分是FeS2 ,与氧气反应生成二氧化硫、氧化铁,化学方程式为4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2  

(2)A、都表示正反应速率,错误;B、各组分的体积分数不再变化,说明反应已达平衡状态,正确;C、该反应的热效应不为0,所以无论是吸热还是放热反应,未达 平衡时温度都在变化,当温度不再变化时,说明已达平衡状态,正确;D、该反应是气体的物质的量发生改变的可逆反应,所以气体的相对分子质量一直变化,当达到平衡时气体的平均相对分子质量不再变化,正确;E、体积不变的容器中,根据质量守恒定律,气体的密度一直不变,不能判断平衡是否到达,错误,答案选BCD;

(3)化学实验室中常用作热交换的仪器是冷凝管;

(4)A、SO2,微量的SO3、酸雾都与氢氧化钠溶液反应,所以无法测定二氧化硫的含量,错误;B、二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应,其余物质不反应,可以测定二氧化硫的含量,正确;C、氨水溶液显碱性,与A的道理相同,不能测定二氧化硫的含量,错误;D、二氧化硫与碘反应,蓝色溶液变为无色,其余物质不与碘反应,可以测定二氧化硫的含量,正确,答案选BD;

(二)(1)酸性高锰酸钾溶液的氧化性更强,所以反应物的空白处应是H+,则产物的空白处应是H2O,根据得失电子守恒规律,Mn元素化合价降低5价,Fe元素化合价升高1价,所以Fe元素的系数是5,Mn元素的系数是1,再根据电荷守恒、观察法配平其余物质的系数,答案是5     1    8H+      5    1     4H2O;

(2)用酸性高锰酸钾溶液滴定亚铁离子,高锰酸钾溶液为紫色,滴定达到终点时,滴加最后一滴高锰酸钾溶液,溶液由无色变成浅紫色,且半分钟不恢复原来颜色;

(3)消耗高锰酸钾的物质的量为0.035L×0.01mol/L,则原溶液中Fe2+的物质的量为0.035L×0.01mol/L×5×10=0.0175mol,所以FeSO4·7H2O的质量是0.0175mol×278g/mol=4.865g,则产品中FeSO4·7H2O的质量分数为4.865g/5.2g×100%=93.56%.

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填空题

(16分)氯碱工业是最基本的化学工业之一,它的产品除应用于化学工业本身外,还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。

⑴以前采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2会与NaOH接触,产物中肯定有NaClO,从而影响产品的纯度。能包含这一过程的总反应方程式为                                     

⑵现代氯碱工业多采用隔膜法进行电解,即用隔膜将电解槽分隔成阳极区和阴极区,则从阴极区排出的是                                        ,电解时用盐酸控制阳极区的PH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用:                                

                                             

(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。

 ①分析比较图中氢氧化鈉质量分数大小:a%   (填“>”、“<”或“=”) b%, 理由是

                     

②这样设计的主要节(电))能之处在于              (至少写一处)

⑷科研人员为减少火力发电厂对环境的污染,曾经考虑让火力发电厂和氯碱厂进行就近联合。请你判断该方案是否可行?            (填可行或不可行),理由是             

正确答案

(1)NaCl+H2ONaClO+H2

(2)H2和NaOH;  Cl2与水反应:Cl2+ H2O= HClO+HCl,增大HCl的浓度使平衡逆向移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2逸出

(3)①<;在B中右侧为燃料电池正极,氧气被还原产生OH-,同时Na+通过离子膜移到该侧,所以NaOH溶液浓度增大

②燃料电池可以补充电解池消耗的电能(或燃料电池提高了产出碱液的浓度,降低能耗等其他合理答案均可)

(4)可行;将发电厂产生的废气(SO2)与氯碱厂产生的Cl2或NaOH反应,既减少了SO2的排放,又可产生多种化学原料,同时就近联合还能减少电力输送中的损耗(其他合理答案均可)

(1)生成物是次氯酸钠和氢气,所以总反应式为NaCl+H2ONaClO+H2↑。

(2)惰性电极电极氯化钠溶液,阴极是氢离子放电,从而破坏阴极周围水的电离平衡,从而阴极溶液显碱性,即阴极生成物是氢气和氢氧化钠。阳极是氯离子放电生成氯气,由于Cl2与水反应:Cl2+ H2O= HClO+HCl,增大HCl的浓度使平衡逆向移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2逸出。

(2)①根据装置图可知,B中右侧通入空气,所以是正极,氧气被还原产生OH-,同时Na+通过离子膜移到该侧,所以NaOH溶液浓度增大。

②这样设计可以通过燃料电池来补充电解池消耗的电能。

(4)由于发电厂产生的废气(SO2)与氯碱厂产生的Cl2或NaOH反应,既减少了SO2的排放,又可产生多种化学原料,同时就近联合还能减少电力输送中的损耗,所以是可以的。

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简答题

【化学与技术】

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示),将大大提高资源的利用率,减少环境污染。

 

请回答下列问题:

(1)Fe的原子序数为26,其最外层电子数为2,请写出铁原子结构示意图____。

(2)写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式             

(3)氯碱厂获得Cl2的离子方程式为                                     

 

(4)由TiCl4→Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti,依据下表信息,需加热的温度略高于          ℃即可。

(5)为了减少产业链生产时产生的工业三废对环境的威胁,当NaCl与FeTiO3的物质的量之比为         时,理论上Cl2的利用率最大。

正确答案

(1)

(2)2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO

(3)2Cl- + 2H2O H2↑ + Cl2↑ + 2OH-

(4)1412 

(5)7:1

(1)铁位于元素周期表的第4周期第Ⅷ族,是过渡金属元素的代表,原子序数为26,电子层结构为

(2)从图示可知氯化时的反应物为FeTiO3、C、Cl2,生成物为FeCl3、TiCl4、CO,再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO;

(3)工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业。阳极反应:2Cl-2e=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H+2e=H2↑(还原反应);因此,电解饱和食盐水的总反应可以表示为:2Cl+2H2OH2↑ + Cl2↑ + 2OH

(4)Ar气中进行防止钛、镁被氧化;控制温度使TiCl4、Mg、MgCl2转化为蒸气,Ti不熔化,故温度略高于1412℃;

(5)根据2Cl+ 2H2OH2↑ + Cl2↑ + 2OH;再根据图示可知氯化时的反应物为FeTiO3、C、Cl2,生成物为FeCl3、TiCl4、CO,再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO,得出关系式2FeTiO3 ~ 7Cl2 ~ 14NaCl,所以为了减少产业链生产时产生的工业三废对环境的威胁,当NaCl与FeTiO3的物质的量之比为7:1时,理论上Cl2的利用率最大。

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题型:填空题
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填空题

合成氨工业中,原料气(N2、H2、混有少量CO、NH3)在进入合成塔之前,常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收CO,其反应为CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3

CH3COO[Cu(NH3)3]·CO(正反应为放热反应)。

(1)必须除去CO的原因是___________________________。

(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收原料气中CO的适宜条件是______________________。

(3)吸收CO后的醋酸铜(Ⅰ)氨溶液经适当处理又可再生,恢复其吸收CO的能力而循环使用,其再生的条件是______________________________。

正确答案

(1)防止CO使催化剂中毒 (2)高压、低温并于醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液中加入较浓氨水 (3)低压、高温

考查点二 合成氨的生产过程及反应原理

合成氨流程中的除杂,是为了除去能使催化剂中毒的物质,在合成氨的过程中必须除去CO,因为CO能使催化剂中毒。从吸收CO的化学方程式可得:吸收CO的反应是正反应为气体体积缩小的放热反应,因此为了使CO尽最大可能被吸收,应采取高压、低温的办法使平衡正向移动。要使醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液再生,即使平衡逆向移动,故必须采取低压、高温的办法。

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填空题

金属钛被称为铁和铝之后崛起的第三金属,它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。

I、工业上用钛矿石(FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过下述反应制得:

其中,步骤②发生的反应为:2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。

(1)净化钛矿石时,是否需要除去杂质FeO?答:_________(填“需要”或“不需要”)

(2)净化钛矿石时,需用浓氢氧化钠溶液来处理,写出该过程中发生反应的离子方程式            

II、为了提高资源的利用率,减少环境污染,可将氯碱厂、炼钛厂和甲醇厂组成产业链,其关系如下图所示。

(3)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式_________________________。

(4)已知:①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s);△H=一641 kJ·mol-1

②1/2Ti(s)+Cl2(g)=1/2TiCl4(l);△H=一385 kJ·mol-1

则Mg 与TiCl4反应的热化学方程式为                                 

该反应在氩气氛中进行的理由是                                

(5)在上述产业链中,合成192 t 甲醇理论上需额外补充H2          t (不考虑生产过程中物质的任何损失)。

正确答案

I.(1)不需要(2)Al2O3+2OH=2Al O2+H2O   SiO2+2OH=SiO32+H2O

II.(3)2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+2TiCl4+6CO    

(4)2Mg(s)+TiCl4(l) ="==" 2MgCl2(s)+Ti(s);△H=-512 kJ·mol1

Mg和Ti都有强还原性,在Ar气氛中可以防止被氧化(5)10(3分)

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填空题

氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。

(1)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为: 

①该反应的平衡常数K的表达式为:K=_________。升高温度,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②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的起始物质的量之比为1:3)。分析表中数据,__________(填温度和压强)时H2转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是________________。

③下列关于合成氨说法正确是___________(填字母)

A. 使用催化剂可以提高氮气的转化率

B. 寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向

C. 由于△H<0、△S>0,故合成氨反应一定能自发进行

(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足。其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通人空气,另一电极通入氨气。其电池反应为

你认为电解质溶液应显______性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),写出负极电极反应式________。

正确答案

(12分)(1)①K=(1分) 减少(1分)  ②200℃、100MPa(2分)

温度低速率慢,而压强太高生产设备条件难以实现(2分) ③B(2分)

(2)碱性(2分)   (2分)

试题分析:(1)①化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,则根据反应的方程式可知,该反应的平衡常数K=。正方应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以K值减小。

②根据表中数据可知,在温度为200℃、压强为100MPa时,氨气的含量最高。由于温度低速率慢,而压强太高生产设备条件难以实现,所以实际工业生产不选用该条件。

③催化剂不能改变平衡状态,只能改变反应速率,A不正确;寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向,B正确;根据方程式可知,该反应的熵值是减小,需要在一定条件下才能自发进行的,C不正确,答案选B。

(2)由于氨气是碱性气体,能和酸反应生成铵盐,所以电解质溶液应显碱性。原电池中负极失去电子,发生氧化反应,则氨气在负极通入,电极反应式是2NH3-6e+6OH=N2+3H2O。

点评:该题是高考中的常见考点和题型,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力,提升学生的学科素养。

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