- 海水的综合利用
- 共9119题
（8分）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料， 原料的综合利用率较高。其主要流程如下：
（1）反应I前需在FeSO4溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3＋。
（2）反应I需控制反应温度低35℃，其目的是 。
（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是： 。
（4）反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极
发生的电极反应可表示为： 。
正确答案
（1）B
（2）防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解 ）
（3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出
（4）2SO42－－2e－＝S2O82－
（1）为了防止Fe2+被氧化，所以应加入既能防止Fe2+被氧化，又不会引入新杂质的物质，所以加入铁屑最好。
（2）温度若较高则会促进Fe2+的水解，也会使NH4HCO3分解，所以反应温度应低35℃。
（3）要使K2SO4晶体析出，就要降低其在溶液中的溶解度，由于K2SO4是离子化合物，
在醇类溶剂中的溶解度一定变小。
（4）根据图示知： (NH4)2SO4 (NH4)2S2O8 +H2
H2应在阴极产生，所以阳极发生的变化就为：SO42－→S2O82－
硫酸的工业制备是一个重要的化工生产过程，但同时在生产过程中会产生大量SO2等污染物。
（1）将SO2通入Fe(NO3)3溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色，此时若滴入BaCl2溶液，则会产生白色沉淀。溶液由棕黄色变为浅绿色用离子方程式表示为_____，后又由浅绿色变为棕黄色的离子方程式为_____。
（2）以硫酸工业的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCI为原料可以合成有重要用途的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质。合成路线如下：
写出反应反应Ⅳ的化学方程式 ；
反应III中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__ __；
反应V在25'C、40%乙二醇溶液中进行，该复分解反应能顺利进行的原因是 。
（3）新型纳米材料氧缺位铁酸锌（ZnFe2Ox），常温下能使SO2分解，减小工业废气对环境的影响，它由铁酸锌（ZnFe2O4）经高温还原制得，转化流程如下图所示：
若2molZnFe2Ox与SO2反应可生成 0.75molS，x＝ ,写出铁酸锌高温下被还原生成氧缺位铁酸锌的化学方程式
（4）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术的原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及空气反应生成石膏（CaSO4.2H2O），写出该反应的化学方程式 。某电厂用煤300t（煤中含硫的质量分数为2.5%），若燃烧时煤中的硫全部转化为二氧化硫，用该方法脱硫时有96%的硫转化为石膏，则可生产石膏 t。
正确答案
（共16分）（1）SO2 + 2Fe3+ + 2H2O＝SO42- + 2Fe2+ + 4H+（2分）
3Fe2+ + NO3- + 4H+＝3Fe3+ + NO↑+ 2H2O（2分）
（2）NH4HCO3 + CaSO4 + NH3＝CaCO3↓+ (NH4)2SO4 （2分） 1:4（1分）
K2SO4在乙二醇溶液中的溶解度小（1分）
（3）3.25（2分） 4ZnFe2O4 + 3H2
（4）2CaSO4 + 2SO2 + O2 + 4H2O＝2（CaSO4.2H2O）+2CO2 （2分） 38.7（2分）
试题分析：（1）SO2具有还原性，铁离子具有氧化性，铁离子能把SO2氧化生成硫酸，而铁离子被还原为亚铁离子，所以溶液由棕黄色变为浅绿色，反应的离子方程式是SO2 + 2Fe3+ + 2H2O＝SO42- + 2Fe2+ + 4H+。由于在酸性条件下，NO3－具有强氧化性，能把亚铁离子氧化生成铁离子，因此又由浅绿色变为棕黄色，反应的离子方程式为3Fe2+ + NO3- + 4H+＝3Fe3+ + NO↑+ 2H2O。
（2）反应Ⅳ的反应物有硫酸钙、碳酸氢铵和氨气，生成物之一是碳酸钙，则根据原子守恒可知，另外一种生成物是硫酸铵，因此反应的化学方程式是NH4HCO3 + CaSO4 + NH3＝CaCO3↓+ (NH4)2SO4。反应Ⅲ中碳的化合价从0价升高到＋2价，失去2个电子，发生氧化反应，碳是还原剂。S元素的化合价从＋6价降低到－2价，得到8个电子，发生还原反应，即硫酸钙是氧化剂。反应根据电子的得失守恒可知，在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:4。由于K2SO4在乙二醇溶液中的溶解度小，能够形成晶体而析出，因此符合复分解反应发生的条件。
（3）ZnFe2OX中Fe的平均价态为＋（x－1），而在生成物中铁的化合价是＋3价，则铁在反应中失去（3－x＋1）个电子。而SO2→S 中S的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，所以根据电子的得失守恒可知，2mol×2×（3－x＋1）＝0.75×4，解得x＝3.25。所以铁酸锌高温下被还原生成氧缺位铁酸锌的化学方程式为4ZnFe2O4 + 3H2
（4）根据原子守恒可知，反应中还应该有CO2生成，因此反应的化学方程式是2CaSO4 + 2SO2 + O2 + 4H2O＝2（CaSO4.2H2O）+2CO2 。据硫原子守恒可知：
S～～～～～～CaSO4·2H2O
32t 172t
300t·2.5%·96% m
解得m＝
【化学选修2：化学与技术】(15分)
工业上为了使原料和能量得到充分的利用，常常采用循环操作。
I、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解水制氢。MnFe2O4的制备：
已知Fe3+、Mn2+沉淀的pH如右表所示。
(1)此工艺中理论上投入原料Fe(NO3)3和Mn(NO3)2的物质的量之比应为 。
(2)控制pH的操作中m的值为 。
II、用MnFe2O4热化学循环制取氢气：
(3)由上可知，H2燃烧的热化学方程式是 。
(4)该热化学循环制取氢气的优点是 (填字母编号)。
A．过程简单、无污染 
C．氧气和氢气在不同步骤生成，安全且易分离
III、工业上可用H2、HCl通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。
反应①
反应②：
（5）上图中，假设在每一轮次的投料生产中，硅元素没有损失，反应①中HCl的利用率和反应②中H2的利用率均为75％。则在下一轮次的生产中，需补充投入HCl和H2的体积比是 。
正确答案
（1）2：1
（2）10.4
（4）A、B、C
（5）3：1
略
重铬酸钠(Na2Cr2O7)广泛用作氧化剂、鞣革剂等。以铬矿石(主要成分为
03，还含有FeO、A1203、Si02等杂质)为原料制取重铬酸钠的流程如下：
请回答下列问题：
(1)Cr203在高温焙烧时反应的化学方程式为 。
(2)生产过程中，调节(含Na2Cr04、Na2Si03、NaAl02
的溶液)pH的目的是 。
(3)某化工厂采用石墨作电极电解Na2Cr04溶液，实现了
Na2Cr04转化为Na2Cr207的生产，其原理如下图所示。
①写出阳极的电极方程式： ；
②此生产方法和上述流程相比的优点主要有 。
(4)Na2Cr207可用于测定废水的化学耗氧量(即COD，指每升水样中还原性物质被
氧化所需要的02的质量)。现有某水样100．00 mL，酸化后加入cl mol／L。的
Na2Cr207溶液
样的COD为 
正确答案
（1）2Cr2O3 + 4Na2CO3 + 3O2 4Na2CrO4 + 4CO2
（2）使SiO32—、AlO2—生成H2SiO3和Al(OH)3沉淀
（3）①4OH― ― 4e－= O2↑＋ 2H2O
② 不引入其他离子（或物质），同时副产氢气和NaOH等
（4）480c1V1 — 80 c2V2
略
（10分）第63届联合国大会通过决议，将2011年定为“国际化学年”，其主题是“化学——我们的生活，我们的未来”，以纪念化学学科所取得的成就及对人类文明的贡献。请回答下列问题：
（1）工业上生产玻璃、水泥和炼铁都要用到的原料是（填名称） ，工业炼铁主要设备是 。
（2）工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉，漂白粉的有效成分是（填化学式） 。
（3）印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路板时，要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”。
①写出FeCl3溶液“腐蚀”铜箔的离子方程式 。
②某化学兴趣小组为分析某厂家腐蚀以后所得混合溶液组成，试探性地向100 mL腐蚀后的混合溶液中加入2.80g铁粉，结果全部溶解且未见固体析出。则混合溶液的组成为（填写化学式）： 。
正确答案
（10分）（1）石灰石（2分），炼铁高炉（2分）（2）Ca(ClO)2 （2分）
（3）①2Fe3++Cu=2Fe2++Cu
② FeCl3、FeCl2、CuCl2（2分）（有漏写的得1分，有错写的不给分）
略
工业上用某矿渣（含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2）提取铜的操作流程如下（金属单质E可由滤液C制取）：
已知：Cu2O + 2H+ =" Cu" + Cu2+ + H2O。
（1）滤液A中铁元素的可能存在形式为_______（填离子符号），与之相关的离子方程式为_____________，若滤液A中存在Fe3+，检验该离子的试剂为________（填试剂名称）。
（2）写出E和F反应生成铜的化学方程式为_____________________________。
（3）利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是_________（填代号）。
a．若用硫酸铜溶液作电解液，SO2- 4向阴极移动
b．粗铜接电源正极，发生还原反应
c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu2+浓度减小
d．当粗铜消耗6.4 g时，转移0.2NA个电子
正确答案
(12分)
Fe2+或Fe2+、Fe3+（2分）；Fe2O3+6H+="2" Fe3++3H2O（2分）、2Fe3++Cu=2Fe2++ Cu2+（2分）；
硫氰化钾溶液（其他合理答案同样给分）（2分）
(2) 2Al+3CuO= Al2O3+3Cu（2分）
(3) c（2分）
Fe2O3、Al2O3、CuO、SiO2
试题分析：。SiO2与盐酸不反应，Fe2O3、Al2O3、Cu2O反应，Cu2O + 2H+ =" Cu" + Cu2+ + H2O、Fe2O3+6H+="2" Fe3++3H2O、Al2O3+6H+=2 Al3++3H2O，而2Fe3++Cu=2Fe2++ Cu2+，可分析出滤液A中的离子一定有H+、Cu2+、Al3+，可能有Fe2+（铜较多）或Fe2+、Fe3+（铜较少）。再加入足量NaOH生成固体Cu(OH)2和铁的氢氧化物，空气中灼烧转化为F(Fe2O3、CuO的混合物)，滤液C为偏铝酸钠和NaOH的混合液，可提取金属E(为Al的单质)。
（1）可能有Fe2+（Cu2O较多）或Fe2+、Fe3+（Cu2O较少）。
（2）铝热反应2Al+3CuO= Al2O3+3Cu。
（3）电解法进行粗铜精炼时a．SO2- 4向阳极移动，错误。b．粗铜接电源正极，发生氧化反应，做阳极，错误。c．精铜作阴极，由于阳极铜和杂质金属放电，阴极只有Cu2+放电，所以电解后电解液中Cu2+浓度减小，正确。d．当粗铜消耗6.4 g时，由于阳极铜和杂质金属放电，失去电子不一定为0.2NA个，错误。
水是生命之源，也是重要的环境要素之一。
(1)观察下图(Ⅰ)，若用1 L水来代表地球上的总水量，要比较精确地量取地球上的淡水量，应选择的仪器是__________。
(2)图(Ⅱ)是某居民小区中垃圾收集点(小圈)的布局，它在选址上存在的问题有________；垃圾收集点选址应考虑的因素包括__________________________
(3)有人设想在住宅小区附近建立小型生活垃圾焚烧厂，其流程如图(Ⅲ)。请将图(Ⅲ)中①②③所要表达的内容填在下面的横线上。
图(Ⅲ)
①______________________________；
②________________________________；
③_________________________________。
正确答案
(1)D、沿河放置污染水源 是否对小区景观产生影响，是否污染环境，是否便于运输等
(3)①垃圾分类收集点 ②热能 ③再利用(制砖、制肥料、作建筑填料)
(1)淡水只占3%，只有0.03 L即30 mL，故选用50 mL量筒。(2)对河水造成污染的污染源之一是生活污水。图中生活垃圾场靠近小河，必定造成严重污染。(3)焚烧垃圾是一种常用的方法，但必须对废气严格处理。
硝酸大量用于制造无机肥料，如硝酸铵、硝酸钙、硝酸磷肥，还广泛用于其他工业生产。硝酸工业生产流程图如下图所示：
（1）第—步是氨的接触氧化，在一定温度下以铂铑网作为催化剂，写出该反应的化学方程式 。
（2）在吸收塔中用水循环吸收NO2得到硝酸，写出发生该反应的化学方程式 ，该过程是放热的，为了使吸收效果更好，在吸收过程中需要控制在 条件下。
（3）尾气中含有氮的氧化物，直接排放到空气中会危害环境，写出一项氮的氧化物可能引起的环境问题 。工业上常用纯碱溶液吸收NO2，生成亚硝酸盐、硝酸盐和其他物质，写出该反应的化学方程式 。
正确答案
（1）4NH3+5O2
（2）3NO2+H2O=2HNO3+NO（2分） 低温高压（1分）
（3）光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层等合理答案（1分）
2 NO2+Na2CO3= NaNO3 +NaNO2+ CO2（2分）
试题分析：（1）氨气的催化氧化，反应方程式是：4NH3+5O2
（3）一氧化氮能够引起光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层等，严重破坏环境；纯碱和二氧化氮反应，生成亚硝酸盐、硝酸盐，根据化合价升降相等，配平反应的方程式，2NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2；
故答案为：光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层等；2NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2．
太湖、巢湖、滇池是我国重点治理的三大湖，三大湖受到严重的富营养化污染，藻类疯狂繁殖，破坏了生态平衡，影响了人民的健康，必须迅速进行治理。请回答：
（1）藻类的狂长，说明水中哪些元素超标？ 这些元素从哪里引入的？
（2）您认为引起藻类大量繁殖最主要的是哪一种元素？ 以什么形态出现？ 请你设计一个测定此元素的方法。
（3）水质污染程度的重要标志之一为BOD（生物化学耗氧量），它是指由于水中微生物的繁殖或呼吸作用，或水中有机物分解时所消耗的溶解氧的量，单位为mgO2/L。现有巢湖沿岸某电镀厂，不遵守环境法规，每周向湖中排放一次含氰废水，使近岸湖水含CN－的浓度为7.5×10－5mol/L，CN－与O2作用生成CO2、N2等。试问此电镀厂每排放一次废水将使近岸湖水的BOD增大多少？
（4）水质污染程度的另一重要指标为COD（化学耗氧量），它是指水中还原性物质（有机的和无机的），在规定条件下被氧化时，1L水样所消耗的氧的毫克数。测定COD通常有KMnO4法、K2Cr2C7法等。酸性KMnO4法：KMnO4在酸性溶液中经沸水浴加热，将发生：
2KMnO4+3H2SO4==K2SO4+2MnSO4+3H2O+5[O]。
①若为0.01000mol/L KMnO4溶液，则1.00mL相当于 mgO2；
②若巢湖水样100mL，加入1:2 H2SO410mL，AgSO41g，混匀后，又加10mL 0.01000mol/L KMnO4溶液，在沸水中加热30min，取出加入10mL 0.02500mol/L Na2C2O4溶液，立即用0.01000mol/L KMnO4滴至微红色在15秒内不变色为终点，耗KMnO4液7.00mL，求巢湖水样的COD为多少？
正确答案
（1）N P（2） N（3）BOD＝3.0mgO2·dm－3（4）COD＝28 mgO2·dm－3
（1）藻类的狂长，主要是 N、P等元素含量超标。（1分）
这些元素，主要因氮肥、复合肥、农药的过量施用，流失到巢湖中造成污染。（2分）
（2）引起藻类大量繁殖的最主要元素是N，它以氨氮，即NH3或NH4＋形态进入湖水中。测定氮量的方法：把水样碱化，将氨蒸出，用过量的硫酸标准液（或硼酸标准液）吸收，然后以氢氧化钠滴定剩余的硫酸（或用盐酸滴定(NH4)2B4O7）。（4分）
（3）4CN－＋5O2＋2H2O==4CO2＋2N2＋4OH－ （H＋参加反应代替水也可以）
BOD＝1.25×7.5×10－5×3.2×104＝3.0mgO2·dm－3 （4分）
（4）① 0.40
KMnO4～2.5[O]～1.25O2
② 2MnO4－＋5C2O42－＋16H＋==2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
Na2C2O4共消耗KMnO4 V＝0.02500×10×0.4/0.01000＝10.0cm3
与水中还原性物质反应的KMnO4为7.0cm3
COD＝0.40×7.0/0.1＝28 mgO2·dm－3
(8分)硫酸是许多化学工业的原料，其消费量可作用一个国家工业发展水平的一种标志。硫酸工厂厂址的选择是一个复杂的问题，下图是影响化工厂选址的部分因素。又已知硫酸是一种腐蚀性液体，不便较多贮存，需随产随销。另外，硫酸的运输价格也比较贵，据估算1t H2SO4的运价约为同质量黄铁矿石的三倍。
据以上信息，分析下列条件：
条件(Ⅰ)
①A城市郊区有丰富的黄铁矿资源，水源、能源充足，交通方便。
②A城市需使用硫酸的工业不多，而离它远的B城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。
③A城市是一个风光秀丽的旅游城市，对环境保护的要求甚高，而且土地价格较贵，土地供应紧张。
条件(Ⅱ)
①C地是重要的农业区，需消耗大量的肥料。
②C地有丰富的磷灰石矿藏，水源、能源充足，土地价格较低，土地供应充足，交通方便。
③磷肥是由磷灰石〔有效成分是Ca3(PO4)2〕与H2SO4作用制得的，制造磷肥需消耗大量的硫酸。
④C地无磷肥厂和硫酸厂，在相邻的D地有丰富的黄铁矿资源。
在A、B、C、D四城市中，你认为应该建设硫酸工厂的城市是______________，应该建造磷肥厂的城市是______________。
正确答案
B C
该题文字较长，阅读量大，要抓住关键词语，如硫酸需随产随销。另外运输方面尽量运输矿石而不运输硫酸，这是选择建设硫酸工厂的关键。综合分析得出建设硫酸工厂的城市应为B和C，建造磷肥厂的城市是C。
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