- 海水的综合利用
- 共9119题
（16分）工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO4·5H2O）。该废料中各种成份含量如下：Cu和CuO约占87%，其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质。工艺流程为：
部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：
回答：
（1）步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状？
。
（2）步骤②中的离子方程式（写出2个即可）：
、 。
步骤⑤中H2O2参加反应的离子方程式： 。
（3）步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是 （填序号）；
A．NaOH B．氨水 C．Cu2(OH)2CO3 D．Cu(OH)2 E．MgCO3
步骤⑥中滤渣成份的化学式 。
（4）步骤⑦中用硫酸调节pH＝2～3的原因是 。
步骤⑧的分离方法是 。
正确答案
（16分）（1）增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率。（2分）
（2）2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑； Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑；
Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O； SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 。
（每写出其中1个给2分，共4分，没气体符号扣1分，未配平0分）
2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O （2分）
（3）C、D （2分） Fe(OH)3 （1分）
（4）加热蒸发浓缩时会导致Cu2＋发生水解生成Cu(OH)2，用硫酸调节pH＝2～3是为了抑制Cu2＋的水解，也不会引入杂质。 （2分） 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。（3分）
（1）将含铜废料研磨成粉状，可以）增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率。
（2）废料中能和氢氧化钠反应的是铝、硅、氧化铝和二氧化硅，所以方程式为2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑、Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑、Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O、SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O。双氧水的目的是氧化混合液中的亚铁离子，生成铁离子，以形成氢氧化铁沉淀而除去，所以方程式为2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O。
（3）用于既要调节溶液的pH，又不能引入杂质，所以应该选择CD。通过控制溶液的pH以形成氢氧化铁沉淀，即步骤⑥中滤渣成份的化学式Fe(OH)3 。
（4）由于溶液中铜离子水解显酸性，加热蒸发浓缩时会导致Cu2＋发生水解生成Cu(OH)2，所以用硫酸调节pH＝2～3是为了抑制Cu2＋的水解，且也不会引入杂质。要从溶液中分离得到硫酸铜晶体，可以通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤即可。
（14分）多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物。多沙唑嗪的合成路线如下：
（1）写出D中两种含氧官能团的名称： 和 。
（2）写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式 。
①苯的衍生物，且苯环上的一取代产物只有两种；②与Na2CO3溶液反应放出气体；
③水解后的产物才能与FeCl3溶液发生显色反应。
（3）E→F的反应中还可能生成一种有机副产物，该副产物的结构简式为 。
（4）由F制备多沙唑嗪的反应中要加入试剂X(C10H10N3O2Cl)，X的结构简式为 。
（5）苯乙酸乙酯是一种常见的合成香料。请设计合理的方案以苯甲醛和乙醇为原料合成
提示：①R－Br+Na→R－CN+NaBr ；②合成过程中无机试剂任选；
③合成路线流程图示例如下：
正确答案
（1）羧基、醚键
（2）
（3）
（4）
（5）
（1）根据D的结构简式，不难得出，分子结构中含有的官能团为羧基和醚键；
（2）根据信息①可知：分子结构中一定含有苯环，苯环上有两种不同的取代基，
且两种取代基在苯环上分别处于对位；
根据信息②可知：分子结构中一定含有羧基；
根据信息③可知：分子结构中一定含有酚酯的结构；
则将D结构改变可以有：
（3）根据图中E→F的信息，1nol 
所以该副产物的结构简式为：
（4）分析F与多沙唑嗪结构上差别，结合X的分子式：C10H10N3O2Cl，
确定X的结构简式为：
（5）根据题中苯乙酸乙酯的分子结构，将制备原料苯甲醛和乙醇的分子结构与之对比，
结合有机反应原理，按照提示的合成路线流程图示例，完成合成苯乙酸乙酯的路线流程图；答案为：
（15分）[化学与技术]硫酸在日常生产生活中应用非常广泛。请回答硫酸工业中的如下问题：
（1）早期生产硫酸以黄铁矿为原料，目前很多国家都已经限制以黄铁矿为原料而以硫黄为原料，以硫黄为原料的优点是 。
（2）工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3，是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO27％；O211％；N2 82％）；
利用表中数据分析。在实际生产中选择的适宜生产条件是：温度_______ ℃，压强 ___________MPa。
（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率? _______（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量? （填“是” 或“否”）。
（4）为提高SO3吸收率，实际生产中用 吸收SO3。
（5）在催化反应室中设有热交换装置，以下叙述与热交换装置的作用有关的是______（填写序号）。
（6）在硫酸工业尾气中，SO2是主要大气污染物，必须进行净化处理，处理方法可用 ________（填名称）吸收，然后再用硫酸处理，重新生成SO2和一种生产水泥的辅料，写出这两步反应的化学方程式_______________________________________。
正确答案
（1）生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化
（2）400～500，0.1
（3）否，否
（4）98％硫酸
（5）B
（6）石灰水
略
（15分）三氯化铬是化学合成中的常见物质，三氯化铬易升华，在高温下能被氧气氧化。制三氯化铬的流程如下：
（1）重铬酸铵分解产生的三氧化二铬（Cr2O3难溶于水）需用蒸馏水洗涤，如何用简单方法判断其已洗涤干净________________。
（2）已知CCl4沸点为76．8 ℃，为保证稳定的CCl4气流，适宜的加热方式是________。
（3）用右图装置制备CrCl3时，反应管中发生的主要反应为Cr2O3＋3CCl4===2CrCl3＋3COCl2，则向三颈烧瓶中通入N2的作用为①____________________________；
②____________________________。
（4）Cr对环境会造成严重的污染，废水中的Cr3+可用石灰乳进行沉降，写出沉降的离子方程式________________________
正确答案
（1）最后一次洗涤的流出液呈无色（3分）
（2）水浴加热（并用温度计指示温度）（3分）
（3）赶尽体系中的氧气（3分） 鼓气使反应物进入管式炉中进行反应（3分）
（4）2Cr3++3Ca（OH）2=2Cr（OH）3↓+3Ca2+（3分）
（1）因为(NH4)2Cr2O7显桔红色，所以可以提供颜色来判断。
（2）因为CCl4沸点为76．8 ℃，温度比较低，因此保证稳定的CCl4气流，可以通过水浴加热来控制其流量。
（3）因为三氯化铬易升华，在高温下能被氧气氧化，所以为了防止氧化需要排进装置中的空气，同时又为了将反应物完全进入管式炉中反应，以提高其利用率。
（4）因为Cr3+易和OH－结合生成难溶性的沉淀，故反应的方程式为2Cr3++3Ca（OH）2=2Cr（OH）3↓+3Ca2+。
卤水中的主要成分为食盐（假设其所含杂质仅为NaBr），为了充分利用资源，有研究人员开发了以晒盐卤水和化肥碳酸氢铵为原料制取纯碱的工艺，其生产流程如下图。
（1）写出卤水和碳酸氢铵反应的化学方程式_______________；
（2）操作I是_________（填操作名称），试剂X为________，残液除NH4Cl外，还含有_________；
（3）若滤渣中含有NH4Cl杂质，则可能导致纯碱中混有杂质，写出煅烧时产生杂质的副反应的化学方程式__________________；
（4）实验室检测滤渣中是否含有NH4Cl的操作是_________________；
（5）碳酸氢铵与氯化钠的配料比是影响纯碱质量的因素之一，右图是(摩尔比)对NaHCO3产率的影响。实际生产中选择=1.2。
①下列相关说法正确的是___________。
a．碳酸氢铵过量是为了充分利用卤水
b．碳酸氢铵过量是为了减少纯碱中的NaCl
c．碳酸氢铵过量太多将会导致生产成本过高
②不考虑生产过程中的损耗，生产1mol纯碱，需消耗碳酸氢铵________mol。
正确答案
（1）NaCl +NH4HCO3 → NaHCO3↓ + NH4Cl（2分）
（2）过滤、洗涤（2分） 盐酸（1分） NH4Br（或NaBr）（1分）（3）NaHCO3+ NH4Cl→ NaCl +NH3↑+H2O + CO2↑（2分）
（4）取洗涤液，加入足量硝酸至溶液呈酸性，再滴加硝酸银溶液，无沉淀说明纯净（答案合理即可，1分）
（5）① bc（2分） ② 2.4mol（1分）
略
（12分）CoCl2
已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co+2HCl=CoCl2+H2
②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
请回答下列问题：
（1）写出加入过氧化氢时溶液中发生的离子反应方程式：__________
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是__________；
（3）最合适的试剂X是__________
（4）操作I包含3个基本实验操作，它们是__________、__________和减压过滤。
（5）制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是__________。
正确答案
（1）
（3）盐酸 （4）蒸发浓缩、冷却结晶 （5）降低烘干温度，防止产品分解
（1）要制取制取CoCl2
（2）根据表中数据可知，当pH大于7.6是开始析出氢氧化钴沉淀，所以pH不能大于7.6。而氢氧化铝的沉淀分为是3.4～5.2，所以a的分为是5.2～7.6。
（3）因为不能引入新的杂质，所以应该用盐酸酸化，即X是盐酸。
（4）要得到晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶，最后过滤即可。
（5）因为氯化钴晶体受热以分解，所以需要降低烘干温度，防止产品分解。
【化学—化学与技术】硫酸是一种重要的化工原料，硫酸工业的“三废”处理之一是对尾气处理，其中一种方法便是用天然海水进行尾气脱硫。
（1）硫酸工业生产的主要设备有 、 和吸收塔。在吸收塔内装有大量磁环的作用是 ，浓硫酸从塔顶喷下，SO3吸收操作采取 形式（原理）；硫酸工业的尾气主要成分有SO2、O2、N2等。
（2）天然海水主要含有
①天然海水pH约为8，原因是海水中 离子水解所致。
②尾气进入吸收塔内，塔顶喷下大量海水，O2能将
③向氧化后的海水中加入天然海水，其目的是中和、稀释氧化后海水中生成的酸，最终排放出的海水中
正确答案
（8分）
（1）沸腾炉、转换器（接触室）；增大吸收（接触）面积； 逆流
（2）①
②
③B
（每空1分）
（1）硫酸工业生产的主要设备有沸腾炉、接触室和吸收塔
在吸收塔内装有大量磁环的作用是增大吸收（接触）面积
浓硫酸从塔顶喷下，SO3吸收操作采取逆流形式
（2）①天然海水pH约为8，原因是海水中CO32－、HCO3－所致
②任意一个方程式：2H2SO3＋O2=2H2SO4
③SO42－浓度增大，故选B
下图是我国农村采用的一种沼气池的剖面示意图：使用时由进料口放进农作物的废弃物如秸杆、杂草、树叶等以及人、畜、家禽的排泄物，然后加满水到一定位置以留下贮气空间，经过一段时间的发酵之后，便有沼气产生。
(1)在沼气发酵的过程中，有一种生物具有除臭的作用，这种微生物是什么？是如何除臭的？
(2)在对醋酸盐进行的甲烷发酵研究中，曾做过如下同位素示踪实验：
(3)下面是由乙醇经奥氏甲烷杆菌及一种硫微生物等作用下产生甲烷的方程式：
合并以上两步反应并写出一个方程式：_______。
正确答案
(1)硝化细菌，它能将NH3氧化成亚硝酸和硝酸。
(2)
(3)2CH3CH2OH+CO2—2CH3COOH+CH4↑
(1)从生物学中知道，具有除臭作用的微生物是硝化细菌，它能将NH3氧化成无臭无味的亚硝酸和硝酸。(2)从题给信息中明确看出其反应机理是：HO—H+
【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（LiA1Si2O6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β锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如下：
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浓度不同的原因是 。
（3）操作I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）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。（1分）（其他合理答案参照给分）
(3)过滤、洗涤（各1分）
（4）3 Li2O +4Al
（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）锂的密度小，质能比高；锂电池为可充电绿色环保电池。（2分，其它合理答案也给分）
（1）硫酸锂和碳酸钠反应的生成物是硫酸钠和碳酸锂，根据Y灼烧的产物是氧化锂可知，Y是碳酸锂。
（2）第一次用稀碳酸钠溶液，是为了防止生成碳酸锂，同时又可以除去钙离子。而第二次是为了生成碳酸锂，所以浓度要大。
（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3 Li2O +4Al
（5）电解池中氯离子在阳极放电，有氧气生成，说明氧离子在阳极也放电，这是由于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。
6）锂的密度小，质能比高；锂电池为可充电绿色环保电池。
【化学与技术】
下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。
根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：① 、② 、③ 、④ 、⑤ 。
（2）沸腾炉发生反应的化学方程式 。磷肥厂的主要产品是普钙（磷酸二氢钙和硫酸钙），写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式 。
（3）用1吨硫铁矿（FeS2的质量分数为36％）接触法制硫酸，制硫酸的产率为65％，则最后能生产出质量分数为98％的硫酸 吨。
（4）热电厂的冷却水是 ，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有 （写出一种即可）。
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。 ， （写出两点即可）。
正确答案
（1）①Fe2O3 ②电能 ③热能 ④SO2 ⑤浓H2SO4
（2）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
2Ca5(PO4)3F+7H2SO4＝3Ca(H2PO4)2+7CaSO4+2HF
（3）0.39
（4）海水 镁或溴
（5）废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为燃料。
废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作水泥生产原料。
废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作矿渣磷肥的生产原料。
冶炼钢铁的原料是①Fe2O3，②中热电厂中向外提供的能量为电能，③沸腾炉中FeS2与氧气反应放出大量的热，④制硫酸时接触室中二氧化硫被氧化，⑤硫酸工业中生成的硫酸，可用于制磷肥。
（2）沸腾炉发生的反应是4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙)，写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式是2Ca5(PO4)3F+7H2SO4＝3Ca(H2PO4)2+7CaSO4+2HF
（3） FeS2————2H2SO4
120t 196t
1t×36%×65% m×98% m=0.39t
（4）沿海地区有丰富的海水资源;海水中含有丰富的镁元素、溴元素等，可以制取镁和溴。
（5）根据工厂的废气、废渣的成分可知，废气经除尘后可作为热风炉、加热炉和锅炉等燃料；废渣，可用作水泥生产原料。
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