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有人称煤炭是“工业的粮食”,通过煤的综合利用可以获得重要化工原料,如焦炭,它是煤的______ (填“蒸馏”或“干馏”)产物,可用于________________ (填出一种用途);以煤为原料可以制得水煤气,其反应的化学方程式为______ _____。
正确答案
干馏 金属冶炼 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
试题分析:焦炭是煤的干馏产物,可用于金属的冶炼。工业生产水煤气的原理是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
点评:该题是识记性知识的检验,难度不大,记住即可,有利于培养学生的环境保护意识和能源节约意识。
海水的综合利用可以制备金属钠和镁,其流程如下图所示:
(1)上述流程中生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为 。氢氧化镁沉淀和盐酸反应的离子方程式为 。
(2)实验室里将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒,分别说明这三种情况下使用玻璃棒的作用:
溶解时:____________;过滤时:____________;蒸发时:______________。
正确答案
(每空2分,共10分) (1)Mg2++Ca(OH)2= Mg(OH)2+Ca2;Mg(OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H2O
(2)搅拌,加快固体溶解速率;引流,溶液沿玻棒流下;搅拌,使溶液均匀受热;
试题分析:(1)石灰乳与镁离子反应即生成氢氧化镁沉淀,则上述流程中生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为Mg2++Ca(OH)2= Mg(OH)2+Ca2;氢氧化镁是碱,能和盐酸发生中和反应,则反应的离子方程式为Mg(OH)2 + 2H+=Mg2+ + 2H2O。
(2)溶解时通过玻璃棒的搅拌加快固体溶解速率;过滤时通过玻璃棒的引流使溶液沿玻棒流下;蒸发时通过玻璃棒的搅拌,使溶液均匀受热。
点评:该题是基础性试题的考查,难度不大,主要是考查学生对离子方程式书写的了解掌握程度以及玻璃棒在基本实验操作中的作用,有利于培养学生的规范答题能力。
(12分)有关钴、镍和铁化合物的性质见下表:
氯化钴可用于化学反应催化剂,油漆催干剂,干湿指示剂,啤酒泡沫稳定剂,陶瓷着色剂,制造隐显墨水等。用金属钴板(含少量Fe、Ni)制备氯化钴的工艺流程如下:
钴与盐酸反应极慢,需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。
(1)“除镍”步骤中,NH3·H2O用量对反应收率的影响,见下表:
从表中可知x= 时,除镍效果最好。
(2)“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成,否则沉淀将有部分Co(OH)3生成,试写出反应的化学方程式 。
(3)“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是 .
(4)“除铁”步骤中加入的纯碱作用是 。
(5)在“调pH"步骤中,加盐酸的作用是
(6)已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,则该温度下反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+的平衡常数为 。
正确答案
略
(1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )。
(2)简要说明不符合工业实际的原因: 。
正确答案
(1)C
(2)MgO熔点高,电解耗能大,实际工业生产中采用电解熔融态的MgCl2冶炼镁
C项中MgO的熔点很高,因而电解熔融态的MgO需要消耗很多的能量。现实工业生产中冶炼镁用电解熔融态的MgCl2。
全球海水中溴的蕴藏量丰富,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65 mg·L-1。其工业提取方法有:空气吹出纯碱吸收法。该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__________________(写出离子方程式);②Br2+====
+5Br-+3CO2↑;③
+ 5Br-+6H+====3Br2+3H2O。其中反应②中的氧化剂是_________________;还原剂是_________________。
正确答案
Cl2+2Br-====2Cl-+Br2 Br2 Br2
将氯气通入到富含溴离子的海水中,利用Cl2的非金属性比Br2强,可以把溴离子氧化成单质溴;根据化合价的升降可以判断出Br2既是氧化剂又是还原剂。
随着全球淡水资源危机日益严重,世界各国都把目光投向了占全球总水量约97%的汪洋大海,希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。
(1)海水淡化由来已久。二次大战时,一艘为盟军运送军事物资的商船遇难漂流到一座荒岛上。为了获取淡水,船员们将救生艇上的铜皮空气箱拆下,在空气箱上加盖一块边缘向内卷曲形成水槽的铜盖,做成一个简易蒸馏器。加热箱内的海水,水蒸气在盖顶冷凝后顺着边缘流进水槽。再滴入淡水桶内。根据上述文字的描述,为下图简易蒸馏器示意图补画铜盖。
(2)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列属于海水预处理的是________(填序号)。
①淡水收集 ②除掉悬浮物 ③杀灭海洋生物 ④除掉海水中的盐分 ⑤水质检测 ⑥降低海水浑浊度
(3)为了检验所收集的淡水中是否含有氯离子,通常采用的试剂是_________。
正确答案
(1)如图
(2)②③⑥ (3)AgNO3溶液和稀硝酸
(2)中①⑤属于海水淡化后的处理,④属于脱盐,②③⑥属于海水预处理。 (3)检验Cl-的方法是加入硝酸酸化的AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成。
我国在丰富的海水资源,开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务,下图是海水综合利用的一个方面:根据下述流程图,请回答:
(1)①②两步加入的试剂和有关的离子方程式:______________。
(2)写出③④⑤的化学方程式:______。
正确答案
(1)①步的试剂是氯气:2Br-+Cl2====2Cl-+Br2②步的试剂是熟石灰:Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓
(2)③氢氧化镁中加盐酸:Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O
④MgCl2Mg+Cl2↑
海水中含有多种化学元素,其中氯化钠含量最多,氯化钠俗称食盐。把海水引进海渠,经风吹日晒,水分蒸发,食盐成晶体析出。分离出食盐留下的母液叫苦卤。
煤是重要的能源,也是化工生产的重要原料。
(1)煤燃烧产生的废气直接排放到空气中,可能导致的环境污染问题是_______。
(2)下图是对煤矿燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图。
①废气脱硫过程中,主要反应的化学方程式为______________、_____________;
②在煤矿中直接添加一种物质,可有效减少煤矿燃烧产生的SO2,该物质是___;
③石膏的工业生产中的用途是_________________(写出一种用途即可)。
(3)煤经过___________(填加工方法)可以得到焦炉煤气、煤矿焦油和焦炭。煤焦油经过_______(填加工方法)可得到芳得族化合物。煤矿也可以用氢化法转化燃油,氢化法的本质是______________。
(4)煤可以液化转化为CH3OH,有人设计出在KOH溶液中用电极表面镀一层细小的铂粉做电极,铂吸附气体的能力强,性质稳定,利用CH3OH和O2构成的燃料电池的能量转化主要形式是 ,负极反应式为 ,电极表面镀铂粉的原因为 。
正确答案
(1)酸雨、粉尘污染
(2)①SO2+CaCO3 CaSO3+CO2、2CaSO3+O2=2CaSO4
②CaCO3、CaO、Ca(OH)2
③医用、建筑材料、模型等合理答案
(3)干馏;分馏;增加煤中氢元素得含量,提高氢原子数与碳原子数的比值
(4)由化学能转化为电能;CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O;增大电极单位面积吸附CH3OH、O2分子数,加速电极反应速率。
(1)煤炭燃烧会产生二氧化硫,能产生酸雨,同时煤尘也对环境有污染作用。
(2)石灰石和空气进行脱硫工艺是,石灰石与二氧化硫反应生成亚硫酸钙和二氧化碳,亚硫酸钙继续氧化生成硫酸钙。①SO2+CaCO3 CaSO3+CO2、2CaSO3+O2=2CaSO4。二氧化硫是酸性氧化物,均与CaO、Ca(OH)2、CaCO3反应,产物均能生成石膏。②CaCO3或Ca(OH)2或CaO。③石膏可以用做医用、建筑材料、模型等。
(3)煤可以经过煤的干馏得到煤焦油、炉气和焦炭。煤焦油通过蒸馏得到芳香族化合物;煤中不含氢元素,可以通过加氢转化为燃油,其本质是增加煤中氢元素得含量,提高氢原子与碳原子数的比值。
(4)原电池的原理是化学能转化为电能。负极发生氧化反应,甲醇从负极通入,因而电极反应式是,CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O。电极表面镀上一层铂粉,以增大电极单位面积吸附CH3OH、O2分子数,加速电极反应速率。
石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。
(1)石油分馏时,在不断向________(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品,该过程为________操作过程。
(2)石油裂化分为热裂化、________和加氢裂化,裂化的目的是提高________的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和________的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒,并使全部煤炭颗粒________进行燃烧的过程。
(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和________存在下与________作用生成液体燃料的过程。
正确答案
(1)分馏塔 连续
(2)催化裂化 轻质燃料油(或汽油)
(3)硫(S) 浮动
(4)催化剂 氢气(H2)
本题考查石油和煤的综合利用。(1)石油分馏时,向分馏塔中不断加入原料的同时就可在分馏塔上下两部分得到产品,因而石油的分馏是一个连续操作过程。(2)为了提高原油炼制过程中轻质燃油特别是汽油的产量,通常采用裂化的方法进行深加工,石油的裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化。(3)煤的洗选技术是通过物理方法和表面化学方法将原煤中的可燃物和非可燃物进行分离,使灰分和硫的含量显著降低,从而减少燃烧中烟尘、二氧化硫等污染物的排放。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒,并使全部煤炭颗粒浮动进行燃烧的过程。(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下与氢气作用生成液体燃料的过程。
工业上为了处理含离子的酸性废水,采用以下处理方法:
①往工业废水中加入适量食盐。
②以铁作为阳极进行电解。
③鼓入空气。经过一段时间后,使废水中含铬量降到可排放的标准。
请用已学过的化学知识解释处理含离子的工业废水的原因。
注:Fe(OH)3开始沉淀的pH为2.7,沉淀完全的pH为3.7。Fe(OH)2开始沉淀的pH为7.6,沉淀完全的pH为9.6,并且Fe(OH)2呈絮状沉淀,不易从溶液中除去。
正确答案
选择以铁做阳极:以Fe为阳极,电极反应式为:
阳极: Fe-2e-====Fe2+ 阴极: 2H++2e-====H2↑
加入少量食盐,是增加污水中离子浓度,增强导电能力。以生成的Fe2+为还原剂,在酸性溶液中与离子发生氧化还原反应,离子方程式略。
这样被还原成Cr3+。在电解过程中,由于H+在阴极不断放电,打破了水的电离平衡、促进水的电离,溶液的pH上升,溶液中的阳离子以Cr(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3形成沉淀。
由信息可知,Fe(OH)2开始沉淀的pH为7.6,沉淀完全的pH为9.6,并且Fe(OH)2呈絮状沉淀不便分离,不易从溶液中除去。根据已学的知识,Fe(OH)2极易被O2氧化,所以在处理过程中鼓入空气,让空气中O2充分与Fe(OH)2反应(反应方程式略),成为容易分离的Cr(OH)3、Fe(OH)3,使废水含铬量降到可排放标准。
本题重点探讨以为污染源的工业污水处理法。涉及到的化学知识:
①对氧化—还原反应,电解池的原理的理解和应用、电解池的电极分为惰性电极和金属电极。
②电解过程中溶液pH的变化以及pH变化对沉淀的影响。
③廉价化工原料的选择,不断鼓入空气的原因。
④离子方程式的书写。
⑤物质分离方法的选择。
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