- 化学与自然资源的开发利用
- 共8899题
（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
辉铜矿主要成分Cu2S，软锰矿主要成分MnO2，它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下：
已知：①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀 的pH范围如下表所示（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算）：
（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有 （任写一点）。
（2）酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。
写出该反应的化学方程式 。
（3）调节浸出液pH的范围为 ，其目的是 。
（4）本工艺中可循环使用的物质是 （写化学式）。
（5）在该工艺的“加热驱氨”环节，若加热的温度过低或过高，都将造成 的结果。
（6）用标准BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有 (任写一种)。
正确答案
（1）粉碎矿石或适当升高温度或搅拌（其它合理答案也得分）
（2）Cu2S + 2 MnO2 +4 H2SO4＝2CuSO4 + 2 MnSO4 + S↓ + 4H2O
（3）3.2≤pH＜4.4 或 [3.2，4.4） [若3.2＜pH＜4.4或（3.2，4.4）给1分]
使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去
（4）NH3（多写CO2不扣分，不写NH3给 0 分）
（5）碱式碳酸铜产量减少
（6）混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水
试题分析： 本流程是通过辉铜矿和软锰矿在酸性条件下反应经过一系列条件的控制除去杂质等得到硫酸锰和碱式碳酸铜。
（1）固体反应时一般要粉碎成粉末或小颗粒，加快反应速率，提高浸取率，还可以适当升高温度、搅拌等达到同样的效果。
（3）根据流程调pH后得到的是锰和铜的盐溶液，所以该步是为了除去Fe3＋等杂质，但不能让Cu2＋和Mn2＋沉淀，故pH的范围为3.2≤pH＜4.4；
（4）循环使用的物质是在流程中既有生成又做反应物的物质，如NH3；
（5）温度过低，[Cu(NH3)4]SO4分解不完全，温度过高，会导致Cu2(OH)2CO3分解，这两种情况均会使碱式碳酸铜产量减少；
（6）BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数是测定样品中SO42-的量，测定时样品纯度大于100%的因素是SO42-的含量偏高了。造成这种原因可能有混有硫酸盐（相对分子质量小于MnSO4）杂质或部分晶体失去结晶水。
（15分）【化学---化学与技术】
某工业废水中含有CN-和Cr2O72-等离子，需经污水处理达标后才能排放，污水处理厂拟用下列流程进行处理：
回答下列问题：
（1）上述处理废水流程中主要采用的方法是 。
（2）流程②中，反应后无气体放出，该反应的离子方程式为 。
（3）含Cr3+废水需进一步处理，请你设计一个处理方案：
（4）反应③中，每消耗0.4 mol Cr2O72-转移2.4 mol e-，该反应离子方程式为： 。
（5）取少量待测水样于试管中，加入NaOH溶液观察到有蓝色沉淀生成，继续加至不再产生蓝色沉淀为止，再向溶液中加入足量Na2S溶液，蓝色沉淀转化成黑色沉淀，解释产生该现象的原因： 。
正确答案
（1）氧化—还原法（2分） （2）CN-+ClO- CNO-+Cl-（3分）
（3）调节废水pH，使其转化成Cr（OH）3沉淀除去（4分，其他合理答案也给分）
（4）3S2O32-+4Cr2O72-+26H+ 6SO42-+8Cr3++13H2O（3分）
（5）Cu2++2OH- Cu（OH）2↓ 、 Cu（OH）2（s）+S2-（aq） CuS（s）+2OH-（aq）
或Ksp（CuS）
（1）次氯酸或Cr2O72-都具有氧化性，所以处理废水都方法都是氧化—还原法。
（2）反应后无气体放出，说明次氯酸钠都还原产物是氯化钠，而不是氯气，所以该反应的离子方程式为CN-+ClO- CNO-+Cl-。
（3）处理废水中的Cr3+，可以通过沉淀法，即调节废水pH，使其转化成Cr（OH）3沉淀除去。
（4）每消耗0.4 mol Cr2O72-转移2.4 mol e-，说明反应中转移6个电子，因此其还原产物是Cr3+。由于氧化产物是SO42-，所以方程式为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+ 6SO42-+8Cr3++13H2O。
（5）蓝色沉淀是氢氧化铜，由于硫化铜的溶解度小于氢氧化铜的，所以根据沉淀转化的实质向更难溶方向转化，所以反应中生成硫化铜黑色沉淀。有关方程式为Cu2++2OH- Cu（OH）2↓ 、 Cu（OH）2（s）+S2-（aq） CuS（s）+2OH-（aq）。
（14分）工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：
完成下列填空：
（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、溶解、沉淀、 、蒸发、冷却结晶、 、烘干。
（2）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是 。
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是 。
（3）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是 （填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是： 。
（4）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰乳产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为： 。
（5）产品纯碱中含有碳酸氢钠。取a克产品用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，充分加热并在干燥器中冷却得b克固体。 纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为： 。
正确答案
（14分）
（1） 过滤 过滤 (每空1分)
（2）有晶体析出（或出现浑浊） （2分）碳酸钠溶解度较大（2分）
（3）NH4Cl（1分）取样，加硝酸酸化，加硝酸银，若有白色沉淀。则是氯离子。（2分）
（4）NH4++ OH-= NH3↑+ H2O（或2NH4++ Ca(OH）2= 2NH3↑+ H2O+Ca2+也给分)（2分）
（5） [168（a-b）/62a] 100﹪(也可以是化简后的式子)（3分）
（1）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、冷却结晶、过滤、烘干。
（2）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是：有晶体
（3）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是：NH4Cl；检验这一成分的阴离子的具体方法是：取样，加硝酸酸化，加硝酸银，若有白色沉淀。则是氯离子。
（4）加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：NH4++ OH-= NH3↑+ H2O（或2NH4++ Ca(OH）2= 2NH3↑+ H2O+Ca2+；
（5）纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：[168（a-b）/62a] ×100﹪
（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－
【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。
DME（二甲醚、CH3OCH3）是一种重要的清洁能源，可作为柴油的理想替代燃料和民用燃料，被誉为“二十一世纪的新能源”。另外，二甲醚还被广泛用作致冷剂、气雾剂以及有机化工中间体。
（1）工业上一步法制二甲醚的生产流程如下：
工业制备二甲醚（CH3OCH3）在催化反应室中（压强2.0-10.0Mpa，温度230-2800C）进行下列反应：
Ⅰ.CO（g）+2H2（g）
Ⅱ.2CH3OH（g）
Ⅲ.CO（g）+H2O（g）
①反应器中总反应式可表示为：3CO（g）+3H2（g）
②下列有关反应Ⅲ的说法正确的是
A．在体积可变的密闭容器中，在反应Ⅲ达到平衡后，若加压，则平衡不移动、混合气体平均相对分子质量不变、混合气体密度不变。
B．某温度下，若向已达到平衡的的反应Ⅲ中加入等物质的量的CO和H2O，则平衡右移、平衡常数变大
C. 若830℃时反应③的K=1，则在催化反应室中反应Ⅲ的K＞1.0
（2）CO2是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前，由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是：2CO2（g）+6H2（g）
C．v(CO2)︰v(H2)=1︰3 D．容器内压强保持不变
(3)二甲醚也可以通过CH3OH分子间脱水制得
在
①该条件下反应平衡常数表达式K=______根据图中数据计算
②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为：
（4）下图为二甲醚燃料电池的工作原理示意图。
请回答下列问题：
①A电极是 极。
②B电极上发生的电极反应式是 。
正确答案
（1）-246.1 kJ·mol—1（2分，未写单位扣1分）； C （2分）
（2）B、D（2分，错选1个扣1分）
(3) ①表达式略（2分） 5 （2分） ②＞（2分）
（4）①正（2分），②CH3OCH3+3H2O-12e—=2CO2+12H+（2分，二甲醚写分子式不扣分）
Ⅰ.CO（g）+2H2（g）
Ⅱ.2CH3OH（g）
Ⅲ.CO（g）+H2O（g）
△H =2△H1+ △H2+△H3=-246.1 kJ·mol—1
②下列有关反应Ⅲ的说法正确的是 B、D
在体积可变的密闭容器中，在反应Ⅲ达到平衡后，若加压，则平衡不移动、m、n不变V可变，混合气体平均相对分子质量M=m／n不变、密度改变，A错误。某温度下，若向已达到平衡的的反应Ⅲ中加入等物质的量的CO和H2O，则平衡右移、平衡常数变大。若830℃时反应③的K=1，
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。
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
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
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