高考化学一轮复习 第十三章 化学与技术 第42讲 化学与资源的开发利用知能演练轻松闯关-人教版高三化学试题

第42讲化学与资源的开发利用1．(2016·广东东莞质检)下列有关海水综合利用的说法不正确的是()A．可用蒸馏法或离子交换法等方法淡化海水B．海水提溴只涉及物理变化C．利用海水可以制取金属MgD．开发海洋资源不能以牺牲环境为代价[导学号32390517]解析：选B。蒸馏法、离子交换法都可用于淡化海水，A对；海水中溴以Br－的形式存在，海水提溴中一定存在化学变化，B错；海水中含有Mg2＋，可以制取金属镁，C对；开发海洋资源应与环境保护相结合，D对。2．下列有关化工生产的叙述中正确的是()A．将煤液化、气化，有利于提高燃料的燃烧效率，减少污染物的排放B．侯氏制碱法，是向饱和NaCl溶液中先通入CO2再通入氨气制取纯碱C．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量与阴极析出铜的质量相等D．工业生产硫酸时，建高烟囱可以降低地面SO2的浓度，减少空气污染[导学号32390518]解析：选A。侯氏制碱法，向饱和NaCl溶液中先通入氨气再通入CO2，利于CO2的吸收；电解精炼铜时，由于阳极还有杂质金属(如铁、锌等)溶解，所以阳极溶解铜的质量小于阴极析出铜的质量；工业生产硫酸时，建高烟囱可以降低地面SO2的浓度，但产生的SO2总量不变，因此不能减少空气污染。3．如图所示为海水综合利用的部分工艺流程：下列有关说法正确的是()A．氯碱工业是指在工业上电解熔融氯化钠制备金属钠与氯气B．步骤②中结晶出的MgCl2·6H2O应在HCl气氛中分解制无水MgCl2C．步骤③④⑤是对溴元素的富集D．步骤①中除去粗盐中的SOeq\o\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸[导学号32390519]解析：选B。氯碱工业是指在工业上电解饱和氯化钠溶液制备氢氧化钠与氯气、氢气，再进一步生产一系列化工产品，A项错误；步骤③④是对溴元素的富集，C选项错误；粗盐提纯时要将Na2CO3溶液在BaCl2溶液后面加入，以除去过量的Ba2＋，D选项错误。4．海水是地球的元素宝库，即便在提取氯化钠、溴、镁后的“废液”中，仍然可以提取有用物质，如碘。应用这种“废液”提取碘的工艺流程如图所示。(1)步骤③加Fe粉的目的是________________________________________________________________________。(2)写出步骤④中反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________。(3)上述生产流程中，可以循环利用的副产物是__________________。(4)操作⑤的名称是________，选用的试剂是________________。[导学号32390520]解析：先使“废液”中的碘离子转化为AgI沉淀，然后再转化为可溶性的FeI2，再用氯气氧化，使之转化为单质碘，最后萃取、分液、蒸馏即可得到碘单质。答案：(1)使碘化银转化成碘化亚铁和单质银(或将难溶的碘化银转化成可溶的碘化亚铁)(2)2Fe2＋＋4I－＋3Cl2=2I2＋2Fe3＋＋6Cl－(3)Ag(或AgNO3)(4)萃取、分液CCl45．石油和煤都是重要的能源和化工原料，下图是煤化工产业链的一部分。试用所学知识，解决下列问题：(1)柴油是由石油加工得到的重要产品，它在燃烧时往往冒黑烟，可能的原因是____________________________。(2)煤的直接液化是煤和适当溶剂混合在高温和________存在下与________作用生成液态燃料的过程。(3)煤和石油等化石燃料燃烧排放的大量二氧化碳会引起全球气候变暖。一种新的处理方法是将二氧化碳气体通入含有长石(地壳中最常见的矿石，含量高达60%)成分的水溶液里，其中一种反应的化学方程式：KAlSi3O8＋CO2＋2H2O=KHCO3＋X↓＋3SiO2↓，则X的化学式为________________。(4)在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：FeS2eq\o(→,\s\up7(在微生物作用下),\s\do5(O2/H2O))Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)eq\o(→,\s\up7(在微生物作用下),\s\do5(O2/H＋))Fe3＋这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为____________________________，第二步反应的离子方程式为______________________________________________。(5)工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨­空气混合气体中氧氨比的关系。其中直线表示反应的理论值，曲线表示实际生产情况。当氨氧化率达到100%，理论上γ[n(O2)/n(NH3)]＝________________，实际生产将γ值维持在1.7～2.2之间，原因是________________________________。[导学号32390521]解析：(1)柴油燃烧时冒黑烟是因为燃烧不充分。(3)根据反应前后原子的种类和数目不变，推出X为Al(OH)3。(4)根据题给反应物和生成物，再结合化合价升降法配平，可得：2FeS2＋7O2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(微生物))4H＋＋2Fe2＋＋4SOeq\o\al(2－,4)，4H＋＋4Fe2＋＋O2微生物,4Fe3＋＋2H2O。(5)根据氨的催化氧化方程式可知，氨氧化率达到100%，理论上γ[n(O2)/n(NH3)]＝5∶4＝1.25，但反应中氧气浓度太小时不利于NH3的转化，且在γ[n(O2)/n(NH3)]＝2.2时，氨氧化率已接近100%，所以实际生产将γ值维持在1.7～2.2之间。答案：(1)燃烧不充分(2)催化剂H2(3)Al(OH)3(4)2FeS2＋7O2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(微生物))4H＋＋2Fe2＋＋4SOeq\o\al(2－,4)4H＋＋4Fe2＋＋O2eq\o(=,\s\up7(微生物))4Fe3＋＋2H2O(5)1.25氧气太少，不利于氨气的转化；γ值为2.2时，NH3的转化率已接近100%6．(2016·山东泰安质量检测)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在煤中直接添加一种物质，可有效减少煤燃烧产生的SO2，则该物质是________。③石膏在工业生产中的用途是__________________(写出一种即可)。(3)煤经过________________(填加工方法，下同)可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭。煤焦油经过______可得到芳香族化合物。[导学号32390522]解析：(1)煤燃烧产生的废气中含有SO2，会导致酸雨形成；产生的固体小颗粒会导致粉尘污染。(2)①废气脱硫的反应主要包括石灰石与SO2的反应及CaSO3与O2的反应。②煤燃烧时加入CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可以减少SO2的产生。③石膏可以用于医疗、建筑、制作模型等。(3)煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭；煤焦油分馏可得到芳香族化合物。答案：(1)酸雨、粉尘污染(2)①SO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaSO3＋CO22CaSO3＋O2=2CaSO4②CaCO3[或CaO或Ca(OH)2]③用于医疗(或制作建筑材料、制作模型等其他合理答案)(3)干馏分馏7．如下是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图：请回答：(1)粗盐的精制是为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋和SOeq\o\al(2－,4)，加入下列沉淀剂的顺序是(填序号)________。a．Na2CO3b．NaOHc．BaCl2(2)工业上从海水中提取的NaCl可以用来制取纯碱，其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体X，后通入气体Y，充分反应后过滤得到晶体NaHCO3，将NaHCO3灼烧可得纯碱。气体X、Y是CO2或NH3，则气体X应是________(填化学式)，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)目前工业上主要采用隔膜法电解饱和食盐水，下列关于隔膜电解槽的叙述错误的是________。a．隔膜的作用是防止氯气和氢氧化钠、氯气和氢气接触发生反应b．电解之前应除去Ca2＋、Mg2＋，以防止电解时生成Ca(OH)2、Mg(OH)2堵塞隔膜c．阴极产物为氢氧化钠和氢气d．电解槽的阳极用金属铁网制成(4)工业上从海水中提取镁，向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸后，要获得MgCl2·6H2O晶体，需要进行的实验操作依次为________(填字母代号)。a．蒸馏b．灼烧c．过滤d．蒸发e．冷却结晶利用MgCl2·6H2O可制得无水氯化镁，应采取的具体措施是________________________________________________________________________。[导学号32390523]解析：(1)根据粗盐中所含杂质离子的性质，可用NaOH溶液除去Mg2＋；用Na2CO3溶液除去Ca2＋、Mg2＋；用BaCl2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)。但是选择这三种溶液又会引入新的杂质离子COeq\o\al(2－,3)、OH－、Ba2＋，除去COeq\o\al(2－,3)和OH－可通过加适量盐酸将它们转化为H2O或CO2，但过量的Ba2＋必须由Na2CO3除去。因此Na2CO3溶液的加入必须在BaCl2溶液之后，而NaOH溶液和BaCl2溶液加入的顺序可以相互调换。(2)用饱和食盐水制取碳酸钠要先向饱和食盐水中通入NH3，后通入CO2，因为NH3极易溶于水，所得溶液显碱性，有利于吸收CO2。(3)隔膜法电解槽的阳极用碳棒制成，阴极为铁网，故d错误。(4)从溶液中提纯易溶于水的晶体，常采用蒸发、冷却结晶、过滤的操作过程。由MgCl2·6H2O制无水氯化镁，由于Mg2＋易水解，直接加热不能得到MgCl2，故应将MgCl2·6H2O在干燥的HCl气流中加热脱水。答案：(1)cab(或cba或bca)(2)NH3NH3极易溶于水，使溶液呈碱性，有利于充分吸收CO2，增大溶液中HCOeq\o\al(－,3)的浓度(3)d(4)dec在干燥的HCl气流中加热脱水8．草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为________________________________________________________________________、______________________________。(2)该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________，滤渣是________；过滤操作②的滤液是__________和________，滤渣是________。(3)工艺过程中③和④的目的是________________________________________________________________________。(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是__________。(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL,反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________；列式计算该成品的纯度：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[导学号32390524]解析：以工艺流程为载体分析各步转化的反应实质，反应产物判断，实验操作的目的，试剂选择的原则，滴定实验的计算应用。(1)依据反应物和生成物组成，结合质量守恒定律，配平书写化学方程式。CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠，反应的化学方程式为CO＋NaOHeq\o(→,\s\up7(200℃),\s\do5(2MPa))HCOONa；甲酸钠加热脱氢生成草酸钠，需要2mol甲酸钠去氢生成，反应的化学方程式为2HCOONa△,Na2C2O4＋H2↑。(2)依据流程图分析，草酸钠钙化是加入Ca(OH)2，反应生成草酸钙沉淀和氢氧化钠，过滤①的目的是分离沉淀草酸钙和溶液氢氧化钠，滤液是NaOH溶液，滤渣是CaC2O4；过滤②的目的是将过滤①得到的CaC2O4用H2SO4酸化溶解，发生反应CaC2O4＋H2SO4=CaSO4＋H2C2O4，CaSO4微溶于水，SOeq\o\al(2－,4)浓度较大，沉淀转化生成CaSO4，过滤②得到的滤液是H2C2O4溶液和过量的H2SO4溶液。(3)根据流程转化图分析可知，步骤③把得到的NaOH溶液浓缩后循环利用制备甲酸钠；步骤④是把滤液中过量的H2SO4分离出来循环利用，减小污染，降低成本。(4)甲酸钠脱氢后得到的是草酸钠，直接用硫酸酸化，发生反应：Na2C2O4＋H2SO4