高中化学二轮复习：专题5　化学与技术

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课时作业15　化学与技术一、选择题(每小题5分，共40分)1．下列有关肥皂的叙述中错误的是(　　)A．肥皂与纯碱的去污原理相同B．肥皂可以加速油污在水中的分散C．肥皂是油脂在碱性条件下水解生成的D．肥皂主要成分的分子中含有亲油基团和亲水基团解析：A中纯碱的去污原理是使油污在碱性条件下水解，肥皂去污发生的是物理变化，其去污原理与肥皂不同；其他均为正确的叙述。答案：A2．下列叙述错误的是(　　)A．合金材料中可能含有非金属元素B．人造纤维、合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物C．加热能杀死流感病毒是因为病毒的蛋白质受热变性D．在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放解析：合金是两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的，A正确；光导纤维主要成分是SiO2，属于无机物，B错误；加热会使蛋白质发生变性，C正确；在汽车排气管上加装“催化转化器”能将有毒的CO和NO转化为无毒的CO2和N2，D正确。答案：B3．目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是(　　)A．硬水的软化B．电解饱和食盐水制NaOHC．电渗析淡化海水D．海水中提取金属Mg解析：暂时硬水、永久硬水的软化均可用离子交换法；电解饱和食盐水制NaOH，常用阳离子交换膜电解装置，以防止氯气与阴极的氢氧化钠接触反应；电渗析淡化海水常用离子交换膜作半透膜；从海水中提取镁的基本流程是：在海水中先加石灰乳，过滤得氢氧化镁，再加盐酸，通过蒸发得到氯化镁，然后电解得到镁，不需要离子交换膜。答案：D4．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是(　　)A．铵态氮肥不能与草木灰混合施用B．工业上用石灰乳对煤燃烧形成的烟气进行脱硫，最终能制得石膏C．镁合金的硬度和强度均高于纯镁，工业上采用电解MgCl2饱和溶液制得镁D．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料，但工业上不用MgO制镁解析：铵态氮肥中存在NH，NH发生水解反应NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，草木灰的主要成分为K2CO3，CO＋H2OHCO＋OH－，二者的水解反应相互促进，使NH3、CO2以气体形式逸出，引起肥效流失，A正确；Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O,2CaSO3＋O2===2CaSO4，B正确；电解饱和MgCl2溶液的方程式为MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑，C错误；由于镁的活泼性太强，工业上只能用电解熔融MgCl2来制取镁单质，D正确。答案：C5．下列有关工业生产的叙述正确的是(　　)A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加大正反应速率，提高N2、H2的转化率B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量C．炼铁是铁矿石在高温下被氧化的过程D．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气中的氮氧化物，不仅可以防止有害物质的排放，还可以生产有用的NaNO2解析：N2＋3H22NH3，将NH3液化分离，平衡正向移动，提高了N2、H2的转化率，但是c(NH3)降低，v(正)、v(逆)均减小；硫酸工业中接触室中发生的反应为2SO2＋O22SO3，利用该反应放出的热量来预热SO2；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M，金属被还原的过程；NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，NO、NO2完全被碱液吸收。答案：D6．下列关于化工生产原理的几种叙述中，均符合目前工业生产实际情况的是(　　)A．石油是烃的混合物，石油工业中采用干馏的方法把石油分成不同沸点范围的产物B．氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，再用水吸收生成盐酸C．二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，再在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸D．合成氨工业中，由于氨易液化，N2、H2循环使用，所以总体来说氨的产率很高解析：A项干馏错，应为蒸馏；B项混合光照会爆炸；C项用浓H2SO4吸收，而不是用水。答案：D7．化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中错误的是(　　)A．十一国庆燃放的焰火是某些金属元素焰色反应所呈现出来的色彩B．加热能杀死甲型H1N1流感病毒是因为病毒的蛋白质受热变性C．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置D．废旧电池应集中回收，并填埋处理解析：废旧电池填埋会污染地下水和土壤。答案：D8．合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应，合成氨工业的工艺流程如下：下列关于合成氨工业的说法中不正确的是(　　)A．混合气进行循环利用遵循绿色化学思想B．合成氨反应需在低温下进行C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率D．原料气之一的氢气可由天然气和水反应制得解析：合成氨反应虽是放热反应，但是温度低时，反应速率太慢，适宜温度需在500℃左右，且该温度下催化剂的活性最大。答案：B二、非选择题(共60分)9．(12分)玻璃钢可由酚醛树脂和玻璃纤维制成。(1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中________加入甲醛，且反应釜应装有________装置。(2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、________和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应的化学方程式为_______ __________________________________________________________。(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是______。玻璃钢具有______等优异性能(写出两点即可)。(4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是____。A．深埋B．粉碎后用作树脂填料C．用作燃料D．用有机溶剂将其溶解，回收树脂解析：(4)热固性酚醛塑料不易降解，热固性酚醛塑料是体型高分子化合物，不易溶于一般有机溶剂，A、D错误，所以只有B正确。答案：(1)缓慢　冷却(2)纯碱SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑(3)增强作用(或骨架作用)密度小、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好等(4)B10．(12分)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下： (注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①________和②________。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________。(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为________。(4)镀铝电解池中，金属铝为________极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl 和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为____________________________________________________。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是___________________________________________________。答案：(1)①2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　②4Al＋3SiO23Si＋2Al2O3(2)HCl、AlCl3　NaCl　(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　H＋＋OH－===H2O(4)阳极　Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部 ，起到防腐保护作用11．(12分)海水是人类的资源宝库，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。而以海水为主要原料的海洋化学工业，又被称为“蓝色化工”。氯碱工业是“蓝色化工”重要的组成部分，其化学反应原理是电解饱和食盐水。(1)氯碱工业的主要产品是氯气和烧碱，产品中氯气与烧碱的质量比(k)的理论值为________(要求有计算表达式和计算结果)。(2)如图所示是氯碱工业的关键设备——离子隔膜电解槽，该电解槽的特点是用隔膜将槽分隔为左右两室，隔膜能够阻止一些物质从中通过，也能允许一些物质从中通过。①选用的隔膜应具有的特点是允许________通过，而不允许________通过。②图中X是________(填化学式)。③电解槽右室的电极反应式为_____________________________ ___________________________________________。(3)氯碱工业需要消耗大量的电能，用燃料电池产生的电能满足电解时所需的电能，是“蓝色化工”的又一重要选择。一般可选用近海大量的天然气资源来满足燃料电池所需要的燃气。有一种燃料电池，其燃气为天然气(以甲烷表示)，电解液是KOH溶液，在表面用大量海绵状的金属铂作电极，组成燃料电池。①写出该燃料电池负极的电极反应式：____________________ ________________。②若要生产4 t NaOH，则理论上需要消耗天然气的体积为________L(标准状况下)。解析：(1)电解饱和食盐水的化学反应方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，反应方程式中Cl2和NaOH的化学计量数之比为1:2，所以，k＝Mr(Cl2)/[2Mr(NaOH)]＝71/80＝(或0.89)。(2)分析电解池的结构可知，离子隔膜需要阻隔气体和阴离子，所以，应该选用阳离子交换膜，只允许阳离子通过，而阴离子及气体则不能通过。 (3)①负极的电极反应为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；②生产4 t NaOH时，转移电子的物质的量为4×106g/(40g·mol－1)＝1×105mol，需要CH4的物质的量为1×105mol/8＝1.25×104 mol，在标准状况下CH4的体积为2.8×105L。答案：(1)k＝Mr(Cl2)/[2Mr(NaOH)]＝71/80＝(或0.89)(2)①阳离子　阴离子及气体　②Cl2　③2H2O－2e－===H2↑＋2OH－(3)①CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　②2.8×10512．(12分)现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2)，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。已知：①Cu＋在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应；②当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：(1)矿石用稀硫酸处理过程中Cu2O发生反应的离子方程式为__ __________________________________________________________。(2)“循环Ⅰ”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是________。若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层1暴露在空气中发生反应的离子方程式：________________ ________________________________________________________。(3)写出电解过程中阳极(惰性电极)发生反应的电极反应式__________________________________________________________。(4)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分是____________________ __________________________________________________________。解析：(1)由题意Cu＋发生自身氧化还原反应生成Cu2＋与Cu，所以离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。(2)加稀硫酸浸取时，Cu2O反应生成的Cu将Fe3＋还原为Fe2＋，所以分离出的硫酸盐晶体为FeSO4·7H2O，暴露在空气中会生成Fe2(SO4)3。(3)因水层2是CuSO4溶液，所以阳极放电的离子是OH－，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则反萃取剂的主要成分为H2SO4。答案：(1)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O(2)FeSO4·7H2O　4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O(3)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(4)H2SO413．(12分)火山喷发所能产生的硫磺可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸：请回答下列问题：(1)为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装________(填设备名称)。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是________。(2)为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为________。假设接触室中SO2的转化率为95%b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为________。(空气中氧气的体积分数按0.2计)，该尾气的处理方法是________。(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是_______ _(可多选)。A．耗氧量减少B．二氧化硫的转化率提高C．产生的废渣减少D．不需要使用催化剂(4)硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面________(可多选)。A．橡胶的硫化B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成C．铅蓄电池的生产D．过磷酸钙的制备(5)矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO2的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式________。解析：(1)接触室安装热交换器，目的就是充分利用热量；在吸收塔中填充瓷管可增大SO3与浓硫酸接触面积，有利于SO3的吸收。(2)设燃烧1 mol硫，则需通入O2的物质的量为1.5 mol(过量50%)。流经流量计1的空气为1.5 mol/0.2＝7.5 mol；在接触室中，1 mol SO2反应，则消耗n(O2)＝0.5 mol，流经流量计2的空气为0.5 mol×2.5/0.2＝6.25 mol，所以二者之比为1.21。由化学反应2SO2＋O22SO3可知，SO2的反应的物质的量为1 mol×95%＝0.95 mol，SO2剩余的物质的量为0.05 mol，则最后流经b的气体的成分分别为SO2和空气，空气来源于净化室和流量计2。从净化室内流出的空气的物质的量为7.5 mol－1 mol＝6.5 mol，从流量计2流出的空气为6.25 mol－1 mol×95%×＝5.775 mol，故SO2%＝×100%＝×100%＝×100%＝0.4%。(3)与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，因合理地改变了通入氧气的途径，因此大大减少了氧气的用量，同时由于增加了瓷管，故废气量也减少了。故答案选A、C。(4)A项，只是橡胶与硫发生了化学反应，由线型变成了体型。其他各项，分别用到了硫酸。(5)首先石灰石的高温煅烧分解CaCO3CaO＋CO2↑，S＋O2SO2，后CaO＋SO2CaSO3，最后发生反应：2CaSO3＋O22CaSO4，也可用总反应式：2SO2＋2CaO＋O22CaSO4。答案：(1)热交换器　增加SO3与浓硫酸的接触面，有利于SO3的吸收(2)1.21　0.004　用氨水吸收　(3)AC(4)BCD(5)CaCO3CaO＋CO2↑、2SO2＋2CaO＋O22CaSO4(或2SO2＋2CaCO3＋O22CaSO4＋2CO2)