高考化學一輪總復習 專題二十六 化學與技術AB卷1

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化學與技術 A卷　全國卷 　化學與工農業(yè)生產(chǎn) 1．(2016課標全國卷Ⅱ，36，15分)雙氧水是一種重要的氧化劑、漂白劑和消毒劑。生產(chǎn)雙氧水常采用蒽醌法，其反應原理和生產(chǎn)流程如圖所示： 生產(chǎn)過程中，把乙基蒽醌溶于有機溶劑配制成工作液，在一定溫度、壓力和催化劑作用下進行氫化，再經(jīng)氧化、萃取、凈化等工藝得到雙氧水?；卮鹣铝袉栴}： (1)蒽醌法制備H2O2理論上消耗的原料是________，循環(huán)使用的原料是________，配制工作液時采用有機溶劑而不采用水的原因是______________________。 (2)氫化釜A中反應的化學方程式為_________________________________ _______________________________________________________________， 進入氧化塔C的反應混合液中的主要溶質為________。 (3)萃取塔D中的萃取劑是_______________________________________， 選擇其作萃取劑的原因是________________________________________。 (4)工作液再生裝置F中要除凈殘留的H2O2，原因是 ____________________________________________________________。 (5)雙氧水濃度可在酸性條件下用KMnO4溶液測定，該反應的離子方程式為_______________________________________________________________， 一種雙氧水的質量分數(shù)為27.5%(密度為1.10 gcm－3)，其濃度為________molL－1。 解析　(1) 根據(jù)反應原理可知，蒽醌法制備雙氧水理論上消耗的原料是氧氣和氫氣；由工藝流程圖可知，循環(huán)使用的原料是乙基蒽醌；乙基蒽醌屬于有機物，根據(jù)相似相溶原理，乙基蒽醌(乙基氫蒽醌)不溶于水，易溶于有機溶劑，故配制工作液時采用有機溶劑而不采用水。(2)根據(jù)反應原理，在氫化釜A中反應的化學方程式為 ，進入氧化塔C中的反應混合液中的主要溶質為乙基氫蒽醌。(3) 萃取塔D中需要雙氧水和乙基蒽醌，H2O2溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水，故選取的萃取劑是水。(4) H2O2分解放出氧氣，與氫氣混合，易發(fā)生爆炸，工作液再生裝置F中要除凈殘留的H2O2。(5)雙氧水在酸性條件下與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應，錳元素的化合價由＋7價降低到＋2價，氧元素的化合價由－1價升高到0價，根據(jù)化合價升高總數(shù)與降低總數(shù)相等、電荷守恒和原子守恒配平，該反應的離子方程式為6H＋＋5H2O2＋2MnO===2Mn2＋ ＋5O2↑ ＋8H2O；根據(jù)公式c(H2O2)＝＝ molL－1＝8.9 molL－1。 答案　(1) 氫氣和氧氣　乙基蒽醌　乙基蒽醌(乙基氫蒽醌)不溶于水，易溶于有機溶劑 乙基氫蒽醌 (3) 水　H2O2溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水 (4) H2O2分解放出氧氣，與氫氣混合，易發(fā)生爆炸 (5) 6H＋＋5H2O2＋2MnO===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O 　8.9 2．(2014課標全國卷Ⅰ，36，15分)磷礦石主要以磷酸鈣[Ca3(PO4)2H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。圖(a)為目前國際上磷礦石利用的大致情況。其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸。圖(b)是熱法磷酸生產(chǎn)過程中由磷灰石制單質磷的流程。 圖(b) 部分物質的相關性質如下： 熔點/℃ 沸點/℃ 備注 白磷 44 280.5 PH3 －133.8 －87.8 難溶于水，有還原性 SiF4 －90 －86 易水解 回答下列問題： (1)世界上磷礦石最主要的用途是生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦石使用量的________%。 (2)以磷灰石為原料，濕法磷酸過程中Ca5F(PO4)3反應的化學方程式為____________________?，F(xiàn)有1 t折合含有P2O5約30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸________t。 (3)如圖(b)所示，熱法磷酸生產(chǎn)過程的第一步是將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合，高溫反應生成白磷。爐渣的主要成分是________(填化學式)。冷凝塔1的主要沉積物是________，冷凝塔2的主要沉積物是________。 (4)尾氣中主要含有________，還含有少量的PH3、H2S和HF等。將尾氣先通入純堿溶液，可除去________；再通入次氯酸鈉溶液，可除去________。(均填化學式) (5)相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復雜，能耗高，但優(yōu)點是___________________________________________________________。 解析　(1)4%＋96%85%80%≈69%。 (2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4，依據(jù)P原子守恒：生成磷酸的量為：130%14229885%≈0.49(t)。 (3)爐渣主要成分是CaSiO3，冷凝塔1的主要沉積物是液態(tài)白磷，冷凝塔2的主要沉積物是固態(tài)白磷。 (4)尾氣主要含有CO、SiF4，還含有少量PH3、H2S和HF等。通過堿液可以除去SiF4、HF、H2S，再通入NaClO溶液可以除去PH3。 (5)熱法磷酸工藝的優(yōu)點是產(chǎn)品純度高。 答案　(1)69　(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4　0.49　(3)CaSiO3　液態(tài)白磷　固態(tài)白磷 (4)CO、SiF4　SiF4、H2S、HF　PH3　(5)產(chǎn)品純度高 　化學與資源的開發(fā)利用 3．(2016課標全國Ⅲ，36，15分)聚合硫酸鐵(PFS)是水處理中重要的絮凝劑。下圖是以回收的廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程。 回答下列問題： (1)廢鐵屑主要為表面附有大量鐵銹的鐵，鐵銹的主要成分是________。粉碎過篩的目的是______________________________________________ ___________________________________________________________。 (2)酸浸時最合適的酸是________，寫出鐵銹與酸反應的離子方程式_____________________________________________________________。 (3)反應釜中加入氧化劑的作用是________，下列氧化劑中最合適的是________(填標號)。 a．KMnO4　　b．Cl2　　c．H2O2　　d．HNO3 (4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍。pH偏小時Fe3＋水解程度弱，pH偏大時則____________________________________________________。 (5)相對于常壓蒸發(fā)，減壓蒸發(fā)的優(yōu)點是________。 (6)鹽基度B是衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標，定義式為B＝(n為物質的量)。為測量樣品的B值，取樣品m g，準確加入過量鹽酸，充分反應，再加入煮沸后冷卻的蒸餾水，以酚酞為指示劑，用c molL－1的標準NaOH溶液進行中和滴定(部分操作略去，已排除鐵離子干擾)。到終點時消耗NaOH溶液V mL。按上述步驟做空白對照試驗，消耗NaOH溶液V0 mL。已知該樣品中Fe質量分數(shù)w，則B的表達式為________。 解析　(1)廢鐵屑主要為表面附有大量鐵銹的鐵，鐵銹的主要成分為Fe2O3xH2O。粉碎過篩的目的是選取細小顆粒，增大反應物接觸面積，提高“酸浸”反應速率。 (2)PFS固體產(chǎn)品中酸根為SO，故酸浸時最合適的酸是硫酸，這樣不會引入雜質，鐵銹與酸反應的離子方程式為Fe2O3xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O。 (3)由于溶液中含有Fe2＋，所以反應釜中加入氧化劑的作用是氧化Fe2＋為Fe3＋，既能氧化Fe2＋又不引入雜質，則氧化劑中最合適的是雙氧水。 (4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍。pH偏小時Fe3＋水解程度弱，pH偏大時則Fe3＋會轉化為Fe(OH)3沉淀，造成產(chǎn)率降低。(5)減壓蒸發(fā)的優(yōu)點是降低蒸發(fā)溫度，防止產(chǎn)物分解。(6)結合空白對照實驗可知樣品反應消耗的HCl的物質的量為c(V0－V)10－3 mol，則樣品中OH―的物質的量為c(V0－V)10－3 mol。又知樣品中Fe的質量分數(shù)為w，則鐵的物質的量為 mol，則B的表達式為B＝＝。 答案　(1)Fe2O3xH2O　選取細小顆粒，增大反應物接觸面積，提高“酸浸”反應速率 (2)H2SO4　Fe2O3xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O (3)使Fe從＋2價變?yōu)椋?價　c (4)形成Fe(OH)3沉淀 (5)降低蒸發(fā)溫度，防止產(chǎn)物分解 (6) 4．(2014課標全國卷Ⅱ，36，15分)將海水淡化與濃海水資源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃海水中通過一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品。 回答下列問題： (1)下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設想和做法可行的是________(填序號)。 ①用混凝法獲取淡水 ②提高部分產(chǎn)品的質量 ③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 ④改進鉀、溴、鎂等的提取工藝 (2)采用“空氣吹出法”從濃海水吹出Br2，并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應是Br2＋Na2CO3＋H2O―→NaBr＋NaBrO3＋NaHCO3，吸收1 mol Br2時，轉移的電子數(shù)為________mol。 (3)海水提鎂的一段工藝流程如下圖： 濃海水的主要成分如下： 離子 Na＋ Mg2＋ Cl－ SO 濃度/(gL－1) 63.7 28.8 144.6 46.4 該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為______________________，產(chǎn)品2的化學式為________，1 L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質量為________g。 (4)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________________________________________； 電解時，若有少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關反應的化學方程式_____________________________________________________________。 解析　(2)根據(jù)反應原理，將方程式配平：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。每3 mol Br2被吸收時轉移5 mol e－，則吸收1 mol Br2轉移 mol e－。 (3)工藝流程中，脫硫加入的是得到產(chǎn)品2過程中過濾時的濾液，而此濾液中所含的能夠脫硫的離子來源于合成步驟中的石灰乳，故脫硫階段的主要離子方程式為Ca2＋＋SO===CaSO4↓；而產(chǎn)品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得來的，即Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋，故產(chǎn)品2為Mg(OH)2；1 L濃海水中Mg2＋為28.8 g，故可得到產(chǎn)品2即Mg(OH)2的質量為58 gmol－1＝69.6 g。 (4)電解熔融MgCl2會得到Mg和Cl2，故化學方程式為MgCl2Mg＋Cl2↑。因為Mg會與H2O發(fā)生反應生成Mg(OH)2和H2，故水存在會造成產(chǎn)品Mg的消耗，有關反應的化學方程式為Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。 答案　(1)②③④　(2)　 (3)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6　 (4)MgCl2Mg＋Cl2↑　Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 　化學與材料制造 5．(2016新課標全國Ⅰ，36，15分)高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑，主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下： 回答下列問題： (1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配，混配前應將軟錳礦粉碎，其作用是______________________________________。 (2)“平爐”中發(fā)生的化學方程式為_______________________________。 (3)“平爐”中需要加壓，其目的是________________________________。 (4)將K2MnO4轉化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。 ①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝，即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體，使體系呈中性或弱堿性，K2MnO4發(fā)生歧化反應，反應中生成KMnO4、MnO2和________________________(寫化學式)。 ②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K2MnO4水溶液，電解槽中陽極發(fā)生的電極反應為________，陰極逸出的氣體是________。 ③“電解法”和“CO2歧化法”中，K2MnO4的理論利用率之比為________。 (5)高錳酸鉀純度的測定：稱取1.080 0 g樣品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，搖勻。取濃度為0.200 0 molL－1的H2C2O4標準溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的體積為24.48 mL，該樣品的純度為(列出計算式即可，已知2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O)。 解析　(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀混配前將軟錳礦粉碎的作用是增大原料間的接觸面積，加快化學反應速率。 (2)由以軟錳礦為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝流程，可知“平爐”中發(fā)生反應的反應物是MnO2、KOH和O2，生成物是K2MnO4，其反應的化學方程式為2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O。 (3)“平爐”加壓可以增大氧氣的濃度，從而可以加快化學反應速率，并促進反應正向移動提高軟錳礦的轉化率。 (4)①由于“CO2歧化法”將K2MnO4轉化為KMnO4的生產(chǎn)工藝中，在K2MnO4溶液中通入CO2氣體使體系呈中性或弱堿性，則K2MnO4發(fā)生歧化反應除了生成KMnO4、MnO2外，根據(jù)原子守恒和反應環(huán)境的酸堿性，可知還會生成KHCO3，其反應的化學方程式為3K2MnO4＋4CO2＋2H2O===2KMnO4＋MnO2↓＋4KHCO3，K2MnO4的理論利用率為2/3。②“電解法”將K2MnO4轉化為KMnO4的生產(chǎn)工藝中，電解槽中陽極發(fā)生氧化反應，其電極反應為MnO－e－===MnO，陰極發(fā)生還原反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，則陰極逸出的氣體是H2，總的反應方程式為2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋2KOH，K2MnO4的理論利用率為1。③由以上①和②分析，可知“電解法”和“CO2歧化法”中，K2MnO4的理論利用率之比為3∶2。 (5)根據(jù)滴定反應的化學方程式：2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，可以計算出所配制的高錳酸鉀溶液的濃度為 molL－1，則1.080 0 g樣品中所含高錳酸鉀的質量為 molL－10.1 L158 gmol－1，則可計算出該樣品的純度為100%。學科 答案　(1)增大反應物接觸面積，加快化學反應速率，提高原料利用率 (2)2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O　 (3)提高氧氣的壓強，加快反應速率，提高軟錳礦轉化率 (4)①KHCO3　②MnO－e－===MnO　H2　③3∶2 (5)100% 6．(2015課標全國卷Ⅱ，36，15分)苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工業(yè)上可用異丙苯氧化法生產(chǎn)苯酚和丙酮，其反應和工藝流程示意圖如下： 相關化合物的物理常數(shù) 物質 相對分子質量 密度/(gcm－3) 沸點/℃ 異丙苯 120 0.864 0 153 丙酮 58 0.789 8 56.5 苯酚 94 1.072 2 182 回答下列問題： (1)在反應器A中通入的X是________。 (2)反應①和②分別在裝置________和________中進行(填裝置符號)。 (3)在分解釜C中加入的Y為少量濃硫酸，其作用是________，優(yōu)點是用量少，缺點是_______________________________________________________。 (4)反應②為________(填“放熱”或“吸熱”)反應。反應溫度應控制在50～60 ℃，溫度過高的安全隱患是____________________________________ _____________________________________________________________。 (5)中和釜D中加入的Z最適宜的是________(填序號，已知苯酚是一種弱酸)。 a．NaOH b．CaCO3 c．NaHCO3 d．CaO (6)蒸餾塔F中的餾出物T和P分別為________和________，判斷的依據(jù)是_______________________________________________________________。 (7)用該方法合成苯酚和丙酮的優(yōu)點是_______________________________。 解析　(1)根據(jù)反應①和工藝流程示意圖可知，反應①在反應器A中進行，通入的X是氧氣或空氣。(2)反應②是分解反應，應在分解釜C中進行。(3)反應②是在酸性條件下進行，則濃硫酸作催化劑；濃硫酸具有強酸性，可腐蝕設備。(4)反應②的ΔH<0，屬于放熱反應；若溫度過高，異丙苯過氧化氫可能發(fā)生副反應，甚至發(fā)生爆炸。(5)加入Z的目的是中和硫酸，但不能與苯酚反應，苯酚是一種酸性比碳酸弱但比NaHCO3強的弱酸，可與NaOH、CaCO3、CaO反應，而不與NaHCO3反應，因此只有NaHCO3符合。(6)由于丙酮的沸點遠低于苯酚，所以丙酮先被蒸餾出來，即T為丙酮，P為苯酚。(7)由反應①和反應②可知，用該方法合成苯酚和丙酮，原子利用率為100%。 答案　(1)氧氣(或空氣)　(2)A　C (3)催化劑(提高反應速率)　腐蝕設備 (4)放熱　可能會導致(過氧化物)爆炸(其他合理答案也可) (5)c (6)丙酮　苯酚　苯酚的沸點遠高于丙酮 (7)原子利用率高 B卷　地方卷 　化學與資源的開發(fā)利用 1．(2015海南化學，20，20分)Ⅰ.下列有關海水綜合利用的說法正確的是(雙選)(　　) A．電解飽和食鹽水可制得金屬鈉 B．海帶提碘只涉及物理變化 C．海水提溴涉及到氧化還原反應 D．海水提鎂涉及到復分解反應 Ⅱ.鐵在自然界分布廣泛，在工業(yè)、農業(yè)和國防科技中有重要應用。 回答下列問題： (1)用鐵礦石(赤鐵礦)冶煉生鐵的高爐如圖(a)所示。原料中除鐵礦石和焦炭外還有________。除去鐵礦石中脈石(主要成分為SiO2)的化學反應方程式為________、________；高爐排出氣體的主要成分有N2、CO2和________(填化學式)。 (2)已知： ①Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝＋494 kJmol－1 ②CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283 kJmol－1 ③C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110 kJmol－1 則反應Fe2O3(s)＋3C(s)＋O2(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)的ΔH＝________ kJmol－1。理論上反應________放出的熱量足以供給反應________所需要的熱量(填上述方程式序號)。 (3)有人設計出“二步熔融還原法”煉鐵工藝，其流程如圖(b)所示，其中，還原豎爐相當于高爐的________部分，主要反應的化學方程式為________；熔融造氣爐相當于高爐的________部分。 (4)鐵礦石中常含有硫，使高爐氣中混有SO2污染空氣，脫SO2的方法是______________________________________________________________。 解析?、?A項，電解飽和食鹽水的產(chǎn)物為氫氧化鈉、氫氣和氯氣，不可能制得金屬鈉，錯誤；B項，海帶中的碘元素以碘離子的形式存在，海帶提取碘涉及化學變化，錯誤；C項，海水的溴元素以化合態(tài)形式存在，從海水提取溴涉及到氧化還原反應，正確；D項，濃縮的海水中加入生石灰[與水反應生成Ca(OH)2]得到Mg(OH)2沉淀，Mg(OH)2又與鹽酸發(fā)生復分解反應Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，故海水提取鎂涉及到復分解反應，正確。故選CD。 Ⅱ.(1)用鐵礦石冶煉生鐵的原料中除鐵礦石和焦炭外，還需石灰石，用以除去鐵礦石中的脈石(主要成分為二氧化硅)，化學反應方程式為CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3；高爐排出氣體的主要成分為N2、CO2和CO等。 (2)根據(jù)蓋斯定律：①＋②3得反應：Fe2O3(s)＋3C(s)＋O2(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)的ΔH＝－355 kJmol－1。理論上反應②③放出的熱量足以供給反應①所需的熱量。 (3)分析流程圖中可知“二步熔融還原法”煉鐵工藝中，還原豎爐相當于高爐的爐腰部分，主要反應的化學方程式為3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2；熔融造氣爐相當于高爐的爐腹部分。 (4)脫SO2 的方法是用堿液吸收(氫氧化鈉溶液或氨水等)。 答案?、?CD Ⅱ.(1)石灰石　CaCO3CaO＋CO2↑　CaO＋SiO2CaSiO3　CO (2)－355?、冖邸、? (3)爐腰　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　爐腹 (4)用堿液吸收(氫氧化鈉溶液或氨水等) 　化學與材料制造 2．(2013山東理綜，31，8分)廢舊硬質合金刀具中含碳化鎢(WC)、金屬鈷(Co)及少量雜質鐵，利用電解法可回收WC和Co。工藝流程簡圖如下： (1)電解時廢舊刀具作陽極，不銹鋼作陰極，HCl溶液為電解液。陰極主要的電極反應式為_______________________________________________。 (2)凈化步驟所得濾餅的主要成分是________________。回收的洗滌液代替水配制電解液，目的是回收利用其中的________________。 (3)溶液Ⅰ的主要成分是________。洗滌CoC2O4不充分對最終產(chǎn)品純度并無明顯影響，但焙燒時會造成環(huán)境污染，原因是_____________________。 (4)將Co2O3還原成Co粉的化學反應方程式為_____________________ _____________________________________________________________。 解析　(1)HCl溶液為電解液，不銹鋼做陰極的反應為2H＋＋2e－===H2↑。 (2)加入H2O2，將Fe2＋氧化為Fe3＋，因此濾餅主要成分為Fe(OH)3，洗滌液中含Co2＋需回收利用。 (3)CoC2O4焙燒時若含NH4Cl會產(chǎn)生NH3和HCl，污染環(huán)境。 答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑　(2)Fe(OH)3　Co2＋(或Co) (3)NH4Cl　焙燒時NH4Cl分解產(chǎn)生NH3和HCl (4)Co2O3＋3H22Co＋3H2O