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【备战2017】高考化学一轮复习同步(精讲+精练+精析):专题24 化学与技术(选修)试题(含解析)

资料类别: 化学/同步

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专题24  化学与技术(选修)
化学与技术专题包含三个方面,分别是资源开发、材料的制造与应用以及工农业生产。资源开发包括化石原料、海水的综合利用、废旧物质的再循环使用等。材料包括硅酸盐工业、新型材料、金属材料、高分子材料,以及与之相关的金属的电化学防护,有机高分子中的聚合与缩聚等知识。工农业生产包括合成氨反应、侯氏制碱、化肥的正确使用等。通过近几年高考情况及最新的考试说明预测2017年高考中继续以选考题形式出现。突破该模块的重点是要注意与化学反应原理的知识相结合分析工业生产。

☆★考点一:化学与资源开发利用
1、了解化学在水处理中的应用。
(1)天然水中所含的杂质及其处理方法。
含有的杂质主要有悬浮物质、胶体物质和可溶物质等。
饮用水(自来水)的处理工序:原水→ 过滤→ 吸附→ 杀菌。
常见的混凝剂:铝盐和铁盐等。
用于自来水消毒杀菌的消毒剂有:漂白粉精、氯气、二氧化氯和臭氧等。
常用吸附剂:活性炭(表面积大、吸附能力强,可除去水中异味)。
(2)污水处理
处理污水的主要方法是生物化学方法。通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥,在强力通入空气的条件下,微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖,将有机物分解为二氧化碳、水等无机物。
(3)硬水软化
常见的硬水软化方法:加热煮沸法、离子交换法和药剂法。
2、了解海水的综合利用,了解海水淡化的主要方法。
海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、反渗透法和冷冻法。
3、了解合成氨的主要原理、原料,重要设备、流程和意义,了解催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
4、了解电解食盐水的基本原理,了解氯碱工业产品的主要用途。了解食盐水电解工艺和主要设备——石棉隔膜电解槽。
(1)食盐水电解原理:
(2)食盐水电解工艺——石棉隔膜电解槽
石棉隔膜的作用:阻止气体通过,防止氯气与阴极氢气、氢氧化钠接触反应。
精制食盐水的目的:防止隔膜堵塞,提高产品的纯度。
5、了解接触法制硫酸的生产工艺、了解各阶段反应的主要设备;了解硫酸工业中“三废”的治理和综合利用。
生产过程	造气	接触氧化	SO3的吸收		反应原理	S+O2SO2
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2	2SO2+O22SO3	SO3+H2O=H2SO4		主要设备	沸腾炉	接触室	吸收塔		生产工艺	(1)将黄铁矿粉碎至细颗粒;
(2)炉气需经净化、干燥后,才能进入接触室。	(1)用上下两层催化剂;
(2)接触室中安装热交换器	(1)用质量分数为98.3%的浓硫酸吸收SO3
(2)塔内放油瓷环(扩大接触面积)		硫酸工业的“三废”治理:
 废渣处理:黄铁矿矿渣可用炼铁(要注意除硫),制硫酸铁、铁红颜料(氧化铁)等。
污水处理:硫酸工业中的污水,含有硫酸、氟化物、铁、铅离子等杂质,用石灰乳中和硫酸
Ca(OH)2 +H2SO4=CaSO4+2H2O,产生氢氧化铁絮状沉淀并吸附其他重金属离子。 
尾气吸收:尾气中的少量SO2用氨水吸收。
     SO2+2NH3+H2O= (NH4)2SO3        (NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3
6、了解从海水中提取镁的过程和原理,了解从铝土矿中提取铝的过程和原理及铝制品在生活中的广泛应用。
(1)海水中提取镁的流程及涉及的化学方程式
CaO + H2O= Ca(OH)2
MgCl2 + Ca(OH)2=Mg(OH)2↓ + CaCl2
Mg(OH)2 + 2HCl= MgCl2+2H2O
MgCl2 ·6H2O =MgCl2 + 6H2O
MgCl2(熔融)= Mg + Cl2↑
(2)从铝土矿中提取铝

【例1】化学·选修2:化学与技术(15分)水处理技术在生产、生活中应用广泛,对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。
(1)水的净化和软化的区别是________。
(2)①生活用水必须保证安全,自来水厂需要对取自江河湖泊中的淡水进行杀菌消毒、混凝沉淀、过滤等工艺处理,这三项处理的正确顺序是_________。
②下列试剂能够用来对自来水进行杀菌消毒,且不会造成二次污染的是_______填字母)。
a.福尔马杯       b.漂白粉        c.氯气         d.臭氧
(3)Na2FeO4是一种新型水处理剂,工业上可用FeSO4制备Na2FeO4其工艺流程如下:

①工业上常用硫酸亚铁作混凝剂除去天然水中含有的悬浮物和胶体,为了达到更好的效果,要将待处理水的pH调到9左右,再加人绿矾。请解释这一做法的原因:________________________。(用必要的离子方程式和文字描述)。
②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化学方程式:____________。
(4)石灰纯碱法是常用的硬水软化方法,已知25℃时Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,现将等体积的Ca(OH)2溶液与Na2CO3溶液混合(假设溶液体积具有加和性),若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10-5mol/L,则生成沉淀所需Ca(OH)2溶液的最小浓度为____________。
【答案】(1)水的净化是用混凝剂将水中的胶体及悬浮物沉淀下来,而水的软化是除去水中较多的钙离子和镁离子(2分)
(2)①混凝沉淀→过滤→杀菌消毒(2分)    ②d(2分)
(3)①Fe2+在碱性条件下易被氧化成Fe3+,进而水解生成Fe(OH)3胶体,起到较好的混凝作用,4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3(胶体)(3分)
②2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH==2Na2FeO4+3NaCl+5H2O(3分)
(4)2.0×10-4 mol·L-1 (3分)
考点:考查氧化还原反应、无机流程题、难溶物的Ksp有关计算。


☆★考点二:化学与材料的制造、应用
1、了解有机合成对人类生活的重要意义,了解阿司匹林、洗涤剂等的合成过程及其相应的反应类型;了解纤维素和橡胶的加工工艺及结构特点。
(1)以氯苯为原料合成阿司匹林课本45页
(2)十二烷基苯磺酸钠的合成
洗衣粉的主要成份之一是烷基苯磺酸钠,常用的有十二烷基苯磺酸钠,其合成路线如下:		

(3)纤维素酯的制造:纤维素高分子长链由许多葡萄糖单元构成,每个葡萄糖单元中含有羟基,能与硝酸或醋酸酐发生酯化反应,生成纤维素硝酸酯或纤维醋酸酯。
(4)天然橡胶与合成橡胶:天然橡胶是由许多蜷曲的线型高分子(聚异戊二烯分子)组成的,二烯烃的性质与乙烯相似,异戊二烯分子加聚时能发生1、4加聚。
2、了解铝的阳极氧化,电镀等金属表面处理的方法。了解氢氟酸蚀刻玻璃、用氯化铁制作电子线路板的化学原理。
(1)铝的阳极氧化:能使铝及铝的合金表面生成致密的氧化膜。
(2)电镀:运用电解的原理,在金属器件表面形成一薄层有抗腐蚀、抗磨损能力的金属镀膜的过程。
3、了解改变材料组成、提高材料纯度方法,了解粗硅提纯和光纤的制造,了解纳米材料的特点和性能。
(1)改变材料的组成
合金:分为金属固溶体、金属化合物和机械混合物等三类。
硅酸盐材料和特种陶瓷。
(2)粗硅提纯
原理: SiO2+2CSi(粗硅)+2CO↑     Si(粗硅)+2Cl2SiCl4  
SiCl4+2H2Si+ 4HCl
4、了解复合材料的组成、性能特点及其应用。
复合材料由两种或两种以上性质不同的材料组合而成,通常有基本材料和分散于其中的增强材料两部分组成。
【例2】(12分)铬铁矿主要成分为FeO·Cr2O3,含有SiO2、Al2O3等杂质。工业上用铬铁矿制备红矾钠(Na2Cr2O7)的流程如下图所示:

煅烧时反应为:4 FeO·Cr2O3+7 O2 +20 NaOH8 Na2CrO4 + 4 NaFeO2+10 H2O
(1)步骤①是在坩埚中进行煅烧,可用作此坩埚材料的是      。
A.铁       B.氧化铝        C.石英         D.陶瓷
(2)步骤①煅烧反应极慢,需要升温至NaOH呈熔融状态,反应速率才加快,其原因为______。
(3)步骤②中NaFeO2会强烈水解生成氢氧化铁沉淀,其化学方程式为                  。
(4)将五份滤液1分别在130℃蒸发1小时,各自冷却到不同温度下结晶,保温过滤,所得实验数据如下表。根据数据分析,步骤③的最佳结晶温度为___________。

(5)步骤④中滤渣3的成分是_________________________。
(6)假设该流程中铬元素完全转化为红矾钠,则该铬铁矿中铬元素的质量分数为_____(用含m1、m2的代数式表示)。
【答案】(1)A  (1分)(2)熔融后增大了反应物的接触面积  (2分)
(3)NaFeO2 + 2H2O = Fe(OH)3↓ + NaOH     (2分)  (4) 40(2分)
(5)Fe(OH)3 、H2SiO3 (或H4SiO4 )(2分)(6)52m2/131m1        (2分)
考点:考查物质制备工艺流程图的分析与应用

☆★考点三:化学与工农业生产
1、了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用。
2、了解化学肥料、农药等在生产中的作用。
农作物生长需要多种化学元素,其中对N、P、K三种元素的需要量较大,土壤不能满足植物生长的需要,需要施肥。
3、了解煤的脱硫处理的目的与主要途径。了解固体废弃物处理的基本思路和方法。
(1)煤的脱硫处理
燃烧技术:CaCO3→ CaO→CaSO3→CaSO4
煤炭燃烧后的烟气净化技术:将煤燃烧产生的烟气通入吸收塔,用石灰水淋洗。反应的化学方程式为SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O 2CaSO3+O2 =2CaSO4
微生物脱硫技术:利用微生物,使煤里FeS2中的硫元素与空气、水作用,转化为硫酸除去。
固体废弃物处理
基本方法是:先分类,后处理。回收利用、垃圾发电、城市固体垃圾分类标志。
4、了解绿色化学的含义和绿色化学的主要原则。了解绿色化学工艺的基本特点,了解绿色化学产品的特征。
含义:原料中所有的原子全转化为产品中的原子,实现零排放。
工艺“四化”——原料绿色化、催化剂绿色化、溶剂绿色化、产品绿色化。
绿色化学产品特征
使用时:不影响健康。不污染环境和不危害生态。
用完后:可循环利用,造新产品,或可降解成无害物。
【例3】坐落在沿海地区的某纯碱厂是我国重点大型企业,其生产工艺流程可简要表示如图所示:

(1)上述生产纯碱的方法称________________;副产品的一种用途为_______________。
(2)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了__________(填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作所需玻璃仪器有烧杯、_______________________等。
(3)母液中含有NaCl、NH4Cl、_____________________(以化学式表示)。向母液中通入氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有___________ 
硫酸铜晶体(CuSO4·xH2O),采用加热法测定该晶体中结晶水x的值,实验数据记录如下:
坩埚质量	坩埚与晶体总质量	加热后坩埚与固体总质量				第一次称量	第二次称量		11.710g	22.700g	18.621g	a		(4)若无需再进行第三次称量,则a的数值范围应为                          。
(5)若加热后坩埚与固体总质量为18.620g,计算x 的实测值                     (保留二位小数),相对误差                              。
【答案】(1)联合制碱法(或侯德榜制碱法)  化肥(或电解液或焊药等) (2分 )
(2)I 漏斗、玻璃棒(3分 )
(3)NH4HCO3  (NaHCO3)(1分 )增大NH4+浓度,使NH4Cl更多析出、使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl的纯度(2分 )
(4)18.621±0.001 (1分)
(5)5.25 (2分)     +5%(2分)
考点:考查物质的性质,操作的判断,对流程的分析,物质化学式的计算,误差的计算




1.【2016年高考新课标Ⅰ卷】【化学——选修2:化学与技术】(15分)
高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:

回答下列问题:
(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是                         。
(2)“平炉”中发生的化学方程式为                        。
(3)“平炉”中需要加压,其目的是                        。
(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成K2MnO4,MnO2和             (写化学式)。
②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为      
                ,阴极逸出的气体是               。
 ③“电解法”和“歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为               。
(5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.0800 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL,该样品的纯度为                    
(列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。
【答案】(1)增大反应物接触面积,加快反应速率,提高原料利用率;
(2)2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O;
(3)提高氧气的压强,加快反应速率加快,增加软锰矿的转化率;
(4) ① KHCO3;②MnO42--e-=MnO4-;H2;③3:2;
(5) 。
压强,就可以使反应物氧气的浓度增大,根据外界条件对化学反应速率的影响,增大反应物的浓度,可以使化学反应速率加快;再结合外界条件对化学平衡移动的影响,任何反应都具有一定的可逆性,该反应的正反应是气体体积减小的反应。若增大压强,可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,故可以提高原料的转化率; (4) ①在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,这时K2MnO4会发生歧化反应,生成KMnO4,MnO2,根据质量守恒定律可知,另外一种生成物是KHCO3;根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒,可得该反应的化学方程式是:3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3;②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,在电解槽中阳极,MnO42-失去电子,发生氧化反应,产生MnO4-。阳极的电极反应式是:MnO42--e-=MnO4-;在阴极,溶液中的水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出,阴极的电极反应式是:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。所以阴极逸出的气体是H2;总反应方程式是:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH;③根据“电解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH 可知K2MnO4完全转化为KMnO4,所以K2MnO4的理论利用率是100%;而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3;中,反应的K2MnO4中只有2/3反应转化为KMnO4,所以K2MnO4的理论利用率是2/3,故“电解法”和“CO2歧化法”制取KMnO4时K2MnO4的理论利用率之比为1:2/3=3:2;(5)根据离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+ 6H+= 2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4与草酸反应的关系式是:2KMnO4~5H2C2O4。取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL,则配制的溶液的浓度为:。则1.0800g样品中含KMnO4的物质的量为:n(KMnO4)=c·V= ,由于样品的质量是1.0800g,则该样品含有的KMnO4的的纯度为:ω=。
【考点定位】考查物质制备工艺流程的知识。
【名师点睛】化学反应速率和化学平衡理论是重要的化学原理。影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂等。对于固体来说,其浓度不变,所以要使反应速率加快,可通过将固体粉碎成细小的颗粒、搅拌等方法进行。外界条件对化学平衡移动的影响可通过勒夏特列原理进行分析,但是平衡移动的趋势是微弱的,不能改变这种改变。会根据反应方程式分析判断物质的转化率的大小,转化率大的反应速率不一定快,物质的转化率大小与反应快慢是不同的概念,要掌握其区别与联系。会根据方程式中相应物质之间的关系进行有关物质的量的化学计算。本题将化学反应速率、化学平衡、电解原理、滴定方法的应用综合一起考查,反映了考生的综合应用知识分析、解决问题的能力。

2.【2016年高考新课标Ⅲ卷】[化学——选修2:化学与技术](15分)
聚合硫酸铁(PFS)是谁处理中重要的絮凝剂,下图是以回收废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。

回答下列问题
(1)废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁,铁锈的主要成分为_________。粉碎过筛的目的是_______
(2)酸浸时最合适的酸是_____,写出铁锈与酸反应的离子方程式_____________________。
(3)反应釜中加入氧化剂的作用是_________,下列氧化剂中最合适的是____________(填标号)。
A.KMnO4        B.        C.       D.
(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内,pH偏小时Fe3+水解程度弱,pH偏大时则_______。
(5)相对于常压蒸发,减压蒸发的优点是______。
(6)盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标,定义式为(n为物质的量)。为测量样品的B值,取样品mg,准确加入过量盐酸,充分反应,再加入煮沸后冷却的蒸馏水,以酚酞为指示剂,用c的标准NaOH溶液进行中和滴定(部分操作略去,已排除铁离子干扰)。到终点时消耗NaOH溶液V mL。按照上述步骤做空白对照试验,消耗NaOH溶液,已知该样品中Fe的质量分数w,则B的表达式为__________
【答案】(1)Fe2O3·xH2O;选取细小颗粒,增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率 ;(2)硫酸Fe2O3·xH2O+6H+=2Fe3++3SO42-+(x+3)H2O;(3)氧化Fe2+ ,c ;(4)pH过大,容易生成Fe(OH)3,产率降低;(5)减压蒸馏,可防止温度过高,聚合硫酸铁分解 ;(6)。
【解析】
【考点定位】考查化学与技术模块分析,侧重于物质制备  
【名师点睛】本题考查工艺流程问题,涉及元素及其化合物的性质、环境保护、压强和沸点的关系等知识,从能力上考查了学生阅读能力、分析问题、处理问题、解决问题的能力。体现了化学是一门实用性学科,从而提高学生学习化学的积极性和学习的兴趣。在一定程度上考查了学生的知识的灵活运用能力和分析问题解决问题的能力。化学反应中提高反应速率,影响反应速率因素有:温度、浓度、催化剂、压强、固体颗粒等,粉碎的目的:增加和硫酸接触面积,加快反应速率;物质的制备中除去杂质,不能引入新杂质,因此酸浸,审清目标产物,故应选择硫酸,在工业生产中,要注意环境的保护,过氧化氢被称为“绿色氧化剂”,还原产物是水,对环境无污染;工业生产中除了提高目标产物的产量,同时还要注意节省原料,达到利益最大,不能加入原料过多,容易造成原料的浪费。本题有些难度。
3.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】[化学——选修2:化学与技术](15分)
氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:

回答下列问题:
步骤①中得到的氧化产物是_________,溶解温度应控制在60~70度,原因是__________。
写出步骤③中主要反应的离子方程式___________。
步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是_________(写名称)。
上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是                               。
步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有__________(填字母)
A.分馏塔     B.离心机     C.反应釜      D.框式压滤机
(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于若两的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a mol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中Cr2O72-被还原为Cr3+,样品中CuCl的质量分数为__________。
【答案】(15分)
(1)CuSO4或Cu2+; 温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解
(2)2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+
(3)硫酸
(4)醇洗有利加快去除CuCl表面水分,防止其水解氧化
(5)B、D
(6)
【考点定位】考查对工业流程的分析、物质制备原理的分析判断、质量分数的计算;试题难度为较难等级。
【名师点晴】(1)、(2)问考查工业情景下的化学方程式的书写,注意考查考生氧化还原反化合价升降的预判和介质与主反应耦合的技巧,但反应并不难。(6)问中的计算要注意电子得失守恒、单位换算等问题。掌握氧化还原反应中电子得失数目与元素化合价升降数目相等,在反应过程中元素守恒是解决本题的关键。
4.【2015山东理综化学】(12分)[化学---化学与技术]
工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3,工艺流程如下:
已知:Na2CO3+NO+NO2=2NaNO2+CO2
(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有__________(填化学式)。
(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是_______。蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的_______(填操作名称)最合理。
(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是_______。母液Ⅱ需回收利用,下列处理方法合理的是________。
a.转入中和液  b.转入结晶Ⅰ操作   c.转入转化液    d.转入结晶Ⅱ操作
(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2:1,则生产1.38吨NaNO2时,Na2CO3的理论用量为______吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。
【答案】(1)NaNO3
(2)防止NaNO2的析出;溶碱
(3)将NaNO2氧化为NaNO2;c、d;
(4)1.59

【考点定位】本题通过化学工艺流程考查了化学在工业实践中的应用,包含了物质的推断、操作的作用的分析和选择、化学计算。
【名师点睛】解答本题的关键是应用所学基础知识,涉及了元素化合物的相关知识、溶质的析出、原料的综合利用,结合工艺流程图,正确分析化学工艺流程各环节的反应和作用,根据化学方程式,结合题目所给信息进行计算。
5.【2015海南化学】[选修2—化学与技术]
20—Ⅰ(6分)下列有关海水综合利用的说法正确的是
   A.电解饱和食盐水可制得金属钠  B.海带提碘只涉及物理变化 
C.海水提溴涉及到氧化还原反应  D.海水提镁涉及到复分解反应
20—Ⅱ(14分)
铁在自然界分别广泛,在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题:
(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的高炉如图(a)所示。原料中除铁矿石和焦炭外含有      。除去铁矿石中脉石(主要成分为SiO2 )的化学反应方程式为                  、                   ;高炉排出气体的主要成分有N2、CO2 和     (填化学式)。
(2)已知:①Fe2O3 (s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+494kJ·mol-1
②CO(g)+O2(g)=CO2(g)  ΔH=-283kJ·mol-1
③C(s)+ O2(g)=CO(g)  ΔH=-110kJ·mol-1
则反应Fe2O3 (s)+3 C(s)+ O2(g)=2Fe(s)+3CO2 (g) 的ΔH=     kJ·mol-1。理论上反应      放出的热量足以供给反应     所需的热量(填上述方程式序号)
   (3)有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺,其流程如图(b)所示,其中,还原竖炉相当于高炉的    部分,主要反应的化学方程式为                       ;熔融造气炉相当于高炉的      部分。
   (4)铁矿石中常含有硫,使高炉气中混有SO2 污染空气,脱SO2 的方法是          。
【答案】20—ⅠCD。
20—Ⅱ(1)石灰石, CaCO3CaO+CO2↑ 、 CaO+SiO2CaSiO3 ; CO。
(2)-355 ;②③,①。
   (3)炉身,Fe2O3 + 3CO2Fe+3CO2;炉腹。
   (4)用碱液吸收(氢氧化钠溶液或氨水等)。

【考点定位】本题考查化学与技术模块从自然资源到化学品,涉及海水的综合利用及高炉炼铁工艺。
【名师点睛】考查海水的综合利用、高炉炼铁、反应热的计算、盖斯定律、化学方程式的书写,考查学生利用所学知识解决实际问题的能力。学习化学的目的是为提高人类的生产、生活的质量,所以学习过程中要多联系生产、生活中的实际,培养学生能力。



1.【化学——选修2:化学与技术 】(15分)【2016届芜湖、马鞍山一模】熔炼法是工业上回收镁合金废料的常用方法,其流程为:

(1)废料预处理
 ①粉碎:有干态机械粉碎法和湿喷机械粉碎法,其中容易造成危险的方法是            ,理由是                                __。
②除油污和油漆:把油污和油漆一次性除去最适宜的方法是                       。
a .用热碱洗涤,过滤        b.用有机溶剂溶解,过滤           c.加热气化除去
(2)镁合金在加热到935K时熔化,并不断向其中通入氩气做保护气。若用二氧化碳做保护气,可能造成的后果是                                                                  
(用化学方程式表示)。
(3) 熔融镁中的杂质铁可加入固体硼砂(B2O3)除去,生成FeB2沉渣,其化学反应方程式为                                              。
(4)镁合金除了含有铁之外,还含有少量铝。加入C2Cl6可以除去液态镁中的氢气,还能把
      铝转化为Al4 C3沉渣:
     C2Cl6=2C+3Cl2                       3C+4Al=Al4C3  
    ①除气除渣炉排出的污染性气体有    。
    ②如果1t镁合金中,铝占3.6‰,则除去铝最少需要加入C2Cl6           g。
【答案】(1)①干态机械粉碎法;干态机械粉碎产生金属粉尘,容易引起爆炸;②C;
(2)2Mg+CO22MgO+C;(3)B2O3+Mg+Fe=FeB2+3MgO;(4)①氯气;②11850
考点:考查了物质的分离与提纯、有关方程式的计算、方程式、离子方程式的书写的相关知识。
2.【2016届东北三省四市一模】【化学——选修2:化学与技术】(15分)亚氯酸钠( NaCl02)是一种高效氧化剂和漂白剂,主要用于棉纺、纸张漂白、食品消毒、水处理等。已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2 3H2O,高于38 ℃时析出晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。纯ClO2易分解爆炸。一种制备亚氯酸钠粗产品的工艺流程如下:

(1) ClO2发生器中的离子方程式为    ,发生器中鼓人空气的作用可能是____(选填序号)。
a.将SO2氧化成SO3,增强酸性    b.稀释ClO2以防止爆炸  c.将NaClO3还原为ClO2
(2)吸收塔内反应的化学方程式为    ,吸收塔的温度不能超过20℃,其原因是____。
(3)从“母液”中可回收的主要物质是                      。
(4)从吸收塔中可获得NaCl02溶液,从NaCl02溶液到粗产品(NaClO2)经过的操作步骤依次为:①减压,55℃蒸发结晶;②    ;③    ;④低于60℃干燥,得到成品。
(5)为测定粗品中NaCl02的质量分数,做如下实验:  准确称取所得亚氯酸钠样品10.00 g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,  再滴人适量的稀硫酸,充分反应(ClO2-+ 4I-+ 4H+= 2H2O+ 2I2+ Cl-)。将所得混合液配成250mL待测溶液,取25.00 mL待测液,用2.000 mol.L-l Na2S203标准液滴定
  (I2+2S2O32-= 2I-+S4O62-),测得消耗Na2SO3溶液平均值为16.40mL。该样品中NaClO2  的质量分数为    。
【答案】(1)2ClO3-+SO2=2ClO2↑+SO42-      b;(2)2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑,防止H2O2分解
(3)Na2SO4 (4)过滤;38-60℃温水洗涤 (5)74.21%
考点:本题考查工艺流程。 
3.【2016届石家庄二模】[化学一选修2:化学与技术](15分)
    化学是人类进步的关键,化学为人类的生产、生活提供了物质保证。
  (1)纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。
①“氨碱法”产生大量CaCI2副产品,该工艺中生成CaCI2的化学反应方程式为__      
②“联合制碱法”中相关的化学反应方程式为                       
③CO2是制碱工业的重要原料,请阐述“联合制碱法”与“氨碱法”中C02的来源有何不同        。
   (2)铀(U)是核反应最重要的燃料,在核反应中有重要的应用。目前已经研制成功一种螫合型离子交换树脂,它专门吸附海水中的U4+,而不吸附其他元素,其反应原理为___    _(用离子方程式表示,树脂用HR代替,下同),发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生,并得到含铀的溶液,其反应原理为      。
  (3)钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。
    ①不锈钢中含有的铬元素是在炼钢过程的氧吹     (填“前”或“后”)加入。
    ②炼钢时,加入硅、锰和铝的目的是____     。
    ③炼铁和炼钢生产中,尾气均含有的主要污染物是____     ;从环保和经济角度考虑,上述尾气经处理可用作____     。
【答案】(1)①2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(2分)②NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)===NaHCO3↓+NH4Cl(2分)  2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(2分)③ “氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气(1分)
(2)4HR+U4+===UR4+4H+(2分)     UR4+4H+===4HR+U4+(2分)
(3)①  后(1分)    ②   脱氧和调整钢的成分(1分)    ③   CO ;燃料(或还原剂) (2分,各1分)

考点:考查化学与技术   
4.【2016届佛山二模】【化学—选修2:化学与技术】(15分)
利用天然气合成氨的工艺流程示意如下,完成下列填空:

(1)天然气脱硫采用了Fe(OH)3,Fe(OH)3可以再生循环,可以再生循环.写出上述工艺中由Fe2S3再生Fe(OH)3的化学方程式是      。含硫化合物遇到Fe3+的反应情况与反应条件有关.以NaHS溶液与FeCl3溶液混合为例:将溶液置于80°C的热水浴中,发现有红褐色沉淀生成,写出该反应的化学方程式:                                            。解释该反应在温度升高后能发生,而低温时不易发生的原因                         。
 (2) n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol,产生H2___mol(用含n的代数式表示)
 (3)K2CO3和CO2又反应在加压下进行.加压的理论依据是   (多选扣分)
a.相似相溶原理 B.勒夏特列原理 c艘喊中和原理
(4)整个流程有兰处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,还有一处循环未标明.请指出上述流程图中第三处循环的物质是    ·
(5)工业上制取的硝酸铵的流程图如下.请回答下列问题:

据图2可知工业上氨催化氧生成NO时.应该控制温度在     左右.其中在吸收塔中为了尽可能提高硝酸的产率,减少尾气排放.常常调节空气与NO的比例.写出吸收塔内发生反应的总化学方程式为      。
【答案】(1)2Fe2S3+6H2O+3O2 =6S+4Fe(OH)3     (2分;物质书写正确得1分,配平1分。任一物质有错误得0分。下同)FeCl3+3NaHS+3H2O=Fe(OH)3↓+3H2S↑+3NaCl(写成可逆符号也给分)   (2分)
水解是吸热反应(1分),温度升高,平衡向吸热反应方向进行,所以高温该反应容易发生(1分)(若回答温度升高,H2S逸出,平衡正向移动只能得1分)
(2)2.7n (2分)    (3)b  (2分,多选一个倒扣1分,扣完为止。若写成B不给分)
(4)N2和H2(2分,一个1分,若多写倒扣1分,扣完为止)
5)800℃(1分,790℃到800℃范围内任一温度都得1分)

考点:考查无机流程  
5.【2016届遵义二次联考】(15分)【选修2 :化学与技术】 
某工厂的镀铜废水中含有CN-和Cr2O72一离子,需要处理达标后才能排放。该厂拟用下列流程进行废水处理,回答下列问题:

(1)流程中可用pH 试纸测定溶液的pH,pH试纸的使用方法是_______;
(2)步骤②中反应无气体放出,该反应的离子方程式为____;
(3)步骤③中,每处理1.0molCr2O7—时转移电子数为6NA,该反应的离子方程式为_____; 
 (4)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,再加Na2S溶液,蓝色沉淀转化成黑色沉淀,产生该现象对应的离子方程式为_________。
含氰化物的废水必须经检测达标后(排放标准为CN—的含量<0.5mg/L)才能排放。现取该法处理      后的废水100.0mL,用“试银灵”为指示剂、1.0×10-4mol/L的AgNO3标准溶液滴定,终点时溶液由黄色变为橙红色,消耗标准液的体积为5.00mL,反应的离子方程式为Ag + 2CN—=[Ag(CN)2]一,该水样中CN-的含量为________mg/L(不考虑Cr等元素的干扰)。该厂处理后的废水能否合法排放________。
【答案】(1)用镊子夹取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸的中央,变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pH (其他合理答案亦可)( 2分)
(2)CN-+ClO-=CNO-+Cl-(3分)
(3)3S2O32-+4Cr2O72-+26H+=6SO42-+Cr3++13H2O(3分) 
(4)Cu2++2OH=Cu(OH)2↓  Cu(OH)2(S)+S2- (aq)=CuS(s)+2OH-(aq)(各2分)
(5)0.26(2分)能(1分)
考点:考查氧化还原反应以及离子方程式的书写。 
6.【福建省厦门市2014-2015学年高三上学期期末质量检测】(12分)铬铁矿主要成分为FeO·Cr2O3,含有SiO2、Al2O3等杂质。工业上用铬铁矿制备红矾钠(Na2Cr2O7)的流程如下图所示:

煅烧时反应为:4 FeO·Cr2O3+7 O2 +20 NaOH8 Na2CrO4 + 4 NaFeO2+10 H2O
(1)步骤①是在坩埚中进行煅烧,可用作此坩埚材料的是      。
A.铁       B.氧化铝        C.石英         D.陶瓷
(2) 步骤①煅烧反应极慢,需要升温至NaOH呈熔融状态,反应速率才加快,其原因为______。
(3)步骤②中NaFeO2会强烈水解生成氢氧化铁沉淀,其化学方程式为                  。
(4)将五份滤液1分别在130℃蒸发1小时,各自冷却到不同温度下结晶,保温过滤,所得实验数据如下表。根据数据分析,步骤③的最佳结晶温度为___________。

(5)步骤④中滤渣3的成分是_________________________。
(6)假设该流程中铬元素完全转化为红矾钠,则该铬铁矿中铬元素的质量分数为_____(用含m1、m2的代数式表示)。
【答案】(1)A  (1分)(2)熔融后增大了反应物的接触面积  (2分)
(3)NaFeO2 + 2H2O = Fe(OH)3↓ + NaOH     (2分)  (4) 40(2分)
(5)Fe(OH)3 、H2SiO3 (或H4SiO4 )(2分)(6)52m2/131m1        (2分)
考点:考查物质制备工艺流程图的分析与应用
7.【贵州省七校联盟2015届高三第一次联考理综化学试题】【化学-选修2:化学与技术】(15分)
重铬酸钠俗称红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O),是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备红矾钠的流程如下:

(1)化学上可将某些盐写成氧化物的形式,如Na2SiO3可写成Na2O·SiO2,则Fe(CrO2)2可写成__________。
(2)煅烧铬铁矿时,矿石中难溶的Fe(CrO2)2生成可溶于水的Na2CrO4,反应化学方程式如下:4Fe(CrO2)2+ 8Na2CO3+7O2 = 2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 。为了加快该反应的反应速率,可采取的措施是___。(写一种即可)
(3)已知CrO42-在不同的酸性溶液中有不同的反应,如:
2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O;     3CrO42-+4H+= Cr3O102-+2H2O 
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的是__________________________________________。
②混合溶液乙中溶质的化学式是_________________________________________________。
(4)在含Cr2O72-废水中存在着平衡:Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,请写出该平衡的平衡常数表达式K=________,若继续加水稀释,平衡将_________移动(填“正向”、“逆向”“不”)。
(5)请配平碱性溶液还原法中发生的离子反应:
□Cr2O72-+□S2-+□H2O ——□Cr(OH)3+□S2O32-+□OH-
【答案】(15分)(1)FeO·Cr2O3(2分)(2)粉碎矿石、升高温度(2分)
(3)① 少量不能除尽Na2CO3等杂质,过量会生成Na2Cr3O10等副产物。(2分)
② Na2Cr2O7和Na2SO4(2分)
(4)c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-) (2分);正向(2分)
(5) 4  6  19  8  3  14  (3分)

考点:考查盐的氧化物的表示、影响化学反应速率的因素、反应条件的控制、物质的成分、化学平衡常数的表达式的书写及平衡移动的方向、离子反应方程式的配平的知识。     
8.【河北省保定市2015届高三上学期期末调研考试】[化学一选修2:化学与技术](15分)
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一,在化学工业的很多领域都要用到浓硫酸。
(1)在硫酸工业生产中,我国采用黄铁矿为原料生产SO2,反应的化学方程式为: ______,该反应在____(填设备名称)中进行。
(2)有关接触法制硫酸的下列说法中,正确的是____。
A.二氧化硫的接触氧化在合成塔中发生
B.吸收塔得到的是98. 3%的浓硫酸
C.煅烧含硫48%的黄铁矿时,若FeS2损失了2%,则S损失2%
D.接触室中采取高温是为了提高催化剂的活性和提高SO2的转化率
(3)科研工作者开发了制备SO2,再用电化学原理生产硫酸的方法,装置如图:为了稳定技术生产,硫酸的浓度应维持不变,则通人的SO2和水的质量比为____。
(4)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关,请根据下表信息,结合工业生产实际,选择最合适的生产条件是____。

(5)硫酸工厂排放的尾气中,含少量二氧化硫。为防止污染大气,在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收,然后再用稀硫酸处理。
①请写出这种尾气处理方法的优点(写出两点即可):
②若某硫酸厂每天排放的1万立方米(标准状况)尾气中含0.2%(体积分数)的SO2,通过上述方法处理,理论上需生石灰____kg。
【答案】(1)4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2   (2分)   沸腾炉(2分)(2)C(2分)
(3)16﹕29 (2分)  (4)4000C  1个大气压 (各1分)
(5)①原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得;可得到石膏副产品;产生的SO2含量较高可再利用作为原料(任写两点即可);(各1分) ② 50(3分)
考点:考查化学与技术模块的分析与应用



1. [化学——选修2:化学与技术](15)
工业上可用食盐和石灰石为主要原料,经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题:
(1)卢布兰芳是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料,在高温下进行煅烧,再浸取,结晶而制得纯碱。
①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为___________;
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为___________(已知产物之一为CaS);
(2)氨碱法的工艺如下图所示,得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。

①图中的中间产物C是_______,D_______。(写化学式);	
②装置乙中发生反应的化学方程式为_______;
(3)联合制碱法对氨碱法的改进,其优点是______________;
(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似,故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线,分析说明是否可行?__________。

【答案】(1)①2NaCl+ H2SO4(浓) Na2SO4 + 2 HCl↑
②Na2SO4 + 4C + CaCO3 CaS + Na2CO3 + 4CO
或Na2SO4 + 2C + CaCO3 CaS + Na2CO3 + 2CO2
(2)①Ca(OH)2 ,NH3;②NH3 + CO2 +NaCl +H2O = NaHCO3 + NH4 Cl
(3)保留了氨碱法的优点,使食盐的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可与合成氨厂联合,原料气氨气和一氧化碳都由氨厂提供,减少CaCO3 制 CO2 这一工序,降低了能耗与污染。
(4)不可行,因为碳酸氢钾溶解度较大,且在常温下与氯化钾的溶解度差别小,在氨盐水碳酸化时无法大量析出。
考点:工业制纯碱;溶解度;实验的基本操作
2. [化学—选修化学与技术] (15分)
世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒,而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体,易溶于水、不稳定、呈黄绿色,在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释,同时需要避免光照、震动或加热。实验室以电解法制备ClO2的流程如下:


(1)ClO2中所有原子       (填“是”或“不是”)都满足8电子结构。上图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色,除去杂质气体可选用       
 A.饱和食盐水    	B.碱石灰    		C.浓硫酸    		D.蒸馏水 
(2)稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品,下列说法正确的是      
 A.二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理
 B.二氧化氯的消毒效率比氯气的消毒效率高
 C.稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围
 D.在工作区和成品储藏室内,要有通风装置和监测及警报装置
(3)欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备。化学反应方程式为                  。缺点主要是产率低、产品难以分离,还可能污染环境。
(4)我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应制备,化学方程式是                  ,此法相比欧洲方法的优点是                          。
(5)科学家又研究出了一种新的制备方法,利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠,化学反应方程式为                                                    。此法提高了生产及储存、运输的安全性,原因是                              。
【答案】
(1) 不是     C   (每空1分)
(2)A、B、C、D  (全选给3分,漏选给2分)
(3)2NaClO3+4HCl(浓)= 2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O (2分)
(4)2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2 (2分)安全性好,没有产生毒副产品(2分)
(5)H2C2O4+2NaClO3+H2SO4  = Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O(2分)
     反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用(2分)
 
【考点定位】考查化学工艺生产,涉及的内容有物质的结构与性质。
3.【化学----化学与技术模块3】(15分)
七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。可利用化工厂生产硼砂的废渣M(主要成分是MgCO3,还含有MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3等杂质)来制取七水硫酸镁。已知:
表1  部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH
沉淀	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2		pH	5.2	3.2	9.7	11.2		表2  盐的溶解度(单位为 g/100g水)
温度	10℃	30℃	40℃	50℃	60℃		CaSO4	0.19	0.21	0.21	0.20	0.19		MgSO4·7H2O	30.9	35.5	40.8	45.6	——		由废渣M制取七水硫酸镁的工艺流程如下:

回答下列问题:
(1)过滤I的滤液中加入NaClO溶液的目的是                              ,
写出反应的离子方程式                 ,需要加热煮沸的目的是            。
(2)操作Ⅱ所用的玻璃仪器是                         。
(3)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+,其实验方法是                       。(用离子方程式表示).
(4)沉淀C的化学式是         ,过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是         。
【答案】(15分)[(2)小题3分,其余每空2分]
(1)将Fe2+氧化为Fe3+;
6Fe2++3ClO-+3H2O=2Fe(OH)3↓+ 4Fe3++3Cl-或2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O; 
促进Al3+、Fe3+的水解。
(2)烧杯、漏斗、玻璃棒     
(3)Fe3+  + 3 SCN-  =  Fe(SCN)3
(4)CaSO4·2H2O或CaSO4;防止MgSO4在温度降低时结晶析出。
【考点定位】氧化还原反应及其方程式的书写。
 














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