2022年高考化学 专题二十六 化学与技术（全国通用）

2022年高考化学 专题二十六 化学与技术（全国通用）非选择题1(xx长沙统考)海水资源丰富，海水中主要含有Na、K、Mg2、Cl、SO、Br、CO、HCO等离子。合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证。.火力发电燃煤排放的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：(1)天然海水的pH8，呈弱碱性。用离子方程式解释其原因_。(2)天然海水吸收了含硫的烟气后，要用O2进行氧化处理，其反应的化学反应方程式是_。氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是_。.重金属离子对河流及海洋会造成严重污染。某化工厂废水(pH2.0，1 gmL1)中含有Ag、Pb2等重金属离子。其浓度各约为0.01 molL1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：难溶电解质AgIAgOHAg2SPbI2Pb(OH)2PbSKsp8.310175.61086.310507.11091.210153.41028(3)你认为往废水中投入_(填字母序号)，沉淀效果最好。ANaOH BNa2S CKI DCa(OH)2(4)如果用生石灰处理上述废水，使溶液的pH8.0，处理后的废水中c(Pb2)_。(5)如果用食盐处理其只含Ag的废水，测得处理后的废水中NaCl的质量分数为0.117%(假设废水的密度为1.0 gcm3)。若环境要求排放标准为c(Ag)低于1.0108molL1，该工厂处理后的废水中c(Ag)_，是否符合排放标准_(填“是”或“否”)。已知Ksp(AgCl)1.81010解析 .天然海水中因CO、HCO水解而呈弱碱性。利用该性质可用海水吸收工业尾气中的二氧化硫，使之转化为亚硫酸及其盐，再经氧化使之转化为硫酸及其盐，最后稀释后中和排放。.(3)由表中数据看出Ag2S、PbS的Ksp数量级最小，且远远小于其他物质，故加入硫化物可使Ag、Pb2转化为Ag2S、PbS而除去。(4)c(Pb2)molL11.2103 molL1。(5)c(Cl)c(NaCl)0.02 molL1，c(Ag)molL19109 molL1。答案(1)COH2OHCOOH、HCOH2OH2CO3OH(2)2H2SO3O2=2H2SO4中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸(3)B(4)1.2103 molL1(5)9109 molL1是2(xx河南开封模拟)(1)天然水中含有细菌，其主要成分是蛋白质，指出两种家庭中能杀灭水中细菌的简单方法_、_；(2)现有一杯具有永久硬度的水，其中主要含有MgCl2、CaCl2。利用下列试剂中的一部分或全部，设计软化该水的实验方案。试剂：Ca(OH)2溶液；NaOH溶液；饱和Na2CO3溶液；肥皂水。实验方案：(填写下表)实验步骤现象离子方程式向硬水中加入Ca(OH)2溶液，直到_为止继续向溶液中加入_溶液，直到不再产生沉淀为止将上述混合物_(填操作)(3)利用海水得到淡水的方法有蒸馏法、电渗析法等。电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如图所示。a接电源的_极，口排出的是_(填“淡水”或“海水”)；(4)在(3)中某口排出的浓海水中溴元素的质量分数为a%，现用氯气将其中的溴离子氧化为溴单质，则处理1 000 t该浓海水需标准状况下的氯气的体积为_m3。解析(1)家庭中通常采用使蛋白质变性的方法杀灭水中的细菌。(2)硬水中含有Ca2、Mg2，先加Ca(OH)2溶液可使Mg2沉淀，再加饱和Na2CO3溶液使Ca2沉淀，最后通过过滤除去沉淀物。(3)电解池的阴极与电源的负极相连，阳极室发生反应2Cl2e=Cl2，Cl减少，Na向阴极室移动，口排出淡水。(4)海水中的溴元素以Br形式存在，由Cl22Br可知，需标况下的氯气的体积为22.4 L1 400 a103 L1 400am3。答案(1)加热加消毒剂(或紫外线消毒等)(2)实验步骤现象离子方程式不再产生沉淀白色沉淀Mg22OH=Mg(OH)2饱和Na2CO3白色沉淀Ca2CO=CaCO3过滤(3)负淡水(4)1 400a3(xx湖北武汉武昌区调研)世界环保联盟建设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、震动或受热。实验室以电解法制备ClO2的流程如图：(1)ClO2中所有原子_(填“是”或“不是”)都满足8电子结构。如图所示方法制得的混合气中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色，除去该杂质气体可选用_。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了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应用在食品工业中能有效地延长食品贮藏期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区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，但该方法缺点是产率低、产品难以分离，还可能污染环境。写出该方法发生反应的化学方程式_。(4)我国广泛应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_。解析(1)ClO2中氯原子最外层有7个电子，是奇数，而两个氧原子最外层共有12个电子，是偶数。所以ClO2中所有原子并不是都满足8电子结构。能使石蕊试液显蓝色的气体是氨气，氨气是碱性气体，可用浓硫酸吸收。(2)由题目所给信息知，二氧化氯可代替氯气用于工业和饮用水处理，是“绿色”消毒剂，A正确；由于二氧化氯具有消毒杀菌的功效，所以应用在食品工业中能有效地延长食品贮藏期，B正确；稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围，C正确；二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，故在工作区和成品储藏室区要有通风装置和监测及警报装置，D正确。(3)根据“可能污染环境”可知反应中有氯气生成，根据得失电子守恒、元素守恒等配平化学方程式。(4)根据题目所给信息知，反应物为NaClO2和Cl2，产物中有ClO2，根据得失电子守恒和元素守恒知该反应的化学方程式为2NaClO2Cl2=2NaCl2ClO2。(5)该方法中生成的二氧化碳起到稀释作用，提高了生产、储存及运输的安全性。答案(1)不是C(2)ABCD(3)2NaClO34HCl(浓)=2NaClCl22ClO22H2O(4)2NaClO2Cl2=2NaCl2ClO2产率高，易于分离，没有产生毒副产品(5)H2C2O42NaClO3H2SO4=Na2SO42CO22ClO22H2O反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用B组专项能力训练非选择题1(xx山东十校联考)硫酸铁铵aFe2(SO4)3b(NH4)2SO4cH2O广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵。请回答下列问题：(1)硫酸亚铁溶液中加H2SO4酸化的主要目的是_，滤渣A的主要成分是_。(2)下列物质中最适合作氧化剂B的是_(填字母)；氧化步骤反应的离子方程式为_。aNaClO bH2O2cKMnO4 dK2Cr2O7(3)操作甲的名称是_。(4)上述流程中，氧化之后和加热蒸发之前，需取少量溶液检验Fe2是否已全部被氧化，能否用酸性KMnO4溶液进行检验？_(填“能”或“不能”)，理由是_(可用语言或化学方程式说明)。(5)称取14.00 g硫酸铁铵样品，将其溶于水配制成100 mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14 g沉淀；向另一份中加入0.05 mol Ba(NO3)2，恰好完全反应。则该硫酸铁铵的化学式为_。解析(1)由题意可知，所用硫酸亚铁原料中含有少量硝酸钙，且酸化后的操作为过滤，由此可知加H2SO4酸化的主要目的是增大溶液中SO浓度，将Ca2转化为沉淀，同时还能抑制Fe2的水解。(2)加入B的目的是将Fe2氧化为Fe3，为了避免引入杂质，应选择H2O2作氧化剂。(3)操作甲的后续操作为过滤洗涤，再结合前面的操作可知操作甲为冷却结晶。(4)氧化时加入的氧化剂是H2O2，也能使酸性KMnO4溶液褪色，干扰Fe2检验。(5)向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到的2.14 g沉淀为Fe(OH)3，其物质的量为0.02 mol；向另一份中加入0.05 mol Ba(NO3)2，恰好完全反应，说明该份溶液中，所含SO的物质的量为0.05 mol，由此可得14.00 g样品中，Fe3的物质的量为0.04 mol，SO的物质的量为0.1 mol，根据电荷守恒可知NH的物质的量为0.1 mol20.04 mol30.08 mol，结晶水根据质量守恒可知的质量为14.00 g0.04 mol56 gmol10.1 mol96 gmol10.08 mol18 gmol10.72 g，水的物质的量为n(H2O)0.04 mol，由此可得样品中Fe3、SO、NH、结晶水的物质的量之比为2542，再结合题给样品化学式的形式，可得样品的化学式为Fe2(SO4)32(NH4)2SO42H2O。答案(1)增大溶液中SO浓度，将Ca2转化为沉淀，同时抑制Fe2水解CaSO4(2)bH2O22Fe22H=2Fe32H2O(3)冷却结晶(4)不能因为H2O2和Fe2均能使酸性KMnO4溶液褪色(5)Fe2(SO4)32(NH4)2SO42H2O2(xx石家庄模拟)以氯化钾和钛白粉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。其主要流程如图所示：(1)反应前需在FeSO4溶液中加入_(填字母)，以除去溶液中的Fe3。A锌粉 B铁屑 CKI溶液 DH2(2)反应需控制反应温度低于35 ，其目的是_。(3)工业生产上常在反应的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是_。(4)反应常被用于电解生产(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_。(5)写出碳酸亚铁在空气中煅烧的化学方程式：_。解析(1)除去FeSO4溶液中的Fe3最好选用铁屑。(2)如果温度过高会导致NH4HCO3分解，同样也会加快Fe2的水解，这样会使原料利用率降低。(3)由题图可看出反应中生成的K2SO4为固体，而K2SO4在无机溶剂中的溶解度比较大，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度，所以加入醇类溶剂的目的是降低K2SO4的溶解度。(4)根据电解池反应原理可知，阳极失电子发生氧化反应，本题实质是电解硫酸铵溶液，根据反应后的产物可写出正确的电极反应。答案(1)B(2)防止NH4HCO3分解，以及减少Fe2的水解(3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出(4)2SO2e=S2O(5)4FeCO3O22Fe2O34CO23(xx湖南怀化一模)(一)下图是工业开发海水的某工艺流程。(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_；电解槽中的阳极材料为_。(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按 Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？_；原因是_。(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四 氯化碳，原因是_。(二)为配制某培养液需要NaH2PO4和Na2HPO4(物质的量比为31)的混合液，每升混合液中含磷元素3.1 g。现用4.0 molL1H3PO4溶液和固体NaOH配制2.0 L该混合液。(1)写出相关反应的化学方程式_、_。(2)需取NaOH的质量为_g。解析(一)(1)氯碱工业采用的是阳离子交换膜电解槽。其离子膜和隔膜只允许阳离子通过，电解槽中的阳极材料一般为惰性电极，可采取石墨等。(2)如果按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备，则在加石灰水时，不仅产生Mg(OH)2，而且Ca2浓度增大，Ca2与溶液中原有的SO会产生CaSO4沉淀，导致产品不纯。(3)四氯化碳萃取溴的后处理比较复杂，同时对环境构成污染，不利于提高综合经济效益。(二)(1)酸碱中和反应，产生酸式盐的化学方程式为NaOHH3PO4=NaH2PO4H2O、2NaOHH3PO4=Na2HPO42H2O。(2)根据题意设Na2HPO4的物质的量为x mol，则NaH2PO4的物质的量为3x mol，(x3x)313.12.0，得x0.05，由Na守恒知n(NaOH)2x3x0.25 mol，m(NaOH)0.25 mol40 g/mol10 g答案(一)(1)阳离子(或Na)石墨(或其他合理答案)(2)否(或不能)如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂CaSO4沉淀，产品不纯(合理答案均计分)(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低、环境污染严重(合理答案均计分)(二)(1)NaOHH3PO4=NaH2PO4H2O2NaOHH3PO4=Na2HPO42H2O(2)10热点一化学与工农业生产(xx课标36，xx山东理综32，xx课标36，xx浙江理综，自选16)【演练1】 对工业生产流程的考查最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。具体生产流程如图所示：请回答下列问题：(1)操作a的名称是_，实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有_；在实验室中操作b的名称是_。(2)在装置a中还生成两种酸式盐，它们的化学式分别是_。(3)依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是_(结晶部分不写)。(4)“热交换器”是利用“废热”预热_，除此之外还可利用硫酸工业的“废热”_。(5)SO3在_(填设备名称)中用_吸收转化为发烟硫酸。解析(1)由向装置a中通入氨气和加入磷酸可知，在装置a中生成磷铵，结合通过操作b、a后有磷铵这种“产物”出现，故操作b为蒸发浓缩、冷却结晶，操作a为过滤，过滤操作需要漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台(含铁圈)和滤纸等。(2)磷酸是三元酸，可以形成两种酸式盐，即NH4H2PO4和(NH4)2HPO4。(3)由流程图中加入的硫酸及题干中提示的“石膏”可知A中含有CaSO4。(4)工业生产中的“废热”(温度较高的废水)可以加热反应物，也可以利用废热取暖或发电等。(5)工业生产时在吸收塔中用98%的浓硫酸吸收三氧化硫，防止三氧化硫直接溶于水后放出大量的热，从而使水沸腾，产生大量酸雾，影响三氧化硫的吸收。答案 (1)过滤铁架台(含铁圈)、滤纸蒸发浓缩、冷却结晶(2)NH4H2PO4、(NH4)2HPO4(3)CaSO4(4)参与反应的SO2和O2发电(其他合理答案均可)(5)吸收塔98%的浓硫酸热点二化学与资源的开发利用(xx课标36，xx课标36，xx山东理综28)【演练2】 对“获得洁净水”的考查水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：(1)天然水中溶解的气体主要有_、_；(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是_(填其中任何两种)，其净水作用的原理是_。(3)水的净化与软化的区别是_；(4)硬度为1的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2)1.2103molL1，c(Mg2)6104molL1，则此水的硬度为_；(5)若(4)中的天然水还含有c(HCO)8104molL1，现要软化10 m3这种天然水，则需先加入Ca(OH)2_g，后加入Na2CO3_g。解析(4)将Mg2形成的硬度转化为Ca2形成的硬度时，将每摩尔Mg2看做是等物质的量的Ca2即可，则此天然水中钙离子的总浓度为1.8103 molL1，每升水中相当于含CaO的质量为：1.8103 molL11 L56 gmol10.1 g，所以该天然水的硬度为10。(5)n(HCO)8104molL110 000 L8 mol，将其转化为CO需要氢氧化钙的物质的量为4 mol，沉淀水中的镁离子需氢氧化钙的物质的量nCa(OH)2n(Mg2)6104 molL110 000 L6 mol，共需加入Ca(OH)2的质量为10 mol74 gmol1740 g；n(Ca2)1.2103 molL110 000 L10 mol22 mol，将其完全转化为沉淀需要的碳酸银离子的总量为n(CO)22 mol，需加入n(Na2CO3)22 mol8 mol14 mol，m(Na2CO3)14 mol106 gmol11 484 g。答案(1)O2CO2(或氮气)(2)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等任意两种铝盐或铁盐在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体，它可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带异电的胶体微粒，使其聚沉，达到净化目的(3)水的净化是用混凝剂(如明矾等)将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子。(4)10(5)7401 484【演练3】 对“煤、石油、天然气”的考查煤是一种重要的化石燃料，在化工生产和日常生活中具有极其广泛的用途。请回答下列问题：(1)除煤外，还有两种化石燃料，它们的名称为_、_，化石燃料燃烧的产物之一是CO2，这种气体无毒，但也会对地球环境造成危害，这种危害是_。(2)从未来能源需求及安全性等方面考虑，对煤进行综合利用是保证经济可持续发展的基本战略。综合利用煤的方法很多，有煤的气化、液化、煤的氢化和煤的干馏等。工业炼铁过程中需要焦炭这种从煤中得到的化学产品，焦炭来自于_(填写一种煤的综合利用方法)，在炼铁过程中焦炭的作用是_、_。(3)煤气化、液化的目的是使煤转化为燃油，首先使煤气化为CO和H2，然后在催化剂的作用下，使CO和H2转化为燃油用(CH2)n表示，请完成下列化学反应方程式：COH2(CH2)nH2OCOH2(CH2)nCO2(4)焦炭可以为合成氨工业提供原料气氢气。即在高温条件下使焦炭与水蒸气反应，该反应的化学方程式为_。 解析(1)煤、石油、天然气属于化石燃料；化石燃料燃烧产生的大量二氧化碳会造成温室效应。(2)煤的干馏可以得到焦炭、焦炉气、煤焦油等；炼铁过程中，焦炭燃烧放出热量，为炼铁提供了能量，同时高温环境中生成的CO能起到还原氧化铁的作用。(3)配平这两个化学方程式时，注意生成物(CH2)n中的n，根据化学方程式中的元素守恒，可以用n配平其他物质。(4)高温条件下，焦炭与水蒸气发生反应生成CO和H2。答案 (1)石油天然气温室效应(2)煤的干馏提供能量(热量)提供还原剂(3)n2n1n2nn1n(4)CH2O(g)COH2热点三化学与材料制造(xx广东理综32，xx山东理综31，xx课标36)【演练4】 对“金属材料”的考查某工厂利用铝土矿(主要成分是Al2O3，含有杂质Fe2O3、MgO等)炼铝的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)“溶解”过程中发生反应的化学方程式为_。(2)通过“过滤”过滤出来的残渣成分是_(写化学式，下同)，通过“过滤”产生的滤液中溶质的成分是_。(3)“酸化”工艺的目的是_，酸化所用“二氧化碳”能否用“HCl”代替？作出判断并说明理由：_。(4)“煅烧”工艺中使用的设备名称为_。(5)“电解”工艺的阴极反应式为_。解析 (1)Al2O3溶于NaOH溶液中生成NaAlO2，而Fe2O3、MgO则不溶于NaOH溶液中。(2)不溶解的Fe2O3、MgO以沉淀的形式被除去；通过“过滤”所得的滤液中的溶质为NaAlO2，向此滤液中通入少量二氧化碳时会生成Na2CO3和氢氧化铝，通入过量二氧化碳时则生成NaHCO3和氢氧化铝，故通过“过滤”产生的滤液中可能有Na2CO3、NaHCO3中的一种或两种都有。(3)碳酸是弱酸，不与氢氧化铝反应，溶液中的铝元素能够完全转化为沉淀，若用HCl，因盐酸是强酸，能够溶解氢氧化铝，实际工业生产中操作比较困难。(4)工业“煅烧”在煅烧炉或高温炉中进行。(5)电解氧化铝的阴极反应是Al3得电子生成Al。答案(1)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O(2)Fe2O3、MgONa2CO3、NaHCO3(写一种也正确)(3)使铝元素转化为沉淀，与杂质分离不能，氢氧化铝能溶于盐酸，HCl的量不易控制，操作较难 (4)煅烧炉(或高温炉) (5)Al33e=Al【演练5】 对“无机非金属材料”的考查材料是人类赖于生存和发展的物质基础，与信息和能源一起成为当代文明的三大支柱。(1)人类最早使用的金属是_，其在潮湿的空气中锈蚀生成_，反应的化学方程式为_。(2)陶瓷属于_材料，生产陶瓷的主要原料为_，烧制陶瓷的主要工艺条件是_和_。(3)陶瓷可以与多种材料组合成复合材料，航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由_和_复合而成的材料制成的。金属陶瓷复合材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，其中基体为_，增强体为_。解析(1)人类最早使用的金属是Cu，Cu在潮湿的空气中锈蚀的化学方程式为2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3。(2)陶瓷属于硅酸盐(或无机非金属)材料，生产陶瓷的主要原料是黏土，烧制陶瓷的主要工艺条件是温度和气氛。(3)隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料，金属陶瓷复合材料中基体为陶瓷，增强体为金属。答案(1)CuCu2(OH)2CO32CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3(2)硅酸盐(或无机非金属)黏土温度气氛(3)纤维陶瓷陶瓷金属