高考化学 考前三月冲刺 第一部分 专题6 18化学与技术课件.ppt

学案18化学与技术 专题6选考部分 1 资源的开发 利用 矿物 海水 废弃物 2 材料的制造 应用 表面处理 新型材料的制造 3 反应原理 条件控制 分离提纯 原料的利用率 产品的纯度 高考关键词 核心考点回扣 高考题型1化工生产流程的综合分析 高考题型2化学与资源的开发利用 高考题型3化学与材料的制造与优化 内容索引 核心考点回扣 1 常见的化工生产原理 1 硫酸工业中采取的加快反应速率的措施有 用氨水法吸收尾气涉及的反应有 升高温度 使用催化剂 粉碎原料 增大与空气的接触面积 SO2 2NH3 H2O NH4 2SO3 NH4 2SO3 H2SO4 NH4 2SO4 SO2 H2O 2 合成氨工业的原理是 用焦炭与水可制取原料气发生的反应为 3 侯德榜制碱法制取纯碱发生的反应为 NH3 CO2 H2O NaCl NH4Cl NaHCO3 2 材料的制造和应用 1 传统的硅酸盐材料包括 和 硅 光导纤维属于 材料 2 金属的冶炼方法与金属的 有关 铝的冶炼方法为 原料为 辅料为 3 玻璃钢 陶瓷塑料属于 材料 水泥 玻璃 陶瓷 新型无机非金属 活动性 电解法 氧化铝 冰晶石 复合 3 资源的开发利用 1 含有较多 离子的水称为硬水 硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为 钙 镁 天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 等 水的净化与软化的区别是 明矾 硫酸铝 硫酸铁 硫酸亚铁 水的净化是用混凝剂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 2 从海水中得到NaCl采用 把Br 转化为Br2的反应为 把Mg2 转化为Mg OH 2加入的物质是 3 石油炼制中的物理方法是 石油裂化的目的是 裂解的目的是 煤的加工方法有 属于 变化 蒸发法 或盐田法 Cl2 2Br Br2 2Cl 石灰乳 分馏 提高轻质燃料油尤其是汽油的产量 获得 有机化工基本原料 干馏 气化和液化 化学 4 正误判断 正确的打 错误的打 1 加入明矾 硫酸铁等物质能净化水质 可使海水变为淡水 2 阳离子交换膜法电解饱和食盐水往阴极室加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 3 接触法制H2SO4时应采用高压条件提高SO2的转化率 4 工业合成氨时可通过大幅度提高原料气中氮气的比例来提高氢气转化率 5 复合材料是由基体和增强体两部分组成的 合金是复合材料的一种 6 炼铁与炼钢都利用了氧化还原反应的原理 炼铁时含铁物质发生氧化反应 炼钢时杂质物质发生还原反应 7 钢铁制品锈蚀主要是因为钢铁中含有碳而发生原电池反应 因此生铁炼钢时要尽可能完全除去生铁中的碳 8 线型结构的高分子 可带支链 也不带支链 9 通过石油蒸馏可获得纯净物汽油 10 生产 生活中努力实现资源的循环利用 符合节能降耗的宗旨 11 合成氨的 造气 阶段会产生废气 12 电解制铝的过程中 作为阳极材料的烟煤不会消耗 真题调研 高考题型1化工生产流程的综合分析 1 2015 全国卷 36 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 1 步骤 中得到的氧化产物是 溶解温度应控制在60 70 原因是 解析步骤 是在硫酸提供的酸性条件下 利用硝酸铵氧化铜 氧化产物为CuSO4 若温度过高硝酸铵会分解 温度过低溶解速度慢 故选用60 70 这一适宜温度 CuSO4或Cu2 温度低溶解速度慢 温度过高 铵盐分解 2 写出步骤 中主要反应的离子方程式 3 步骤 包括用pH 2的酸洗 水洗两步操作 酸洗采用的酸是 写名称 解析由于水洗后回收硫酸铵 且CuCl可溶于Cl 浓度较大的体系 所以用硫酸洗 注意写名称 硫酸 4 上述工艺中 步骤 不能省略 理由是 解析步骤 为醇洗 由题给信息 CuCl难溶于醇 和 在潮湿空气中易水解氧化 可知醇洗的目的有3个 一是洗去表面的可溶性杂质 二是减少产品的溶解损耗 三是洗去表面的残留水 便于快速干燥 防止其水解氧化 醇洗有利加快去除CuCl表面水分 防止其水解氧化 5 步骤 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 框式压滤机解析由于是进行固液分离 故可用离心机和框式压滤机 BD 6 准确称取所制备的氯化亚铜样品mg 将其置于过量的FeCl3溶液中 待样品完全溶解后 加入适量稀硫酸 用amol L 1的K2Cr2O7溶液滴定到终点 消耗K2Cr2O7溶液bmL 反应中Cr2O被还原为Cr3 样品中CuCl的质量分数为 解析CuCl被FeCl3溶液氧化为Cu2 FeCl3被还原为Fe2 利用K2Cr2O7滴定Fe2 根据电子得失守恒有 CuCl FeCl3 K2Cr2O7 2 2015 山东理综 32 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 解析NO2与Na2CO3反应有NaNO3生成 答案NaNO3 2 中和液进行蒸发 操作时 应控制水的蒸发量 避免浓度过大 目的是 蒸发 产生的蒸汽中含有少量的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 解析中和液进行蒸发 操作时 若水的蒸发量大 溶液浓度过大时 NaNO3有可能析出 蒸发 产生的蒸汽中含有少量的NaNO2等有毒物质 不能直接排放 将其冷凝后用于流程中的溶碱最合理 防止NaNO3的析出 溶碱 3 母液 进行转化时加入稀HNO3的目的是 母液 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 操作c 转入转化液d 转入结晶 操作解析母液 进行转化时加入稀HNO3可将NaNO2氧化为NaNO3 母液 中的溶质主要是NaNO3 将其转入转化液或转入结晶 操作可以提高产率 所以合理处理的方法选c d 将NaNO2氧化 为NaNO3 cd 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 解析1 38吨NaNO2的物质的量为1 38 106g 69g mol 1 2 104mol 则生成的NaNO3物质的量为1 104mol 根据Na原子守恒 则Na2CO3的理论用量 2 104 1 104 mol 106g mol 1 1 59 106g 1 59吨 1 59 核心透析 熟悉几种常见的化学工业 1 硫酸工业 2 合成氨工业 3 纯碱工业 得分技巧1 常见的工业生产流程的主线和核心 规律 主线主产品 分支副产品 回头为循环 核心考点 物质的分离操作 除杂试剂的选择 生产条件的控制 三废处理及能量的综合利用等 2 解题思路明确整个流程及每一部分的目的 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 综合基础理论与实际问题思考 注意答题模式与要点 3 化工生产中的简单计算 1 元素守恒法 根据某种关键元素的质量守恒 找出关系式 可简化计算过程 方便快捷 2 常见量的计算公式 原料转化率 原料利用率 1 原料损失率 多步反应的总转化率 各步反应转化率的乘积 4 化工生产中的绿色化学中学化学中涉及的化工生产知识渗透绿色化学的观点 具体体现在以下几个方面 1 节省资源 提高原料转化率和利用率 例如在合成氨工业 硝酸工业 接触法制硫酸 联合制碱法等工艺流程中采取了循环操作 体现了绿色化学中节省能源的基本原理 2 尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染 例如 氨氧化法制硝酸 接触法制硫酸 炼钢 炼铁等均要有尾气处理或吸收装置 3 设计新的化学反应条件 降低对人类健康和环境的危害 减少废弃物的产生和排放 例如无氰电镀 由乙炔制乙醛 工业生产中使用非汞催化剂 对点模拟 考向1化学工业概述1 硫酸是无机 三大强酸 之一 其产量是衡量一个国家无机化工发展水平的重要标志 工业制硫酸的工艺流程如下图 据图回答下列问题 1 写出用黄铁矿 主要含FeS2 造气的化学反应方程式 解析煅烧硫铁矿生成氧化铁和二氧化硫 2 写出A B物质的名称 A B 解析吸收塔中得到的是发烟硫酸 A 工业上用98 的浓硫酸 B 吸收SO3 发烟硫酸 98 的浓硫酸 3 催化氧化之前对SO2和空气的混合气体进行净化 干燥的目的是 选用B进入吸收塔吸收SO3的优点是 解析混合气体如果不进行净化就进入催化反应室 会使催化剂中毒 用水吸收三氧化硫会形成酸雾 不利于三氧化硫的吸收 所以工业上用98 的浓硫酸吸收 除去混合气体中的有害杂质 防止催化剂中毒及防止形成酸雾腐蚀管道及设备 避免形成酸雾并提高吸收率 4 SO2的催化氧化是一个可逆反应 采取适宜的反应条件有利于生产的进行 实际生产中 下列哪些生产条件或措施考虑到了平衡移动原理 填字母 A 矿石加入沸腾炉之前先粉碎B 使用V2O5作催化剂C 催化反应室中温度选择400 500 D 净化后的炉气中要有过量的空气E 催化氧化在常压下进行F 将尾气中的SO2循环利用 解析矿石加入沸腾炉之前先粉碎 使用V2O5作催化剂都是为了加快反应速率 与平衡移动无关 A B错误 催化反应室中温度选择400 500 而不能过高 是因为合成三氧化硫的反应是放热反应 温度过高不利于二氧化硫的转化 C正确 净化后的炉气中空气过量有利于平衡 2SO2 O22SO3正向移动 提高二氧化硫的转化率 D正确 催化氧化在常压下进行 是因为在常压下二氧化硫的转化率已经相当高 如果增大压强会加大生产成本 与平衡移动无关 E错误 将尾气中的SO2循环利用是为了节省原料 F错误 答案CD 5 某硫酸工厂每天消耗黄铁矿石 含FeS2质量分数60 20吨 生产中三阶段的转化率依次为98 95 98 则该工厂一天能生产B的质量为 吨 解析根据S元素守恒 得 FeS2 2H2SO4 设可制得98 的硫酸x吨 则有 FeS2 2H2SO41202 9820 60 98 95 98 x 98 则可得x 18 25 18 25 2 技术的发展与创新永无止境 我国化学家侯德榜改进国外的的纯碱生产工艺 生产流程可简要表示如下 1 向沉淀池中通入CO2和氨气 应先通入 填化学式 原因是 解析向沉淀池中先通入氨气 使溶液显碱性 有利于CO2的吸收 NH3 CO2溶解度较小 而NH3易溶于水 先通NH3有利于CO2的吸收 2 沉淀池中发生反应的化学方程式是 解析母液中的溶质主要是副产品NH4Cl 通氨气或加入细小食盐颗粒都可使NH4Cl的溶解平衡向结晶方向移动 NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 3 母液中的溶质主要是 向母液中通氨气或加入细小食盐颗粒 冷却析出副产品 通入氨气的作用是 NH4Cl 4 使原料氯化钠的利用率从70 提高到90 以上 主要是因为设计了循环 填 或 物质X是 填化学式 从沉淀池中获取沉淀的操作是 解析采取循环 操作可提高原料NaCl的利用率 CO2 过滤 5 写出煅烧炉中发生反应的化学方程式 6 上述流程制得的产品碳酸钠中可能含有的杂质是 填化学式 为检验该杂质的存在 具体实验操作是 NaCl 取少量产品溶解 滴加用稀HNO3酸化的AgNO3溶液 若有白色沉淀产生 说明含有NaCl杂质 3 水银法是氯碱工业常采用的一种方法 其电解食盐水的原理示意图如图所示 在电解槽中 以汞为阴极 金属钛为阳极 已知Na 在汞阴极上放电并析出金属钠 钠与汞反应生成钠汞齐合金并进入解汞槽 请回答下列问题 1 气体A是 写名称 产生气体B的电极反应式是 2 溶液C的溶质是 解汞槽中发生反应的化学方程式是 3 该方法中能循环使用的物质是 只需写出一种 氢气 2Cl 2e Cl2 NaOH 2Na 2H2O 2NaOH H2 汞 或氯化钠 4 氯碱生产常用方法的比较见下表 结合表中数据回答 与离子膜法相比 水银法的优点是 水银法也有明显的不足 从生产中所用材料来看主要是 烧碱纯度高 质量好 汞容易造成环境污染 考向2化工流程的分析4 2014 新课标全国卷 36 磷矿石主要以磷酸钙 Ca3 PO4 2 H2O 和磷灰石 Ca5F PO4 3 Ca5 OH PO4 3 等形式存在 图 a 为目前国际上磷矿石利用的大致情况 其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸 图 b 是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程 部分物质的相关性质如下 回答下列问题 1 世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料 约占磷矿石使用量的 解析4 96 85 80 69 答案69 2 以磷灰石为原料 湿法磷酸过程中Ca5F PO4 3反应的化学方程式为 现有1t折合含有P2O5约30 的磷灰石 最多可制得85 的商品磷酸 t 解析Ca5F PO4 3 5H2SO4 5CaSO4 HF 3H3PO4 依据P元素守恒 生成磷酸的量为1 30 142 2 98 85 0 49t Ca5F PO4 3 5H2SO4 5CaSO4 HF 3H3PO4 0 49 3 如图 b 所示 热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2 过量焦炭与磷灰石混合 高温反应生成白磷 炉渣的主要成分是 填化学式 冷凝塔1的主要沉积物是 冷凝塔2的主要沉积物是 解析炉渣主要成分是CaSiO3 冷凝塔1的主要沉积物是液态白磷 冷凝塔2的主要沉积物是固态白磷 CaSiO3 液态白磷 固态白磷 4 尾气中主要含有 还含有少量的PH3 H2S和HF等 将尾气先通入纯碱溶液 可除去 再通入次氯酸钠溶液 可除去 均填化学式 解析尾气主要含有CO SiF4 还含有少量PH3 H2S和HF等 通过碱液可以除去SiF4 HF H2S 再通入NaClO溶液可以除去PH3 CO SiF4 SiF4 H2S HF PH3 5 相比于湿法磷酸 热法磷酸工艺复杂 能耗高 但优点是 解析热法磷酸工艺的优点是产品纯度高 产品纯度高 5 某工厂用软锰矿 含MnO2约70 及Al2O3 和闪锌矿 含ZnS约80 及FeS 共同生产MnO2和Zn 干电池原料 已知 A是MnSO4 ZnSO4 Fe2 SO4 3 Al2 SO4 3的混合液 中电解方程式为MnSO4 ZnSO4 2H2OMnO2 Zn 2H2SO4 1 A中属于还原产物的是 解析MnO2中Mn元素化合价为 4价 MnSO4中化合价 2价 化合价降低 所以MnSO4为还原产物 MnSO4 2 加入MnCO3 Zn2 OH 2CO3的作用是 需要加热的原因是 C的化学式是 解析加入MnCO3 Zn2 OH 2CO3 可与H 反应 降低H 浓度 促进Al3 Fe3 的水解 生成Fe OH 3 Al OH 3沉淀 加热可促进Fe3 Al3 的水解 增大溶液的pH 使Fe3 和Al3 生成沉淀 使形成的氢氧化铝和氢氧化铁胶体也 生成沉淀 H2SO4 3 该生产中除得到MnO2和Zn以外 还可得到的副产品是 解析电解得到MnO2 Zn 在 中回收S 在 中回收Fe2O3 Al2O3 Fe2O3 Al2O3 S 4 如果不考虑生产中的损耗 除矿石外 需购买的化工原料是 解析在该生产过程中 H2SO4 Na2CO3均需购买 纯碱 H2SO4 5 要从Na2SO4溶液中得到芒硝 Na2SO4 10H2O 需进行的操作有蒸发浓缩 过滤 洗涤 干燥等 解析因含有结晶水 所以应采取降温 冷却 结晶的方法 降温 冷却 结晶 6 从生产MnO2和Zn的角度计算 软锰矿和闪锌矿的质量比大约是 1 03 或1 高考题型2化学与资源的开发利用 真题调研 1 2015 海南 20 改编 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 海水提溴没有涉及到氧化还原反应D 海水提镁涉及到复分解反应 解析A项 电解饱和食盐水的产物为氢氧化钠 氢气和氯气 不可能制得金属钠 错误 B项 海带中的碘元素以碘离子的形式存在 海带提取碘涉及化学变化 错误 C项 海水的溴元素以化合态形式存在 从海水提取溴涉及到氧化还原反应 错误 D项 浓缩的海水中加入生石灰 与水反应生成Ca OH 2 得到Mg OH 2沉淀 Mg OH 2又与盐酸发生复分解反应Mg OH 2 2HCl MgCl2 2H2O 故海水提取镁涉及到复分解反应 正确 故选D 答案D 2 2014 新课标全国卷 36 将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一 一般是先将海水淡化获得淡水 再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品 回答下列问题 1 下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是 填序号 用混凝法获取淡水 提高部分产品的质量 优化提取产品的品种 改进钾 溴 镁等的提取工艺 解析将海水经过处理得到淡水和浓海水 这是综合利用海水的重要途径之一 从而可以提高部分产品的质量 优化提取产品的品种 改进钾 溴 镁等的提取工艺 答案 2 采用 空气吹出法 从浓海水吹出Br2 并用纯碱吸收 碱吸收溴的主要反应是Br2 Na2CO3 H2O NaBr NaBrO3 NaHCO3 吸收1molBr2时 转移的电子数为 mol 解析根据反应原理 将方程式配平 3Br2 6Na2CO3 3H2O 5NaBr NaBrO3 6NaHCO3 每3molBr2被吸收时转移5mol电子 则吸收1molBr2转移mol电子 3 海水提镁的一段工艺流程如下图 浓海水的主要成分如下 该工艺过程中 脱硫阶段主要反应的离子方程式为 产品2的化学式为 1L浓海水最多可得到产品2的质量为 g 解析工艺流程中 脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液 而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳 故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2 SO CaSO4 而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的 即Mg2 Ca OH 2 Mg OH 2 Ca2 故产品2为Mg OH 2 1L浓海水中Mg2 为28 8g 故可得到产品2即Mg OH 2的质量为 58g mol 1 69 6g 4 采用石墨阳极 不锈钢阴极电解熔融的氯化镁 发生反应的化学方程式为 电解时 若有少量水存在会造成产品镁的消耗 写出有关反应的化学方程式 解析电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2 故化学方程式为MgCl2Mg Cl2 因为Mg会与H2O发生反应生成Mg OH 2和H2 故水存在会造成产品Mg的消耗 有关反应的化学方程式为Mg 2H2OMg OH 2 H2 3 2014 山东理综 32 工业上用重铬酸钠 Na2Cr2O7 结晶后的母液 含少量杂质Fe3 生产重铬酸钾 K2Cr2O7 工艺流程及相关物质溶解度曲线如图 1 由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为 通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是 2 向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是 解析Na2Cr2O7结晶后的母液中含有Fe3 加碱液调节pH 4 目的就是要以Fe OH 3的形式除去Fe3 则过滤后得到纯的Na2Cr2O7 母液 加入KCl并加热至沸腾 冷却结晶得到K2Cr2O7 反应方程式为Na2Cr2O7 2KCl K2Cr2O7 2NaCl 通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分 随着温度的降低 K2Cr2O7溶解度明显减小 答案 1 Na2Cr2O7 2KCl K2Cr2O7 2NaCl低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分 随温度的降低 K2Cr2O7溶解度明显减小 答案合理即可 2 除去Fe3 3 固体A主要为 填化学式 固体B主要为 填化学式 解析母液 中含有K2Cr2O7和NaCl 蒸发浓缩得到的固体A是NaCl 因为高温下K2Cr2O7的溶解度大 母液 中的主要成分是K2Cr2O7 冷却结晶得到的固体B是K2Cr2O7 NaCl K2Cr2O7 4 用热水洗涤固体A 回收的洗涤液转移到母液 填 或 中 既能提高产率又可使能耗最低 解析固体A表面附着K2Cr2O7 应将洗涤液转移到母液 中 这样 既能提高产率 回收了K2Cr2O7 又可使能耗降低 核心透析 1 常见水处理方法归纳 1 天然水的净化 混凝法 常见混凝剂 明矾 聚合铝 硫酸铝 硫酸亚铁 硫酸铁等 混凝法净水流程 混凝沉淀 过滤 杀菌 注意 明矾净水是把水中悬浮的杂质 通过胶体的聚沉作用 使浑水变清水 而漂白粉 氯气 臭氧所起的作用是杀菌消毒 2 硬水的软化 加热法 药剂法 离子交换法 加热法只能软化Ca HCO3 2 Mg HCO3 2引起的暂时硬度的水 常见的考查形式是化学方程式的书写 药剂法 常用药剂Na2CO3和CaO等 药剂法软化硬水必须注意加入试剂的先后顺序 离子交换法注意硬水软化只是除去水中的Ca2 Mg2 水中电解质的浓度可能不减小 如用离子交换树脂NaR进行硬水软化 最后水中Ca2 Mg2 浓度减小 但Na 浓度增大 而海水淡化是降低海水中电解质的浓度 2 海水的综合利用 1 海水淡化 蒸馏法 电渗法 膜分离 反渗 法等 2 从海水中提取矿物质最重要的一步就是矿物质的富集 3 化石燃料的开发利用正确区分以下 三组概念 1 分馏和干馏的本质区别分馏是对石油固有的成分的分离 是物理变化 干馏是对煤隔绝空气加强热分解得到新产物 是化学变化 2 煤和木炭 焦炭组成成分不同煤是以碳元素为主的复杂有机物和无机物组成的混合物 而木炭 焦炭的成分就是碳单质 3 天然气和焦炉气不同 天然气是一种化石燃料 它蕴藏在地层内 从气井上开采的可燃性气体 其含有CH4 C2H6 C3H8等小分子烷烃 主要成分是CH4 它既是一种重要的能源 又是一种重要的工业资源 焦炉气是煤干馏所得产物之一 其主要成分是H2 CH4 CO C2H4等 它也是重要的气体燃料和化工原料 对点模拟 考向1海水资源的综合利用1 海水占地球总储水量的97 2 若把海水淡化和化工生产结合起来 既能解决淡水资源缺乏的问题 又能充分利用海洋资源 1 天然海水的pH约为8 原因是海水中 的水解 2 就目前技术而言 结合能源节约等问题 下列适用于 海水淡化 的技术是 填字母 A 蒸馏法B 电渗析法C 冷结法D 离子交换法E 反渗透法解析蒸馏法 电渗析法消耗能量 不适用于海水淡化 CDE 3 海水晒盐利用的原理是 分离出食盐晶体后的母液中含有 经过分离 提纯后 可用于 解析海水晒盐的原理是蒸发结晶 分离食盐晶体后的母液中含有KCl MgCl2 蒸发结晶 KCl MgCl2等 工业上冶炼金属钾和镁 4 海水提镁过程中 与石灰窑和盐酸厂有着紧密的联系 试说明海水提镁与盐酸厂之间的必然联系 解析盐酸厂为溶解氢氧化镁提供盐酸 电解氯化镁制镁的过程中得到氯气 为盐酸厂提供原料 盐酸厂为溶解氢氧化镁提供盐酸 电解氯化镁制镁的过程中得到氯气 为盐酸厂提供原料 5 利用氯碱工业产生的氢气和氯气可以将粗硅制成高纯硅 写出发生反应的化学方程式 2 海水中蕴藏的元素高达80多种 是人类财富的重要集散地 如图是从海水中提取溴 镁的工艺流程图 请回答下列问题 1 写出海水淡化的一种方法 解析海水淡化最古老的方法是蒸馏法 新的方法有电渗析法 离子交换法等 离子交换法 答案合理即可 2 地球上99 以上的溴元素存在于海洋中 资料显示海水中溴的含量约为66mg L 1 上图中制备溴涉及步骤 分别写出步骤 和步骤 中反应的离子方程式 解析步骤 是卤水中的Br 被Cl2氧化 生成单质溴 步骤 是单质溴在碳酸钠溶液中发生氧化还原反应 生成Br 和BrO 步骤 是Br 与BrO在酸性条件下发生氧化还原反应生成Br2 2Br Cl2 2Cl Br2 3 制备镁的工艺中 从卤水到MgCl2 aq 经历了Mg2 Mg OH 2 Mg2 的过程 生成Mg OH 2的过程看似多余 其实该过程的作用是 步骤 实际上电解的物质是 要求注明物质状态 阳极反应式为 解析海水中Mg2 浓度极稀 而且杂质离子较多 故采用加入廉价的熟石灰的方法 使其富集 然后酸化即得到较高浓度的MgCl2溶液 步骤 实际上电解的是熔融的MgCl2 阴极得到Mg 阳极得到氯气 富集Mg2 2Cl 2e Cl2 熔融MgCl2 考向2化石燃料的综合利用3 煤是重要的能源 也是化工生产的重要原料 1 煤是工业上获得 烃的重要来源 解析煤的干馏可以得到苯 甲苯等芳香烃 芳香 2 煤的干馏得到的气态产品为 其主要成分为 解析煤的干馏产品中固体为焦炭 液体为煤焦油 气体为焦炉气 焦炉气的主要成分为CH4 H2 C2H4 CO 焦炉气 CH4 H2 C2H4 CO 3 煤的氢化可以将煤转化为燃油 氢化的本质是 解析煤氢化的本质是增加煤中氢元素含量 提高氢原子数与碳原子数的比值 增加煤中氢元素含量 提高氢原子数与碳原子数的比值 4 烟气净化技术主要是指对煤燃烧的废气进行 和 处理 从而减少 和 的排放 解析烟气净化技术主要是指对煤燃烧的废气进行除尘 脱硫和去氮处理 从而减少烟尘 二氧化硫和氮氧化物的排放 除尘 脱硫 去氮 烟尘 二氧化硫 氮氧化物 4 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 解析煤燃烧产生大量的烟尘和SO2 其中烟尘会造成粉尘污染 SO2会形成酸雨 酸雨 粉尘污染 答出一项即可 2 如图是对煤燃烧产生的废气进行脱硫处理的流程示意图 废气脱硫过程中 主要反应的化学方程式为 解析脱硫过程中主要发生两个反应 SO2转化为CaSO3 CaSO3转化为CaSO4 化学方程式分别为SO2 CaCO3CaSO3 CO2 2CaSO3 O2 2CaSO4 2CaSO3 O2 2CaSO4 在煤中直接添加一种物质 可有效减少煤燃烧产生的SO2 该物质是 写出一种即可 解析向煤中加入CaCO3 CaO或Ca OH 2 可吸收煤燃烧产生的SO2 使其最终转化为CaSO4 CaCO3 CaO或Ca OH 2 填一种即可 石膏在工业生产中的用途是 写出一种用途即可 解析石膏广泛应用于医疗 建筑等行业 作医用材料 建筑 材料等 填一种即可 3 煤经过 填加工方法 可以得到焦炉气 煤焦油和焦炭 煤焦油经过 填加工方法 可得到芳香族化合物 解析煤经干馏可得到焦炭 煤焦油和焦炉气 煤焦油经分馏后可得苯 二甲苯等芳香族化合物 干馏 分馏 考向3工业 三废 的综合利用5 废旧硬质合金刀具中含碳化钨 WC 金属钴 Co 及少量杂质铁 利用电解法可回收WC和Co 工艺流程简图如下 1 电解时废旧刀具作阳极 不锈钢作阴极 HCl溶液为电解液 阴极主要的电极反应式为 解析电解时 阴极 2H 2e H2 阳极 Fe 2e Fe2 很少 Co 2e Co2 当Co Fe被充分电解后 剩余的为WC 2H 2e H2 2 净化步骤所得滤饼的主要成分是 回收的洗涤液代替水配制电解液 目的是回收利用其中的 解析由于2Fe2 2H H2O2 2Fe3 2H2O 通入NH3 控制pH值 使Fe3 生成Fe OH 3沉淀 所以滤饼为Fe OH 3 由于Fe OH 3表面会附着Co2 所以通过回收洗涤液 可以回收利用Co2 Fe OH 3 Co2 或Co 3 溶液 的主要成分是 洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响 但焙烧时会造成环境污染 原因是 解析根据后续流程中的CoC2O4 加入 NH4 2C2O4后 发生的反应为CoCl2 NH4 2C2O4 2NH4Cl CoC2O4 所以溶液 的主要成分为NH4Cl 过滤得到的CoC2O4中会含有NH4Cl 加热焙烧时NH4Cl分解 生成NH3 HCl逸出 所以对产品纯度不会造成影响 但NH3 HCl会污染环境 NH4Cl 焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl 4 将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为 6 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 结晶水部分不写 过滤 铁架台 含铁圈 滤纸 蒸发浓缩 冷却结晶 NH4H2PO4 NH4 2HPO4 CaSO4 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 参与反应的SO2和O2 发电 其他合理答 案均可 吸收塔 98 的硫酸 高考题型3化学与材料的制造与优化 真题调研 1 2015 福建理综 6 下列制作铅笔的材料与相应工业不对应的是 A 橡皮擦 橡胶工业B 铝合金片 冶金工业C 铅笔芯 电镀工业D 铅笔漆 涂料工业 解析A项 橡皮擦的原料是橡胶 属于橡胶工业制品 正确 B项 铝合金片的材料是金属 涉及金属的冶炼 与冶金工业有关 正确 C项 铅笔芯的主要原料是石墨 其制造与电镀工业无关 错误 D项 铅笔杆外边刷的油漆属于涂料 与涂料工业有关 正确 答案C 2 2015 海南 20 铁在自然界分布广泛 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还有 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 解析用铁矿石冶炼生铁的原料中除铁矿石和焦炭外 还需石灰石 用以除去铁矿石中的脉石 主要成分为二氧化硅 化学反应方程式为CaCO3CaO CO2 CaO SiO2CaSiO3 高炉排出气体的主要成分为N2 CO2和CO等 2 已知 Fe2O3 s 3C s 2Fe s 3CO g H 494kJ mol 1 H 283kJ mol 1 H 110kJ mol 1 则反应Fe2O3 s 3C s O2 g 2Fe s 3CO2 g 的 H kJ mol 1 理论上反应 放出的热量足以供给反应 所需要的热量 填上述方程式序号 解析由题中已知的三个热化学方程式 Fe2O3 s 3C s 2Fe s 3CO g H 494kJ mol 1 H 283kJ mol 1 H 110kJ mol 1根据盖斯定律 3得反应 答案 355 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 解析分析流程图中可知 二步熔融还原法 炼铁工艺中 还原竖炉相当于高炉的炉腰部分 主要反应的化学方程式为3CO Fe2O32Fe 3CO2 熔融造气炉相当于高炉的炉腹部分 炉身 炉腹 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 解析脱SO2的方法是用碱液吸收 氢氧化钠溶液或氨水等 用碱液吸收 氢氧化钠溶液或氨水等 3 2013 海南 20 硅在地壳中的含量较高 硅及其化合物的开发由来已久 在现代生活中有广泛应用 回答下列问题 1 1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂 木炭和铁时 得到一种 金属 这种 金属 可能是 2 陶瓷 水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料 其中 生产普通玻璃的主要原料有 含有硅 碳的铁合金 或硅铁 石英砂 纯碱和石灰石 3 高纯硅是现代信息 半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料 工业上提纯硅有多种路线 其中一种工艺流程示意图及主要反应如下 用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅 该反应的化学方程式为 碳化硅又称 其晶体结构与 相似 在流化床反应的产物中 SiHCl3大约占85 还有SiCl4 SiH2Cl2 SiH3Cl等 有关物质的沸点数据如下表 提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降 冷凝和 SiHCl3极易水解 其完全水解的产物为 解析比较SiHCl3 SiCl4 SiH2Cl2 SiH3Cl的沸点 可得常温下SiHCl3 SiCl4为液体 SiH2Cl2 SiH3Cl为气体 沉降除去产物中的固体后 冷凝得到SiHCl3 SiCl4的混合液体 用蒸馏法可分离二者 精馏 或蒸馏 H4SiO4 或H2SiO3 H2 HCl 4 氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料 这些原料是 H2 HCl 核心透析 1 炼铁 炼铝比较 2 无机非金属材料 对点模拟 考向1金属冶炼及材料的优化1 联合钢铁工业利用铁矿石炼钢的基本生产流程示意图如下 请回答下列问题 1 工业上冶炼生铁的设备A的名称是 设备B的名称是 2 高炉炼铁中焦炭的作用是 发生反应的化学方程式为 高炉 炼钢炉 提供热量和生成还原剂 3 炼铁时需要用到石灰石 其作用是 发生反应的化学方程式为 4 利用赤铁矿冶炼铁的反应方程式为 发生在设备A的 部分 作熔剂 除脉石 形成炉渣 炉身 5 工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是 6 炼钢过程中添加合金材料的作用是 使反应更加剧烈 并获得更多的热量 作脱氧剂 调整钢水的成分 2 铝是一种重要的金属材料 铝合金大量用于飞机和其他构件的制造 19世纪曾用电解熔融Al2O3的方法制备金属铝 当时铝由于价格昂贵而只被贵族用作装饰品 现代工业中是通过在1000 左右的高温下电解Al2O3和冰晶石 Na3AlF6 的熔融液制备铝的 请回答下列问题 1 以现代工业方法制备的铝价格下降的可能原因是 纯氧化铝熔点很高 加入Na3AlF6后由于形成共熔体使其熔点大大降低 从而使制备铝的成本降低 2 电解NaCl AlCl3熔融液制备铝比电解Al2O3 Na3AlF6的熔融液制备铝节省电能约30 推测现在仍用后一种方法制备铝的主要原因是 由于AlCl3没有天然矿藏 制备AlCl3仍需要 大量电能 3 由熔盐电解法获得的粗铝中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 精炼前 需清除坩埚内的氧化铁和石英砂 防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质 铝与氧化铁反应的化学方程式为 将Cl2连续通入粗铝熔体中 杂质随气泡上浮除去 气泡的成分有 固态杂质粘附于气泡上 在熔体表面形成浮渣 浮渣中肯定存在的物质为 解析由于粗铝中含有氢气 因此在加热条件下气泡的成分有Cl2 HCl 还有升华得到的AlCl3 由于粗铝中还含有金属钠 因此浮渣中肯定存在NaCl 由流程图可知气体A是Cl2和HCl 固体B是AlCl3 Cl2 HCl和AlCl3 NaCl 镀铝电解池中 电镀选择在170 下进行的原因是 铝是高耗能产品 废旧铝材的回收利用十分重要 在工业上 最能体现节能减排思想的是将回收铝做成 填字母 a 冰晶石b 氧化铝c 铝锭d 硫酸铝 防止AlCl3升华 c 3 2014 海南 20 锌是一种应用广泛的金属 目前工业上主要采用 湿法 工艺冶炼锌 某含锌矿的主要成分为ZnS 还含少量FeS等其他成分 以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示 回答下列问题 1 硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行 所产生焙砂的主要成分的化学式为 解析硫化锌精矿的主要成分为ZnS 在沸腾炉中与氧气发生反应的化学方程式为2ZnS 3O22ZnO 2SO2 故产生焙砂的主要成分的化学式为ZnO ZnO 2 焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸 该酸可用于后续的 操作 解析从流程图可以看出 浸出 环节需要加入酸 所以焙烧过程中产生的含尘烟气制取的酸 可用于后续的浸出操作 浸出 3 浸出液 净化 过程中加入的主要物质为 其作用是 解析为了保证 浸出 环节焙砂能够全部溶解 所以加入的酸是过量的 此时杂质Fe3 也存在于 浸出液 中 所以加入锌粉的目的就是置换出Fe 锌粉 置换出Fe等 4 电解沉积过程中的阴极采用铝板 阳极采用Pb Ag合金惰性电极 阳极逸出的气体是 解析根据题目中的信息 阴极采用铝板 阳极采用Pb Ag合金惰性电极 则阳极为惰性电极 此时阳极参加反应的微粒是OH 电极反应式4OH 4e 2H2O O2 故阳极逸出的气体是O2 O2 5 改进的锌冶炼工艺 采用了 氧压酸浸 的全湿法流程 既省略了易导致空气污染的焙烧过程 又可获得一种有工业价值的非金属单质 氧压酸浸 中发生的主要反应的离子方程式为 解析根据信息 氧压酸浸 可知参加反应的物质是ZnS O2和酸提供的H 生成物 有工业价值的非金属单质 即为S 所以离子方程式为2ZnS 4H O2 2Zn2 2S 2H2O 2ZnS 4H O2 2Zn2 2S 2H2O 6 我国古代曾采用 火法 工艺冶炼锌 明代宋应星著的 天工开物 中有关于 升炼倭铅 的记载 炉甘石十斤 装载入一泥罐内 然后逐层用煤炭饼垫盛 其底铺薪 发火煅红 冷淀 毁罐取出 即倭铅也 该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为 注 炉甘石的主要成分为碳酸锌 倭铅是指金属锌 解析该炼锌工艺参加反应的物质是煤炭饼和炉甘石 碳酸锌 得到的物质是倭铅 金属锌 和CO ZnCO3 2CZn 3CO 考向2非金属材料综合题4 材料在人类生产 生活和科学研究中具有广泛的用途 而化学与材料的制备有着密切的关系 请回答下列问题 1 传统硅酸盐材料属于无机非金属材料 其中需要经过原料混合 成型 干燥 烧结 冷却等工序的是 工业上生产玻璃的化学方程式为 写出一个即可 解析陶瓷的制备工序不同于玻璃 水泥制备工序的是需要成型 干燥 制备玻璃时主要涉及的两个化学反应为SiO2与石灰石 纯碱之间的反应 2 下列属于新型无机非金属材料的是 填字母 a 光学玻璃b 混凝土c 单晶硅d 氮化硅解析光学玻璃只是在普通玻璃的基础上加入了含钾 铅等元素的配料 仍属于普通硅酸盐材料 a错误 混凝土是水泥与沙子的混合物 也是传统的无机非金属材料 b错误 cd 3 自然界中的金属元素多以化合态的形式存在于天然矿物中 金属冶炼所依据的反应原理是 根据不同金属的性质 金属冶炼采用不同的方法 铝的冶炼采用 法 解析金属材料利用的是金属单质 而天然矿物中的金属元素多以化合态的形式存在 故需要利用氧化还原反应原理对其进行冶炼 铝的性质活泼 不能采用碳还原法 只能采用电解法 氧化还原反应 电解 4 复合材料是一种新型材料 复合材料由两部分组成 其中起黏结作用的是 碳纤维复合材料中的碳纤维是 解析复合材料由起黏结作用的基体和起骨架作用的增强体组成 基体 增强体 5 普通纸张的主要成分是纤维素 在早期的纸张生产中 常采用纸张表面涂敷明矾的工艺 以填补其表面的微孔 防止墨迹扩散 请回答下列问题 1 人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆 破损 严重威胁纸质文物的保存 经分析检验 发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关 其中的化学原理是 为了防止纸张的酸性腐蚀 可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂 该工艺原理的离子方程式为 解析明矾中的Al3 水解使溶液显酸性 在酸性条件下纤维素水解 使高分子链断裂 碳酸钙可与H 反应 从而防止纸张的酸性腐蚀 答案明矾水解产生酸性环境 在酸性条件下纤维素水解 使高分子链断裂CaCO3 2H Ca2 CO2 H2O 2 为了保护这些纸质文物 有人建议采取下列措施 喷洒碱性溶液 如稀氢氧化钠溶液或氨水等 这样操作产生的主要问题是 解析纸张中的主要成分是纤维素 过量的碱同样可能会导致纤维素发生水解而被腐蚀 过量的碱同样可能会导致纤维素水解 造成书籍污损 喷洒Zn C2H5 2 Zn C2H5 2可以与水反应生成氧化锌和乙烷 该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理分别为 用化学方程式表示 用离子方程式表示 解析根据题给信息的描述 反应方程式为Zn C2H5 2 H2O ZnO 2C2H6 ZnO 2H Zn2 H2O Zn C2H5 2 H2O ZnO 2C2H6 ZnO 2H Zn2 H2O 3 现代造纸工艺常用钛白粉 TiO2 替代明矾 钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿 主要成分为FeTiO3 为原料按下列过程进行的 请完成下列化学方程式 解析方程式用化合价升降法配平 FeTiO3中铁元素化合价为 2价 钛元素化合价为 4价 2FeTiO3 6C 7Cl22TiCl4 2FeCl3 6CO 2 6 7 2 2 6 1 1 1 2