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第二单元 化学与资源开发利用检测(B)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括18小题,每小题3分,共54分,每小题只有一个选项符合题意)1化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是()A.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料,有利于节约资源、保护环境B.凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害,不可食用C.为防止电池中的重金属等污染土壤和水体,应积极开发废电池的综合利用技术D.提倡人们购物时不用塑料袋,是为了防止“白色污染”解析：A项化石燃料是不可再生能源,且这些燃料可产生大量的污染大气的气体,太阳能代替化石燃料,能节约能源,保护环境;B项食品添加剂,如NaCl、苯甲酸钠等均可适量食用;C项废电池综合利用是防止重金属离子污染的重要课题,故正确;D项“白色污染”主要是指难降解的塑料的污染。答案：B2下列说法中错误的是()A.石油中含有C5C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油B.含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来解析：煤的干馏经过复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质。煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物。煤焦油在170 以下蒸馏出来的馏出物里主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等,所以并不是煤中含有苯和甲苯。答案：D3下列有关天然气的说法中不正确的是()A.天然气和沼气的主要成分都是甲烷B.用液化石油气主要成分为丙烷的炉具与用天然气的炉具不能通用,需要调整或更换C.天然气是比燃油更清洁的燃料,产物污染少D.用天然气替代汽油作为汽车燃料,是因为使用起来更方便解析：液化石油气燃烧时比天然气耗氧量大,炉具需要调整。天然气体积过大,储运不方便,暂时还不能代替汽油。答案：D4由海水淡化生产饮用水,下列方法从原理上分析完全不可行的是()A.利用太阳能将海水蒸馏淡化B.将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子C.加明矾使海水的盐分沉淀而淡化D.将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水解析：海水淡化,要么蒸馏为水蒸气再加以收集,要么除掉海水中的盐分。明矾不能沉淀海水中的盐分,所以C项不正确。答案：C5二氧化氯、铁酸钠以及臭氧是饮用水的“三净客”,用铁酸钠(Na2FeO4)处理来自河流湖泊的水,以作为人们生活饮用水,是一项较新的技术。以下叙述中正确的是()二氧化氯对水具有消毒、净化双效功能臭氧可消除水洗物中残留的农药残留,杀灭水中的细菌病毒臭氧、明矾净水原理相同用Na2FeO4净水具有消毒和净化双效功能A.B.C.D.解析：二氧化氯、臭氧只具有氧化消毒作用,无净化功能,Na2FeO4中Fe显+6价具有强氧化性,能杀菌消毒,反应后产生的Fe3+水解后得到Fe(OH)3胶体,可吸附水中的悬浮物和土壤胶体颗粒,具有净化功能。答案：A6下列说法中正确的是()A.煤油是石油加工所得的主要产品之一,对煤的加工不能得到煤油B.利用“氢化法”可将煤加工成燃油,其过程中发生了化学变化C.利用“气化液化法”可将煤加工成燃油,其过程中只发生物理变化D.用煤生成的燃油的化学式可表示为(CH2)n,它是一种高分子化合物解析：将煤进行低温(约500600 )干馏所得到的煤焦油,再进行分馏,分馏产品中有煤油。利用“气化液化法”可将煤加工成燃油,其过程可大概表示为:首先把煤转化为氢气、一氧化碳等气体,然后在催化剂的作用下,其中的一氧化碳和氢气转化为燃油。在该过程中发生了许多化学反应。(CH2)n是燃油的组成成分,属于烃,通常呈液态,液态烃是小分子化合物而不是高分子化合物。答案：B7将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多,如:6CO2+6H2OC6H12O6+6O2CO2+3H2CH3OH+H2OCO2+CH4CH3COOH2CO2+6H2CH2CH2+4H2O对以上反应的叙述,正确的是()A.最节能的是反应B.因为CH3OH有毒,故反应无应用价值C.反应中的两种反应物都是可再生的天然物质D.反应是工业生产乙烯的一种主要方法解析：对于反应,利用的是太阳能,故是最节能的,A项正确;对于反应,有毒的物质并不是没有应用价值,故B项错误;对于反应,CH4不是可再生的天然资源,故C错误;工业上主要通过石油裂解的方法制备乙烯,故D项错误。答案：A8某工厂排放的酸性废水中含较多的Cu2+,对农作物和人畜都有害,欲采用化学方法除去有害成分,最好加入下列物质中的()A.食盐和硫酸B.胆矾和石灰水C.铁粉和生石灰D.苏打和盐酸解析：除Cu2+用铁粉,除酸用生石灰。答案：C9电解饱和食盐水常用隔膜电解槽或离子膜电解槽。下图为阳离子交换膜电解槽(只允许阳离子通过)示意图。下列说法错误的是()A.电极E为阳极B.制得的烧碱溶液从L处流出C.A处逸出的气体为氯气D.D处通入的是蒸馏水解析：由Na+的迁移方向可知右边为阴极区,F极为阴极,而E为阳极,F极的电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,B处逸出的气体为氢气,而A处逸出的气体为氯气,生成的烧碱溶液从L处流出,故A、B、C项均正确;为了增强导电性,D处通入的是稀氢氧化钠溶液,D项错误。答案：D10丁烷在催化剂作用下可裂解为乙烯和乙烷,假设丁烷的裂解率为50%,标准状况下,丁烷裂解后的1.5体积混合气体和10体积的氧气混合完全燃烧,恢复到标准状况时,气体体积是()A.7.5体积B.8体积C.7体积D.9体积解析：因裂解率为50%,故裂解后的1.5体积混合气体的燃烧耗O2量与未裂解时的1体积丁烷的燃烧耗O2量相等。标准状况时,水不是气态,根据丁烷燃烧的化学方程式:C4H1010体积O2中充分燃烧后,气体体积为1+10-3.5=7.5体积。答案：A11为了降低锅炉用水或化工用水的硬度,许多单位都应用离子交换柱。在此之前曾经普遍应用过“药剂法”,如石灰纯碱法等,使Ca2+、Mg2+转化成沉淀物从水中除去,达到软化硬水的目的。与之相比,离子交换法软化水的优点很多。下列各项中,不符合事实的是()A.操作简便,设备简单,占地面积小B.离子交换剂(离子交换树脂或磺化煤)可再生,反复使用C.能除去水中的所有离子D.废水容易处理,不产生污染物解析：离子交换剂只能使Ca2+、Mg2+浓度降低到合理水平,不能除去水中的所有离子。答案：C12从石油分馏得到的固体石蜡,用氯气漂白后,燃烧时会产生含氯元素的气体,这是由于石蜡在漂白时与氯气发生了()A.加成反应B.取代反应C.聚合反应D.催化裂化反应解析：由于分馏只是一个物理过程,所以石蜡只能含有石油所含有的成分,主要为烷烃、环烷烃和芳香烃,因此与Cl2发生的反应主要为取代反应。答案：B13有关离子交换法软化硬水的下列叙述中,正确的是()A.磺化煤能使具有永久硬度的水软化,是因为它能除去水中的Ca2+、Mg2+、B.经磺化煤软化处理后,软水中Na+浓度增大C.磺化煤使硬水软化以及磺化煤的再生,这两种操作可以在同一离子交换柱中同时进行D.失去软化硬水能力的磺化煤,不可能恢复它的软化能力解析：交换法原理2NaR+Ca2+CaR2+2Na+,2NaR+Mg2+MgR2+2Na+。答案：B14精制食盐水时,下列物质中不必用到的有()NaOH溶液盐酸K2CO3溶液BaCl2溶液硫酸Na2CO3溶液Ba(NO3)2溶液A.B.C.D.解析：精制食盐水时,不必用到的试剂是K2CO3溶液、硫酸和Ba(NO3)2溶液,若选用这些试剂时,将会引入新的杂质。答案：B15某化工厂工业废水中含H2SO4的质量分数为2%,采用边排放边中和的方法将它处理至中性,处理方法如下图所示。若处理后废水pH=7,则2%NaOH溶液的流量为()A.0.008 16 m3s-1B.0.01 m3s-1C.0.016 32 m3s-1D.0.02 m3s-1解析：应注意H2SO4为质量分数。1 mol H2SO4需2 mol NaOH中和,根据关系式可知A选项正确。答案：A16在下列各种石油的加工处理过程中,属于裂化过程的是()A.分离汽油和煤油B.将重油分离为润滑油等C.十六烷变为辛烷和辛烯D.将直链烃变为芳香烃解析：裂化是在一定条件下,把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程,C选项属于此变化。A、B选项属于分馏,D选项属于催化重整,故A、B、D选项均不符合题意。答案：C17世界上60%的镁是从海水中提取的,其主要步骤如下:把贝壳制成石灰乳在海水中加入石灰乳,过滤,洗涤沉淀物将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤在氯化氢热气流中干燥晶体电解上述晶体的熔融物。下列说法不正确的是()A.镁元素在元素周期表中位于第3周期A族B.向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净C.在氯化氢热气流中干燥晶体的目的是抑制MgCl2水解D.步骤也可以采用电解该晶体水溶液的方法解析：D项中操作的反应方程式是MgCl2+2H2OMg(OH)2+H2+Cl2,即电解MgCl2溶液得不到镁。答案：D18聚合氯化铝(PAC)通式为Al2(OH)nH2O)为原料制备,制备的最后一步反应是将Al(OH)3凝胶与Al(OH)2(H2O)4Cl按照一定配比恰好完全反应制得PAC,则该反应中前者与后者的物质的量之比为()A.11BC解析：利用Al及Cl原子守恒解题,PAC单元中,Cl:6-n,Al:2,设前者为x mol,后者为y mol,x+y=2,y=6-n,则x=n-4。答案：C二、非选择题(本题包括6小题,共46分)19(6分)某化工厂排放的污水中含有Al3+、Hg2+、Fe3+、Cu2+四种离子,甲、乙、丙三位同学设计从污水中回收铜的方案如下:甲:乙:丙:(1)以上实验方法能否得到较纯净的铜(填“能”或“不能”)。甲,乙,丙。(2)在制得铜的方案中会导致环境污染的一步操作是,其原因是。(3)在可制得铜的方案中,主要反应的离子方程式为。解析：(1)甲同学的方案中,加入NaOH所得沉淀至少含Hg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2三种沉淀,加热得到HgO、Fe2O3、CuO等,故通入氢气后不可能得纯净的铜。乙同学的方案,步骤所得滤渣有Hg、Fe、Cu三种物质,中除去Fe,中加热可除去Hg,同时得CuO,最后可得纯净的铜。丙同学的操作所得滤渣为Fe、Cu、Hg,虽加热时可除去Hg,但Fe没除去,最后不可能得到纯净的铜。(2)由对乙同学的方案的分析知,在步骤加热得CuO的同时,可生成汞蒸气,会污染环境,可连接一个冷凝装置回收汞。(3)步骤发生的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+;Fe+Cu2+Fe2+Cu;Fe+Hg2+Hg+Fe2+。步骤中的反应为Fe+2H+Fe2+H2。答案：(1)不能能不能(2)加热时生成的汞蒸气会污染环境(应装一个“冷凝液化”回收装置)(3)Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+Cu2+Fe2+Cu、Fe+Hg2+Hg+Fe2+、Fe+2H+Fe2+H220(8分)溴主要以Br-形式存在于海水中,海水呈弱碱性。工业上制备Br2的操作步骤为:一定条件下,将Cl2通入浓缩的海水中,生成Br2利用热空气将Br2吹出,并用浓Na2CO3溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3等用硫酸酸化步骤得到的混合物完成下列填空:(1)Cl2氧化Br-应在条件下进行,目的是为了避免。(2)Br2可用热空气吹出,其原因是。(3)写出步骤所发生反应的化学方程式:。用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是。步骤的产品有时运输到目的地后再酸化,主要是因为。(4)为了除去工业Br2中微量的Cl2,可向工业Br2中。A.通入HBrB.加入Na2CO3溶液C.加入NaBr溶液D.加入Na2SO3溶液解析：(4)应加入还原剂,B、C、D三个选项中会有新的杂质生成且杂质不易除去,A选项中生成的HCl容易除去。答案：(1)酸性氯气与碱反应,提高氯气的利用率(2)溴单质容易挥发成溴蒸气,所以利用热空气可以吹出来(3)5NaBr+NaBrO3+3H2SO43Br2+3Na2SO4+3H2O盐酸是挥发性酸溴易挥发且有毒,不利于运输(4)A21(7分)电石浆是氯碱工业中的一种废弃物,其大致组成如下表所示:成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaS其他不溶于酸的物质质量分数/%65663.55.01.53.50.20.80.21.11.01.82326用电石浆可生产无水CaCl2,某化工厂设计了以下工艺流程:电石浆制无水氯化钙工艺流程图已知氯化钙晶体的化学式是CaCl26H2O;H2S是一种酸性气体,且具有还原性。(1)反应器中加入的酸应选用。(2)脱色槽中应加入的物质X是;设备A的作用是;设备B的名称是;设备C的作用是。(3)为了满足环保要求,需将废气H2S通入吸收池,下列物质中最适合作为吸收剂的是。A.水B.浓硫酸C.石灰乳D.硝酸(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是。解析：(1)因该工艺流程目的是生产无水CaCl2,所以反应器中加入的酸应为盐酸;若选用H2SO4或HNO3,则引入杂质离子。(2)脱色槽中应加入活性炭进行脱色;设备A的作用是将滤液进行蒸发浓缩,然后结晶,在过滤器中过滤后对所得固体进行脱水干燥。(3)H2S是一种酸性气体,最适合作为吸收剂的应是石灰乳。(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器,这样做能对母液回收利用,降低废弃物排放量,提高经济效益。答案：(1)盐酸(2)活性炭蒸发浓缩过滤器脱水干燥(3)C(4)对母液回收利用,降低废弃物排放量,提高经济效益22(9分)以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题,请根据已知信息回答有关问题:(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(可多选)。A.CH2CH2+HClCH3CH2ClB.CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2OC.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HClD.CH2CHCl+H2CH3CH2Cl由上述四个反应可归纳出,原子经济性最高的是(填反应类型)反应。(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂,它可将废水中少量的S2-、(3)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图:活性炭的作用是; O3消毒的优点是。A、B中放置的物质名称分别是:A;B。解析：(1)原子经济性最高即原子利用率为100%,A和D属于加成反应,符合;B和C属于取代反应,不符合。(2)要除去废水中剧毒的CN-,需要使用强氧化性的物质,而且不能造成二次污染,所选ClO2具备此特点,可以将CN-氧化为无毒的CO2和N2,同时自身被还原为Cl-,离子方程式为2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-。(3)天然水处理过程中,砂滤的作用是除去水中的较大颗粒的悬浮杂质,活性炭吸附水中的小颗粒杂质及有色物质。经过以上两步水中的杂质为可溶性离子及细菌病毒等。因此A、B两处应除去水中的杂质离子,可用离子交换树脂,故A处应用阳离子交换树脂,B处用阴离子交换树脂。除去离子后的水应用O3进行杀菌消毒处理。答案：(1)AD加成(2)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-产生了无毒的CO2和无毒无害的N2(3)吸附水中的可溶性杂质(或去除水中的异味)反应产物无毒无害阳离子交换树脂阴离子交换树脂23(8分)已知煤的结构模型如图所示:(1)从煤的结构模型来看,煤是工业上获得烃的重要来源。(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的,从煤的结构模型来看,在提供热量的同时产生大量的等气体物质,造成严重的大气污染。(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量,而且烟尘排放量也可减少80%,致癌物苯并芘的排放量也减少,同时节煤20%30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜作固硫剂的是。A.氯化钙B.氧化钙C.硫酸钙D.氢氧化钙(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂,试用化学方程式表示其“固硫”过程。(5)除上述的“型煤”技术外,为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值,煤资源的综合利用方法还有、等。解析：(1)煤结构中含有较多的苯环,隔绝空气给煤加强热可以使它分解,从而获得芳香烃。(2)煤结构中含有S和N,所以直接燃煤能产生SO2和氮氧化物,污染环境。(3)煤燃烧产生SO2,固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐,所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙。固硫反应分别为SO2+CaOCaSO3;2CaSO3+O22CaSO4;Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O,2CaSO3+O22CaSO4。(4)若利用石灰石作固硫剂,则发生的反应可表示为CaCO3CaO+CO2,2CaO+2SO2+O22CaSO4。(5)煤的综合利用的主要方法有煤的干馏、气化和液化。答案：(1)芳香(2)二氧化硫、氮氧化物(3)BD(4)CaCO3CaO+CO2,2CaO+2SO2+O22CaSO4(5)煤的干馏气化液化24(2014课标全国)(8分)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(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+H2ONaBr+NaBrO3+NaHCO3,吸收1 mol Br2时,转移的电子数为 mol。(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:离子Na+Mg2+Cl-浓度/(gL-1)63.728.8144.646.4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,1 L浓海水最多可得到产品2的质量为 g。(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：(1)混凝法无法除去水中的可溶性杂质,项错误;提高部分产品的质量,优化提取产品的品种,改进钾、溴、镁的提取工艺的设想和做法是可行的,故项正确。(2)根据碱吸收溴的主要反应3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3可知该反应中Br2既是氧化剂又是还原剂,根据得失电子守恒可知每有3 mol Br2参加反应时,转移5 mol电子,故有1 mol Br2参加反应时,转mol电子。(3)根据题给表格中浓海水的成分可知浓海水中硫元素主要,故脱硫阶段主要反应的离子方程式为Ca2+;浓海水脱硫后的成分主要是Na+、Cl-、Mg2+,故加入石灰乳后生成的物质经沉降、过滤、干燥得到的产品2是Mg(OH)2;1 L浓海水中含有Mg2+的质量为1 L28.8 gL-1=28.8 g,故Mg(OH)2的质量为mMg(OH)2gmol-1=69.6 g。(4)石墨电极是惰性电极,故用石墨电极电解熔融的氯化镁时,发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2;在高温下,镁和水可以发生化学反应,化学方程式为Mg+2H2OMg(OH)2+H2。答案：(1)(2(3)Ca2+Mg(OH)269.6(4)MgCl2(熔融)Mg+Cl2Mg+2H2OMg(OH)2+H2
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