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專題20 化學與技術 1．【2016屆青島一?！俊净瘜W—化學與技術】(15分) 鉻(VI)的化合物是有毒物，已知Cr(III)鹽的毒性只有Cr(VI)鹽的0.5％，所以將廢水中Cr(VI)轉化為Cr(III)是處理Cr(VI)廢水的方向。某鉻鹽廠生產過程中排出含Cr2O72-的工業(yè)酸性廢水．為防止污染環(huán)境，現(xiàn)采用下列兩種方法進行處理后再排出。 方法一：化學法 用FeSO47H2O處理含鉻廢水的優(yōu)點是經過加配料比后可用最終的產物制備鐵氧體復合氧化物 (用Crx3+Fe2-xFe2+O4表示)的原料。 （1）在利用化學法處理時，F(xiàn)eSO4把廢水中Cr2O72-還原的離子方程式為______。 （2）在pH<4的含鉻(VI)廢水中，加入FeSO47H2O的質量應為廢水中CrO3質量的 倍，才能使得到的固體產物符合鐵氧體復合氧化物的組成。而在實際操作中一般要___ (填“大于”、“小于”)這個比例，原因為_____________。 方法二： 電解法的工藝流程如下 在整個處理過程中，Cr2O72-被還原為Cr3+，溶液的pH值逐漸升高，最后濾出的沉淀有Cr(OH)3和Fe(OH)3，試分析這個污水處理過程，回答： （3）加入適量食鹽的作用為________，選擇Fe做電極的原因是____________。 （4）隨著電解和溶液中反應的進行，陰極區(qū)溶液pH____(填“變大”、“變小”)，鼓入空氣的原因是_______________。 （5）電解過程中當H+濃度小到一定程度時，便會析出Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀，已知常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=10-32，要使c(Cr3+)降至l0-5mol／L，溶液的pH應至少為___________。 【答案】（2）13.9倍；大于 因綠礬易被氧化，故試劑用量可能要比理論值大。（3）加入食鹽，是增加污水中離子濃度，增強導電能力。陽極：陰極：以生成的亞鐵離子為還原劑，在酸性溶液中與Cr2O72-離子發(fā)生氧化還原反應使Cr2O72-離子被還原成Cr3+。（4）變大；在處理過程中鼓入空氣，讓空氣中氧氣充分與氫氧化亞鐵反應，成為容易分離的氫氧化鉻和氫氧化鐵，使廢水含鉻量降到可排放標準。 （5）5 【解析】 考點： 化學與技術，工藝流程綜合題 2.【2016屆湖南六校聯(lián)考】【化學選修2：化學與技術】（15分） 工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經不同的方法生成純堿。請回答下列問題： （1）盧布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進行煅燒，再浸取、結晶而制得純堿。 ①食鹽和濃硫酸反應的化學方程式為： ________________________________________； ②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應的化學方程式為：　　　　　?。ㄒ阎蛩徕c做氧化劑，生成物中氣體只有一種）。 （2）氨堿法的工藝如右圖所示，得到的碳酸氫鈉經煅燒生成純堿。 ①圖中的中間產物C是　 　，（填化學式，下同） D是　 ?。? ②裝置乙中發(fā)生反應的化學方程式為　　 　　　??； （3）聯(lián)合制堿法是對氨堿法的改進，其優(yōu)點是除了副產物氯化銨可用作化肥外還有 。 （4）有人認為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學性質相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石等為原料制碳酸鉀。請結合下圖的溶解度（S）隨溫度變化曲線，分析說明是否可行？ 。 【答案】（15分） （1）①NaCl+H2SO4(濃)NaHSO4+HCl↑ （或2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑ ）（不標↑扣1分）（2分）②Na2SO4+2C+CaCO3CaS+Na2CO3+2CO2↑（不標↑扣1分）（2分） （2）①Ca(OH)2；(2分)；NH3（2分）； ②NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl（不標↓扣1分）（2分） （3）提高食鹽利用率，可利用合成氨的產物CO2（2分） （4）不可行（1分），因為碳酸氫鉀溶解度較大，且在常溫下與氯化鉀的溶解度差別小，在氨鹽水碳酸化時無法大量析出（兩個原因，每個1分，共2分） 【解析】 試題分析：（1） ①食鹽和濃硫酸反應的化學方程式為NaCl+H2SO4(濃)NaHSO4+HCl↑；或2NaCl+ H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑；②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應產生CaS、NaCO3、CO2，反應的化學考點：考查以食鹽和石灰石為主要原料，經不同的方法生成純堿的工藝流程的比較的知識。 3.【2016屆河南省八市重點4月模擬】【化學―選修2：化學與技術】（15分） 金屬的表面處理可以使金屬制品美觀耐用，我國2000多年前就已經掌握化學鍍鉻即鉻鹽氧化處理技術，現(xiàn)代工業(yè)中常采用電鍍或化學鍍進行金屬表面處理。請回答： (l）化學鍍是借助合適的還原劑，使鍍液中金屬離子還原沉積到金屬表面。如化學鍍鎳是在酸性環(huán)境下以NaH2PO2為還原劑（氧化生成NaH2PO3）使Ni2＋還原，其離子方程式為 (2）工業(yè)上進行電鍍時，待鍍金屬作為＿ ＿極。電鍍鉻若采用Cr3+的簡單水溶液，電鍍過程中陰極附近的pH與電鍍時間的關系如圖1，pH變化的原因是＿ ＿，上述過程的發(fā)生對鍍層產生的影響是＿ ＿。 (3）為防止上述過程發(fā)生，電鍍鉻可以在硫酸鹽溶液體系中進行，圖2為硫酸鹽溶液中Cr3+的濃度對鍍 層厚度和覆蓋范圍的影響，隨厚度增加，鍍層覆蓋范圍變化的原因可能是＿ ＿。 (4）綜合考慮鍍層厚度及覆蓋范圍，電鍍鉻時溫度以30-40℃為佳，工業(yè)上控制反應溫度的設備名稱為＿▲ ＿；電鍍鉻的過程中陽極會產生部分Cr2O72-，可以加入＿ ＿（填字母）除去。 A．H2O2 B．Na2SO3 C．FeSO4 (5）工業(yè)采用含Cr3+為3.25g/L的電解液電鍍鉻，則溶液pH不能大于＿ ＿。（已知：35℃ 時，Kw = 2.010-14, KspCr(OH)3]＝5.010-31) 【答案】（15分）（1）Ni2+ +H2PO2－+ H2O= Ni+H2PO3－+2H+ （2分）； （2）陰（1分） ； H+參與放電（2 分）；鍍層變薄且不均勻（2分）； （3）Cr3+濃度增加會使鍍層加厚，但濃度增加鉻晶粒變大使覆蓋范圍變?。?分）。 （4）熱交換器（1分）； A、B（2分）。 （5）4（2分） 【解析】 考點：考查化學與技術的有關知識。 4.【2016屆唐山二?！炕瘜W選修2化學與技術]（15分） 某化工廠將鈦、氯堿工業(yè)和甲醇聯(lián)合生產，大大提高了原料的利用率，并減少環(huán)境污染。流程如圖1所示： 圖1 圖2 回答下列問題： （1）寫出以石墨為電極電解飽和食鹽水的離子方程式 圖2所示是典型氯堿工業(yè)的關鍵設備——離子交換膜電解槽，該電解槽的特點是用離子交換膜將槽分隔為左右兩室，它能夠阻止一些物質通過，也能允許一些物質通過。下列有關說法正確的是 （填字母代號）． A．離子交換膜的特點是允許氣體分子通過，而不允許陰離子通過 B．圖2中X是指氧氣 C．電解槽右室的電極反應式為2H+＋2e一=H2 ↑ D．電解槽左室也稱為陰極室 (2）寫出鈦鐵礦在高溫下與焦炭經氯化得四氯化鈦的化學反應方程式 ； 生成2 mol四氯化鈦時轉移的電子的物質的量為 mol。 (3）利用生成的甲醉和NaOH溶液可以生產甲醇燃料電池，負極電極反應式為 。 (4）鈦廣泛應用于航天領域。氬氣在冶煉鈦的流程中所起的作用是 。 （5）利用CO和H2制備甲醇 ①已知H2(g）、CO(g)和CH3OH（1）的燃料熱分別為-285.8kJ?mol-1、-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1．寫出CO和H2制備液態(tài)甲醇的熱化學方程 。. ②假設聯(lián)合生產中各原料利用率為100%，若得到6mol甲醇，則需再補充標準狀況下的H2 L。 【答案】（15分） （1） 2Cl－+2H2O電解Cl2↑+H2↑+2OH－ (2分)； C (2分) （2）2FeTiO3+6C+7 Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO (2分)； 14 (2分) （3）CH3OH+8OH－– 6e－=CO32－+6H2O (2分) （4）保護氣作用 (1分) （5）①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) ΔH＝–128.6 kJ/mol (2分) ② 112 (2分) 【解析】 考點：考查電解原理的應用、金屬的冶煉方法、蓋斯定律的應用及原電池反應原理的應用的知識。 5．【2016屆遼寧省部分重點高中協(xié)作校模擬】（化學——化學與技術）（15分） 鋁鞣劑（主要成分為Al(OH)2Cl）主要用于鞣制皮革。利用鋁灰（主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑的一種工藝如下： 回答下列問題： （1）氣體A為____（填化學式）?！八狻辈捎?0 ℃而不在室溫下進行的原因是_________。 （2）酸溶液時使用的酸是______（填名稱）。. （3）氧化時，發(fā)生反應的離子方程式為_____。 （4）除雜時產生廢渣的主要成分為_____（填化學式），對其合理的處理方法是_____。 （5）采用噴霧干燥而不用蒸發(fā)的原因是____。 （6）準確稱取所制備的鋁鞣劑m g，將其置于足量硝酸中，待樣品完全溶解后，加入足量AgNO3溶液，充分反應，過濾、洗滌、干燥得固體n g。則樣品中Al(OH)2Cl的質量分數(shù)為____（用含m、n的代數(shù)式表示）。 【答案】（1）NH3；加快AlN水解反應速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出； （2）鹽酸；（3）2Fe2++2H++ClO-=2Fe3++Cl-+H2O；（4）Fe(OH)3；回收再利用生產鐵紅； （5）防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3；（6）。 【解析】 考點：考查物質制備工藝流程的知識。 6．【2016屆懷化一?！俊具x修2《化學與技術》（15分）】工業(yè)上利用某地磷礦(主要成分是磷酸鈣，質量分數(shù)為80%，另外還含有石英及少量碳酸鎂、氧化鋁等不含磷雜質)制取磷銨，并用制磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸、水泥。其生產流程如下： 請分析并回答下列問題： （1）窯氣(SO2)進入接觸室前需要凈化的目的是______________________； （2）實驗室完成操作b的方法是___________________________過濾、洗滌和干燥等； （3）下圖表示接觸室和吸收塔的內部構造。吸收塔內安裝有許多瓷環(huán)作用是__________________； （4）接觸室中進行學反應是：2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) △H＝－296.4kJ/mol。接觸室內安裝熱交換器的目的是____________________________。圖1表示接觸室中催化劑隨溫度變化圖象，圖2表示SO2的轉化率a(SO2)隨溫度T及壓強P的變化圖象。你認為接觸室中最合適的溫度和壓強是______________________。 圖1 圖2 （5）硫酸廠的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2、微量的SO3和酸霧。能用于測定硫酸廠尾氣中SO2含量的試劑是_______________________(填字母代號)： A．NaOH溶液、酚酞試液 B．KMnO4溶液、稀H2SO4 C．氨水、酚酞試液 D．碘水、淀粉溶液 （6）在述生產過程中循環(huán)利用的物質有_________________________(填化學式)； （7）磷銨是一種常用復合肥，經分析其中氮與磷原子數(shù)之比為3：2，在生產過程中平均有7%的磷元素損失，該廠日均生產74.1噸磷銨，要維持正常生產，每天需運入這種磷礦至少__________噸。 【答案】（除標注外，每空2分，共15分） （1） 防止接觸室中的催化劑中毒（1分）（合理答案均計分）（2） 蒸發(fā)濃縮（1分） 冷卻結晶（1分） （3） 增大SO3與吸收劑的接觸面積，使SO3充分吸收（合理答案均計分） （4） 預熱進入接觸室的反應混合氣體，及時將反應放出的熱量吸收，防止接觸室溫度偏高（合理答案均計分） （5）4500C（或4000C---5000C）、101kpa（各1分） （6）B D（各1分） （7）H2SO4 SO2（各1分） （8）125 【解析】 考點：制備實驗方案的設計 7．【2016屆廈門一?！炕瘜W——選修2：化學與技術]（15分）從電鍍別針廠產生的錫渣（主要含Sn、SnO）中制取氯化亞錫和錫酸鈉，其工藝流程如下圖： 請回答下列問題： （1）電鍍錫時陽極的電極反應式為__。 （2）酸解制備氯化亞錫時，水洗、抽濾，需要用__（填化學式，下同）淋洗濾渣，于濾液中加入____，再調節(jié)pH <2，在CO2氣流中蒸發(fā)、濃縮、冷卻得到氯化亞錫。 （3）堿解制備錫酸鈉時，加入適量工業(yè)燒堿液體、硝酸鈉固體及水，在一定溫度下反應，調節(jié)pH >9，加入硫化鈉除鐵，加適量雙氧水，加熱濃縮至白色晶體析出。 ①錫酸鈉溶液顯- （填“酸”、“中”或“堿”）性。 ②若反應有氨氣釋放，錫渣中錫與燒堿、硝酸鈉及水反應制備錫酸鈉的化學方程式為 。 ③雙氧水的作用為____。 ④可用亞硝酸鈉代替硝酸鈉氧化錫渣制取錫酸鈉，相關數(shù)據如下表： 用硝酸鈉作氧化劑（若氧化劑完全參加反應），生成錫酸鈉的產率為____（保留2位有效數(shù)字），試從中選擇合適氧化劑，并說明理由____。 （4）從綜合經濟效益等角度考慮，該工藝具有哪些優(yōu)點____（寫兩點）。 【答案】（1）Sn-2e－Sn2＋。 （2）HCl，Sn。 （3）①堿；②2Sn+3NaOH+NaNO32Na2SnO3+NH3；③脫色劑；④0.93；硝酸鈉更好，因為產率更高。 （4）生產成本低，經濟效益可觀；產品回收的效率高；所需的原料基本易得且消耗少；可使原料循環(huán)使用；對設備的要求不嚴格；對環(huán)境無污染。 【解析】 考點：考查化學與技術，化工生產流程分析。 8．【2016屆江西省八所重點盟校模擬】【化學——化學與技術】（15分）工業(yè)上以硫鐵礦為原料制硫酸所產生的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2、微量的SO3和酸霧。為了保護環(huán)境，同時提高硫酸工業(yè)的綜合經濟效益，應盡可能將尾氣中的SO2轉化為有用的副產品。請按要求回答下列問題： （1）硫酸工廠尾氣中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸處理。 ①寫出上述過程反應的化學方程式： 、 。 ②請說出這種尾氣處理方法的優(yōu)點（說出兩點即可）： 。 ③生產中往往需要向溶液中加入適量的對苯二酚或對苯二胺等還原性物質，其目的是 。 （2）某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將所得的Na2SO3溶液進行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法；其中陰陽膜組合循環(huán)再生機理如圖所示，a、b離子交換膜將電解槽分為三個區(qū)域，電極材料為石墨。 ①圖中a表示 離子交換膜（填“陰”或“陽”）。A～E分別代表生產中的原料或產品，其中C是硫酸，則A是 ，E是 。 ②陽極的電極反應式為 。 【答案】（1）①SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O（2分） CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O（2分）②原料生石灰，硫酸價格便宜且容易獲得；（2分）可得副產品石膏或SO2可作為生產化肥的原料。（2分）③防止亞硫酸鹽被氧化，不利于后期二氧化硫回收（2分） （2）①陽 NaOH溶液 氫氣（各1分，共3分）②SO32—-2e-+H2O=2H++SO2-4（2分） 【解析】 原性物質，其目的是防止亞硫酸鹽被氧化，不利于后期二氧化硫回收。 考點：考查化學與環(huán)境保護，二氧化硫等含硫化合物的性質，電解原理的應用。 9．【2016屆 江西省五市八校第二次聯(lián)考】【化學選修——化學與生活】（15分） 鋁是一種重要的金屬，在生產、生活中具有許多重要的用途，如下框圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程： 已知：①鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質；②溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉反應，能生成硅鋁酸鹽沉淀，化學方程式為： 2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O===Na2Al2Si2O8↓+2H2O+4NaOH 回答下列問題： （1）溶解鋁土礦時，發(fā)生反應的離子方程式為 、 ________。 （2）濾渣A的主要成分是 ；硅鋁酸鹽沉淀寫成氧化物的形式是 。 （3）在工藝流程第三步中，選用二氧化碳作酸化劑而不使用鹽酸的原因是 。 （4）若該工廠用mkg鋁土礦共制得nkg Al（假設每步反應進行完全），則鋁土礦中Al2O3的質量分數(shù)為 。 （5）若將鋁溶解，下列試劑中最好選用 （填編號）。 A．濃硫酸 B． 稀硫酸 C．稀HNO3 D．濃HNO3 （6）電解冶煉鋁時用Na3AlF6作助熔劑，Na3AlF6是配合物，其中內界是 ，配位數(shù)為 。 【答案】（1）2OH-+Al2O3==2AlO2-+H2O ；SiO2+2OH-==SiO32-+H2O（各2分） （2）Fe2O3、Na2Al2Si2O8（各1分） Na2OAl2O3.2SiO2 (2分) （3）Al(OH)3溶于強酸而不溶于弱酸，提高Al2O3的提取率（或合理答案）; (2分) （4）5100n/27m% 或1700n/9m% (2分) （5）B （1分） （6）AlF6]3-；6 （各1分） 【解析】 考點：考查化學與技術，化學工藝流程分析，鋁及其化合物的性質。 10．【2016屆黔東南州模擬】【化學選修2：化學與技術】(15分) 無論從能耗，還是環(huán)境，現(xiàn)代工業(yè)工藝往往采用聯(lián)合生產的方式。工業(yè)合成氨、硝酸、純堿可以進行聯(lián)合生產。請回答下列有關問題： （1）工業(yè)中，從合成塔出來的混合氣體成分是_____________(填化學式)，在進入分離器之前，需進入_____(填工業(yè)設備名稱)。 （2）15mol氮氣和3mol氫氣在密閉容器中反應生成的氨氣的物質的量_________(選填字母代號)。 a．小于2mol b．等于2mol c．大于2mol 小于15mol d．等于15mol （3）氨氣在工業(yè)制備硝酸生產中的作用是__________(用化學方程式表示)：硝酸工業(yè)生產中的尾氣(NO2、NO的混合氣體)通?？捎眉儔A溶液吸收：2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2↑，NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2↑；尾氣吸收過程中，每吸收5mol尾氣，則生成CO2的物質的量為_____； （4）硝酸廠的尾氣也可利用尿素蒸汽將氨的氧化物還原為空氣的主要成分而除去，寫出尿素與NO2反應的化學方程式_____________________________________。 【答案】(15分) （1）NH3、H2、N2(3分) 冷卻塔(2分) （2）a (2分) （3）4NH3+5O24NO+6H2O(2分) 2.5mol (3分) （4）4CO(NH2)2＋6NO2===7N2＋4CO2＋8H2O(3分) 【解析】 考點：考查工業(yè)流程，涉及合成氨、氨催化氧化制硝酸及工業(yè)尾氣的處理。