高中化學高考三輪沖刺 2023屆高三化學總復習鞏固練習41化學與資源的開發(fā)利用

鞏固練習41化學與資源的開發(fā)利用時間：45分鐘分值：100分1．(12分)自來水生產(chǎn)的流程示意圖如下：(1)①混凝劑除去懸浮物質(zhì)的過程________(填字母)。a．只是物理變化b．只是化學變化c．是物理和化學變化②FeSO4·7H2O是常用的混凝劑，它在水中最終生成________沉淀。(2)實驗室中，過濾操作用到的玻璃儀器是______________________________________________________。(3)一打開自來水的水龍頭，會感覺略有刺激性氣味，其原因是________________________________________________________________。(請寫出相關的化學反應方程式)；該過程中，如果消耗了標準狀況下的Cl2112L，則在反應中作氧化劑的Cl2為____g。(4)測定水中的溶解氧：量取20mL水樣，迅速加入MnSO4和KOH混合溶液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振蕩使反應完全。打開塞子，迅速加入適量硫酸，此時有碘單質(zhì)生成。用mol·L－1Na2S2O3溶液滴定生成的碘，消耗了mLNa2S2O3溶液。已知在堿性溶液中，氧氣能迅速氧化Mn2＋，生成物在酸性條件下可以將碘離子氧化為碘單質(zhì)，自身重新被還原為Mn2＋。上述過程發(fā)生的反應可表示為：2Mn2＋＋4OH－＋O2=2MnO(OH)2，MnO(OH)2＋2I－＋4H＋=I2＋Mn2＋＋3H2O，I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。據(jù)此確定水中的溶解氧量________(以mg·L－1為單位)。[答案](1)①C②Fe(OH)3(2)漏斗、燒杯、玻璃棒(3)Cl2＋H2OHCl＋HClO(4)mg·L－1[解析](1)混凝劑溶于水生成膠體的過程是化學變化，膠體吸附懸浮物質(zhì)的過程是物理變化。(2)實驗室過濾操作所用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯和玻璃棒。(3)自來水往往用氯氣消毒，氯氣與水反應的化學方程式為：Cl2＋H2OHCl＋HClO，該反應中，Cl2既作氧化劑、又作還原劑，且二者的質(zhì)量比為1∶1，因而標準狀況下的112LCl2中，作氧化劑的Cl2為112L÷2÷22.4L·mol－1×71g·mol－1＝177.5g。(4)由方程式可得關系式：O2～2MnO(OH)2～2I2～4S2Oeq\o\al(2－,3)，故20mL水樣中溶解O2的質(zhì)量為：eq\f(1,4)×mol·L－1××10－3L×32g·mol－1＝×10－3g＝mg，即水中的溶解氧量為eq\fmg,20×10－3L)＝mg·L－1。2．(10分)下面的框圖是利用海水和海邊貝殼為原料設計的制備漂白粉的工藝流程。分析圖示各物質(zhì)的關系，然后回答問題。(1)反應條件的選擇是工業(yè)生產(chǎn)的關鍵步驟。寫出①、③、④三步的反應條件：①________、③________、④________。(2)反應②需要加入的試劑是________。(3)寫出反應⑤生成漂白粉的化學方程式：__________________________。(4)工業(yè)生產(chǎn)要注重效益、要關注節(jié)能減排，保護環(huán)境。請你從這個思路出發(fā)，列舉上述工藝中的特點：____________________________________(列出兩個即可)。[答案](1)高溫加熱(或高溫)蒸發(fā)結(jié)晶電解(2)水(或H2O)(3)2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(4)利用廢棄物貝殼、利用電解產(chǎn)生的氫氣燃燒給貝殼加熱、生產(chǎn)副產(chǎn)物NaOH等(或其他合理答案，答出兩個即可)[解析]貝殼受熱，其中的有機物燃燒掉，而無機物主要是碳酸鈣，分解所得A為CaO，制備漂白粉的反應物為Ca(OH)2和Cl2，故B、D分別為Ca(OH)2和Cl2，C為氯化鈉，E為氫氣。3．(10分)已知粗鹽中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用。氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程如下：(1)精制過程中加入凈化劑的順序依次是(用化學式表示)________________________________________________________________________。(2)電解過程的總反應方程式為________。(3)電解槽陽極產(chǎn)物可用于________________(至少寫出兩種用途)。(4)已知NaOH、NaCl在水中的溶解度數(shù)據(jù)如下表：溫度/℃2030405060708090100NaOH/g109118129146177300313318337NaCl/g363739根據(jù)上述數(shù)據(jù)，脫鹽的主要工序應為________、________。脫鹽后的堿液含NaOH約50%，含NaCl僅約2%左右，NaCl能夠從溶液中大量析出的原因是__________________。[答案](1)NaOH、BaCl2、Na2CO3(或BaCl2、NaOH、Na2CO3)(2)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)制漂白粉、生產(chǎn)鹽酸、自來水消毒、制高純硅、合成塑料等(任寫兩種)(4)蒸發(fā)濃縮過濾(多寫冷卻不對)蒸發(fā)過程中溶劑(水)大量減少，Na＋濃度顯著增加促進NaCl的沉淀溶解平衡向沉淀方向移動(或Na＋濃度顯著增加抑制NaCl的溶解)(從溶度積角度作答敘述正確也可)[解析](1)根據(jù)粗鹽中所含雜質(zhì)離子的性質(zhì)，NaOH可除去Mg2＋、Fe3＋；Na2CO3可除去Ca2＋、Mg2＋；BaCl2可除去SOeq\o\al(2－,4)。但是選擇這三種溶液又會引入新的雜質(zhì)離子COeq\o\al(2－,3)、OH－、Ba2＋，除去COeq\o\al(2－,3)和OH－可通過加適量鹽酸將它們轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，但過量Ba2＋必須由Na2CO3除去。因此Na2CO3溶液的加入必須在BaCl2溶液之后，而NaOH溶液和BaCl2溶液加入的順序可以相互調(diào)換。故順序為NaOH、BaCl2、Na2CO3或BaCl2、NaOH、Na2CO3。(2)電解飽和食鹽水的總反應：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(3)電解槽陽極得到Cl2，可以用于制取漂白粉、自來水消毒等。(4)脫鹽的主要工序為蒸發(fā)濃縮、過濾。蒸發(fā)時能夠促進NaCl的沉淀溶解平衡向沉淀方向移動，因此NaCl能夠從溶液中大量析出。4．(14分)“低碳”既是時尚，也是環(huán)保要求?！暗吞肌痹诠I(yè)生產(chǎn)中意義重大，充分利用原材料，不排放或減少排放“三廢”，不同工廠聯(lián)合生產(chǎn)等都是很好的“低碳”生產(chǎn)方式。下面是幾個工廠利用廢氣、廢渣(液)聯(lián)合生產(chǎn)化肥硫酸銨的工藝：請回答下列問題：(1)工藝操作①②分別為___________________________________________________________、________________________________________________________________________。(2)工業(yè)合成氨的化學方程式為：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出生成“產(chǎn)品”的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)檢驗合成氨廠廢氣中是否含有氨氣的方法是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)副產(chǎn)品的化學式為________。該聯(lián)合生產(chǎn)工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是________________。[答案](1)將空氣液化后蒸發(fā)分離出氧氣獲得氮氣過濾(2)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(3)CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3＋2NHeq\o\al(＋,4)＋SOeq\o\al(2－,4)(4)用濕潤的紅色石蕊試紙放在導氣管口，若試紙變藍，則證明有NH3(或其他可行的方法)(5)CaOCO2[解析](1)合成氨原料之一氮氣來源于空氣，分離方法是將空氣液化后蒸發(fā)分離出氧氣獲得氮氣。(2)工業(yè)合成氨的條件是高溫、高壓和催化劑。(3)“產(chǎn)品”是硫酸銨，反應物是硫酸鈣懸濁液、二氧化碳、氨氣等，產(chǎn)物除產(chǎn)品硫酸銨外，還有碳酸鈣沉淀。(4)氨氣顯堿性，實驗室中可以用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，或利用氨氣與濃鹽酸的反應進行檢驗等。(5)分析框圖中各物質(zhì)的關系可知“副產(chǎn)品”為氧化鈣，能夠循環(huán)使用的物質(zhì)是二氧化碳。5．(14分)下圖所示是以海水為原料，獲得某產(chǎn)物的工藝流程圖。已知在吸收塔中，溶液的pH顯著減小。試回答下列問題：(1)圖中兩次氯化的作用是否相同？________(選填“是”或“否”)。(2)吸收塔中反應的化學方程式為__________________________________________________________________，第二次氯化的離子方程式為________________________________________________________________。(3)資料證實，在酸性介質(zhì)中，第一次氯化過程中可用O2或空氣替代。但在實際工業(yè)生產(chǎn)中為什么不用更廉價的空氣替代Cl2？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)本工藝的處理方法可簡單概括為“空氣吹出、X氣體吸收、氯化”。某同學認為在工業(yè)生產(chǎn)過程中對第一次氯化液直接蒸餾也可得到產(chǎn)物，不必進行上述過程，請對該同學的說法作出正確的評價：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)是(2)Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－(3)若用廉價的空氣替代Cl2進行第一次氯化，反應的離子方程式為4Br－＋O2＋4H＋=2Br2＋2H2O，很顯然反應時需要將大量的鹽鹵(濃度不大)酸化，反應后又要將廢液中和才能排放，在經(jīng)濟上顯然沒有吸引力(4)氯化后的海水雖然含有溴單質(zhì)，但濃度低，如果直接蒸餾，產(chǎn)品成本高，“空氣吹出、SO2吸收、氯化”的過程實際上是一個溴的富集過程，提高其濃度，以減少能源的消耗[解析]本工藝流程是海水提溴。根據(jù)題中信息，吸收塔內(nèi)溶液pH顯著減小，可確定氣體X是SO2，吸收塔內(nèi)反應的化學方程式為Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，生成的Br－再被Cl2氧化，生成的Br2用蒸氣蒸出，再冷凝得到液態(tài)溴。6．(14分)(2023·山東，31)水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應用廣泛。(1)含有較多________離子的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為________(寫出一個即可)。(2)將RH型陽離子交換樹脂和ROH型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水，應先使硬水通過________(填“RH”或“ROH”)型離子交換樹脂，原因是_______________________________________________________________。(3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留，從而獲得純凈水的方法稱為________。電滲析法凈化水時，使離子通過半透膜的推動力是________。(4)檢驗蒸餾水的純度時，最簡單易行的方法是測定水的________。[答案](1)Ca2＋、Mg2＋Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓＋2CO2↑＋H2O)(2)RH先通過陰離子交換樹脂可能產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響樹脂交換效果(3)反滲透法電勢差(或電場力)(4)電導率(或電阻率)[解析]本題主要考查了水的凈化原理。(1)硬水是指含有較多鈣鎂離子的水(大多是碳酸氫鹽溶液)，其硬度可以消除或治理，其中碳酸氫鈣或碳酸氫鎂加熱即可除去，方程式為：Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MgCO3↓＋2CO2↑＋H2O)。(2)根據(jù)交換樹脂RH的工作原理，其原因是先通過RH后，溶液呈酸性，可避免產(chǎn)生沉淀，防止交換樹脂堵塞，若先通過ROH，交換后溶液呈堿性，造成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，從而造成交換樹脂堵塞。(3)該方法為反滲透法，電滲析法的動力來自于電勢差(或電場力)。(4)檢驗蒸餾水的純度最簡單的方法是測定溶液的電導率。因為若含有其他離子時，誰的電導率越大，說明蒸餾水的純度越低。7．(12分)四川有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出)：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)已知mol甲烷和mol水蒸氣在t℃，pkPa時，完全反應生成一氧化碳和氫氣(合成氣)，吸收了akJ熱量。該反應的熱化學方程式是：________________________________________________________________________。(2)在合成氨的實際生產(chǎn)過程中，常采取的措施之一是：將生成的氨從混合氣體中及時分離出來，并將分離出氨后的氮氣和氫氣循環(huán)利用，同時補充氮氣和氫氣。請應用化學反應速率和化學平衡的觀點說明采取該措施的理由：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知尿素的結(jié)構(gòu)簡式為H2NCONH2，請寫出由CO2與NH3合成尿素的反應方程式：__________________________________________________________。[答案](1)CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH(t℃，pkPa)＝＋2a(2)增大氮氣和氫氣的濃度有利于增大反應速率；減小氨氣的濃度、增大氮氣和氫氣的濃度都有利于平衡向正反應方向移動(3)CO2＋2NH3eq\o(=,\s\up7(催化劑))CO(NH2)2＋H2O[解析](1)據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)可直接寫出熱化學方程式：eq\f(1,2)CH4(g)＋eq\f(1,2)H2O(g)=eq\f(1,2)CO(g)＋eq\f(3,2)H2(g)ΔH(t℃，pkPa)＝＋akJ/mol(2)分離氨氣目的是減小生成物濃度，使平衡正向移動，增大氮氣和氫氣濃度既可加快反應速率又可使平衡向正反應方向移動。8．(14分)為研究“海水提溴”工藝，甲、乙兩同學分別設計的流程如下，請你對他們的方案進行評價與分析：甲：eq\x(苦鹵)eq\o(→,\s\up7(①硫酸酸化),\s\do5(②通過量氯氣))eq\x(\a\al(含溴,海水))eq\o(→,\s\up7(③空氣吹出))eq\x(\a\al(含溴,空氣))eq\o(→,\s\up7(④SO2吸收),\s\do5(⑤通過量氯氣))eq\x(\a\al(溴水混,合物))eq\o(→,\s\up7(⑥蒸餾))eq\x(溴蒸氣)eq\o(→,\s\up7(⑦冷凝),\s\do5(⑧分離))eq\x(液溴)乙：eq\x(苦鹵)eq\o(→,\s\up7(①通過,量氯氣))eq\x(\a\al(含溴,海水))eq\o(→,\s\up7(②蒸餾))eq\x(溴蒸氣)eq\o(→,\s\up7(③冷凝),\s\do5(④分離))eq\x(液溴)(1)甲、乙兩同學在第一階段得到含溴海水時，Cl2的利用率較高的是________(填“甲”或“乙”)，為什么？____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)甲同學步驟④的離子方程式為：_______________________________________________________________________