高考化學 考前三個月 專題復習6 化學與技術（含解析）

化學與技術最新考綱展示1.化學與資源的開發(fā)、利用：(1)了解煤、石油和天然氣等綜合利用的意義；(2)了解我國無機化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類；(3)了解海水的綜合利用，了解化學發(fā)展對自然資源利用的作用；(4)了解化學對廢舊物資再生與綜合利用的作用。2.化學與材料的制造、應用：(1)了解社會發(fā)展和科技進步對材料的要求，了解化學對材料科學發(fā)展的促進作用；(2)了解金屬材料、無機非金屬材料、高分子合成材料、復合材料和其他新材料的特點，了解有關的生產(chǎn)原理；(3)了解用化學方法進行金屬材料表面處理的原理；(4)了解我國現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)的發(fā)展情況，了解新材料的發(fā)展方向。3.化學與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：(1)了解化學在水處理中的應用；(2)了解合成氨的主要原理、原料、重要設備、流程和意義，認識催化劑的研制對促進化學工業(yè)發(fā)展的重大意義；(3)了解精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點、精細化工在社會發(fā)展中的作用；(4)了解化學肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用?；A回扣1．常見的化工生產(chǎn)原理(1)硫酸工業(yè)中采取的加快反應速率的措施有：____________________________________，用氨水法吸收尾氣涉及的反應有____________________________、__________________________________。(2)合成氨工業(yè)的原理是__________________________，用焦炭與水可制取原料氣發(fā)生的反應為________________________________________________________________________。(3)侯德榜制堿法制取純堿發(fā)生的反應為______________________，____________________________。答案(1)①升高溫度；②使用催化劑；③粉碎原料，增大與空氣的接觸面積SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O(2)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2(3)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=NH4Cl＋NaHCO3↓2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O2．材料的制造和應用(1)傳統(tǒng)的硅酸鹽材料包括________、________和________，硅、光導纖維屬于__________材料。(2)金屬的冶煉方法與金屬的________有關，鋁的冶煉方法為__________，原料為________，輔料為__________。(3)玻璃鋼、陶瓷塑料屬于________材料。答案(1)水泥玻璃陶瓷新型無機非金屬(2)活動性電解法氧化鋁冰晶石(3)復合3．資源的開發(fā)利用(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________________________________________________________________________、________________。天然水在凈化處理過程中加入的混凝劑可以是________________________等，水的凈化與軟化的區(qū)別是________________________。(2)從海水中得到NaCl采用________，把Br－轉化為Br2的反應為______________________，把Mg2＋轉化為Mg(OH)2加入的物質(zhì)是________。(3)石油煉制中的物理方法是________，石油裂化的目的是____________________，裂解的目的是____________；煤的加工方法有____________，屬于____________變化。答案(1)鈣、鎂Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2OMg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))MgCO3↓＋CO2↑＋H2O明礬、硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵水的凈化是用混凝劑將水中膠體及懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子(2)蒸發(fā)法(或鹽田法)Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－石灰乳(3)分餾提高輕質(zhì)燃料油尤其是汽油的產(chǎn)量獲得有機化工基本原料干餾、氣化和液化化學4．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”(1)加入明礬、硫酸鐵等物質(zhì)能凈化水質(zhì)，可使海水變?yōu)榈?×)(2)陽離子交換膜法電解飽和食鹽水往陰極室加入含少量NaOH的水溶液以增強導電性(√)(3)接觸法制H2SO4時應采用高壓條件提高SO2的轉化率(×)(4)工業(yè)合成氨時可通過大幅度提高原料氣中氮氣的比例來提高氫氣轉化率(×)(5)復合材料是由基體和增強體兩部分組成的，合金是復合材料的一種(×)(6)煉鐵與煉鋼都利用了氧化還原反應的原理，煉鐵時含鐵物質(zhì)發(fā)生氧化反應，煉鋼時雜質(zhì)物質(zhì)發(fā)生還原反應(×)(7)鋼鐵制品銹蝕主要是因為鋼鐵中含有碳而發(fā)生原電池反應，因此生鐵煉鋼時要盡可能完全除去生鐵中的碳(×)(8)線型結構的高分子，可帶支鏈，也可不帶支鏈(√)(9)通過石油蒸餾可獲得純凈物汽油(×)(10)生產(chǎn)、生活中努力實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，符合節(jié)能降耗的宗旨(√)(11)合成氨的“造氣”階段會產(chǎn)生廢氣(√)(12)電解制鋁的過程中，作為陽極材料的煙煤不會消耗(×)題型1化工生產(chǎn)流程的綜合分析1．(2014·新課標全國卷Ⅰ，36)磷礦石主要以磷酸鈣[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。圖(a)為目前國際上磷礦石利用的大致情況。其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸。圖(b)部分物質(zhì)的相關性質(zhì)如下：熔點/℃沸點/℃?zhèn)渥琢?4280.5PH3－133.8－87.8難溶于水，有還原性SiF4－90－86易水解回答下列問題：(1)世界上磷礦石最主要的用途是生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦石使用量的________%。(2)以磷灰石為原料，濕法磷酸過程中Ca5F(PO4)3反應的化學方程式為________________________________________________________________________現(xiàn)有1t折合含有P2O5約30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸________t。(3)如圖(b)所示，熱法磷酸生產(chǎn)過程的第一步是將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合，高溫反應生成白磷。爐渣的主要成分是________________________(填化學式)。冷凝塔1的主要沉積物是__________________，冷凝塔2的主要沉積物是__________________。(4)尾氣中主要含有____________________，還含有少量的PH3、H2S和HF等。將尾氣先通入純堿溶液，可除去________________；再通入次氯酸鈉溶液，可除去____________________。(均填化學式)(5)相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復雜，能耗高，但優(yōu)點是________________________________________________________________________________________________。答案(1)69(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4=5CaSO4＋HF↑＋3H3PO40.49(3)CaSiO3液態(tài)白磷固態(tài)白磷(4)CO、SiF4SiF4、H2S、HFPH3(5)解析(1)4%＋96%×85%×80%≈69%。(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4=5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4，依據(jù)P元素守恒：生成磷酸的量為1×30%÷142×2×98÷85%≈0.49t(3)爐渣主要成分是CaSiO3，冷凝塔1的主要沉積物是液態(tài)白磷，冷凝塔2的主要沉積物是固態(tài)白磷。(4)尾氣主要含有CO、SiF4，還含有少量PH3、H2S和HF等。通過堿液可以除去SiF4、HF、H2S，再通入NaClO溶液可以除去PH3。(5)熱法磷酸工藝的優(yōu)點是產(chǎn)品純度高。1．常見的工業(yè)生產(chǎn)流程的主線和核心規(guī)律：主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。核心考點：物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生產(chǎn)條件的控制、三廢處理及能量的綜合利用等。2．解題思路明確整個流程及每一部分的目的→仔細分析每步發(fā)生的反應及得到的產(chǎn)物→綜合基礎理論與實際問題思考→注意答題模式與要點。3．化工生產(chǎn)中的簡單計算(1)元素守恒法：根據(jù)某種關鍵元素的質(zhì)量守恒，找出關系式，可簡化計算過程，方便快捷。(2)常見量的計算公式：①礦物的純度＝eq\f(純礦物的質(zhì)量,礦物的總質(zhì)量)×100%；②原料利用率＝eq\f(消耗原料的質(zhì)量,原料的總質(zhì)量)×100%；③原料轉化率＝原料利用率＝1－原料損失率；④產(chǎn)率＝eq\f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%；⑤多步反應的總轉化率＝各步反應轉化率的乘積。4．化工生產(chǎn)中的綠色化學中學化學中涉及的化工生產(chǎn)知識滲透綠色化學的觀點，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)節(jié)省資源，提高原料轉化率和利用率。例如在合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)、接觸法制硫酸、聯(lián)合制堿法等工藝流程中采取了循環(huán)操作，體現(xiàn)了綠色化學中節(jié)省能源的基本原理。(2)尾氣回收方法和處理裝置以防止或減少環(huán)境污染。例如：氨氧化法制硝酸、接觸法制硫酸、煉鋼、煉鐵等均要有尾氣處理或吸收裝置。(3)設計新的化學反應條件，降低對人類健康和環(huán)境的危害，減少廢棄物的產(chǎn)生和排放。例如無氰電鍍，由乙炔制乙醛，工業(yè)生產(chǎn)中使用非汞催化劑。1．硫酸是無機“三大強酸”之一，其產(chǎn)量是衡量一個國家無機化工發(fā)展水平的重要標志。工業(yè)制硫酸的工藝流程如下圖：據(jù)圖回答下列問題：(1)寫出用黃鐵礦(主要含F(xiàn)eS2)造氣的化學反應方程式________________。(2)寫出A、B物質(zhì)的名稱：A______________________，B______________。(3)催化氧化之前對SO2和空氣的混合氣體進行凈化、干燥的目的是________，選用B進入吸收塔吸收SO3的優(yōu)點是________________。(4)SO2的催化氧化是一個可逆反應，采取適宜的反應條件有利于生產(chǎn)的進行。實際生產(chǎn)中，下列哪些生產(chǎn)條件或措施考慮到了平衡移動原理________(填字母)。A．礦石加入沸騰爐之前先粉碎B．使用V2O5作催化劑C．催化反應室中溫度選擇400～500D．凈化后的爐氣中要有過量的空氣E．催化氧化在常壓下進行F．將尾氣中的SO2循環(huán)利用(5)某硫酸工廠每天消耗黃鐵礦石(含F(xiàn)eS2質(zhì)量分數(shù)60%)20噸，生產(chǎn)中三階段的轉化率依次為98%、95%、98%，則該工廠一天能生產(chǎn)B的質(zhì)量為________噸。答案(1)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(煅燒))2Fe2O3＋8SO2(2)發(fā)煙硫酸98%的濃硫酸(3)除去混合氣體中的有害雜質(zhì)，防止催化劑中毒及防止形成酸霧腐蝕管道及設備避免形成酸霧并提高吸收率(4)CD(5)18.25解析(1)煅燒硫鐵礦生成氧化鐵和二氧化硫。(2)吸收塔中得到的是發(fā)煙硫酸(A)；工業(yè)上用98%的濃硫酸(B)吸收SO3。(3)混合氣體如果不進行凈化就進入催化反應室，會使催化劑中毒；用水吸收三氧化硫會形成酸霧，不利于三氧化硫的吸收，所以工業(yè)上用98%的濃硫酸吸收。(4)礦石加入沸騰爐之前先粉碎、使用V2O5作催化劑都是為了加快反應速率，與平衡移動無關，A、B錯誤；催化反應室中溫度選擇400～500℃而不能過高，是因為合成三氧化硫的反應是放熱反應，溫度過高不利于二氧化硫的轉化，C正確；凈化后的爐氣中空氣過量有利于平衡：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3正向移動，提高二氧化硫的轉化率，D正確；催化氧化在常壓下進行，是因為在常壓下二氧化硫的轉化率已經(jīng)相當高，如果增大壓強會加大生產(chǎn)成本，與平衡移動無關，E錯誤；將尾氣中的SO2循環(huán)利用是為了節(jié)省原料，F(xiàn)錯誤。(5)根據(jù)S元素守恒，得：FeS2～2H2SO4，設可制得98%的硫酸x噸，則有：FeS2～2H2SO4120 2×9820×60%×98%×95%×98% x×98%則可得x＝18.25。2．某工廠用軟錳礦(含MnO2約70%及Al2O3)和閃鋅礦(含ZnS約80%及FeS)共同生產(chǎn)MnO2和Zn(干電池原料)。已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。②Ⅳ中電解方程式為MnSO4＋ZnSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))MnO2＋Zn＋2H2SO4。(1)A中屬于還原產(chǎn)物的是__________。(2)加入MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是________。Ⅱ需要加熱的原因是________。C的化學式是________。(3)該生產(chǎn)中除得到MnO2和Zn以外，還可得到的副產(chǎn)品是________。(4)如果不考慮生產(chǎn)中的損耗，除礦石外，需購買的化工原料是________。(5)要從Na2SO4溶液中得到芒硝(Na2SO4·10H2O)，需進行的操作有蒸發(fā)濃縮、________、過濾、洗滌、干燥等。(6)從生產(chǎn)MnO2和Zn的角度計算，軟錳礦和閃鋅礦的質(zhì)量比大約是________。答案(1)MnSO4(2)增大溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋生成沉淀使形成的氫氧化鋁和氫氧化鐵膠體也生成沉淀H2SO4(3)Fe2O3、Al2O3、S(4)純堿、H2SO4(5)降溫(冷卻)結晶(6)1.03(或1)解析(1)MnO2中Mn元素化合價為＋4價，MnSO4中化合價＋2價，化合價降低，所以MnSO4為還原產(chǎn)物。(2)加入MnCO3、Zn2(OH)2CO3，可與H＋反應，降低H＋濃度，促進Al3＋、Fe3＋的水解，生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，加熱可促進Fe3＋、Al3＋的水解。(3)電解得到MnO2、Zn。在Ⅰ中回收S，在Ⅱ中回收Fe2O3、Al2O3。(4)在該生產(chǎn)過程中，H2SO4、Na2CO3均需購買。(5)因含有結晶水，所以應采取降溫(冷卻)結晶的方法。(6)根據(jù)Mn、Zn元素計算eq\f(87×\f(100,70),97×\f(100,80))＝1.03。3．輝銅礦主要成分為Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO2，另外含少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。研究人員綜合利用這兩種資源，開發(fā)出同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：①MnO2有較強的氧化性，能將金屬硫化物中的硫氧化為單質(zhì)硫②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH3③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3＋：1.5～3.2Mn2＋：8.3～9.8Cu2＋：4.4～6.4(1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有________(任寫一點)。(2)酸浸時，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應的化學方程式：__________________。(3)調(diào)節(jié)浸出液pH＝4的作用是________________。(4)該工藝流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是______________(寫化學式)。(5)獲得的MnSO4·H2O晶體常用酒精洗滌，主要目的是______________________。(6)用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略)，其可能的原因有________(任寫一種)。答案(1)粉碎礦石、適當升高溫度或攪拌(任寫一種，其他合理答案也可)(2)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4=2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O(3)使Fe3＋沉淀完全(4)NH3(5)減少MnSO4·H2O晶體的損失(6)樣品中混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結晶水解析(1)酸浸時，提高浸取率有多種方法，如將礦石粉碎、適當升高溫度、攪拌等。(2)酸浸時，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4，結合圖示中出現(xiàn)的“S”即可寫出化學方程式。(3)Fe3＋完全沉淀時pH為3.2，調(diào)節(jié)浸出液pH＝4，可使Fe3＋沉淀完全。(4)從圖示可知，該工藝流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NH3。(5)MnSO4·H2O晶體不溶于酒精，用酒精洗滌時可減少其溶解損失。(6)當樣品中混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結晶水時，用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4·H2O的質(zhì)量分數(shù)，樣品純度大于100%。題型2化學與資源的開發(fā)利用1．(2014·新課標全國卷Ⅱ，36)將海水淡化與濃海水資源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃海水中通過一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品。回答下列問題：(1)下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設想和做法可行的是________(填序號)。①用混凝法獲取淡水②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種④改進鉀、溴、鎂等的提取工藝(2)采用“空氣吹出法”從濃海水吹出Br2，并用純堿吸收，堿吸收溴的主要反應是Br2＋Na2CO3＋H2O→NaBr＋NaBrO3＋NaHCO3，吸收1molBr2時，轉移的電子數(shù)為________mol。(3)海水提鎂的一段工藝流程如下圖：濃海水的主要成分如下：離子Na＋Mg2＋Cl－SOeq\o\al(2－,4)濃度/(g·L－1)63.728.8144.646.4該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為____________________，產(chǎn)品2的化學式為____________，1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為________g。(4)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應的化學方程式為______________________；電解時，若有少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關反應的化學方程式________________________________。答案(1)②③④(2)eq\f(5,3)(3)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=CaSO4↓Mg(OH)269.6(4)MgCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Mg(OH)2＋H2↑解析(1)將海水經(jīng)過處理得到淡水和濃海水，這是綜合利用海水的重要途徑之一，從而可以提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種，改進鉀、溴、鎂等的提取工藝。(2)根據(jù)反應原理，將方程式配平：3Br2＋6Na2CO3＋3H2O=5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。每3molBr2被吸收時轉移5mol電子，則吸收1molBr2轉移eq\f(5,3)mol電子。(3)工藝流程中，脫硫加入的是得到產(chǎn)品2過程中過濾時的濾液，而此濾液中所含的能夠脫硫的離子來源于合成步驟中的石灰乳，故脫硫階段的主要離子方程式為Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=CaSO4↓；而產(chǎn)品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得來的，即Mg2＋＋Ca(OH)2=Mg(OH)2＋Ca2＋，故產(chǎn)品2為Mg(OH)2；1L濃海水中Mg2＋為28.8g，故可得到產(chǎn)品2即Mg(OH)2的質(zhì)量為eq\f(28.8g,24g·mol)×58g·mol－1＝69.6g。(4)電解熔融MgCl2會得到Mg和Cl2，故化學方程式為MgCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑。因為Mg會與H2O發(fā)生反應生成Mg(OH)2和H2，故水存在會造成產(chǎn)品Mg的消耗，有關反應的化學方程式為Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Mg(OH)2＋H2↑。2．(2014·山東理綜，32)工業(yè)上用重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)結晶后的母液(含少量雜質(zhì)Fe3＋)生產(chǎn)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。工藝流程及相關物質(zhì)溶解度曲線如圖：(1)由Na2Cr2O7生產(chǎn)K2Cr2O7的化學方程式為________________________________________。通過冷卻結晶析出大量K2Cr2O7的原因是_____________________________________。(2)向Na2Cr2O7母液中加堿液調(diào)pH的目的是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)固體A主要為________(填化學式)。固體B主要為____________(填化學式)。(4)用熱水洗滌固體A，回收的洗滌液轉移到母液______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中，既能提高產(chǎn)率又可使能耗最低。答案(1)Na2Cr2O7＋2KCl=K2Cr2O7＋2NaCl低溫下K2Cr2O7溶解度遠小于其他組分，隨溫度的降低，K2Cr2O7溶解度明顯減小(答案合理即可)(2)除去Fe3＋(3)NaClK2Cr2O7(4)Ⅱ解析(1)(2)Na2Cr2O7結晶后的母液中含有Fe3＋，加堿液調(diào)節(jié)pH＝4，目的就是要以Fe(OH)3的形式除去Fe3＋，則過濾后得到純的Na2Cr2O7(母液Ⅰ)；加入KCl并加熱至沸騰，冷卻結晶得到K2Cr2O7，反應方程式為Na2Cr2O7＋2KCl=K2Cr2O7＋2NaCl；通過冷卻結晶析出大量K2Cr2O7的原因是低溫下K2Cr2O7溶解度遠小于其他組分，隨著溫度的降低，K2Cr2O7溶解度明顯減小。(3)母液Ⅱ中含有K2Cr2O7和NaCl，蒸發(fā)濃縮得到的固體A是NaCl，因為高溫下K2Cr2O7的溶解度大；母液Ⅲ中的主要成分是K2Cr2O7，冷卻結晶得到的固體B是K2Cr2O7。(4)固體A表面附著K2Cr2O7，應將洗滌液轉移到母液Ⅱ中，這樣，既能提高產(chǎn)率(回收了K2Cr2O7)，又可使能耗降低。化學與資源開發(fā)利用的答題注意事項(1)正確區(qū)分以下“三組概念”①分餾和干餾的本質(zhì)區(qū)別分餾是對石油固有的成分的分離，是物理變化；干餾是對煤隔絕空氣加強熱分解得到新產(chǎn)物，是化學變化。②煤和木炭、焦炭組成成分不同煤是以碳元素為主的復雜有機物和無機物組成的混合物，而木炭、焦炭的成分就是碳單質(zhì)。③天然氣和焦爐氣不同a．天然氣是一種化石燃料，它蘊藏在地層內(nèi)，從氣井上開采的可燃性氣體，其含有CH4、C2H6、C3H8等小分子烷烴，主要成分是CH4，它既是一種重要的能源，又是一種重要的工業(yè)資源。b．焦爐氣是煤干餾所得產(chǎn)物之一，其主要成分是H2、CH4、CO、C2H4等，它也是重要的氣體燃料和化工原料。(2)掌握海水利用的方法(一)海水資源的綜合利用1．海水占地球總儲水量的97.2%。若把海水淡化和化工生產(chǎn)結合起來，既能解決淡水資源缺乏的問題，又能充分利用海洋資源。(1)天然海水的pH約為8，原因是海水中________的水解。(2)就目前技術而言，結合能源節(jié)約等問題，下列適用于“海水淡化”的技術是________(填字母)。A．蒸餾法B．電滲析法C．冷結法D．離子交換法E．反滲透法(3)海水曬鹽利用的原理是______________；分離出食鹽晶體后的母液中含有____________，經(jīng)過分離、提純后，可用于______________。(4)海水提鎂過程中，與石灰窯和鹽酸廠有著緊密的聯(lián)系，試說明海水提鎂與鹽酸廠之間的必然聯(lián)系__________________________。(5)利用氯堿工業(yè)產(chǎn)生的氫氣和氯氣可以將粗硅制成高純硅，寫出發(fā)生反應的化學方程式：________________、________________。答案(1)COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)(2)CDE(3)蒸發(fā)結晶KCl、MgCl2工業(yè)上冶煉金屬鉀和鎂(4)鹽酸廠為溶解氫氧化鎂提供鹽酸；電解氯化鎂制鎂的過程中得到氯氣，為鹽酸廠提供原料(5)Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋4HCl解析(1)天然海水中COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)發(fā)生水解反應使海水呈堿性。(2)蒸餾法、電滲析法消耗能量，不適用于海水淡化。(3)海水曬鹽的原理是蒸發(fā)結晶，分離食鹽晶體后的母液中含有KCl、MgCl2。(4)鹽酸廠為溶解氫氧化鎂提供鹽酸；電解氯化鎂制鎂的過程中得到氯氣，為鹽酸廠提供原料。(5)由粗硅制取純硅的反應為Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4、SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋4HCl。2．海水中蘊藏的元素高達80多種，是人類財富的重要集散地。如圖是從海水中提取溴、鎂的工藝流程圖：請回答下列問題：(1)寫出海水淡化的一種方法：________________。(2)地球上99%以上的溴元素存在于海洋中，資料顯示海水中溴的含量約為66mg·L－1。上圖中制備溴涉及步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分別寫出步驟Ⅰ和步驟Ⅲ中反應的離子方程式：______________、______________。(3)制備鎂的工藝中，從鹵水到MgCl2(aq)經(jīng)歷了Mg2＋→Mg(OH)2→Mg2＋的過程，生成Mg(OH)2的過程看似多余，其實該過程的作用是______________；步驟Ⅶ實際上電解的物質(zhì)是__________(要求注明物質(zhì)狀態(tài))，陽極反應式為____________。答案(1)離子交換法(答案合理即可)(2)2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br25Br－＋BrOeq\o\al(－,3)＋6H＋=3Br2＋3H2O(3)富集Mg2＋熔融MgCl22Cl－－2e－=Cl2↑解析(1)海水淡化最古老的方法是蒸餾法，新的方法有電滲析法、離子交換法等。(2)步驟Ⅰ是鹵水中的Br－被Cl2氧化，生成單質(zhì)溴；步驟Ⅱ是單質(zhì)溴在碳酸鈉溶液中發(fā)生氧化還原反應，生成Br－和BrOeq\o\al(－,3)；步驟Ⅲ是Br－與BrOeq\o\al(－,3)在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成Br2。(3)海水中Mg2＋濃度極稀，而且雜質(zhì)離子較多，故采用加入廉價的熟石灰的方法，使其富集，然后酸化即得到較高濃度的MgCl2溶液；步驟Ⅶ實際上電解的是熔融的MgCl2，陰極得到Mg，陽極得到氯氣。(二)化石燃料的綜合利用3．煤是重要的能源，也是化工生產(chǎn)的重要原料。(1)煤是工業(yè)上獲得____________烴的重要來源。(2)煤的干餾得到的氣態(tài)產(chǎn)品為__________，其主要成分為________。(3)煤的氫化可以將煤轉化為燃油，氫化的本質(zhì)是________________________。(4)煙氣凈化技術主要是指對煤燃燒的廢氣進行______、________和________處理，從而減少________、________和________的排放。答案(1)芳香(2)焦爐氣CH4、H2、C2H4、CO(或CH4、H2)(3)增加煤中氫元素含量，提高氫原子數(shù)與碳原子數(shù)的比值(4)除塵脫硫去氮煙塵二氧化硫氮氧化物解析(1)煤的干餾可以得到苯、甲苯等芳香烴。(2)煤的干餾產(chǎn)品中固體為焦炭，液體為煤焦油，氣體為焦爐氣，焦爐氣的主要成分為CH4、H2、C2H4、CO。(3)煤的氫化的本質(zhì)是增加煤中氫元素含量，提高氫原子數(shù)與碳原子數(shù)的比值。(4)煙氣凈化技術主要是指對煤燃燒的廢氣進行除塵、脫硫和去氮處理，從而減少煙塵，二氧化硫和氮氧化物的排放。4．煤是重要的能源，也是化工生產(chǎn)的重要原料。(1)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣直接排放到空氣中，可能導致的環(huán)境污染問題是______________。(2)如圖是對煤燃燒產(chǎn)生的廢氣進行脫硫處理的流程示意圖：①廢氣脫硫過程中，主要反應的化學方程式為____________、____________；②在煤中直接添加一種物質(zhì)，可有效減少煤燃燒產(chǎn)生的SO2，該物質(zhì)是__________(寫出一種即可)；③石膏在工業(yè)生產(chǎn)中的用途是____________(寫出一種用途即可)。(3)煤經(jīng)過____________(填加工方法)可以得到焦爐氣、煤焦油和焦炭。煤焦油經(jīng)過____________(填加工方法)可得到芳香族化合物。煤也可以用氫化法轉化成燃油，氫化法的本質(zhì)是__________________。答案(1)酸雨、粉塵污染(答出一項即可)(2)①SO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSO3＋CO22CaSO3＋O2=2CaSO4②CaCO3、CaO或Ca(OH)2(填一種即可)③作醫(yī)用材料、建筑材料等(填一種即可)(3)干餾分餾增加煤中氫元素含量，提高氫原子數(shù)與碳原子數(shù)的比值解析(1)煤燃燒產(chǎn)生大量的煙塵和SO2，其中煙塵會造成粉塵污染，SO2會形成酸雨。(2)①脫硫過程中主要發(fā)生兩個反應：SO2轉化為CaSO3，CaSO3轉化為CaSO4，化學方程式分別為SO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSO3＋CO2、2CaSO3＋O2=2CaSO4；②向煤中加入CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可吸收煤燃燒產(chǎn)生的SO2，使其最終轉化為CaSO4；③石膏廣泛應用于醫(yī)療、建筑等行業(yè)。(3)煤經(jīng)干餾可得到焦炭、煤焦油和焦爐氣，煤焦油經(jīng)分餾后可得苯、二甲苯等芳香族化合物。(三)工業(yè)“三廢”的綜合利用5．(2013·山東理綜，31)廢舊硬質(zhì)合金刀具中含碳化鎢(WC)、金屬鈷(Co)及少量雜質(zhì)鐵，利用電解法可回收WC和Co。工藝流程簡圖如下：(1)電解時廢舊刀具作陽極，不銹鋼作陰極，HCl溶液為電解液。陰極主要的電極反應式為________________。(2)凈化步驟所得濾餅的主要成分是______________?；厥盏南礈煲捍嫠渲齐娊庖?，目的是回收利用其中的________。(3)溶液Ⅰ的主要成分是________。洗滌CoC2O4不充分對最終產(chǎn)品純度并無明顯影響，但焙燒時會造成環(huán)境污染，原因是___________________________________________________。(4)將Co2O3還原成Co粉的化學反應方程式為____________________。答案(1)2H＋＋2e－=H2↑(2)Fe(OH)3Co2＋(或Co)(3)NH4Cl焙燒時NH4Cl分解產(chǎn)生NH3和HCl(4)Co2O3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△))2Co＋3H2O解析(1)電解時，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，陽極：Fe－2e－=Fe2＋(很少)、Co－2e－=Co2＋，當Co、Fe被充分電解后，剩余的為WC。(2)由于2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O，通入NH3，控制pH值，使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀，所以濾餅為Fe(OH)3。由于Fe(OH)3表面會附著Co2＋，所以通過回收洗滌液，可以回收利用Co2＋。(3)根據(jù)后續(xù)流程中的CoC2O4，加入(NH4)2C2O4后，發(fā)生的反應為CoCl2＋(NH4)2C2O4=2NH4Cl＋CoC2O4↓，所以溶液Ⅰ的主要成分為NH4Cl。過濾得到的CoC2O4中會含有NH4Cl，加熱焙燒時NH4Cl分解，生成NH3、HCl逸出，所以對產(chǎn)品純度不會造成影響，但NH3、(4)H2還原Co2O3的方程式：Co2O3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△))2Co＋3H2O。6．最近，我國利用生產(chǎn)磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥的技術研究獲得成功。具體生產(chǎn)流程如圖所示：請回答下列問題：(1)操作a的名稱是______________，實驗室中進行此操作的非玻璃儀器或用品有____________；在實驗室中操作b的名稱是________________。(2)在裝置a中還生成兩種酸式鹽，它們的化學式分別是__________________。(3)依題意猜測固體A中一定含有的物質(zhì)的化學式是____________________(結晶水部分不寫)。(4)“熱交換器”是利用“廢熱”預熱________________，除此之外還可利用硫酸工業(yè)的“廢熱”________________。(5)SO3在______________(填設備名稱)中用____________吸收轉化為發(fā)煙硫酸。答案(1)過濾鐵架臺(含鐵圈)、濾紙蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶(2)NH4H2PO4、(NH4)2HPO4(3)CaSO4(4)參與反應的SO2和O2發(fā)電(其他合理答案均可)(5)吸收塔98%的濃硫酸題型3化學與材料的制造和優(yōu)化1．(2014·海南，20—Ⅱ)鋅是一種應用廣泛的金屬，目前工業(yè)上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅。某含鋅礦的主要成分為ZnS(還含少量FeS等其他成分)，以其為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學式為__________。(2)焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸可用于后續(xù)的__________操作。(3)浸出液“凈化”過程中加入的主要物質(zhì)為__________，其作用是______________________。(4)電解沉積過程中的陰極采用鋁板，陽極采用Pb—Ag合金惰性電極，陽極逸出的氣體是____________。(5)改進的鋅冶煉工藝，采用了“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質(zhì)?！把鯄核峤敝邪l(fā)生主要反應的離子方程式為____________________________________。(6)我國古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅。明代宋應星著的《天工開物》中有關于“升煉倭鉛”的記載：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，……，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，……，冷淀，毀罐取出，……，即倭鉛也?！痹摕掍\工藝過程主要反應的化學方程式為________________________________________________。(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅)答案(1)ZnO(2)浸出(3)鋅粉置換出Fe等(4)O2(5)2ZnS＋4H＋＋O2=2Zn2＋＋2S＋2H2O(6)ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Zn＋3CO↑解析(1)硫化鋅精礦的主要成分為ZnS，在沸騰爐中與氧氣發(fā)生反應的化學方程式為2ZnS＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2ZnO＋2SO2，故產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學式為ZnO。(2)從流程圖可以看出，“浸出”環(huán)節(jié)需要加入酸，所以焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣制取的酸，可用于后續(xù)的浸出操作。(3)為了保證“浸出”環(huán)節(jié)焙砂能夠全部溶解，所以加入的酸是過量的，此時雜質(zhì)Fe3＋也存在于“浸出液”中，所以加入鋅粉的目的就是置換出Fe。(4)根據(jù)題目中的信息“陰極采用鋁板，陽極采用Pb—Ag等合金惰性電極”，則陽極為惰性電極，此時陽極參加反應的微粒是OH－，電極反應式4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，故陽極逸出的氣體是O2。(5)根據(jù)信息“氧壓酸浸”，可知參加反應的物質(zhì)是ZnS、O2和酸提供的H＋，生成物“有工業(yè)價值的非金屬單質(zhì)”即為S，所以離子方程式為2ZnS＋4H＋＋O2=2Zn2＋＋2S＋2H2O。(6)該煉鋅工藝參加反應的物質(zhì)是煤炭餅和爐甘石(碳酸鋅)，得到的物質(zhì)是倭鉛(金屬鋅)和CO：ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Zn＋3CO↑。2．(2013·海南，20—Ⅱ)硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)1810年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有________。(3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下：發(fā)生的主要反應電弧爐SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1600～1800℃))Si＋2CO↑流化床反應器Si＋3HCeq\o(=,\s\up7(l250～300℃))SiHCl3＋H2還原爐SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應的化學方程式為____________________；碳化硅又稱________，其晶體結構與________相似。②在流化床反應的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________________________。物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9③SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為____________。(4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料，這些原料是____________。答案(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵)(2)石英砂、純堿和石灰石(3)①SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑金剛砂金剛石(或單晶硅)②精餾(或蒸餾)③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl(4)H2、HCl解析(3)比較SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸點，可得常溫下SiHCl3、SiCl4為液體、SiH2Cl2、SiH3Cl為氣體，沉降除去產(chǎn)物中的固體后，冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液體，用蒸餾法可分離二者。1．煉鐵、煉鋁比較煉鐵煉鋁原理在高溫下用還原劑將鐵從其氧化物中還原出來電解熔融的氧化鋁陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al原料鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣冰晶石(Na3AlF6)、氧化鋁設備煉鐵高爐電解槽主要化學反應Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO22Al2O3eq\o(=,\s\up7(950～970℃),\s\do5(通電，Na3AlF6))4Al＋3O2↑2.無機非金屬材料(一)金屬冶煉及材料的優(yōu)化1．聯(lián)合鋼鐵工業(yè)利用鐵礦石煉鋼的基本生產(chǎn)流程示意圖如下：請回答下列問題：(1)工業(yè)上冶煉生鐵的設備A的名稱是__________，設備B的名稱是____________。(2)高爐煉鐵中焦炭的作用是______________，發(fā)生反應的化學方程式為______________。(3)煉鐵時需要用到石灰石，其作用是____________，發(fā)生反應的化學方程式為____________________。(4)利用赤鐵礦冶煉鐵的反應方程式為__________________，發(fā)生在設備A的______________部分。(5)工業(yè)煉鋼時用純氧而不用空氣的原因是________________________。(6)煉鋼過程中添加合金材料的作用是________________。答案(1)高爐煉鋼爐(2)提供熱量和生成還原劑C＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2、CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(3)作溶劑，除脈石，形成爐渣CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑(4)Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2爐身(5)使反應更加劇烈，并獲得更多的熱量(6)作脫氧劑，調(diào)整鋼水的成分2．鋁是一種重要的金屬材料，鋁合金大量用于飛機和其他構件的制造。19世紀曾用電解熔融Al2O3的方法制備金屬鋁，當時鋁由于價格昂貴而只被貴族用作裝飾品。現(xiàn)代工業(yè)中是通過在1000℃左右的高溫下電解Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)(1)以現(xiàn)代工業(yè)方法制備的鋁價格下降的可能原因是__________________________________。(2)電解NaCl—AlCl3熔融液制備鋁比電解的Al2O3—Na3AlF6的熔融液制備鋁節(jié)省電能約30%，推測現(xiàn)在仍用后一種方法制備鋁的主要原因是______________。(3)由熔鹽電解法獲得的粗鋁中含有一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。工藝流程如下：①精煉前，需清除坩堝內(nèi)的氧化鐵和石英砂，防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應產(chǎn)生新的雜質(zhì)，鋁與氧化鐵反應的化學方程式為__________________。②將Cl2連續(xù)通入粗鋁熔體中，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的成分有________；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在的物質(zhì)為____________。③鍍鋁電解池中，電鍍選擇在170℃下進行的原因是______________________④鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業(yè)上，最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成________(填字母)。a．冰晶石b．氧化鋁c．鋁錠d．硫酸鋁答案(1)純氧化鋁熔點很高，加入Na3AlF6后由于形成共熔體使其熔點大大降低，從而使制備鋁的成本降低(2)由于AlCl3沒有天然礦藏，制備AlCl3仍需要大量電能(3)①2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe②Cl2、HCl和AlCl3NaCl③防止AlCl3升華④c解析(3)②由于粗鋁中含有氫氣，因此在加熱條件下氣泡的成分有Cl2、HCl，還有升華得到的AlCl3。由于粗鋁中還含有金屬鈉，因此浮渣中肯定存在NaCl。由流程圖可知氣體A是Cl2和HCl，固體B是AlCl3。(二)非金屬材料綜合題3．材料在人類生產(chǎn)、生活和科學研究中具有廣泛的用途，而化學與材料的制備有著密切的關系。請回答下列問題：(1)傳統(tǒng)硅酸鹽材料屬于無機非金屬材料，其中需要經(jīng)過原料混合→成型→干燥→燒結→冷卻等工序的是_______