2021高考化學考前沖刺40天練習：專題15-化學與技術

專題限時集訓(十五)[專題十五化學與技術](時間：40分鐘)1．化學是人類進步的關鍵，化學為人類的生產(chǎn)、生活供應了物質保證。Ⅰ.氮的化合物是重要的化工產(chǎn)品。其生產(chǎn)方法也在漸漸改進中，各國科學家均在為提高其產(chǎn)量，降低能耗做各種有益的探究。(1)25℃時合成氨反應的熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ/mol。在該溫度時，取1molN2和3molH2放在密閉容器中，在催化劑存在下進行反應，測得反應放出的熱量總是小于92.4kJ。其緣由是________________________________________。(2)近年有人將電磁場直接加在氮氣與氫氣反應的容器內，在較低的溫度和壓強條件下合成氨，獲得了較高的產(chǎn)率。從化學反應本質角度分析，電磁場對合成氨反應的作用是____________________________________________________________________________________________；與傳統(tǒng)的合成氨的方法比較，該方法的優(yōu)點是________________________________。Ⅱ.(3)鹵水中蘊含著豐富的鎂資源，經(jīng)轉化后可獲得MgCl2粗產(chǎn)品。從鹵水中提取鎂的步驟如下：a．將海邊大量存在的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳；b．將石灰乳加入到海水沉淀池中，經(jīng)過濾得到Mg(OH)2沉淀；c．在Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液，再經(jīng)蒸發(fā)結晶得到MgCl2·6H2O；d．將MgCl2·6H2O在確定條件下加熱得到無水MgCl2；e．電解熔融的氯化鎂可得到Mg。①步驟d中的“確定條件”指的是__________________。②有同學認為：步驟b后可加熱Mg(OH)2得到MgO，再電解熔融的MgO制金屬鎂，這樣可簡化試驗步驟，你同意該同學的想法嗎？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)鈾是核反應最重要的燃料，已經(jīng)研制成功一種螫合型離子交換樹脂，它特地吸附海水中的U4＋，而不吸附其他元素。其反應原理為______________________________(樹脂用HR代替)，發(fā)生離子交換后的離子交換膜用酸處理還可再生并得到含鈾的溶液，其反應原理為__________________________________________。2.由Ca3(PO4)2、SiO2、焦炭等為原料生產(chǎn)硅膠(SiO2·nH2O)、磷、磷酸及CH3OH，下列工藝過程原料綜合利用率高，廢棄物少。圖Z15-1(1)上述反應中，屬于置換反應的是________[選填：(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)]。(2)高溫下進行的反應Ⅱ的化學方程式為______________________________________；固體廢棄物CaSiO3可用于________________________________________。(3)反應Ⅲ需在隔絕氧氣和無水條件下進行，其緣由是__________________________________________________。(4)CH3OH可用作燃料電池的燃料，在強酸性介質中，負極的電極反應式為________________________________。(5)指出Ⅵ這一環(huán)節(jié)在工業(yè)生產(chǎn)上的意義：__________________________________________________________。(6)寫出由P→H3PO4有關的反應方程式：①______________________________________________；②______________________________________________。3．(1)鋼鐵工業(yè)對促進經(jīng)濟和社會進展起了重要作用。①不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過程的氧吹________(填“前”或“后”)加入。②煉鋼時，加入硅、錳和鋁的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中，尾氣均含有的主要污染物是____。從環(huán)保和經(jīng)濟角度考慮，上述尾氣經(jīng)處理可用作________________________________________________________________________。(2)純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。①“氨堿法”產(chǎn)生大量CaCl2廢棄物，寫出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學方程式：______________________________。②寫出“聯(lián)合制堿法”有關反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③CO2是制堿工業(yè)的重要原料，“聯(lián)合制堿法”與“氨堿法”中CO2的來源有何不同？__________________________________________________________________________。4．氯、溴、碘、鈉、鎂、錳、鋰、鈾等元素在海洋中被富集。海洋開發(fā)利用和維權是國家戰(zhàn)略。(1)以上元素在海水中的存在形態(tài)是________(選填“游離態(tài)”“化合態(tài)”或“不確定”)。(2)以下變化屬于化學變化的是________________。①eq\o\al(235,92)U發(fā)生核裂變②重氫(2H)發(fā)生核聚變③LiH作野外生氫劑④海水曬鹽(3)由氯氣和曬鹽后的鹵水制取液溴的離子方程式：________________________________________________；由石灰乳和鹵水沉淀出鎂元素的離子方程式__________________________________________________________；由海帶灰可浸出KI，由某種礦鹽可浸出KIO3，二者在鹽酸中反應可生成碘單質，反應的離子方程式為__________________________________________________________。(4)工業(yè)由氯化鈉制取金屬鈉的化學方程式為__________________________________________________________；工業(yè)制鎂接受電解熔融氯化鎂，不接受電解熔融氧化鎂的緣由是______________________。(5)海底富集多種礦物結核，錳結核是其中的一種。錳結核中主要含有MnO2和Fe2O3。一種質量比約為m(Mn)∶m(Fe)＝55∶448的合金鋼(其他元素略)，具有抗御激烈沖擊和磨損的力氣，可作航母甲板等。欲通過鋁熱反應煉得這樣的合金，MnO2、Fe2O3、Al的投料比(按物質的量之比)約為________。5．進展改革委員會曾發(fā)出“遏制鋁冶煉投資反彈”的緊急通知。緣由是鋁冶煉屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，而且某些鋁冶煉企業(yè)以污染環(huán)境為代價，得不償失。如圖Z15-2是傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程圖，閱讀上述新聞信息，結合鋁生產(chǎn)的流程圖解答下列問題：圖Z15-2請回答：(1)工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦，鋁土礦的主要成分是________(填化學式)。石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品______________(填物質名稱)作電解鋁的陰極和陽極材料。(2)氧化鋁熔點高達2050℃，工業(yè)上為了降低能量消耗，在金屬鋁的冶煉中實行的措施是____________________。(3)在冶煉過程中，陽極材料需要定期地進行更換，緣由是該極材料不斷被消耗，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的緣由是__________________________________(用化學方程式表示)。(4)工業(yè)上制取金屬鎂時是電解MgCl2，電解反應方程式為________________________，鎂和鋁都是活潑金屬，為什么在電解冶煉過程中，一個用氯化物，一個用氧化物？緣由是__________________________________________________________________________________________。6．鋁是地殼中含量最多的金屬元素，1854年法國化學家德維爾用金屬鈉還原氯化鈉和氯化鋁的復鹽，獲得了金屬鋁單質。1886年，美國人豪爾和法國人海郎特，分別獨立地電解熔融的氧化鋁和冰晶石的混合物，制得了金屬鋁，奠定了今日大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎。工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的原料是鋁土礦(主要成分為Al2O3，另含有Fe2O3和SiO2)，工業(yè)中得到較純氧化鋁的過程如圖Z15-3所示：圖Z15-3試回答下列問題：(1)操作Ⅰ是一種重要的混合物分別方法，試驗室進行該項操作用到的玻璃儀器有燒杯、________、________。(2)經(jīng)分析不溶物A的主要成分為________。(3)工業(yè)上電解煉鋁的化學方程式為______________________________________，若電路中通過1mol電子，可以得到鋁________g。(4)操作Ⅱ中生成不溶物C的離子方程式是____________________________________________________________。(5)為了提高綜合經(jīng)濟效益，實際工業(yè)生產(chǎn)中常將上述反應中的相關物質循環(huán)利用。其部分轉化關系如圖Z15-4所示：圖Z15-4①上述轉化中未涉及四種基本反應類型中的________反應。②寫出③的化學方程式(該反應在工業(yè)生產(chǎn)中稱為苛化法)：____________________________________________。(6)科學爭辯表明，人體過量攝入鋁元素會嚴峻危害身體健康。請你結合實際提出兩條杜絕鋁元素過量攝入的措施：____________________________________________。7．圖Z15-5是以海水、貝殼(主要成分CaCO3)等為原料制取幾種化工產(chǎn)品的工藝流程圖，其中E是一種化肥，N是一種常見的金屬單質。圖Z15-5結合上述工藝流程回答下列問題：(1)物質G和L的化學式分別為________和________；固體B是生活中的一種必需品，主要用作________________________________________________________________________。(2)上述工藝流程中可以循環(huán)使用的物質的化學式為____________。(3)反應①的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在反應①中必需先通入NH3，而后通入D，其緣由是____________________________________________________。(4)工業(yè)上利用F可制得另一種化工產(chǎn)品，該反應的化學方程式為________________________________________。(5)由K溶液經(jīng)如何處理才能制得N？________________________________________________________________。

專題限時集訓(十五)1．(1)該反應是可逆反應，反應不完全(2)在電磁場的作用下，氮氮三鍵更簡潔斷裂，降低了合成反應所需的能量，反應更簡潔進行節(jié)能減排，降低了設備要求(3)在HCl氣流中不同意，由于MgO熔點很高，熔融時因耗費大量的能量而增加生產(chǎn)成本(4)4HR＋U4＋=UR4＋4H＋UR4＋4H＋=4HR＋U4＋[解析](3)①MgCl2·6H2O在確定條件下加熱得到無水MgCl2，若直接加熱MgCl2·6H2O，會促進Mg2＋水解，得不到無水MgCl2，因Mg2＋水解呈酸性，在氯化氫氣流中加熱可抑制Mg2＋水解。2．(1)(Ⅰ)、(Ⅲ)(2)Ca3(PO4)2＋5C＋3SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))3CaSiO3＋2P＋5CO↑生產(chǎn)水泥、磚瓦或作為建筑材料等(3)SiHCl3會水解，同時產(chǎn)生的H2與O2混合易發(fā)生爆炸等(4)CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋(5)原料的循環(huán)利用(節(jié)能減排、原料充分利用)(6)①4P＋5O2eq\o(=,\s\up7(點然))2P2O5②P2O5＋3H2O=2H3PO4[解析](1)依據(jù)置換反應的定義知，反應Ⅱ中反應物中有兩種化合物，生成物中含有兩種化合物，所以不是置換反應，反應Ⅳ中反應物沒有單質，所以不是置換反應，反應Ⅴ是化合反應，Ⅰ、Ⅲ反應符合置換反應的定義。(3)R為Si，反應Ⅲ是Si與HCl發(fā)生反應得到SiHCl3與氫氣，由反應Ⅳ可知，SiHCl3會水解，且生成的氫氣和氧氣混合點燃可能會發(fā)生爆炸，故需在隔絕氧氣和無水條件下進行。(4)甲醇發(fā)生氧化反應，酸性條件下，甲醇在負極失電子生成二氧化碳與氫離子，電極反應式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋。3．(1)①后②脫氧和調整鋼的成分③CO燃料(或還原劑)(2)①2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O②NH3＋CO2＋H2O＋NaCl(飽和)=NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O(或寫總反應方程式：2NaCl＋2NH3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋2NH4Cl)③“氨堿法”CO2來源于石灰石煅燒，“聯(lián)合制堿法”CO2來源于合成氨工業(yè)的廢氣4．(1)化合態(tài)(2)③(3)Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2Ca(OH)2＋Mg2＋=Mg(OH)2＋Ca2＋5I－＋IOeq\o\al(－,3)＋6H＋=3I2＋3H2O(4)2NaCleq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑MgO熔點高，能耗高(5)3∶12∶28[解析](1)海水中各元素主要以鹽的形式存在，因此為化合態(tài)。(2)①②④屬于物理變化，③發(fā)生了氧化還原反應，屬于化學變化。(3)已知氧化性Cl2＞Br2，因此Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2；石灰乳與Mg2＋發(fā)生復分解反應。(4)工業(yè)上接受電解熔融氯化鈉的方法制備鈉，制備鎂應當電解熔點較低的MgCl2。(5)n(Mn)∶n(Fe)＝1∶8，設錳的物質的量為1mol，用鋁作還原劑，依據(jù)電子守恒n(Al)＝(1×eq\f(4,3))＋8×1＝eq\f(28,3)mol即可求得結果。5．(1)Al2O3石墨(或碳)(2)加入冰晶石和少量的CaF2(3)2C＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(4)MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑MgO熔點太高，MgCl2熔點低，熔化時能發(fā)生電離而導電，AlCl3是共價化合物，熔融狀態(tài)下不能發(fā)生電離[解析](1)鋁土礦的主要化學成分是Al2O3，另外還有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等，電解前必需進行提純；石油煉制和煤的干餾的固體物質成分是碳，具有導電性，可以作為陽極和陰極材料。(2)純潔的Al2O3熔點格外高，而其電解必需是在其熔融狀態(tài)下進行，若接受純潔的Al2O3進行電解，則加熱熔融需要消耗大量的能量，所以工業(yè)上實行加入冰晶石(Na3AlF6)和少量氧化鈣(CaF2)的方法降低熔點。(3)工業(yè)煉鋁的關鍵技術是電解，電解時陽極發(fā)生氧化反應，O2－失電子變成O2，在電解過程中陽極材料碳會漸漸與氧氣發(fā)生反應轉變成CO。即化學方程式為2C＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO。(4)MgCl2是離子化合物，溶融時能發(fā)生電離，AlCl3是共價化合物，熔融時不發(fā)生電離，再者氧化鎂熔點很高，耗能太大。6．(1)玻璃棒漏斗(2)SiO2(3)2Al2O3eq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑9(4)3H2O＋2AlOeq\o\al(－,2)＋CO2=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)(5)①置換②Na2CO3＋Ca