届高三化学二轮复习专题突破篇 专题五 化学与技术 专题限时训练.docx

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届高三化学二轮复习专题突破篇专题五化学与技术专题限时训练

专题限时训练化学与技术

（时间：

90分钟分数：

100分）

1．（14分）工业上生产硫酸的流程图如下：

请回答下列问题：

（1）早期生产硫酸以黄铁矿为原料，但现在工厂生产硫酸以硫黄为原料，理由是________________________________________________________________________。

（2）在气体进入催化反应室前需净化的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。

（3）在催化反应室中通常使用常压，在此条件下SO2的转化率为90%。

但是部分发达国家采取高压条件下制取SO3，采取加压措施的目的除了加快反应速率外，还可以

______________________________________________________，

从而提高生产效率。

（4）工业生产中常用氨－酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染，废物利用的目的。

用化学方程式表示其反应原理：

______________________________________________________。

（5）除硫酸工业外，还有许多工业生产。

下列相关的工业生产流程中正确的是________。

A．海水提溴：

海水浓缩

溴蒸气

液溴

B．海水提镁：

海滩贝壳

石灰水

MgO

镁

C．工业制硝酸：

空气

NO2

硝酸→尾气处理

D．工业合成氨：

天然气

氢气

NH3、H2、N2

氨

答案：

（1）以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高

（2）防止催化剂中毒（3）使平衡向正方向移动，有利于提高SO2的转化率（4）SO2＋NH3＋H2O===NH4HSO3,2NH4HSO3＋H2SO4===（NH4）2SO4＋2H2O＋2SO2↑或SO2＋2NH3＋H2O===（NH4）2SO3，（NH4）2SO3＋H2SO4===（NH4）2SO4＋H2O＋SO2↑（5）AD

解析：

（1）黄铁矿中杂质太多，因此以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高。

而硫燃烧的产物只有SO2，易于处理，因此现在工厂生产硫酸以硫黄为原料。

（2）由于生成的气体中含有很多杂质，容易造成催化剂中毒，所以在气体进入催化反应室前需净化的原因是防止催化剂中毒。

（3）根据方程式2SO2＋O22SO3可知，该反应是体积减小的可逆反应，因此增大压强可以使平衡向正反应方向移动，有利于提高SO2的转化率。

（4）氨气是碱性气体，SO2是酸性气体，因此氨气可以吸收SO2生成亚硫酸氢铵或亚硫酸铵。

生成的亚硫酸氢铵或亚硫酸铵再与稀硫酸反应又转化为SO2，从而达到目的。

有关反应的方程式为SO2＋NH3＋H2O===NH4HSO3、2NH4HSO3＋H2SO4===（NH4）2SO4＋2H2O＋2SO2↑或SO2＋2NH3＋H2O===（NH4）2SO3、（NH4）2SO3＋H2SO4===（NH4）2SO4＋H2O＋SO2↑。

（5）A项，氯气具有氧化性，可以氧化溴离子生成单质溴，然后再利用SO2吸收溴蒸气以达到富集的目的。

最后再利用氯气的氧化性将溴离子还原生成单质溴，因此选项A可以实现海水提溴，A正确；B项，工业上是通过电解熔融的氯化镁来冶炼金属镁，因为氧化物的熔点太高，需要消耗大量能源，B不正确；C项，空气中的氮气在放电的条件下与氧气化合只能生成NO，得不到NO2，C不正确；D项，天然气的主要成分是甲烷，在一定条件下可以准备氢气，氢气与氮气可以合成氨气，因此选项D可以实现工业合成氨，D正确，答案选A、D。

2．（12分）我国高炉生产各方面取得了显著进步，但在资源和能源利用率、高炉大型化以及环保等方面还需进一步提高。

（1）高炉炼铁的原料有铁矿、焦炭和石灰石，其中起熔剂作用的是__________________________________________________________。

（2）焦炭在高炉炼铁中起着举足轻重的作用，下列不属于焦炭作用的是________。

A．作燃料，为炼铁中的化学反应反应提供能量

B．作还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳

C．对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用

D．作造渣物质，除去铁矿石中的杂质

（3）写出高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式：

__________________________________________________________。

（4）高炉炼铁的污染非常严重，目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机会也在进行着工艺改进。

高炉炼铁导致的环境污染有________________________________________________________________________________________________________________________________________________（答一项即可）。

答案：

（1）石灰石

（2）D（3）C＋O2

CO2；CO2＋C

2CO；Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2（4）酸雨、一氧化碳毒害、粉尘污染等（答出一项即可）

解析：

（1）在高炉炼铁的过程中，石灰石起熔剂作用。

（2）在高炉炼铁过程中，作造渣物质，除去铁矿石中杂质的物质主要是CaCO3。

（3）高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式有：

C＋O2

CO2；CO2＋C

2CO；Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2。

（4）高炉炼铁导致的环境污染有酸雨、一氧化碳毒害、粉尘污染等，答出其中任意一项即可。

3．（12分）化工厂的设计是将实验室的研究成果转化为工业化生产的重要的基础工作。

（1）以硫铁矿为原料生产硫酸需经过________、________和________三个主要生产阶段。

（2）侯氏制碱法是在索尔维制碱法的基础上创造出的一种新的制造纯碱的方法。

具体工艺流程图如下：

①索尔维制碱法的原理是________________________________________________________________________。

（用化学方程式表示）

②侯氏制碱法与索尔维制碱法相比，优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

③侯氏制碱法可以循环使用的物质有________________________________________________________________________。

（3）食盐也是一种重要的化工原料，氯碱工业就是通过电解饱和食盐水来制备NaOH、H2和Cl2。

海水中得到的粗盐中往往含有一些杂质，必须加入一些化学试剂，使杂质沉淀，处理后的盐水还需进入阳离子交换塔，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行，离子交换膜的作用是________________________________________________________________________。

答案：

（1）二氧化硫炉气的制造二氧化硫的催化氧化三氧化硫的吸收

（2）①NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑②侯氏制碱法的工艺由制碱和制氯化铵两个过程组成，形成纯碱与氯化铵的循环③CO2、NaCl（3）用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2＋、Ca2＋，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜防止H2与Cl2混合发生爆炸，同时防止Cl2进入阴极室，这样可以获得纯净的NaOH

解析：

（1）以硫铁矿为原料生产硫酸需经过铁矿的煅烧，二氧化硫炉气的制造、二氧化硫气体的催化氧化、产生的三氧化硫的吸收和硫酸的生成这三个主要生产阶段。

（2）①索尔维制碱法的原理是先向饱和的食盐水中通入足量的氨气，然后在通入足量的二氧化碳气体，这时发生反应：

NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，将NaHCO3过滤出来；洗涤干净，然后加热使其发生分解反应：

2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑。

即得到了纯碱Na2CO3。

②侯氏制碱法与索尔维制碱法相比，优点是侯氏制碱法的工艺由制碱和制氯化铵两个过程组成，形成了纯碱与氯化铵的循环利用，减少了价值不大的CaCl2的生成。

③有流程示意图可看出侯氏制碱法可以循环使用的物质有CO2、NaCl。

（3）海水中得到的粗盐中往往含有一些杂质，必须加入一些化学试剂，使杂质沉淀，处理后的盐水还需进入阳离子交换膜，其原因是用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2＋、Ca2＋，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜。

电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行，离子交换膜的作用是防止阴极室的H2与阳极室Cl2混合发生爆炸，同时防止Cl2进入阴极室，这样可以获得纯净的烧碱——NaOH。

4．（16分）（2014·浙江卷）木糖醇（C5H12O5）可用作甜味剂、营养剂，在化工、食品、医药等工业中有广泛应用。

利用玉米芯中的多糖可以生产木糖醇，其工艺流程如下：

1—浸泡罐；2、3—反应罐；4—板式过滤机；5、10—浓缩罐；6—脱色柱；12—离心机（固液分离装置）

已知：

木糖与木糖醇的转化关系如下：

请回答下列问题：

（1）装置2中硫酸的主要作用是________。

（2）装置3中加入碳酸钙的目的是________________________________________________________________________。

（3）为除去木糖浆中的杂质离子，7、8装置中的填充物依次是________________________________________________________________________。

（4）装置9的作用是________。

A．冷却木糖浆B．水解木糖

C．氧化木糖D．还原木糖

（5）装置11的作用是________。

答案：

（1）催化

（2）中和剩余的硫酸，生成产物CaSO4有利于分离（3）阳离子交换树脂、阴离子交换树脂（4）D

（5）结晶

解析：

（1）玉米芯的主要成分是纤维素，玉米芯浸泡后在硫酸的催化作用下生成木糖。

（2）由于硫酸作催化剂，故需要加入过量碳酸钙中和剩余的硫酸，化学方程式为H2SO4＋CaCO3===CaSO4＋H2O＋CO2↑，过量的碳酸钙和一部分微溶物CaSO4经过板式过滤机可以除去。

（3）经过浓缩罐和脱色柱后，木糖浆中还含有少量CaSO4，需要经过离子交换膜除去Ca2＋和SO

，因为阴离子交换树脂中含有NaOH，会与Ca2＋形成微溶的Ca（OH）2，故7装置中的填充物是阳离子交换树脂（先除去Ca2＋），8装置中的填充物是阴离子交换树脂（再除去SO

）。

（4）进入装置9的溶液是木糖溶液，由木糖和木糖醇的转化关系

，可以看出木糖发生了加氢的还原反应生成了木糖醇，故装置9的作用是还原木糖。

（5）木糖醇溶液经过装置10浓缩后进入装置11，因为装置12是离心机，是用于固液分离的装置，故装置11的作用是将木糖醇溶液结晶，然后进入装置12进行分离，从而得到固体木糖醇。

5.（12分）（2014·山东卷）工业上用重铬酸钠（Na2Cr2O7）结晶后的母液（含少量杂质Fe3＋）生产重铬酸钾（K2Cr2O7）。

工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：

（1）由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为____________________________________。

通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是____________________________________________。

（2）向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是________________。

（3）固体A主要为____________（填化学式）。

固体B主要为____________（填化学式）。

（4）用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液________（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）中，既能提高产率又可使能耗最低。

答案：

（1）Na2Cr2O7＋2KCl===2NaCl＋K2Cr2O7低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7溶解度明显减小（合理即得分）

（2）除去Fe3＋（3）NaClK2Cr2O7（4）Ⅱ

解析：

结合图像读懂流程图是关键。

（1）

（2）Na2Cr2O7结晶后的母液中含有Fe3＋，加碱液调节pH＝4，目的就是要以Fe（OH）3的形式除去Fe3＋，则过滤后得到纯的Na2Cr2O7（母液Ⅰ）；加入KCl并加热至沸腾，冷却结晶得到K2Cr2O7，反应方程式为Na2Cr2O7＋2KCl===2NaCl＋K2Cr2O7；通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随着温度的降低，K2Cr2O7的溶解度明显减小。

（3）母液Ⅱ中含有K2Cr2O7和NaCl，蒸发浓缩得到的固体A是NaCl，因为高温下K2Cr2O7的溶解度大；母液Ⅲ中的主要成分是K2Cr2O7，冷却结晶得到固体B是K2Cr2O7。

（4）固体A表面附着K2Cr2O7，应将洗涤液转移到母液Ⅱ中，这样，既能提高产率（回收了K2Cr2O7），又可使能耗降低。

6．（16分）铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。

请回答下列问题：

（1）工业上采用电解氧化铝冰晶石（Na3AlF6）熔融体的方法冶炼得到金属铝：

2Al2O3

4Al＋3O2↑

加入冰晶石的作用：

________________________________________________________________________。

（2）上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为____________________

下列可作阴极材料的是________。

A．铝材B．石墨C．铅板D．纯铝

（3）阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。

以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极反应式为____________。

（4）在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（5）下列说法正确的是________。

A．阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术

B．铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能

C．铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降

D．铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色

答案：

（1）主要是降低熔化温度

（2）Al－3e－===Al3＋D（3）2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋

（4）铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压（5）BD

解析：

（1）冰晶石主要起降低熔点的作用，节省能源。

（2）因为Al比其他两种杂质活泼，所以优先放电，其电极反应式为Al－3e－===Al3＋；应该用所制备金属的纯净物作为阴极，可选纯铝。

（3）铝阳极的电极反应式为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。

（4）铝阳极表面不断生成致密的氧化膜，其导电能力比金属差。

电阻增加，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压。

（5）A项，阳极氧化是应用电解池原理进行金属材料表面处理的技术；B项，铝的阳极氧化产生致密氧化膜使铝导电能力变差、绝缘性增强；C项，表面形成的氧化物比金属更耐磨；D项，和金属单质铝相比，氧化物有多孔性结构，有很强的吸附能力，能吸附各种颜色的染料，所以选B、D。

7．（18分）（2015·全国卷Ⅱ）苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：

相关化合物的物理常数

物质

相对分子质量

密度/（g·cm－3）

沸点/℃

异丙苯

120

0.8640

153

丙酮

58

0.7898

56.5

苯酚

94

1.0722

182

回答下列问题：

（1）在反应器A中通入的X是________。

（2）反应①和②分别在装置________和________中进行（填装置符号）。

（3）在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是______________，优点是用量少，缺点是________。

（4）反应②为________（填“放热”或“吸热”）反应。

反应温度应控制在50～60℃，温度过高的安全隐患是________。

（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是________（填标号，已知苯酚是一种弱酸）。

a．NaOHb．CaCO3

c．NaHCO3d．CaO

（6）蒸馏塔F中的馏出物T和P分别是________和________，判断的依据是________。

（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是________。

答案：

（1）O2

（2）AC（3）催化剂（提高反应速率）腐蚀设备（4）放热可能会导致（过氧化物）爆炸（5）c（6）丙酮苯酚丙酮的沸点低于苯酚（7）原子利用率高

解析：

（1）由反应原理可知，异丙苯先被O2氧化生成异丙苯过氧化氢，异丙苯过氧化氢再在酸性溶液中转化为苯酚和丙酮，结合工艺流程图可知，反应器A中通入的气体X应作为反应物，故X是O2。

（2）反应①异丙苯与O2在装置A中进行，生成异丙苯过氧化氢，生成的异丙苯过氧化氢在装置C（分解釜）中发生分解生成苯酚和丙酮。

（3）反应②在酸性条件下进行，加入少量浓硫酸可提供酸性环境，加快化学反应速率。

浓硫酸具有较强的腐蚀性，容易腐蚀反应设备。

（4）反应②的ΔH＜0，则该反应为放热反应。

异丙苯过氧化氢在温度较高时易放出O2，引起爆炸，故反应②将温度控制在50～60℃。

（5）中和釜D中发生反应的作用是除去硫酸，将苯酚转化为苯酚盐，CaCO3、CaO与H2SO4都生成微溶性CaSO4，影响中和效果，而NaOH的碱性较强，具有较强的腐蚀性，故可选用NaHCO3。

（6）丙酮的沸点为56.5℃、苯酚的沸点为182℃，丙酮的沸点低于苯酚，在蒸馏过程中先被蒸出。

由图可知，蒸馏塔F中先蒸出T，后蒸出P，因此T为丙酮，P为苯酚。

（7）反应①、②中，反应物原子最终都转化到苯酚和丙酮中，原子利用率为100%，故该方法的优点是原子利用率高。