版高考化学一轮总复习 选修2 化学与技术 高效演练跟踪检测 选修23.docx
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版高考化学一轮总复习选修2化学与技术高效演练跟踪检测选修23
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高效演练·跟踪检测
1.(2016·临沂模拟)金属铝的生产是以Al2O3为原料,在熔融状态下进行电解:
2Al2O3
4Al+3O2↑。
请回答下列问题:
(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是 __。
(2)电解生成的金属铝是在熔融液的________(填“上层”或“下层”)。
(3)阴极和阳极均由________材料做成;电解时不断消耗的电极是________(填“阳极”或“阴极”)。
(4)废旧铝材的回收利用十分重要。
在工业上,最能体现节能减排思想的是将回收铝做成________(填序号)。
a.冰晶石 b.氧化铝 c.铝锭 d.硫酸铝
【解析】
(1)Al2O3熔点很高,熔化需要较多能量,加入助熔剂就可节约能量,降低熔化温度。
(2)由于冰晶石(Na3AlF6)与氧化铝熔融物密度比铝的小,所以铝在熔融液的下层。
(3)电解时阳极的碳棒被生成的氧气氧化。
(4)电解产生的铝要尽量以单质形式存在,所以将回收铝做成铝锭最好。
答案:
(1)降低Al2O3的熔化温度
(2)下层 (3)碳棒(或石墨) 阳极 (4)c
2.(2016·唐山模拟)黄铜矿在我国储量丰富,主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。
这种铜矿石所含主要成分为CuFeS2,由黄铜矿炼制精铜的工艺流程示意图如下:
(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。
该过程中两个主要反应的化学方程式分别是 __、 _,
反射炉内生成炉渣的主要成分是__。
(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含铜量为20%~50%。
转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。
冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O,生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含铜量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是 __、__。
(3)粗铜的电解精炼如图所示。
在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极________(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为________________;
若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为_________。
【解析】
(1)Cu与Fe的低价硫化物为Cu2S和FeS,所以发生的反应为2CuFeS2+O2
Cu2S+2FeS+SO2,2FeS+3O2
2FeO+2SO2,反射炉内有石英砂(含SiO2),生成的FeO与SiO2反应:
FeO+SiO2
FeSiO3。
(2)题目给出Cu2S与吹入空气反应生成Cu2O,则S被氧化为SO2,Cu2O与Cu2S反应生成Cu,根据原子守恒,另一产物为SO2,所以该过程中发生反应的化学方程式为2Cu2S+3O2
2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑。
(3)粗铜精炼中,粗铜作阳极,发生反应Cu-2e-
Cu2+,比Cu不活泼的Au、Ag不发生反应而以单质的形式沉积下来,比铜活泼的Fe发生氧化反应:
Fe-2e-
Fe2+,进入电解液,所以粗铜作电极c,电极d发生反应为Cu2++2e-
Cu。
答案:
(1)2CuFeS2+O2
Cu2S+2FeS+SO2
2FeS+3O2
2FeO+2SO2 FeSiO3
(2)2Cu2S+3O2
2Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑
(3)c Cu2++2e-
Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe2+的形式进入电解液中
3.(2016·安阳模拟)材料是人类生存和发展的重要物质基础,随着科学技术的发展,人们使用材料的种类、数量和质量也不断发展,生产、生活的条件和质量也发生了巨大的变化。
(1)无机非金属材料包括传统无机非金属材料和无机非金属新材料,下列属于无机非金属新材料的是________(填序号)。
a.复合材料 b.单晶硅 c.金刚石
d.石墨e.C60f.玻璃
(2)北京奥运会撑杆跳项目中运动员使用的撑杆材料是复合材料。
这种材料由__________和增强体两部分组成,其中增强体的作用是__________________。
(3)玻璃和水泥是两种用途极为广泛的材料。
工业制备这两种材料使用的共同原料是__________。
(4)铁是重要的金属材料,工业上一般用石灰石、__________________________、
__________和空气在__________(填写工业生产设备名称)中炼制生铁。
(5)合成高分子材料的小分子叫__________。
【解析】
(1)复合材料不是无机非金属材料,其由基体和增强体组成;玻璃属于传统的无机非金属材料。
(2)复合材料由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两部分组成。
(3)制备玻璃的主要原料是石灰石、纯碱和石英砂;制备水泥的主要原料是黏土和石灰石。
(4)铁的冶炼一般用高炉炼铁法炼制。
(5)单体聚合成高分子。
答案:
(1)bcde
(2)基体 增强作用(或支撑作用)
(3)石灰石 (4)焦炭 铁矿石 炼铁高炉 (5)单体
4.废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法可回收WC和Co,工艺流程简图如下:
(1)电解时废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极,HCl溶液为电解液。
阴极主要的电极反应式为 __。
(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是__________。
回收的洗涤液代替水配制电解液,目的是回收利用其中的__。
(3)溶液Ⅰ的主要成分是__________。
洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响,但焙烧时会造成环境污染,原因是__。
(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为 __。
【解析】可按以下思路解答本题:
(1)电解过程溶液中的离子主要为H+、Cl-、Co2+、Fe2+,因生产流程中后期的操作得到CoC2O4,因此在阴极得电子的物质应为H+,阴极反应式为2H++2e-
H2↑。
(2)加入H2O2和NH3,将Fe2+转化为Fe(OH)3沉淀,因此滤饼的主要成分为Fe(OH)3,回收洗涤液中主要含有Co2+、H+、Cl-和N
,因此回收的目的是利用Co2+。
(3)加入的草酸铵与CoCl2反应,生成草酸钴和氯化铵,则溶液Ⅰ中主要成分是NH4Cl,洗涤CoC2O4不充分会使表面吸附有NH4Cl,焙烧时会分解为污染大气的气体NH3和HCl。
(4)本题主要考查了氧化还原方程式的书写与配平。
用H2还原Co2O3的反应为Co2O3+3H2
2Co+3H2O。
答案:
(1)2H++2e-
H2↑
(2)Fe(OH)3 Co2+(或Co)
(3)NH4Cl 焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl
(4)Co2O3+3H2
3H2O+2Co
5.(2016·南昌模拟)新材料的研发是发展新技术、提高生活质量的物质基础。
高铁酸钾是一种新型多功能材料。
高铁酸钾的制备:
方法一:
生产流程如下
(1)溶液A中加入KOH固体的目的是________(填序号)。
A.为下一步反应提供碱性环境
B.使KClO3转化成KClO
C.加固体KOH溶解时放出热量有利于提高反应速率
D.与溶液A中Cl2(过量)反应生成更多KClO
(2)溶液A中需除去的杂质离子是_____________________________________;
用离子方程式表示___________________________________________________。
(3)溶液B中可分离出湿产品K2FeO4外,还有副产物KNO3、KCl,写出生成溶液B的离子方程式:
__________________________________________________;
每制得118.8gK2FeO4理论上消耗氧化剂_________mol。
方法二:
电解法
(4)从环境保护角度看,制备高铁酸钾较好的方法为电解法,其装置如图。
从理论分析K2FeO4应在________(填“阳”或“阴”)极生成。
该电极的电极方程式为 _________________________。
【解析】
(1)因为在生产流程中除去杂质以后得到的是碱性KClO,所以加入氢氧化钾的目的为提供碱性环境,A正确;在流程开始时加入的是足量的氯气,可以认为氯气过量,D正确。
(2)因为会发生反应Cl2+2KOH
KCl+KClO+H2O,所以杂质离子为氯离子。
(3)反应物离子为Fe3+、ClO-,生成物离子为Fe
和Cl-,通过氧化还原配平离子方程式。
根据关系式3KClO~2K2FeO4,K2FeO4的物质的量为118.8g÷198g·mol-1=0.6mol,所以氧化剂KClO的物质的量为0.9mol。
(4)铁丝网作阳极失去电子,与氢氧根离子生成Fe
。
答案:
(1)A、D
(2)Cl- Cl2+2OH-
Cl-+ClO-+H2O
(3)2Fe3++3ClO-+10OH-
2Fe
+3Cl-+5H2O 0.9
(4)阳 Fe+8OH--6e-
Fe
+4H2O
【加固训练】
1.(RJ选修2·P80改编题)材料是人类赖以生存和发展的物质基础,与信息和能源一起成为当代文明的三大支柱。
(1)人类最早使用的金属是________,该金属在潮湿的空气中锈蚀生成________(填化学式),反应的化学方程式为__________________________。
(2)陶瓷属于________材料,生产陶瓷的主要原料为________,烧制陶瓷的主要工艺条件是________和________。
(3)生产水泥的设备为________,水泥砂浆是 ____________的混合物,常用作建筑用黏合剂。
(4)陶瓷可与多种材料组合成复合材料,隔热陶瓷瓦是由________和________复合而成的材料,金属陶瓷复合材料具有比强度高、耐磨损、耐高温等优良性能,其中基体为________,增强体为________。
【解析】
(1)人类最早使用的金属是Cu,在潮湿的空气中铜锈蚀的化学方程式为2Cu+O2+H2O+CO2
Cu2(OH)2CO3。
(2)陶瓷属于硅酸盐(或无机非金属)材料,生产陶瓷的主要原料是黏土,烧制陶瓷的主要工艺条件是温度和空气用量。
(3)生产水泥的设备为水泥回转窑,水泥砂浆是水泥、沙子和碎石的混合物,常用作建筑用黏合剂。
(4)隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料,金属陶瓷复合材料中基体为金属,增强体为陶瓷。
答案:
(1)Cu Cu2(OH)2CO3
2Cu+O2+H2O+CO2
Cu2(OH)2CO3
(2)硅酸盐(或无机非金属) 黏土 温度 空气用量
(3)水泥回转窑 水泥、沙子和碎石
(4)纤维 陶瓷 金属 陶瓷
2.(RJ选修2·P80改编题)金属钛(Ti)因具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注,被誉为“未来金属”。
常温下钛不和非金属、强酸反应,加热至红热时,能与常见的非金属反应。
工业上由钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取金属钛的主要工艺过程如下:
(1)从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个阶段,上述工艺中涉及的有
__________、金属的精炼;没有涉及的一个阶段是______________________;
生铁实际上属于铁、________等元素形成的合金。
若生产中碳的氧化产物主要为一种可燃性气体,请分别写出反应①、②的化学方程式:
______________、
__________________。
(2)生产中,碳除了作还原剂还原金属矿物外,另一个重要作用是__________;
反应③是在氩气的环境中进行,目的是______________,如何从反应③后的固体中获得金属钛:
______________________。
【解析】
(1)反应①、②中生成的可燃性气体是CO,①中除生成CO外还有单质铁、TiO2生成;②中产物只有CO、TiCl4两种。
(2)因上述冶炼均需要在高温下进行,故碳的另一个作用就是燃烧提供反应所需要的热能。
反应③结束后,固体物质为钛、镁、MgCl2的混合物,结合题目信息知加盐酸或稀硫酸后就可以溶解镁,然后过滤得到钛。
答案:
(1)矿石中金属元素的还原 矿石的富集 碳
FeTiO3+C
Fe+TiO2+CO↑
TiO2+2Cl2+2C
TiCl4+2CO
(2)作燃料,提供反应所需要的热能 防止钛、镁被空气氧化 向固体中加入足量盐酸(或稀硫酸),充分反应后过滤,洗涤,干燥
3.(RJ选修2·P75改编题)在国际环境问题中,使用一次性聚苯乙烯等材料带来的“白色污染”是极为严重的环境问题之一,最近研制的一种可降解塑料,代号为3HB,结构简式为
,具有良好的生物适应性,能在自然界中自行降解。
请回答下列问题:
(1)可降解塑料3HB,在自然界中通过________(填序号)反应降解为该聚合物的单体。
A.加成 B.消去
C.水解D.氧化
(2)该聚合物的单体为______________,单体中具有的官能团的名称为______________________。
(3)各取1mol该单体分别与钠和碳酸氢钠溶液完全反应时,分别消耗钠和碳酸氢钠的物质的量之比为______________________。
(4)写出由单体生成降解塑料3HB的化学方程式:
______________________。
【解析】由于
链节上含有
官能团,所以3HB为缩聚反应的生成物,由该高聚物的结构片断(2个链节)
在
中碳氧单键处断开,补上—OH及—H,得单体
,官能团为醇羟基(—OH)及羧基(—COOH),由于—COOH既能与钠反应又能与NaHCO3反应,而—OH只与钠反应,所以1mol该单体消耗钠与碳酸氢钠的物质的量之比为2∶1。
由单体生成高聚物的化学方程式为
+(n-1)H2O,
由高聚物降解为单体可通过水解反应。
答案:
(1)C
(2)
醇羟基(—OH)、羧基(—COOH)
(3)2∶1
(4)
+(n-1)H2O
4.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↑。
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
(2)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______________________________________________。
(3)在铝阳极氧化过程中,需要不断地调整电压,理由是________________。
(4)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
【解析】
(1)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。
(2)铝阳极发生的电极反应式为2Al-6e-+3H2O
Al2O3+6H+。
(3)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。
(4)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。
答案:
(1)Al-3e-
Al3+ D
(2)2Al-6e-+3H2O
Al2O3+6H+
(3)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 (4)B、D
5.(2016·银川模拟)高富氧底吹熔池炼铜新工艺反应炉如图:
(1)该新工艺的优点之一是混合矿料不需要干燥、磨细。
烟气进入余热锅炉后,经静电除尘后进入酸厂回收利用,这样做体现化学的________思想。
(2)该新工艺的优点之二是首次投料需要添加少量的燃料,当反应充分启动后就不需要再投放燃料,说明反应炉中的反应总体来说是________反应。
(3)此法冶炼的矿石主要是黄铜矿(主要成分是CuFeS2),经过上面设备煅烧后最终化合态的铜生成铜和SO2,在冶炼铜矿过程中存在的重要反应有:
2CuFeS2+O2
Cu2S+2FeS+SO2、2Cu2S+3O2
2Cu2O+2SO2、_________________。
(4)从放铜锍口放出的铜锍中还含有铁和硫必须除去,铜锍吹炼过程是火法冶炼生产粗铜的最后一道工序,吹炼过程分为两个阶段。
第一阶段的任务是使铁氧化造渣,主要化学反应为①2FeS+3O2+SiO2
2FeO·SiO2+2SO2,第二阶段是使上一个阶段中没有反应彻底的Cu2S氧化成粗铜,主要化学反应为②Cu2S+O2
2Cu+SO2,下列关于反应①、②的分析正确的是 ______(填序号)。
A.反应②氧化剂只有O2
B.硫元素在①和②中均被氧化
C.①和②在反应过程中都有共价键破坏和共价键形成
(5)图中渣包中的炉渣含有Fe2O3、FeO、SiO2等,选用提供的试剂设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:
KMnO4溶液、KSCN溶液、NaOH溶液、稀硫酸、稀盐酸,所选试剂为______________。
实验现象是 ____________________。
【解析】
(1)SO2回收利用,防止污染环境,体现绿色化学思想。
(2)当反应充分启动后就不需要再投放燃料,说明反应炉中的反应能够保持一定的温度,反应是放热反应。
(3)化合态的铜生成铜和SO2,这就要求前两步反应生成的Cu2S和Cu2O反应生成Cu和SO2。
(4)反应②中Cu2S既是氧化剂又是还原剂,反应①、②中都存在O2中的共价键被破坏和SO2中共价键的形成。
(5)FeO+H2SO4
FeSO4+H2O,Fe2+具有还原性,可使酸性KMnO4溶液褪色。
答案:
(1)绿色化学
(2)放热
(3)2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑ (4)B、C
(5)稀硫酸和KMnO4溶液 稀硫酸浸取炉渣所得的溶液使KMnO4溶液褪色
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