新教材高考化学热点题型提分秘籍专题36化学与技术原卷版.docx
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新教材高考化学热点题型提分秘籍专题36化学与技术原卷版
新教材适用·高考化学
专题三十六化学与技术
【高频考点解读】
1.化学与资源开发利用
(1)了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。
(2)了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。
(3)了解海水的综合利用。
了解化学科学发展对自然资源利用的作用。
(4)了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。
2.化学与材料的制造和应用
(1)了解社会发展和科技进步对材料的要求。
了解化学对材料科学发展的促进作用。
(2)了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点,了解有关的生产原理。
(3)了解用化学方法进行金属材料表面处理的原理。
(4)了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。
了解新材料的发展方向。
3.化学与工农业生产
(1)了解化学在水处理中的应用。
(2)了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义。
【热点题型】
题型一化学与资源的开发利用
例1、石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。
(1)石油分馏时,在不断向____________(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品,该过程为____________操作过程。
(2)石油裂化分为热裂化、________和加氢裂化,裂化的目的是提高________的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和________的含量。
煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒,并使全部煤炭颗粒________进行燃烧的过程。
(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和________存在下与________________作用生成液体燃料的过程。
【提分秘籍】
1.石油和煤综合利用:
(1)石油的综合利用:
(2)煤的综合利用:
①煤的干馏:
煤
焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉煤气。
②煤的气化:
煤气化
CO、H2
CH4。
③煤的液化:
分直接液化和间接液化。
注意:
①煤的干馏、液化、气化和石油的裂化、裂解都是化学变化,石油的分馏为物理变化。
②以石油、煤、天然气为原料生产的三大合成材料是合成橡胶、合成纤维、塑料。
2.海水提溴、海水提镁
(1)海水提溴:
常用方法——吹出法,即:
Br2蒸气
HBr
溴产品
(2)海水提镁:
【举一反三】
海水是宝贵的自然资源,从海水中可以提取多种化工原料,如图是某工厂对海水综合利用的示意图:
(1)在粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO等杂质,电解精制时所用的试剂有①盐酸;②氯化钡溶液;③氢氧化钠溶液;④碳酸钠溶液。
则加入试剂的先后顺序是____________(填编号)。
(2)工业上电解饱和食盐水的离子方程式:
_________。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的是_________________。
步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式:
_____________________。
(4)从步骤Ⅲ得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2,除去少量Ca(OH)2的方法是向沉淀中加入________溶液,充分搅拌后经________(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。
(5)在制取无水氯化镁时需要在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O的原因:
______________________。
(6)电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁,下列物质中可以用作镁蒸气冷却剂的是________(填序号)。
A.H2 B.CO2 C.空气 D.O2 E.水蒸气
【热点题型】
题型二化工与农业生产
例2、合成氨工业、硫酸工业的生产工艺流程如图所示。
合成塔和接触室中的反应分别为
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0;
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。
(1)写出流程中设备的名称:
B________,X________。
(2)进入合成塔和接触室中的气体都要进行热处理,最理想的热处理方法是___________________。
(3)采用循环操作可提高原料的利用率,下列生产中,采用循环操作的是________(填序号)。
①硫酸工业 ②合成氨工业 ③硝酸工业
(4)工业上常用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是_______________。
(5)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。
硫酸工业尾气中的SO2经处理可以得到一种化肥,该肥料的化学式是___________________。
(6)根据化学平衡移动原理,下列条件或措施合理的是________(填序号)。
①合成氨工业在高压下进行
②合成氨工业和硫酸工业都使用催化剂
③及时将氨液化而分离
④硫酸工业中,净化后的炉气中要有过量空气
⑤合成氨工业和硫酸工业都采用适宜的温度
【提分秘籍】
1.硬水软化
(1)热煮沸法,适用于暂时硬水:
Ca(HCO3)2
CaCO3↓+CO2↑+H2O、Mg(HCO3)2
MgCO3↓+CO2↑+H2O、MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑。
(2)药剂法,常用的有石灰、纯碱法:
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2O、Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O、MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2、CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl、Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH。
(3)离子交换法:
常用阳离子交换树脂。
2.氨的工业生产
(1)合成氨适宜条件的选择:
合成氨反应是一个体积缩小的放热反应,温度越高,速率越快,但是温度高,该反应的平衡是逆向移动的。
压强增大反应速率加快,平衡也是正向移动的,但压强越大,对设备的制造和材料的强度要求就越高,所以以20MPa到50MPa为宜。
在工厂中,实际使用的温度是500℃,速率既不慢,同时催化剂的活性也最高。
(2)原料气的制备:
①N2:
空气
液态空气
N2(先逸出);②H2:
C+H2O(g)
CO+H2或CH4+H2O(g)
CO+3H2或CH4+2H2O(g)
CO2+4H2。
3.接触法制硫酸的制备过程
三原料
三阶段
三反应
三设备
三净化
黄铁矿或S
造气
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
或S+O2
SO2
沸腾炉
除尘洗涤干燥
空气
接触氧化
2SO2+O2
2SO3
接触室
98.3%浓硫酸
SO3吸收
SO3+H2O=H2SO4
吸收塔
【举一反三】
合成氨的流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。
氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法是________、________;氢气的来源是水和碳氢化合物,写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学方程式_______________________。
(2)设备A中含有电加热器,触媒和热交换器,设备A的名称是________,其中发生的化学反应方程式为____________。
(3)设备B的名称为________,其中m和n是两个通水口,入水口是________(填“m”或“n”)。
不宜从相反方向通水的原因是______________。
(4)设备C的作用是______________________。
(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应来实现:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627,若要使CO的转化率超过90%,则起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于________。
【热点题型】
题型三化学与材料的制造和应用
例3、由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)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Cu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被氧化成Cu2O,生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu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)粗铜的电解精炼如右图所示。
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____________________。
【提分秘籍】
1.炼铁与炼钢
(1)炼铁
①主要原料:
铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
②反应原理:
高温时,用还原剂CO将铁矿石中的铁还原出来:
C+O2
CO2,CO2+C
2CO,Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2。
③尾气(高炉煤气):
CO、CO2、N2,回收CO作燃料。
(2)炼钢
①主要原料:
生铁、氧气(或Fe2O3、空气)、生石灰、脱氧剂。
②反应原理:
用氧化剂将C等杂质氧化除去:
2C+O2
2CO,2Fe+O2
2FeO,FeO+C
Fe+CO↑(脱碳),FeS+CaO===CaS+FeO(脱硫)。
2FeO+Si
2Fe+SiO2(脱氧),
2FeO+Mn
2Fe+MnO2(脱氧),
③尾气(棕色烟气):
Fe2O3尘粒、CO等。
2.电解法炼铝
(1)主要原料:
铝土矿。
(2)反应原理:
①由铝土矿精制Al2O3:
Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3,2Al(OH)3
Al2O3+3H2O。
②电解Al2O3:
2Al2O3
4Al+3O2↑。
2.无机非金属材料
无机非金属材料包括传统硅酸盐材料和新型无机非金属材料:
①传统硅酸盐材料包括水泥、玻璃和陶瓷;②新型无机非金属材料包括新型陶瓷(碳化硅,也叫金刚砂、氮化硅)、单晶硅、石墨、金刚石、C60、SiO2(光导纤维)。
3.复合材料与高分子材料
(1)复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维,碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、金属丝和硬质细粒等。
(2)合成高分子材料的反应有加聚反应和缩聚反应。
高分子材料根据来源分为天然高分子化合物和合成高分子化合物,根据结构可分为线型高分子和体型高分子。
【举一反三】
由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。
工艺流程如下:
(注:
NaCl熔点为801℃;AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为①_____________和
②___________________。
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。
气泡的主要成分除Cl2外还含有_____________;
固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在________________。
(3)在用废碱液处理A的过程中,所发生反应的离子方程式为_____________。
(4)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是____________。
【热点题型】
题型四金属的冶炼
例4、钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。
(1)炼铁高炉分为五部分,铁矿石与高温煤气主要在________部分发生反应,在________部分开始生成生铁和炉渣。
(2)炼钢时,除磷的化学方程式为:
_____________;
加入硅、锰和铝的目的是____________。
(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入,原因是_________________。
(4)炼铁和炼钢生产中,尾气均含有的主要污染物是________。
从环保和经济角度考虑,上述尾气经处理可用作_____。
【提分秘籍】
1.合金的成分不一定全部由金属组成,如钢铁是由铁和碳组成的。
一般合金的熔点比各组分低,硬度比各组分高。
2.金属冶炼方法的选择与金属的活动性有关,处在金属活动性不同位置的金属其冶炼的方法可用下图表示:
3.金属铝冶炼时不能电解熔融状态的AlCl3,因AlCl3属于共价化合物,在熔融状态下不导电。
4.金属镁冶炼时是电解熔融的MgCl2,而不是电解熔融的MgO,因为MgO的熔点比MgCl2的高。
【方法技巧】
化学与技术综合试题主要是以合成氨、硫酸工业、纯碱的生产、资源(海水、石油、煤、天然气等)的开发利用以及金属冶炼为载体,考查元素与化合物、化学反应原理、化学实验基本操作等知识在化工生产过程中的具体应用。
能够以真实的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题为指导思想,能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。
其常见的呈现形式有流程图、表格图和图像。
解析化学与技术综合试题,要注意三个方面:
(1)生产工业流程;
(2)各步化学反应原理;(3)生产技术(即基本操作和条件控制等)。
一方面抓住知识的落脚点,也就是在化工生产过程中所涉及的常见无机物和有机物及其应用、化学反应原理、化学实验基本操作(除杂、分离、检验、洗涤、干燥)、化学反应条件控制原理(如利用控制pH分离提纯)等知识,如硫酸工业、合成氨工业等要联系化学反应速率和化学平衡原理的应用,氯碱工业、电镀、化学腐蚀要联系电化学知识,
金属冶炼、非金属材料、有机高分子材料等要联系氧化还原反应、离子反应、基本有机反应等。
另一方面要抓住能力的落脚点,包括对化工生产方案和工艺进行简单的比较和评价、绿色化学思想在化工生产中的应用和一些数据的处理、流程中物质的转化和循环、资源的回收和利用等。
【举一反三】
(1)火法炼锌是将闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热到1100~1300℃,使锌蒸馏出来。
①写出火法炼锌的主要反应:
焙烧反应:
_________________________________________。
鼓风炉中可能发生的反应:
___________________(任写一个)
②从保护环境和充分利用原料角度看如何处理和利用产生的烟气?
_____________________________________________________________________________。
(2)工业上冶炼铝就是电解氧化铝
①冶炼铝的电解槽中的阴极和阳极材料均用石油炼制和煤的干馏产品________(填物质名称)。
②氧化铝的熔点很高,在铝的冶炼中要加入冰晶石(Na3AlF6),其作用是________________________________________________。
③工业上冶炼铝时用的原料是Al2O3,而不是AlCl3,其原因是
______________________________________________________。
(3)工业上“联合制碱法”中主要反应的化学方程式是_______________________________________。
其中的CO2来源于______________。
(4)碳酸钙是制玻璃的原料之一,工业上制玻璃是在玻璃熔炉中进行,其中反应之一为CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑,若在上述条件下,把1000agCaCO3和60agSiO2混合,则生成的CO2在标准状况下的体积为________________(用含a的代数式表示)。
【高考风向标】
1.【2014年高考海南卷第20-Ⅰ题】(6分)下列有关叙述正确的是
A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂
B.银锌纽扣电池工作时,Ag2O被还原为Ag
C.放电时,铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大
D.电镀时,待镀的金属制品表面发生还原反应
2.【2014年高考上海卷第15题】右图模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。
下列操作正确的是
A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放碱石灰
B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放碱石灰
C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D.b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
3.【2014年高考海南卷第20-Ⅱ题】(14分)锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。
某含锌矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS等其他成分),以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行,所产生焙砂的主要成分的化学式为____。
(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的_______操作.
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为________,其作用是__________________。
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极,阳极逸出的气体是____。
(5)改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质。
“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为___________________。
(6)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。
明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载:
“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……,然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,……,冷淀,毁罐取出,……,即倭铅也。
”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为____。
(注:
炉甘石的主要成分为碳酸锌,倭铅是指金属锌)
4.【2014年高考山东卷第32题】(12分)【化学—化学与技术】
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。
通过冷过结晶析出大量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。
5.【2014年高考新课标Ⅰ卷第36题】〔化学—选修2:
化学与技术〕(15分)磷矿石主要以磷酸钙〔Ca3(PO4)2·H2O〕和磷灰石〔Ca5(OH)(PO4)3〕等形式存在。
图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。
图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。
部分物质的相关性质如下:
熔点/℃
沸点/℃
备注
白磷
44
280.5
PH3
-133.8
-87.8
难溶于水,具有还原性
SiF4
-90
-86
易水解
回答下列问题:
(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的℅。
(2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为:
。
现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石,最多可制得85℅的商品磷酸吨。
(3)如图(b)所示,热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成白磷。
炉渣的主要成分是:
(填化学式)冷凝塔1的主要沉积物是:
冷凝塔2的主要沉积物是:
(4)尾气中主要含有,还含有少量PH3、H2S和HF等,将尾气先通入纯碱溶液,可除去
再通入次氯酸钠溶液,可除去(均填化学式)
(5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是:
。
6.【2014年高考新课标Ⅱ卷第36题】[化学选修——2:
化学与技术](15分)
将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。
一般是先将海水淡化获得淡水,再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品。
回答下列问题:
(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是(填序号)。
①用混凝法获取淡水②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种④改进钾、溴、镁的提取工艺
(2)采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2,并用纯碱吸收。
碱吸收溴的主要反应是Br2+Na2CO3+H2O
NaBr + NaBrO3+NaHCO3,吸收1molBr2时,转移的电子数为mol。
(3)海水提镁的一段工艺流程如下图:
浓海水的主要成分如下:
离子
Na+
Mg2+
Cl-
SO42-
浓度/g/L
63.7
28.8
144.6
46.4
该工艺过程中,脱硫阶段主要反应的离子方程式为,产品2的化学式为,1L浓海水最多可得到产品2的质量为g。
(4)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁,发生反应的化学方程式为;电解时,若有少量水存在会造成产品镁的消耗,写出有关反应的化学方程式。
7.(2013·上海卷)6.与索尔维制碱法相比,侯德榜制碱法最突出的优点是
A.原料利用率高B.设备少
C.循环利用的物质多D.原料易得
8.(2013·海南卷)20.【选修2——化学与技术】(20分)
20-I(6分)下列叙述正确的是
A.合成氨的“造气”阶段会产生废气
B.电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放
C.电解制铝的过程中,作为阳极材料的无烟煤不会消耗
D.使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染
20-II(14分)硅在地壳中的含量较高。
硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。
回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。
这种“金属”可能是。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。
其中,生产普通玻璃的主要原料有。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。
工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为;碳化硅又称,其晶体结构与相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
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