基础知识天天练 化学17单元质量检测.docx

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基础知识天天练化学17单元质量检测

单元质量检测

（时间90分钟，满分100分）

1．（10分）随着现代科学的不断发展，生产和生活所需淡水日益增多，甚至超过人类所能支配的淡水量，使地球上淡水资源发生危机，这就把海水淡化问题提到了科学家的面前．磺化煤（代表式NaR）是一种钠型离子交换树脂，它能使海水中的Ca2＋、Mg2＋交换除去．

现代海水的淡化方法：

使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示．

（1）最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是___________________________．

（2）现有氢型阳离子交换树脂（HR）和羟型阳离子交换树脂（ROH），则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂（填其代表式）为：

A柱________，B柱________．

（3）说明按上述顺序装柱的理由是________________________________________．

解析：

（1）蒸馏的原理是海水中的盐不挥发，水蒸气经冷凝而得淡水．

（2）应让A中装HR，B中装ROH，这样在A中2HR＋Ca2＋===CaR＋2H＋，Mg2＋＋2HR===MgR＋2H＋，而在B处将A中生成的H＋中和，从而使水呈中性．

答案：

（1）蒸馏原理，即利用加热海水时，盐不挥发而留在残余物中，水蒸气经冷凝而得淡水　

（2）HR　ROH　（3）若在A中将ROH，则海水先通过ROH，溶液中就会有较多的OH－与海水中的Mn＋生成M（OH）n沉淀，造成堵塞现象；而在A中装HR，在B中装ROH，海水通过A中生成的H＋与B中生成的OH－中和，生成水而呈中性．

2．（8分）海水中镁的总储量约为2.1×1015t，目前世界上60%的镁来自海水．工业规模海水中提取镁的流程如图所示：

试回答下列问题：

（1）请写出从海水提取镁的过程中①②反应的化学方程式：

①_________________________________②______________________________________.

（2）工业上采用电解MgCl2的方法制得金属镁，电解槽中阴极的电极反应式为____________________________________________________．

（3）工业上制取金属铝时不用电解AlCl3的方法而是用电解熔融Al2O3的方法，试解释铝电解槽中的阳极炭块为何要定期更换？

________________________________________.

解析：

生产原理为利用CaCO3分解得到的CaO溶于水生成Ca（OH）2，利用Ca（OH）2将Mg2＋沉淀下来．Mg（OH）2与盐酸反应生成MgCl2，得到MgCl2晶体后在熔融条件下进行电解，得到Mg.

答案：

（1）①CaCO3

CaO＋CO2↑

②MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑

（2）Mg2＋＋2e－===Mg

（3）阳极材料中的炭与阳极产生的氧气发生反应而不断地被消耗，C＋O2＝2CO

3．（10分）工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示．

（1）电解饱和食盐水常用离水膜电解槽和隔膜电解槽．离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是________．电解槽中的阳极材料为________．

（2）本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg（OH）2，能否按Br2、Mg（OH）2、CaSO4顺序制备？

________，原因是_____________________________________________________．

（3）溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是____________________________________．

解析：

（1）属于对识记性知识的考查，其中还应了解离子膜常分为阳离子交换膜和阴离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子和水分子自由通过．电解槽的阳极材料不能用活泼金属材料作电极，否则活泼金属先失去电子被氧化．

（2）如果先沉淀Mg（OH）2，也就是在溶液中先加入石灰水，由于CaSO4是一种微溶物，这样会导致Mg（OH）2沉淀中夹杂CaSO4沉淀，致使产品不纯．（3）可从经济、对环境的危害上去分析：

工业上从海水中提取溴，通常是将氯气通入提取粗食盐后的母液中，将溶液中的溴离子转化为溴单质．生成的溴单质仍然溶解在水中，可以通过鼓入热空气或水蒸气的方法，将溴从溶液中挥发出来，冷凝后得到粗溴，再通过精制可以得到高纯度的溴单质．若用四氯化碳萃取溴，工艺复杂、设备投资大、经济效益低，同时由于溴和四氯化碳都是有毒物质，且溴具有挥发性，会对环境造成污染．

答案：

（1）阳离子（或Na＋）　钛（或石墨）　

（2）否　如果先沉淀Mg（OH）2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，导致产品不纯　（3）四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重

4．（8分）工业上常用氟磷灰石[Ca5（PO4）3F]为原料，按下图所示流程制取磷酸、重过磷酸钙[Ca（H2PO4）2]和氢氟酸，图中反应（Ⅰ）为氟磷灰石跟另一种原料反应，生成A、B、C三种物质，其中的产物C又跟氟磷灰石发生反应（Ⅱ），生成B和重过磷酸钙．试写出两个反应的化学方程式：

反应（Ⅰ）________________________________；反应（Ⅱ）__________________________________．在生产中要特别注意______________________________________________．

解析：

解题时，可以把Ca5（PO4）3F看成是Ca3（PO4）2和CaF2的固定组成物，由Ca3（PO4）2、CaF2与浓H2SO4反应的方程式不难类推出Ca5（PO4）3F与H2SO4的反应方程式，应为：

（Ⅰ）Ca5（PO4）3F＋5H2SO4===3H3PO4＋5CaSO4＋HF↑

（Ⅱ）Ca5（PO4）3F＋7H3PO4===5Ca（H2PO4）2＋HF↑

由于HF有毒，因而生产中要特别注意加强劳动保护和防止环境污染．

答案：

Ca5（PO4）3F＋5H2SO4===3H3PO4＋5CaSO4＋HF↑

Ca5（PO4）3F＋7H3PO4===5Ca（H2PO4）2＋HF↑

防止污染环境与劳动保护

5．（12分）气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径．煤的气化的重要反应是：

C＋H2O（g）

CO＋H2，CO和H2的混合气体是合成多种有机物的原料气，研究由CO、H2合成有机物的化学称为碳一化学．下图是合成某些物质的路线：

其中，D易溶于水，且与CH3COOH互为同分异构体，F分子中的碳原子数是D中的3倍，H经催化氧化可得到G.

请回答下列问题：

（1）写出下列物质的结构简式：

A__________，H____________；指出A和H的关系：

______________.

（2）利用合成气（H2＋CO）生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可合成醛、酸、酯等多种产物，下列表述正确的是________．

①以合成气为原料的反应都是化合反应

②改变合成气中CO与H2的体积比，可得到不同的产物

③合成气的转化反应需在适应的温度和压强下通过催化完成

④从合成气出发生成气态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径

⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水

A．①②④　　　　　　　B．②③④

C．②④⑤D．③④⑤

（3）写出下列反应的化学方程式：

①CH3COOH＋E→F：

______________________________________；

②D与新制氢氧化铜加热：

__________________________________________________________.

解析：

本题以能源为载体考查烃的衍生物的性质，命题着眼点在于煤的气化和液化，同时它又结合有机化学反应类型，要求整合新信息得出结论．

（1）由题图知，A经两次催化氧化得到C，则A为CH3OH，B为HCHO，C为HCOOH，且H应为CH3CH2CH2CH2OH，G为CH3CH2CH2CHO，D的分子式为C2H4O2，易溶于水，说明不是酯，则D为HOCH2CHO，E为HOCH2－CH2OH，F为CH3COOCH2－CH2OOCCH3.

（2）依题意，CO和H2可合成汽油，汽油是烃类，所以必然生成水，不是化合反应，①和⑤都不正确．

答案：

（1）CH3OH　CH3CH2CH2CH2OH　同系物

（2）B

（3）①2CH3COOH＋HOCH2CH2OH

CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O

②HOCH2CHO＋2Cu（OH）2

HOCH2COOH＋Cu2O↓＋2H2O

6．（10分）工业上制取CuCl2的生产流程如下图所示：

　请结合下表数据，回答下列问题：

物质

Fe（OH）2

Cu（OH）2

Fe（OH）3

溶度积/25℃

8.0×10－16

2.2×10－20

4.0×10－38

完全沉淀时的pH范围

≥9.6

≥6.4

3～4

（1）溶液A中加入NaClO的目的是____________________________________．

（2）在溶液B中加入CuO的作用是_____________________________________________．

（3）操作a的目的是________________________________________________________．

（4）在Cu（OH）2中加入盐酸使Cu（OH）2转变为CuCl2，采用过量盐酸和低温蒸干的目的是____________________________________________________．

解析：

本题以工业上制取CuCl2的生产流程为背景，综合考查学生灵活运用元素化合物知识、氧化还原反应知识、沉淀转化、盐类水解以及实验分析等知识和技能．直接分离出Fe2＋是不科学的，因为Fe2＋沉淀时Cu2＋已基本沉淀完全．所以必须先将Fe2＋转变为Fe3＋才能完全除杂质；CuO为什么要分两步加入？

这是本题的难点之一，在溶液B中加CuO的目的是调节溶液的pH到3～4，而使Fe3＋完全沉淀；在溶液D中加CuO的目的是继续调节溶液pH≥6.4而使Cu2＋完全转变为Cu（OH）2.加入过量盐酸和低温蒸干的目的在于防止Cu2＋水解．

答案：

（1）将Fe2＋氧化为Fe3＋而使分离更加完全

（2）调节溶液的pH为3～4，使Fe3＋完全转变为Fe（OH）3沉淀

（3）洗涤Cu（OH）2表面的可溶性杂质

（4）抑制Cu2＋的水解

7．（12分）根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步聚是：

将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30℃～35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体．用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体．

四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表

盐

度

温

度

解

溶

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

60℃

100℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

37.3

NH4HCO3

11.9

15.8

21.0

27.0

－①

－

－

－

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

16.4

－

NH4Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

55.3

77.3

注：

①＞35℃　NH4HCO3会分解

请回答：

（1）反应温度控制在30℃～35℃，是因为若高于35℃，则________，若低于30℃，则________；为控制此温度范围，采取的加热方法为________．

（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是________．静置后只析出NaHCO3晶体的原因是________．用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质________（以化学式表示）．

（3）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：

准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1～2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO

＋H＋===HCO

反应的终点），所用HCl溶液体积为V1mL，再加1～2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2mL.写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：

NaHCO3（%）＝________.

解析：

（1）本题主要借助侯氏制碱法有关原理，考查学生分析表格，得出有关结论的能力．

（2）当在体系里存在有NH

、Cl－、Na＋、HCO

时，它们可以两两结合成NaCl、NH4Cl、NaHCO3、NH4HCO3.该四种物质谁的溶解度最小谁最先析出．由表可知NaHCO3的溶解度最小，则析出的物质主要为NaHCO3，同时会含有少量另外三种物质．

（3）Wg纯碱样品中：

n（Na2CO3）＝cV1×10－3mol生成的NaHCO3的物质的量为cV1×10－3mol

Wg试样中含NaHCO3（cV2－cV1）×10－3mol

NaHCO3的质量分数为

×100%.

答案：

（1）NH4HCO3分解；反应速率降低；水浴加热

（2）使反应充分进行；NaHCO3的溶解度最小；NaCl、NH4Cl、NH4HCO3

（3）

×100%

8．（10分）在化工生产中，硝酸的制备通常采用催化氧化法，原料主要是氨气和氧气．

问题1：

由于二氧化氮不能被水完全吸收，因此生成的气体需经过多次氧化、吸收的循环操作，使其充分转化为硝酸（如果不考虑生产过程中的其他损失）．

（1）从理论上分析，要使氨气完全转化为硝酸，则原料氨气和氧气物质的量的投料比至少为________．

（2）如果按理论上的原料将原料放在一个具有反应条件下的密闭容器中进行，所有物质不与外界交换，则最后所得溶液的质量分数为________．

（3）循环操作的次数与二氧化氮再生成硝酸时的转化率具有一定的数学关系．计算一定量的二氧化氮气体大约要经过________次循环操作，才能使二氧化氮的转化率约为96%.

问题2：

将上述方法制得的硝酸，可以稀释或浓缩得各种不同浓度的硝酸．大量实验证明，同一金属与不同浓度的硝酸反应可生成不同的还原产物．某研究小组实验研究了镁与不同浓度硝酸反应，测得气体产物主要有H2、N2、NO、NO2，溶液中的产物主要有Mg（NO3）2、NH4NO3、H2O.

（4）现有0.96gMg与足量浓度为4mol/L的HNO3完全反应，收集到224mL（S.T.P）气体，各气体产物成分和所用硝酸浓度曲线如图所示．

通过计算确定还原产物的组成及其物质的量之比是多少？

解析：

（1）根据方程式a.4NH3＋5O2

4NO＋6H2O，b.2NO＋O2===2NO2，c.3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，将a＋b×3＋c×2得方程式d.NH3＋2O2===HNO3＋H2O，故n（NH3）∶n（O2）＝1∶2.

（2）根据

（1）中总反应式d知n（HNO3）∶n（H2O）＝1∶1，故ω（HNO3）＝63/（63＋18）＝0.778.

（3）中要求考生能根据

（1）中的循环反应的物质的量关系，运用等比数列求出循环次数．第一次NO2的转化率为1×

，第二次循环剩下的NO2的转化率为1×

×

，第三次循环剩下的NO2的转化率为1×

×

×

，……，故n次循环后NO2的转化率a＝[1×

（1－（

）n）]/（1－

）＝96%，解得n≈3.

（4）根据图像知4mol/LHNO3足量时，其还原产物有NO2、NO、N2、NH

、H2，并根据题给数据知n（NO）∶n（N2）∶n（H2）∶n（NO2）＝50%∶30%∶10%∶10%＝5∶3∶1∶1，n（气体）＝0.224L/22.4L/mol＝0.01mol，算出各气体的物质的量，再算出反应物Mg的物质的量，然后根据电子守恒算出NH

的物质的量，即可得到各还原产物的物质的量之比．

答案：

（1）1∶2　

（2）77.8%　（3）3

（4）n（NO）∶n（N2）∶n（H2）∶n（NO2）∶n（NH

）＝

5∶3∶1∶1∶4

9．（10分）氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为______________________________________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH________（选填不变、升高或下降）．

（2）工业食盐含Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为______________________________________、______________________________________.

（3）如果粗盐中SO

含量较高，必须添加钡试剂除去SO

，该钡试剂可以是________（试填a、b、c，多选扣分）

a．Ba（OH）2　　b．Ba（NO3）2　　c．BaCl2

（4）为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO

，加入试剂的合理顺序为________（选填a、b、c，多选扣分）

a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂

b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3

c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3

（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________、冷却、________（填写操作名称）除去NaCl.

（6）在用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应，采用无隔膜电解食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为________________________________．

解析：

本题主要综合考查氯碱工业的有关知识，解题时要综合运用所学各种知识，合理解答．

（1）负极的电极反应为：

2H＋＋2e－===H2↑，余下的水电离出的OH－，使负极区c（OH－）增大，碱性增强，pH增大．

（2）沉淀Ca2＋用碳酸盐，沉淀Mg2＋用碱．（3）若用Ba（NO3）2除去SO

，会引入新的杂质NO

.（4）应最后加Na2CO3，过量的Na2CO3可用盐酸除去．（6）2NaCl＋2H2O

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，将两个方程式合并即可得出正确的反应方程式．

答案：

（1）2Cl－－2e===Cl2；升高

（2）Ca2＋＋CO

===CaCO3；

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2

（3）a、c

（4）b或c

（5）加热蒸发；结晶

（6）2NaCl＋2H2O

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑

Cl2＋2NaOH===NaCl＋H2O＋NaClO

10．（10分）酸雨是大气污染危害之一，二氧化硫（SO2）的含量是空气质量监测的一个重要指标．某兴趣小组同学取刚降到热电厂附近的雨水进行实验．

（1）测得该雨水样品的pH为4.73；

（2）向雨水样品中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成；

（3）每隔1h，通过pH计测定雨水样品的pH，测得的结果如表：

测定时间/h

0

1

2

3

4

雨水样品的pH

4.73

4.62

4.56

4.55

4.55

根据以上信息，回答下列问题：

（1）正常雨水的pH为5.6，偏酸性，这是因为_________________________________．

（2）分析上述数据变化，你认为形成这一变化的原因是___________________________．

（3）兴趣小组同学取某一时段的这种雨水VL，加入1.00mol/L的Ba（OH）2溶液至不再产生沉淀时，恰好消耗20.0mLBa（OH）2溶液．请你计算：

①该VL雨水中溶解SO2的体积（标准状况）为________．

②生成沉淀物的质量（m）是________．

解析：

（1）空气中含有CO2，CO2溶于雨水生成碳酸而使雨水偏酸性．

（2）SO4溶于雨水生成亚硫酸，亚硫酸是一种弱酸，从表中可以看出，随着时间的增长，雨水样品的pH逐渐减小，说明酸性逐渐增强，最有可能是亚硫酸被空气中的氧气氧化成硫酸这种强酸，当亚硫酸全部被氧化成硫酸时，雨水样品的pH不再发生变化．

（3）①由方程式Ba（OH）2＋H2SO4===BaSO4↓＋2H2O，Ba（OH）2＋H2SO3===BaSO3↓＋2H2O，可以得Ba（OH）2～H2SO4～BaSO4，Ba（OH）2～H2SO3～BaSO3，由硫元素守恒可得：

n（SO2）＝n（H2SO3）＝n（H2SO4）＝n[Ba（OH）2]＝1.00mol/L×0.0200L＝0.0200mol，所以V（SO2）＝0.0200mol×22.4L/mol＝0.448L；②假设生成的沉淀的质量为m，若生成沉淀全部是BaSO3，则其质量为0.0200mol×217g/mol＝4.34g；若生成沉淀全部是BaSO4，则其质量为0.0200mol×233g/mol＝4.66g；所以4.34g＜m≤4.66g.

答案：

（1）大气中的CO2溶于雨水

（2）亚硫酸与空气中的氧气作用转化为硫酸，弱酸转化为强酸，使雨水酸性增强

（3）①0.448L或448mL

②4.34g＜m≤4.66g