考前三个月届高考化学人教通用考前专题复习学案专题6 化学与技术23页含答案解析.docx

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考前三个月届高考化学人教通用考前专题复习学案专题6化学与技术23页含答案解析

学案18　化学与技术

最新考纲展示

　1.化学与资源的开发、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、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；（3）了解精细化工产品的生产特点、精细化工在社会发展中的作用；（4）了解化学肥料、农药等在农业生产中的作用。

基础回扣

1．常见的化工生产原理

（1）硫酸工业中采取的加快反应速率的措施有：

____________________________________，用氨水法吸收尾气涉及的反应有____________________________、__________________________________。

（2）合成氨工业的原理是__________________________，用焦炭与水可制取原料气发生的反应为________________________________________________________________________。

（3）侯德榜制碱法制取纯碱发生的反应为______________________，____________________________。

答案　

（1）①升高温度；②使用催化剂；③粉碎原料，增大与空气的接触面积

SO2＋2NH3＋H2O===（NH4）2SO3

（NH4）2SO3＋H2SO4===（NH4）2SO4＋SO2↑＋H2O

（2）N2＋3H2

2NH3

C＋H2O（g）

CO＋H2

（3）NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O

2．材料的制造和应用

（1）传统的硅酸盐材料包括________、________和________，硅、光导纤维属于__________材料。

（2）金属的冶炼方法与金属的________有关，铝的冶炼方法为__________，原料为________，辅料为__________。

（3）玻璃钢、陶瓷塑料属于________材料。

答案　

（1）水泥　玻璃　陶瓷　新型无机非金属

（2）活动性　电解法　氧化铝　冰晶石

（3）复合

3．资源的开发利用

（1）含有较多________离子的水称为硬水。

硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________、

________________。

天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是________________________等，水的净化与软化的区别是________________________。

（2）从海水中得到NaCl采用________，把Br－转化为Br2的反应为______________________，把Mg2＋转化为Mg（OH）2加入的物质是________。

（3）石油炼制中的物理方法是________，石油裂化的目的是____________________，裂解的目的是____________；煤的加工方法有____________，属于____________变化。

答案　

（1）钙、镁

Ca2＋＋2HCO

CaCO3↓＋CO2↑＋H2O

Mg2＋＋2HCO

MgCO3↓＋CO2↑＋H2O

明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁

水的净化是用混凝剂将水中胶体及悬浮物沉淀下来，而水的软化是除去水中的钙离子和镁离子

（2）蒸发法（或盐田法）

Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　石灰乳

（3）分馏　提高轻质燃料油尤其是汽油的产量　获得有机化工基本原料　干馏、气化和液化　化学

4．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）加入明矾、硫酸铁等物质能净化水质，可使海水变为淡水（×）

（2）阳离子交换膜法电解饱和食盐水往阴极室加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性（√）

（3）接触法制H2SO4时应采用高压条件提高SO2的转化率（×）

（4）工业合成氨时可通过大幅度提高原料气中氮气的比例来提高氢气转化率（×）

（5）复合材料是由基体和增强体两部分组成的，合金是复合材料的一种（×）

（6）炼铁与炼钢都利用了氧化还原反应的原理，炼铁时含铁物质发生氧化反应，炼钢时杂质物质发生还原反应（×）

（7）钢铁制品锈蚀主要是因为钢铁中含有碳而发生原电池反应，因此生铁炼钢时要尽可能完全除去生铁中的碳（×）

（8）线型结构的高分子，可带支链，也可不带支链（√）

（9）通过石油蒸馏可获得纯净物汽油（×）

（10）生产、生活中努力实现资源的循环利用，符合节能降耗的宗旨（√）

（11）合成氨的“造气”阶段会产生废气（√）

（12）电解制铝的过程中，作为阳极材料的烟煤不会消耗（×）题型1　化工生产流程的综合分析

1．（2014·新课标全国卷Ⅰ，36）磷矿石主要以磷酸钙[Ca3（PO4）2·H2O]和磷灰石[Ca5F（PO4）3、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）是热法磷酸生产过程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，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1t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸________t。

（3）如图（b）所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、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____________________，还含有少量的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________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）69　

（2）Ca5F（PO4）3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4　0.49　（3）CaSiO3　液态白磷　固态白磷　（4）CO、SiF4　SiF4、H2S、HF　PH3　（5）产品纯度高

解析　

（1）4%＋96%×85%×80%≈69%。

（2）Ca5F（PO4）3＋5H2SO4===5CaSO4＋HF↑＋3H3PO4，依据P元素守恒：

生成磷酸的量为1×30%÷142×2×98÷85%≈0.49t。

（3）炉渣主要成分是CaSiO3，冷凝塔1的主要沉积物是液态白磷，冷凝塔2的主要沉积物是固态白磷。

（4）尾气主要含有CO、SiF4，还含有少量PH3、H2S和HF等。

通过碱液可以除去SiF4、HF、H2S，再通入NaClO溶液可以除去PH3。

（5）热法磷酸工艺的优点是产品纯度高。

1．常见的工业生产流程的主线和核心

规律：

主线主产品、分支副产品、回头为循环。

核心考点：

物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制、三废处理及能量的综合利用等。

2．解题思路

明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步发生的反应及得到的产物→综合基础理论与实际问题思考→注意答题模式与要点。

3．化工生产中的简单计算

（1）元素守恒法：

根据某种关键元素的质量守恒，找出关系式，可简化计算过程，方便快捷。

（2）常见量的计算公式：

①矿物的纯度＝

×100%；

②原料利用率＝

×100%；

③原料转化率＝原料利用率＝1－原料损失率；

④产率＝

×100%；

⑤多步反应的总转化率＝各步反应转化率的乘积。

4．化工生产中的绿色化学

中学化学中涉及的化工生产知识渗透绿色化学的观点，具体体现在以下几个方面：

（1）节省资源，提高原料转化率和利用率。

例如在合成氨工业、硝酸工业、接触法制硫酸、联合制碱法等工艺流程中采取了循环操作，体现了绿色化学中节省能源的基本原理。

（2）尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染。

例如：

氨氧化法制硝酸、接触法制硫酸、炼钢、炼铁等均要有尾气处理或吸收装置。

（3）设计新的化学反应条件，降低对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。

例如无氰电镀，由乙炔制乙醛，工业生产中使用非汞催化剂。

1．硫酸是无机“三大强酸”之一，其产量是衡量一个国家无机化工发展水平的重要标志。

工业制硫酸的工艺流程如下图：

据图回答下列问题：

（1）写出用黄铁矿（主要含FeS2）造气的化学反应方程式________________。

（2）写出A、B物质的名称：

A______________________，B______________。

（3）催化氧化之前对SO2和空气的混合气体进行净化、干燥的目的是________，选用B进入吸收塔吸收SO3的优点是________________。

（4）SO2的催化氧化是一个可逆反应，采取适宜的反应条件有利于生产的进行。

实际生产中，下列哪些生产条件或措施考虑到了平衡移动原理________（填字母）。

A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎

B．使用V2O5作催化剂

C．催化反应室中温度选择400～500℃

D．净化后的炉气中要有过量的空气

E．催化氧化在常压下进行

F．将尾气中的SO2循环利用

（5）某硫酸工厂每天消耗黄铁矿石（含FeS2质量分数60%）20吨，生产中三阶段的转化率依次为98%、95%、98%，则该工厂一天能生产B的质量为________吨。

答案　

（1）4FeS2＋11O2

2Fe2O3＋8SO2

（2）发烟硫酸　98%的浓硫酸　（3）除去混合气体中的有害杂质，防止催化剂中毒及防止形成酸雾腐蚀管道及设备　避免形成酸雾并提高吸收率　（4）CD　（5）18.25

解析　

（1）煅烧硫铁矿生成氧化铁和二氧化硫。

（2）吸收塔中得到的是发烟硫酸（A）；工业上用98%的浓硫酸（B）吸收SO3。

（3）混合气体如果不进行净化就进入催化反应室，会使催化剂中毒；用水吸收三氧化硫会形成酸雾，不利于三氧化硫的吸收，所以工业上用98%的浓硫酸吸收。

（4）矿石加入沸腾炉之前先粉碎、使用V2O5作催化剂都是为了加快反应速率，与平衡移动无关，A、B错误；催化反应室中温度选择400～500℃而不能过高，是因为合成三氧化硫的反应是放热反应，温度过高不利于二氧化硫的转化，C正确；净化后的炉气中空气过量有利于平衡：

2SO2＋O2

2SO3正向移动，提高二氧化硫的转化率，D正确；催化氧化在常压下进行，是因为在常压下二氧化硫的转化率已经相当高，如果增大压强会加大生产成本，与平衡移动无关，E错误；将尾气中的SO2循环利用是为了节省原料，F错误。

（5）根据S元素守恒，得：

FeS2～2H2SO4，设可制得98%的硫酸x吨，则有：

FeS2　　　　～　　　　　　　　2H2SO4

120　　　2×98

20×60%×98%×95%×98%x×98%

则可得x＝18.25。

2．某工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO2和Zn（干电池原料）。

已知：

①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3的混合液。

②Ⅳ中电解方程式为MnSO4＋ZnSO4＋2H2O

MnO2＋Zn＋2H2SO4。

（1）A中属于还原产物的是__________。

（2）加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用是________。

Ⅱ需要加热的原因是________。

C的化学式是________。

（3）该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是________。

（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是________。

（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（Na2SO4·10H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥等。

（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是________。

答案　

（1）MnSO4　

（2）增大溶液的pH，使Fe3＋和Al3＋生成沉淀　使形成的氢氧化铝和氢氧化铁胶体也生成沉淀　H2SO4　（3）Fe2O3、Al2O3、S　（4）纯碱、H2SO4　（5）降温（冷却）结晶　（6）1.03（或1）

解析　

（1）MnO2中Mn元素化合价为＋4价，MnSO4中化合价＋2价，化合价降低，所以MnSO4为还原产物。

（2）加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3，可与H＋反应，降低H＋浓度，促进Al3＋、Fe3＋的水解，生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，加热可促进Fe3＋、Al3＋的水解。

（3）电解得到MnO2、Zn。

在Ⅰ中回收S，在Ⅱ中回收Fe2O3、Al2O3。

（4）在该生产过程中，H2SO4、Na2CO3均需购买。

（5）因含有结晶水，所以应采取降温（冷却）结晶的方法。

（6）根据Mn、Zn元素计算

＝1.03。

3．辉铜矿主要成分为Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，另外含少量SiO2、Fe2O3等杂质。

研究人员综合利用这两种资源，开发出同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰和碱式碳酸铜。

主要工艺流程如下：

已知：

①MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫

②[Cu（NH3）4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3

③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围（开始沉淀和完全沉淀的pH）：

Fe3＋：

1.5～3.2　Mn2＋：

8.3～9.8　Cu2＋：

4.4～6.4

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有________（任写一点）。

（2）酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。

写出该反应的化学方程式：

__________________。

（3）调节浸出液pH＝4的作用是________________。

（4）该工艺流程中可循环使用的物质是______________（写化学式）。

（5）获得的MnSO4·H2O晶体常用酒精洗涤，主要目的是______________________。

（6）用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O的质量分数时，发现样品纯度大于100%（测定过程中产生的误差可忽略），其可能的原因有________（任写一种）。

答案　

（1）粉碎矿石、适当升高温度或搅拌（任写一种，其他合理答案也可）

（2）Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O

（3）使Fe3＋沉淀完全

（4）NH3

（5）减少MnSO4·H2O晶体的损失

（6）样品中混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水

解析　

（1）酸浸时，提高浸取率有多种方法，如将矿石粉碎、适当升高温度、搅拌等。

（2）酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4，结合图示中出现的“S”即可写出化学方程式。

（3）Fe3＋完全沉淀时pH为3.2，调节浸出液pH＝4，可使Fe3＋沉淀完全。

（4）从图示可知，该工艺流程中可循环使用的物质是NH3。

（5）MnSO4·H2O晶体不溶于酒精，用酒精洗涤时可减少其溶解损失。

（6）当样品中混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水时，用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O的质量分数，样品纯度大于100%。

题型2　化学与资源的开发利用

1．（2014·新课标全国卷Ⅱ，36）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流程提取其他产品。

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、镁等的提取工艺

（2）采用“空气吹出法”从浓海水吹出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－

SO

浓度/（g·L－1）

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________________________________。

答案　

（1）②③④　

（2）

（3）Ca2＋＋SO

===CaSO4↓　Mg（OH）2　69.6

（4）MgCl2

Mg＋Cl2↑

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

解析　

（1）将海水经过处理得到淡水和浓海水，这是综合利用海水的重要途径之一，从而可以提高部分产品的质量，优化提取产品的品种，改进钾、溴、镁等的提取工艺。

（2）根据反应原理，将方程式配平：

3Br2＋6Na2CO3＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3。

每3molBr2被吸收时转移5mol电子，则吸收1molBr2转移

mol电子。

（3）工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2＋＋SO

===CaSO4↓；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2＋＋Ca（OH）2===Mg（OH）2＋Ca2＋，故产品2为Mg（OH）2；1L浓海水中Mg2＋为28.8g，故可得到产品2即Mg（OH）2的质量为

×58g·mol－1＝69.6g。

（4）电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2

Mg＋Cl2↑。

因为Mg会与H2O发生反应生成Mg（OH）2和H2，故水存在会造成产品Mg的消耗，有关反应的化学方程式为Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑。

2．（2014·山东理综，32）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===K2Cr2O7＋2NaCl　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（答案合理即可）

（2）除去Fe3＋

（3）NaCl　K2Cr2O7

（4）Ⅱ

解析　

（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===K2Cr2O7＋2NaCl；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，冷却结晶得到的固体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。

化学与资源开发利用的答题注意事项

（1）正确区分以下“三组概念”

①分馏和干馏的本质区别

分馏是对石油固有的成分的分离，是物理变化；干馏是对煤隔绝空气加强热分解得到新产物，是化学变化。

②煤和木炭、焦炭组成成分不同

煤是以碳元素为主的复杂有机物和无机物组成的混合物，而木炭、焦炭的成分就是碳单质。

③天然气和焦炉气不同

a．天然气是一种化石燃料，它蕴藏在地层内，从气井上开采的可燃性气体，其含有CH4、C2H6、C3H8等小分子烷烃，主要成分是CH4，它既是一种重要的能源，又是一种重要的工业资源。

b．焦炉气是煤干馏所得产物之一，其主要成分是H2、CH4、CO、C2H4等，它也是重要的气体燃料和化工原料。

（2）掌握海水利用的方法

（一）海水资源的综合利用

1．海水占地球总储水量的97.2%。

若把海水淡化和化工生产结合起来，既能解决淡水资源缺乏的问题，又能充分利用海洋资源。

（1）天然海水的pH约为8，原因是海水中________的水解。

（2）就目前技术而言，结合能源节约等问题，下列适用于“海水淡化”的技术是________（填字母）。

A．蒸馏法B．电渗析法

C．冷结法D．离子交换法

E．反渗透法

（3）海水晒盐利用的原理是______________；分离出食盐晶体后的母液中含有___________