高考化学一轮总复习专题二十六化学与技术模拟创新题.docx

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高考化学一轮总复习专题二十六化学与技术模拟创新题

化学与技术

根据高考命题大数据软件分析，重点关注第1、3、5及创新导向题。

模拟精选题

1．（2016·湖南怀化一模）工业上利用某地磷矿（主要成分是磷酸钙，质量分数为80%，另外还含有石英及少量碳酸镁、氧化铝等不含磷杂质）制取磷铵，并用制磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸、水泥。

其生产流程如下：

请分析并回答下列问题：

（1）窑气（SO2）进入接触室前需要净化的目的是_______________________；

（2）实验室完成操作b的方法是________________、________________

过滤、洗涤和干燥等；

（3）下图表示接触室和吸收塔的内部构造。

吸收塔内安装有许多瓷环作用是_______________________________________________________________

________________________________________________________________；

（4）接触室中进行的化学反应是：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH＝－296.4kJ/mol。

接触室内安装热交换器的目的是_____________________________。

图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示SO2的转化率α（SO2）随温度T及压强p的变化图像。

你认为接触室中最合适的温度和压强是_______________________________。

（5）硫酸厂的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。

能用于测定硫酸厂尾气中SO2含量的试剂是________（填字母代号）：

A．NaOH溶液、酚酞试液

B．KMnO4溶液、稀H2SO4

C．氨水、酚酞试液

D．碘水、淀粉溶液

（6）上述生产过程中循环利用的物质有________________________（填化学式）；

（7）磷铵是一种常用复合肥，经分析其中氮与磷原子数之比为3∶2，在生产过程中平均有7%的磷元素损失，该厂日均生产74.1吨磷铵，要维持正常生产，每天需运入这种磷矿至少________吨。

解析　

（1）窑气（SO2）进入接触室前需要净化的目的是防止接触室中的催化剂中毒；

（2）操作b为由溶液成晶体，则操作b为蒸发浓缩，冷却结晶；

（3）吸收塔内安装有许多瓷环作用是增大SO3与吸收剂的接触面积，使SO3充分吸收；

（4）接触室内安装热交换器的目的是预热进入接触室的反应混合气体，及时将反应放出的热量吸收，防止接触室温度偏高；

由图1可知当温度位于450℃时，催化剂的催化效率最高，由图2可知在同一温度下，二氧化硫的转化率相差不大，则结合工业生产实际情况可选择101kPa；

（5）用于测定硫酸厂尾气中SO2含量的试剂不能与尾气中的SO3和酸雾反应；

（6）在述生产过程中循环利用的物质有H2SO4、SO2；

（7）由题意可知，磷铵中氮与磷原子数之比为3∶2，则磷铵的化学式应为（NH4）3（PO4）2，在生产过程中平均有7%的磷元素损失，该厂日均生产74.1吨磷铵，则需生产磷铵的质量为74.1（1＋7%）＝79.287t，则P元素的质量为79.287t×62/241＝20t，设所需磷矿的质量为x，有80%x×62/310＝20t，解得x＝125t。

答案　

（1）防止接触室中的催化剂中毒

（2）蒸发浓缩　冷却结晶

（3）增大SO3与吸收剂的接触面积，使SO3充分吸收

（4）预热进入接触室的反应混合气体，及时将反应放出的热量吸收，防止接触室温度偏高

450℃（或400℃～500℃）、101kPa

（5）B、D

（6）H2SO4、SO2

（7）125

2．（2016·河北邢台期末，26）工业上以N2、H2为原料制取硝酸铵的流程如图所示。

回答下列问题：

（1）氨合成塔适宜的压强是20～50MPa，如果压强过大，除对设备要求高外，还会导致的结果是________________________________________

______________________________________________________________。

（2）合成硝酸的吸收塔内填充瓷环，其作用是________，吸收塔中还需补充空气的目的是_______________________________________________

______________________________________________________________。

（3）若输送NH3的管道某处发生泄漏，检测的简单方法为

________________________________________________________________

____________________________________________________________。

（4）在一定温度和压强的密闭容器中，将物质的量之比为3∶2的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气中氨的体积分数为25%，此时H2的转化率为________。

（5）制硝酸

氧化炉中氨气和氧气在145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图所示）。

温度较低时以生成________为主，900℃时发生主要反应的化学方程式为________________，当温度高于900℃时，NO产率明显下降的原因是___________________________________

__________

_________________________________________________。

（6）若N2、H2合成氨时，H2的转化率为60%，NH3催化氧化制HNO3时的损失20%的氨，其它环节的损失忽略不计。

则10tH2最多可以制取________t硝酸铵。

解析　

（1）氨合成塔的压强过大，会对设备要求高，同时还会压

碎催化剂，缩短催化剂寿命。

（2）合成硝酸的吸收塔内瓷环的作用是增大气液接触面积，提高反应速率；吸收塔中补充空气，是为了将NO全部转化成HNO3。

（3）NH3溶于水溶液呈碱性，因此可用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏

处。

（4）反应开始时H2和N2的物质的量之比为3∶2，可设H2的物质的量为3mol，N2的物质的量为2mol，达到平衡时，N2的物质的量为x，

一定温度和压强时，平衡混合气中氨的物质的量分数等于体积分数，则氨体积分数为

×100%＝25%，解得x＝0.5mol，则H2的转化率为

×100%＝50%。

（5）根据图像知，温度较低时以生成N2为主；900℃时主要产物是NO，因此发生主要反应为4NH3＋5O2

4NO＋6H2O，该反应是放热反应，升高温度会使平衡向逆反应方向移动，因此NO产率明显下降。

（6）10tH2的物质的量为5×106mol，合成氨时转化的H2为5×106mol×60%＝3×106mol，NH3催化氧化制HNO3时氨的利用率为（1－20%）＝80%，设最多可以制取硝酸铵的物质的量为x，根据合成硝酸铵的工艺流程图可知，

，

则

x＋x＝2×106mol，解得x＝8/9×106mol，最多可以制取硝酸铵的质量为8/9×106mol×80g/mol＝7.11×107g＝71.1t。

答案　

（1）压碎催化剂，缩短催化剂寿命

（2）增大气液接触面积　可使NO全部转化成HNO3

（3）用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝的位置即是氨气泄漏处

（4）50%

（5）N2　4NH3＋5O2

4NO＋6H2O　生成NO的反应为放热反应，升高温度转化率下降

（6）71.1

3．（2016·湖北武汉华中师范附中期中）硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。

（1）新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。

工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式_________________________________。

（2）一种用工业硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物），已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。

一种合成氮化硅的工艺主要流程如下：

①净化N2和H2时，铜屑的作用是________________；硅胶的作用是_________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

②在氮化炉中3SiO2（s）＋2N2（g）===Si3N4（s）　ΔH＝－727.5kJ/mol，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度_________________________；

体系中要通入适量的氢气是为了_____________________________________

______________________________________________________________。

③X可能是________（选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”）。

（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

①整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式________________。

②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。

则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。

解析　

（1）在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4，氮元素的化合价由0价降低到－3价，则氢气中的氢元素由0价升高到＋1价生成HCl，根据得失电子守恒和原子守恒配平，反应的化学方程式为3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl。

（2）①因为高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅，则铜屑的作用是除去原料气中的氧气；硅胶的作用是除去生成的水蒸气；②在氮化炉中3SiO2（s）＋2N2（g）===Si3N4（s）　ΔH＝－727.5kJ/mol，该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的接触，开始时要严格控制氮气的流速以控制温度；为了将整个体系中空气排尽，体系中要通入适量的氢气；③由于硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜，因此要除去铜应该选择硝酸，盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。

（3）①SiHCl3遇水剧烈反应，生成硅酸、HCl和氢气，反应的化学方程式为SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋H2↑。

由以上数据，循环生产中只能产生3molHCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加（3÷90%－3）molHCl，循环生产中只产生1molH2，但H2的利用率为93.75%，因此需增加（1÷93.75%－1）molH2，因此，补充投入HCl和H2的物质的量之比为：

（3÷90%－3）∶（1÷93.75%－1）＝5∶1。

答案　

（1）3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl

（2）①除去原料气中的氧气　除去生成的水蒸气

②这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的接触　将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去（或将整个体系中空气排尽）　③硝酸

（3）①SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋H2↑

②5∶1

4．（2016·山东泰安一模）

（1）电渗析法淡化海水时阴极室可获得的重要化工原料有________。

（2）海水中含有大量的NaCl，盐田法仍是目前海水制盐的主要方法。

盐田分为贮水池、________池和结晶池，建盐田必须在________处建立（填序号）。

A．选在离江河入海口比较近的地方

B．多风少雨

C．潮汐落差大且又平坦空旷的海滩

（3）盐田中所得为粗盐，若想用粗盐制烧碱，需对所用食盐水进行两次精制。

第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO

等离子，流程如下：

已知20℃部分沉淀的溶解度（g）如下表：

CaSO4

CaCO3

BaSO4

BaCO3

2.6×10－2

7.8×10－4

2.4×10－4

1.7×10－3

①检测Fe3＋是否除尽的方法是____________________________________；

②运用表中数据解释过程I选用

BaCl2而不选用CaCl2的原因______________________________________________________________

______________________________________________________________。

（4）工业上通常以NaCl、CO2和NH3为原料制取纯碱，请写出第一步制取NaHCO3的化学方程式____________________________________。

（5）工业制得的纯碱常含有NaCl杂质，用下述方法可以测定样品中NaCl的质量分数。

样品中NaCl质量分数的数学表达式为_____________________________。

解析　

（1）电解水时阴极发生还原反应：

2H＋＋2e－===H2↑，破坏了水的电离平衡，从而又生成了NaOH。

（2）虽说海水中含有大量的NaCl，但海水中NaCl的浓度仍很小，故需要蒸发变成NaCl的饱和溶液后才能进行结晶，则盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池；盐田建在多风少雨的地方有利于海水的蒸发，建在潮汐落差大且又平坦空旷的海滩有利于向贮水池注水。

（3）①KSCN溶液是检验Fe3＋的主要试剂，故检测Fe3＋是否除尽的方法是①取过程Ⅳ的滤液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液不变色，证明Fe3＋已经沉淀干净，反之没除净；②由表中数据可知BaSO4比CaSO4更难溶，故过程I选用BaCl2比选用CaCl2更易将SO

转化为沉淀。

（4）由于NH3在饱和NaCl溶液中的溶解度远大于CO2，故工业上通常先在NaCl溶液中通入NH3，再通入过量的CO2生成NH4HCO3，由于NaHCO3的溶解度较小，故NH4HCO3与NaCl发生复分解反应生成NaHCO3，其反应的化学方程式为NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。

（5）根据测定原理，可知关系式Na2CO3～BaCO3，则n（Na2CO3）＝n（BaCO3），m（NaCl）＝mg－

g，故样品中NaCl质量分数的数学表达式为（1－

）×100%。

答案　

（1）氢气、氢氧化钠

（2）蒸发　BC

（3）①取过程Ⅳ的滤液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若溶液不变色，证明Fe3＋已经沉淀干净，反之没除净

②BaSO4的溶解度比CaSO4的更小，可将SO

沉淀的更完全

（4）NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl

（5）（1－

）×100%

5．（2016·吉林省吉林市实验模拟）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_______________________。

解析　

（1）由于硫化锌精矿的成分是ZnS，焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，因此发生反应的化学方程式为2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2，所以产生焙砂的主要成分是ZnO。

（2）焙烧过程中产生的含尘烟气主要成分是SO2可净化后制备硫酸，该酸可用于后续的浸出操作。

（3）浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是置换出Fe等。

（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，由于电极是惰性电极，所以在阳极上是溶液中的OH－放电，电极反应是：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，因此阳极逸出的气体是氧气。

（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，该单质是S，空气中的氧气是氧化剂，发生的主要反应的离子方程式为2ZnS＋4H＋＋O2===2Zn2＋＋2S＋2H2O。

答案　

（1）ZnO　

（2）浸出　（3）锌粉　置换出铁等

（4）O2

（5）2ZnS＋4H＋＋O2===2Zn2＋＋2S＋2H2O

6．（2014·长沙统考）海水资源丰富，海水中主要含有Na＋、K＋、Mg2＋、Cl－、SO

、Br－、CO

、HCO

等离子。

合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证。

Ⅰ.火力发电燃煤排放的SO2会造成一系列环境和生态问题。

利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：

（1）天然海水的pH≈8，呈弱碱性。

用离子方程式解释其原因__________________________________________________________

__________________________________________________________。

（2）天然海水吸收了含硫的烟气后，要用O2进行氧化处理，其反应的化学反应方程式是______________________________________________________。

氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是_________________________________________________。

Ⅱ.重金属离子对河流及海洋会造成严重污染。

某化工厂废水（pH＝2.0，ρ≈1g·mL－1）中含有Ag＋、Pb2＋等重金属离子。

其浓度各约为0.01mol·L－1。

排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：

难溶电

解质

AgI

AgOH

Ag2S

PbI2

Pb（OH）2

PbS

Ksp

8.3×10－17

5.6×10－8

6.3×10－50

7.1×10－9

1.2×10－15

3.4×10－28

（3）你认为往废水中投入________（填字母序号），沉淀效果最好。

A．NaOHB．Na2SC．KID．Ca（OH）2

（4）如果用生石灰处理上述废水，使溶液的pH＝8.0，处理后的废水中c（Pb2＋）＝_______________________________________________________________。

（5）如果用食盐处理其只含Ag＋的废水，测得处理后的废水中NaCl的质量分数为0.117%（假设废水的密度为1.0g·cm－3）。

若环境要求排放标准为c（Ag＋）低于1.0×10－8mol·L－1，该工厂处理后的废水中c（Ag＋）＝_____________________________，

是否符合排放标准________（填“是”或“否”）。

[已知Ksp（AgCl）＝1.8×10－10]

解析　Ⅰ.天然海水中因CO

、HCO

水解而呈弱碱性。

利用该性质可用海水吸收工业尾气中的二氧化硫，使之转化为亚硫酸及其盐，再经氧化使之转化为硫酸及其盐，最后稀释后中和排放。

Ⅱ.（3）由表中数据看出Ag2S、PbS的Ksp数量

级最小，且远远小于其他物质，故加入硫化物可使Ag＋、Pb2＋转化为Ag2S、PbS而除去。

（4）c（Pb2＋）＝

mol·L－1＝1.2×10－3mol·L－1。

（5）c（Cl－）＝c（NaCl）＝

＝0.02mol·L－1，

c（Ag＋）＝

＝

mol·L－1＝9×10－9mol·L－1。

答案　

（1）CO

＋H2O

HCO

＋OH－、HCO

＋H2O

H2CO3＋OH－

（2）2H2SO3＋O2===2H2SO4　中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸

（3）B　（4）1.2×10－3mol·L－1

（5）9×10－9mol·L－1　是

创新导向题

考向一　化学与工农业生产

1．最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷灰石制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。

具体生产流程如图1：

回答下列问题：

图1

图2　　　　　　　　　　图3

（1）实验室中进行操作a所需的玻璃仪器有____________、____________和____________，在实验室中操作b的名称是____________。

（2）装置a中生成两种酸式盐，它们的化学式分别是____________。

（3）固体A为生石膏（CaSO4·2H2O）和不含结晶水且高温时也不分解的杂质。

生石膏在1

20℃时失水生成熟石膏（2CaSO4·H2O），熟石膏在200℃时失水生成硫酸钙。

为测定固体A中生石膏的含量，某科研小组进行了如下实验：

称取固体A180g置于坩埚中加热，加热过程中固体质量随温度变化记录如图2：

①实验中每次对固体称量时须在冷却后进行，为保证实验结果的精确性，固体冷却时必须防止____________。

②将加热到1400℃时生成的气体通入品红溶液中，品红褪色。

写出1400℃时的化学反应方程式：

_____________________________________

____________________________________________________________。

③固体A中生石膏的质量百分含量＝____________。

（4）科学家研究出如图3所示装置，用电化学原理生产硫酸的新工艺，其阳极的电极反应式为____________。

解析　

（1）分离固体和液体的方法是过滤；过滤需要盛放药品的烧杯、过滤的漏斗、引流作用的玻璃棒、固定漏斗的铁架台（含铁圈）、滤纸等，此

操作需要玻璃仪器：

烧

杯、漏斗、玻璃棒；

从溶液中析出晶体的方法是：

将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体。

（2）装置a中磷酸与氨气发生反应，磷酸是三元酸，可以生成（NH4）3PO4、（NH4）2HPO4、NH4H2PO4三种盐，其中（NH4）2HPO4、NH4H2PO4两种酸式盐。

（3）①对失水后的晶体进