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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