课时作业(四十一) 化学与工农业生产
一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分)
1．下列有关硬水及其软化的说法中错误的是( )
A．离子交换法可以软化硬水
B．硬水中含有较多Ca2＋、Mg2＋
C．生产、生活使用的天然水必须经软化
D．加热可使暂时硬水中的Ca2＋生成CaCO3沉淀
2．目前，我国城市供水处理技术由混凝、沉淀、过滤和消毒等过程组成。下列说法中不正确的是( )
A．传统的无机混凝剂按金属盐可分为铝盐系和铁盐系两大类
B．NCl3可用于水消毒的原因是NCl3跟水反应生成了NH3
C．用ClO2代替Cl2作消毒剂可减小水中有害氯代有机物的浓度
D．新型水处理剂高铁酸钠(Na2FeO4)既是消毒剂又是混凝剂
3．目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是( )
A．硬水的软化 B．电解饱和食盐水制造NaOH
C．电渗析淡化海水 D．海水中提取金属Mg
4．下列说法中不正确的是( )
A．煮沸暂时硬水后，水的硬度一定降低
B．硬水中加入适量石灰水后，由于生成Mg(OH)2、CaCO3沉淀，水就软化了
C．永久硬水主要是由含有Ca2＋、Mg2＋的硫酸盐和氯化物形成的，加热煮沸是不能软化的
D．如果用RH型离子交换树脂软化硬水，则发生的交换反应可以表示为Ca2＋＋2HR===CaR2＋2H＋
5．下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A．用明矾净水是因为Al3＋水解生成的Al(OH)3胶粒具有很强的吸附性
B．合成氨生产过程中采用高温高压条件都是为了提高N2、H2的转化率
C．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用硫铁矿燃烧时放出的热量
D．工业上将氨转变为硝酸及其他氮的化合物是氮的固定
6．下列关于合成氨工业的说法中正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低
B．由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．我国合成氨厂采用的压强是10～30 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大
7．下列使用化肥、农药的描述中正确的是( )
A．高温多雨时比较适合施用钾肥
B．长期施用硫铵会造成土壤板结
C．石硫合剂必须与硫酸混合后才能施用
D．过磷酸钙必须经硫酸处理后才能施用
8．下列叙述不正确的是( )
A．在家用电热水器不锈钢内胆镶嵌镁棒，以防止内胆腐蚀
B．草木灰(主要成分为K2CO3)和铵态氮肥混合施用会降低肥效
C．施用适量石灰乳可降低盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)的碱性
D．除去废水中的Cu2＋、Ag＋等重金属离子可使用硫化钠溶液
9．下列有关肥皂的叙述中错误的是( )
A．肥皂与纯碱的去污原理相同
B．肥皂可以加速油污在水中的分散
C．肥皂是油脂在碱性条件下水解生成的
D．肥皂主要成分的分子中含有亲油基团和亲水基团
10．“节能减排，保护环境”已经深入人心，下列举措与这一主题不吻合的是( )
A．用“绿色化学”工艺，使原料完全转化为产物
B．推广燃煤脱硫技术，防治SO2污染
C．推广垃圾的分类存放、回收、处理
D．大量使用农药化肥提高粮食产量
二、非选择题(本题包括5小题，共60分)
11．(12分)南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28°(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请回答下列问题：
(1)该泉水属于________硬水(填写“暂时”或“永久”)。
(2)若要除去Ca2＋、Mg2＋，可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加时先加________后加________，原因是
________________。
(3)目前常用阳离子交换树脂，如NaR、HR来进行水的软化，若使用HR作为阳离子交换树脂，则水中的Ca2＋、Mg2＋与交换树脂的________起离子交换作用。若使用NaR作为阳离子交换树脂，失效后可放入5%～8%的________溶液中再生。
(4)岛上还可以将海水淡化来获得淡水。下面是利用电渗析法由海水获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。
①阳离子交换膜是指________(填“A”或“B”)。
②写出通电后阳极区的电极反应式：__________________；阴极区的现象是________________________________________________________________________。
12．(10分)工业合成氨以大气中的氮气和水煤气中的氢气为原料，反应原理可以表示为
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
请回答下列问题：
(1)除催化剂外，工业合成氨与工业生产硫酸所需要的条件不同的是________。
(2)原料气氮气来源于空气，工业分离氮气通常有两种方法，即物理法和化学法，请叙述化学方法分离氮气的措施：__________________________；原料气氢气则主要来源于碳氢化合物，请写出一个利用碳氢化合物和水制备氢气的化学方程式：____________________。
(3)合成氨的原料气必须纯净，否则容易导致__________。原料气中往往含有H2S、CO和CO2等，其中CO可以在催化剂作用下与水蒸气作用生成原料气H2，同时增加了CO2杂质，对于H2S和CO2常分别用大量的稀氨水、K2CO3溶液来吸收，请写出这种方法吸收H2S和CO2的化学方程式：______________________________、______________________________。
(4)工业合成氨中氨的转化率不高，从氨合成塔中出来的气体中含有大量的原料气，分离得到氨的方法是______________，分离出的原料气的作用是______________________。
13．(10分)纯碱一直以来都是工业生产的重要原料，很长一段时间以来纯碱的制法都被欧美国家所垄断。上个世纪初我国著名的工业化学家侯德榜先生，经过数年的反复研究终于发明了优于欧美制碱技术的联合制碱法(又称侯氏制碱法)，并在天津建造了我国独立研发的第一家制碱厂，其制碱原理的流程如下：
(1)侯德榜选择天津作为制碱厂的厂址有何便利条件(举两例说明)________、________。
(2)合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体X和Y，其化学式分别为________、________。这两种气体在使用过程中是否需要考虑添加的顺序________(填“是”或“否”)，原因为
________________________________________________________________________。
(3)在沉淀池中发生的反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)使原料水中溶质的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________(填上述流程中的编号)的循环。从母液中提取的副产品的应用是________(举一例)。
14．(8分)化学与技术在工农业生产中具有极其重要的作用。请回答下面工农业生产中的问题：
(1)工业合成氨是在________(填工艺装置名称)中完成的。请你列举一条工业合成氨中与节能减排、更好地创造生产效益有关的措施：
________________________________________________________________________。
(2)制备肥皂的主要有机物原料是________，肥皂的制备原理为________。
(3)联合制碱法也叫________。这种制碱法相对于“氨碱法”的优点有________(填写符合条件的序号)。
a．原料利用率高 b．生产成本低
c．环境污染小 d．设备腐蚀弱
15．(12分)氮、磷、钾号称肥料的“三要素”，化学肥料的施用，使农业增产增收，经济效益显著。但是，化学肥料的滥施乱用也对环境产生了许多不良影响。请根据相关知识和信息回答下列问题：
(1)下图是某品牌化肥包装袋中的部分文字
××牌化肥
硝酸铵(NH4NO3)
净重：50±1 kg 含氮量：34.3%
①写出以氨为原料制取该化肥的各步化学方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②关于该氮肥的处置和施用正确的方法是________。
A．与草木灰混合施用
B．如果结块，可用铁锤敲击
C．与钙镁磷肥混合施用
D．在经常排灌水的稻田中施用肥效最高
③若该化肥的杂质中不含氮元素，则该化肥的纯度是
________________________________________________________________________。
(2)甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同：
原料—→CO(NH2)2
①甲厂以焦炭和水为原料；②乙厂以天然气和水为原料；③丙厂以石脑油(主要成分为C5H12)和水为原料。
按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比，则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？__________。
(3)近年来“水华”和“赤潮”时有发生，据专家分析，是因水体富营养化造成的，试分析水体富营养化的原因。
________________________________________________________________________。
课时作业(四十一)
1．C A、B、D是一些常识，C中生活使用的硬水不是“必须”经软化使用。
2．B NCl3消毒是因为NCl3水解生成HClO，HClO具有强氧化性。
3．D A项中离子交换法使用了离子交换树脂；B项中通常选用石棉隔膜，可阻止气体通过，而不阻止水分子和离子通过；C项，通常选用阴、阳离子交换膜；只有D项没直接使用离子交换技术。
4．B 加入石灰水后只能除去暂时硬度，并将Mg2＋引起的永久硬度转化为Ca2＋引起的永久硬度，仍然存在大量Ca2＋。
5．A B项，合成氨生产过程中采用400～500 ℃是为了提高反应速率，而且催化剂在此温度下活性较高，但N2、H2的转化率会降低；C项，硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO2转化为SO3时放出的热量；D项，氮的固定是由游离态的氮转化为化合态的氮的过程，工业上将氨转变为硝酸及其他氮的化合物不是氮的固定。
6．B 虽然从合成塔出来的气体中NH3只占15%，但由于N2和H2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的工厂的效率还是很高，故A错误，B正确；控制反应温度，一是为了使反应速率加快，二是为了使催化剂活性最大，故C项不正确；增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，故采用20～50 MPa，但与催化剂的活性无关，故D项也不正确。
7．B 高温多雨时施用化肥易使肥料分解损失或随雨水流失，A错误；石硫合剂中加硫酸会因石灰、硫酸间发生化学反应而失去相应的功效，C错误；过磷酸钙用硫酸处理后可能会得到酸性较强的磷酸，这对农作物、土壤有害，D错误。
8．C 石灰乳呈碱性，盐碱地施用石灰乳不能降低碱性，C错。
9．A A项，肥皂去污是利用亲油基与油污作用，亲水基溶于水达到去污目的，而纯碱是让油污水解生成易溶于水的物质而除去，两者原理不同。
10．D 大量使用农药化肥会造成环境污染；按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”是原子利用率为100%。
11．解析： (1)这种山泉水的阴离子是氯离子和硫酸根离子，故这种水为永久硬水。(2)加入石灰，可以将镁离子沉淀下来，水中除原来的钙离子外，又增加了石灰中的钙离子，这些钙离子用纯碱可以除去。(3)阳离子交换树脂中的阳离子可以与硬水中的阳离子发生交换，故HR中的氢离子与水中的钙离子、镁离子交换；NaR阳离子交换树脂失效后生成了CaR2和MgR2，此时可以用5%～8%的氯化钠溶液进行处理。(4)通电后，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故图示中A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜；阳极发生氧化反应，是Cl－失电子生成Cl2，阴极区发生还原反应，水得电子生成H2和OH－，OH－与Mg2＋生成白色的Mg(OH)2沉淀。
答案： (1)永久
(2)石灰 纯碱 钙离子可通过纯碱完全沉淀下来
(3)H＋ NaCl
(4)①B ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀
12．解析： (1)工业合成氨与工业生产硫酸都需要催化剂，而且温度都是400～500 ℃，只是前者需要10～30 MPa的高压，而后者为常压。(2)液化空气可以得到氮气，这是物理方法；化学方法则是通过化学反应除去空气中的氧气，余者即为氮气。(3)原料气含有杂质容易导致合成氨过程中的催化剂中毒；利用碱性溶液(氨水、碳酸钾溶液)可以吸收酸性气体。(4)氨容易液化，所以液化可以得到液态氨，而没有反应的原料气可以循环利用。
答案： (1)压强(或答“合成氨采用高压，而生产硫酸采用常压”)
(2)用炽热的炭除去空气中的氧气，剩余的即为氮气 CH4＋H2O(g)CO＋3H2或CH4＋2H2O(g)CO2＋4H2(写出其中任何一个即可)
(3)催化剂中毒 NH3·H2O＋H2S===NH4HS＋H2O K2CO3＋CO2＋H2O===2KHCO3
(4)液化 作为制备氨气的原料气循环使用
13．解析： (1)侯德榜选择天津作为制碱厂的厂址，便利条件有原料丰富、运输便利等。(2)根据纯碱的制取原理，需要的两种原料气为CO2、NH3。使用过程中先通入NH3，后通入CO2，因为氨气在水中溶解度大，先通氨气后通CO2产生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠析出。(3)沉淀池中发生的反应为碳酸氢钠和氯化铵的生成。(4)从母液中回收氯化铵，从而使氯化钠的利用率得以提高。
答案： (1)原料丰富 运输便利
(2)CO2 NH3 是 氨气在水中溶解度大，先通氨气后通CO2产生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠析出
(3)NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
(4)循环Ⅰ 作化肥
14．解析： (1)合成氨的反应装置为合成塔。氮气与氢气反应是可逆反应，而且原料转化率不高，所以为了提高原料的利用率，需要对原料气进行循环利用，另外生产中的废渣、废水都可以再综合利用。(2)肥皂是油脂在强碱溶液中进行水解反应而得到的高级脂肪酸盐。(3)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法，所以也叫侯氏制碱法。这种制碱法的优点是使氯化钠的利用率提高到96%以上，从而降低了生产成本、减少了环境污染，但原料的重复利用，增大了设备循环处理的量，加重了对设备的腐蚀。
答案： (1)合成塔 从产物氨中分离出氢气、氮气，送到合成塔中再循环利用；将生产废渣用于生产建材、肥料；对废水进行处理，回收其中的有用物质(答出一条即可)
(2)油脂 油脂水解 (3)侯氏制碱法 abc
15．解析： (1)①首先以NH3为原料通过催化氧化法制得HNO3，然后使HNO3与NH3化合成NH4NO3。
②因K2CO3水解显碱性，与NH4NO3混合后生成氨气，挥发导致肥效降低；NH4NO3受热或重击时易发生爆炸；NH4NO3水解显酸性，可使Ca3(PO4)2、Mg3(PO4)2缓慢溶解，有利于作物吸收；土壤胶粒带负电荷，易吸附阳离子(NH)，而NO会随水流失。
③NH4NO3的纯度＝×100%＝98%。
(2)由反应方程式2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O，N2＋3H22NH3可知，当H2和CO2体积之比为3∶1时原料利用率最高。
又由C＋2H2O===CO2＋2H2，CH4＋2H2O===CO2＋4H2，C5H12＋10H2O===5CO2＋16H2知所得H2和CO2物质的量之比最接近3∶1的是C5H12。
(3)水体富营养化是化肥、含磷洗衣粉的大量使用，以及生活污水排放到江河湖泊及海洋中，使水中含有丰富的氮、磷元素，导致藻类植物大量繁殖。
答案： (1)①4NH3＋5O24NO＋6H2O；
2NO＋O2===2NO2；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；
NH3＋HNO3===NH4NO3 ②C ③98%
(2)丙
(3)含N、P化肥的大量施用以及生活污水的大量排放，若不采用污水处理措施，必将导致水体富营养化，而发生“水华”或“赤潮”
课时作业(四十三) 化学与材料的制造和应用
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．下列有关金属及其合金的说法不正确的是( )
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
2．根据陶瓷的生产原理，可以得出硅酸盐工业的一般特点是( )
①以含硅物质作为原料 ②主要产物是硅酸盐 ③反应条件是高温 ④反应原理是复杂的物理变化和化学变化
A．只有①③ B．只有②③
C．①②③④ D．只有③④
3.
“神舟七号”回收伞(如右图)不同于普通的航空伞，它是采用强力高、重量轻、缓冲性好的特制涤纶材料制成的，伞撑开的面积有1 200平方米。下列关于涤纶材料的说法中不正确的是( )
A．涤纶属于高分子材料
B．“神舟七号”回收伞用的这种涤纶材料耐高温
C．涤纶属于合成橡胶
D．合成涤纶的反应属于聚合反应
4．食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等种类。PVC被广泛地用于食品、蔬菜外包装，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是( )
A．等质量的聚乙烯和乙烯燃烧消耗的氧气相等
B．PVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得
C．倡导人们在购物时使用纸袋或布袋，最好不用塑料袋，是为了防止白色污染
D．鉴别PE和PVC，可把其放入试管中加强热，在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸，如果试纸变红，则是PVC；不变红，则为PE
5．下列有关材料的说法不正确的是( )
A．金属材料是指金属及其合金，且合金的性能优于纯金属
B．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
C．复合材料是由基体和增强体两部分组成的
D．C60也是一种材料
6．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是( )
A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料
C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料
D．单晶硅常用于制造光导纤维
7．下列有关无机非金属材料的说法中，不正确的是( )
A．高纯硅可用于制作半导体材料
B．SiO2制成的玻璃纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
C．玻璃、水泥和陶瓷，其成分均含有硅酸盐
D．Si3N4是一种新型无机非金属材料，可应用于制造发动机
8．关于高分子化合物性质的叙述不正确的是 ( )
A．硫化橡胶为体型网状结构
B．从实验测得的某高分子化合物的相对分子质量和小分子的相对分子质量含义不同
C．线型结构的高分子材料分子间是靠分子间作用力紧密结合的，所以它的强度一定小
D．线型结构的高分子，可带支链，也可不带支链
9．X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为
?，已被广泛应用于声、热、光的传感等方面。它是由HCCH、(CN)2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有( )
①加成反应 ②取代反应 ③缩聚反应 ④加聚反应
⑤酯化反应
A．①④⑤ B．①④
C．①②④ D．①②③
10．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．高温电解Al2O3可制得金属铝
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．根据冷的浓硫酸可以用铝质容器储存的事实，说明常温下铝不会与浓硫酸发生反应
11．下列关于工业生产的说法中，不正确的是( )
A．工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含杂质的粗硅
B．生产普通水泥的主要原料有石灰石、石英和纯碱
C．工业上将粗铜进行精炼，应将粗铜连接在电源的正极
D．在高炉炼铁的反应中，一氧化碳作还原剂
12．下列关于金属保护方法的说法正确的是( )
A．在铁制品表面涂上搪瓷可以防腐，若搪瓷层破损后仍能起防止生锈的作用
B．镀锌铁制品表面的锌层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
C．钢铁制造的暖气管外常涂有一层沥青，这是一种改变金属内部结构的方法
D．轮船外壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
13．(8分)钢铁是目前人类使用最广泛的材料之一。解答下列各题：
(1)铁的氧化物中具有磁性(能吸引铁单质)的是________(填化学式)，若炼铁过程中使用的还原剂是一氧化碳，则用具有磁性的铁的氧化物冶炼铁的化学方程式是_______________________________________________________________________________。
(2)工业生产中用铁矿石冶炼金属铁的主要方法是________，用生铁炼钢的主要方法是________________________________________________________________________。
(3)炼铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石等，其中起熔剂作用的是________________________________________________________________________，
目的是除去铁矿石中的________________________________________________________________________。
(4)将生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是适当降低________，除去大部分________等有害杂质。
14．(10分)工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的流程如下：
请回答下列问题：
(1)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃仪器有____________。
(2)写出由溶液B生成Al(OH)3的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)工艺流程中涉及氧化还原反应的化学方程式为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________(填化学式)。用此法制取铝的副产品是________(填化学式)。
15．(12分)材料科学是人类社会发展的基石，材料科学的发展为信息技术的快速发展插上了翅膀。
(1)光缆通讯的基础是光导纤维，这种纤维能同时传输大量的信息。制造这种纤维的主要原材料是____________(写化学式)，它属于________材料(填“金属” “非金属”或“有机”)。
(2)大规模集成电路、整流器等促进了信息产业的发展，该产业需要的材料是________(填“二氧化硅”“晶体硅”或“无定形硅”)。
(3)工业上生产高纯硅的方法是：SiO2Si
SiHCl3(沸点：31.5 ℃)Si
上述第一步操作中就已经制得了单质硅，但还需要进行后面两步操作，其原因是________________________________________________________________________。
分离碳、硅、SiHCl3混合物的方法是________________________________________________________________________。
(4)工业生产中也可以用金属硅化物(如Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH4，沸点：－111.9 ℃)，再通过热分解硅烷可得高纯硅。写出用这种方法生产高纯硅的两个化学反应方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
16．(10分)光纤预制棒是光缆生产的最“源头”项目，目前国内光缆生产厂家约200家，大部分靠买进口光纤预制棒来生产光缆。
(1)光纤预制棒跟光导纤维的成分相同，那么光纤预制棒的化学成分是__________。
(2)如果把光缆裸露在碱性土壤中，结果会短路，用离子方程式说明原因________________________________________________________________________。
(3)下列说法正确的是________。
A．石英与普通玻璃都是硅酸盐制品
B．二氧化硅是良好的半导体材料
C．工艺师用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D．石英与二氧化碳中的化学键相同
(4)石英可以制备各种各样的陶瓷制品，如坩埚、蒸发皿、氮化硅高温结构陶瓷等。写出氮化硅的化学式______________，工业上用石英、焦炭、氮气在高温条件下制备氮化硅，写出反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
17．(12分)材料在人类生产、生活和科学研究中具有广泛的用途，而化学与材料的制备有着密切的关系。
(1)传统的硅酸盐材料是无机非金属材料，其中需要经过原料混合→成型→干燥→烧结→冷却等工序的是________________。
(2)下列属于新型无机非金属材料的是________。
a．光学玻璃 b．混凝土
c．单晶硅 d．光纤
(3)自然界中的金属元素多以化合物的形式存在于天然矿物中。根据不同金属的性质，金属冶炼可采用不同的方法，如冶炼铝的方法是________法；用化学方程式表示冶炼铁的原理：________________(写一个)，从氧化铬中还原出铬并能产生大量热量的反应方程式是______________________。
(4)PAFC——[AlFe(OH)nCl6－n]m是应用广泛的高效净水剂，下列关于PAFC的说法中正确的是________。
a．PAFC是一种新型的有机高分子材料
b．PAFC中Fe显＋2价
c．PAFC在强酸性和强碱性溶液中均会失去净水作用
d．PAFC溶于水能电离出OH－，它是一种碱
课时作业(四十三)
1．B 生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次降低，B错。
2．C 陶瓷是利用黏土在高温条件下烧制，得结构致密的多晶烧结体。其生产过程中发生复杂的化学变化和物理变化。故①②③④正确，应选C。
3．C
4．B PE、PVC的单体分别为CH2===CH2、CH2===CHCl，PVC单体可由乙炔与HCl加成制得，而乙烯与HCl加成生成CH3CH2Cl，B错。
5．B
6．A C60为分子晶体，选项B错；纤维素乙酸酯属于人工合成的物质，选项C错；用于制造光导纤维的是二氧化硅晶体，选项D错。
7．B A项正确，Si是非常优良的半导体材料；B项错误，SiO2制成的玻璃纤维，由于对信号的传输能力强而被用于制造光缆，而非导电能力；C项正确，玻璃、水泥和陶瓷，其成分均含有硅酸盐；D项正确，Si3N4是原子晶体，有较高的熔沸点和较强的硬度，故可应用于制造发动机。
8．C
9．B 由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物，两种单体分别为NCCH===CHCN和CH2===CHOOCCH3，很显然前者是HCCH和(CN)2的加成产物，后者是HCCH和CH3COOH的加成产物，注意不是酯化反应，因HCCH中不含羟基，因此选项B正确。
10．D 常温下，Al遇浓硫酸钝化，钝化为氧化反应。
11．B 焦炭还原SiO2可以制得粗硅，A对；生产普通水泥的主要原料有石灰石、黏土，B错；电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，C对；高炉炼铁中CO作还原剂，将铁的氧化物还原为Fe，D对。
12．B 搪瓷层破损后不能起防止生锈的作用；锌比铁活泼，锌层破损后，发生电化学腐蚀时，锌作负极，仍能起到防止铁生锈的作用；涂沥青是表面膜保护法，而不是改变了金属内部结构；轮船外壳装有锌块，是利用了牺牲阳极的阴极保护法。
13．解析： (1)铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4等，其中Fe3O4具有磁性。工业炼铁时，高温下一氧化碳将铁的氧化物还原为铁，一氧化碳被氧化为二氧化碳。(2)目前工业炼铁、炼钢采用的方法多为高炉炼铁和转炉炼钢、(3)高炉炼铁的原料中必须有合适比例的石灰石，其作用是作为杂质的熔剂，除去铁矿石中的脉石(主要成分为二氧化硅)，使其转化为熔点比较低的硅酸钙。(4)由于冶炼铁时采用焦炭，故生铁中含有一定量的碳元素，钢中碳的含量很低，而且钢中要求不含硫、磷等元素。
答案： (1)Fe3O4 Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
(2)高炉炼铁 转炉炼钢 (3)石灰石 脉石
(4)生铁中碳的含量 硫、磷
14．解析： 操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都是过滤，过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒。
(2)NaAlO2溶液中通入CO2生成Al(OH)3沉淀和Na2CO3，其离子方程式为2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO。
(3)只有电解熔融Al2O3的反应属于氧化还原反应。
(4)生成的CaCO3受热分解得到CaO、CO2，可见CaO、CO2可循环使用。操作Ⅰ所得的Fe2O3和电解熔融Al2O3得到的O2为副产品。
答案： (1)烧杯、普通漏斗、玻璃棒
(2)2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(4)CaO和CO2 Fe2O3和O2
15．解析： (1)光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于无机非金属材料。(2)集成电路、整流器采用的是晶体硅。(3)用碳还原SiO2得到的硅为粗硅，其中含有大量杂质，需要进一步纯化，方法就是先制得沸点低的SiHCl3，然后加热蒸发获得高纯度的SiHCl3，最后再用氢气还原得到纯度高的单质硅。
(4)Mg2Si与盐酸反应生成SiH4和氯化镁，硅烷以气体的形式脱离反应体系，然后加热分解硅烷获得高纯硅。
答案： (1)SiO2 非金属 (2)晶体硅
(3)由C还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，后面两步操作是为了提纯硅 加热蒸发
(4)①Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑
②SiH4Si＋2H2
16．解析： (1)光导纤维的主要成分是二氧化硅。(2)二氧化硅与碱反应生成可溶性的硅酸盐。(3)石英的主要成分是二氧化硅，故石英不是硅酸盐；晶体硅是半导体材料，二氧化硅不是半导体材料；盐酸与二氧化硅不反应，工艺师用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品；二氧化硅和二氧化碳中的化学键都是共价键。(4)氮化硅中氮为－3价，硅为＋4价，故其化学式为Si3N4。
答案： (1)SiO2 (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)D (4)Si3N4 3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO
17．解析： (1)传统硅酸盐材料主要是指玻璃、水泥、陶瓷等。(2)由单晶硅与光纤的用途、组成知它们是新型无机非金属材料。(3)常采用电解法冶炼铝，热还原法冶炼铁。(4)由正负化合价的代数和为零知，[AlFe(OH)nCl6－n]m，中铁为＋3价；由[AlFe(OH)nCl6－n]m的组成知它是一种新型无机材料；在强酸性溶液中Fe3＋、Al3＋的水解会受到抑制，无法形成相应的胶体，在强碱性溶液中则会形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，这样就失去了净水功能。
答案： (1)陶瓷 (2)cd
(3)电解 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(其他合理答案也可)
Cr2O3＋2AlAl2O3＋2Cr (4)c
课时作业(四十二) 化学与资源开发利用
一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分)
1．为了治理天然水域的污染，下列措施中你认为不当的是( )
A．沿岸化工厂的污水必须达标后才能排放
B．在沿岸多建一些垃圾站
C．开发、使用高效低毒农药
D．禁止使用含磷洗涤剂并控制生活污水的任意排放
2．保护环境已成为人类的共识。人类应以可持续发展的方式使用资源，以合理的方式对废物进行处理并循环使用。下列做法不利于环境保护的是( )
A．发电厂的煤经脱硫处理
B．将煤转化为水煤气作燃料
C．回收并合理处理聚乙烯塑料废物
D．电镀废液经中和后直接排放
3．石油裂化的主要目的是为了( )
A．提高轻质液体燃料的产量 B．便于分馏
C．获得短链不饱和气态烃 D．提高汽油的质量
4．下列有关石油化工的说法不正确的是 ( )
A．通过裂化把沸点不同的物质分离开来，是物理变化
B．裂解是深度裂化，目的是获得以短链不饱和烃为主要成分的基本化工原料
C．催化重整就是在催化剂的作用下，使汽油中烃分子的结构进行重新排列形成新的分子结构，以提高汽油的品质
D．利用共聚技术可以改进高分子材料的性能
5．观察下图，下列叙述中错误的是( )
A．图中操作发生了化学变化
B．液体X的pH>7，液体Y是一种黑色黏稠状液体
C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D．试管A中产生浓的白色的烟
6．下列关于离子交换膜电解槽的叙述，错误的是( )
A．精制的饱和食盐水进入阳极室
B．纯水(加少量NaOH)进入阴极室
C．阴极产物为NaOH和氢气
D．电解槽的阳极用金属铁网制成
7．下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业生产实际的是 ( )
A．氯碱工业中，氢氧化钠在电解槽的阳极区产生
B．氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，用水吸收得到盐酸
C．合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，总体上提高了氨的产率
D．二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸
8．如图所示，利用海洋可提取很多重要的化工原料。下列有关说法正确的是( )
A．第①步中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液―→NaOH溶液―→BaCl2溶液―→过滤后加盐酸
B．第②步中工业上可采用石墨为阴极，铁为阳极，采用阳离子交换膜的电解装置
C．第③步中结晶出的MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2
D．在第④步中溴元素被氧化，第⑤、⑥步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原
9．下列关于接触法制硫酸的叙述中，正确的是 ( )
A．用硫代替硫铁矿可以避免对环境的污染
B．接触室中的热交换器是为预热反应物和冷却生成物、节约能量而设计的
C．吸收塔中气体和浓H2SO4一起从塔顶端进入生成成品酸
D．用水吸收SO3使之成为硫酸
10．如下图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。由此得出下列说法正确的是( )
A．此过程中没有分解反应
B．整个过程的反应可表示为2SO2＋2CaCO3＋O2===2CaSO4＋2CO2
C．使用此废气处理装置可减少CO2的排放
D．此过程中S元素的化合价未发生改变
二、非选择题(本题包括5小题，共60分)
11．(10分)氯化钠是海水中的主要物质之一，也是工业生产中的重要原料之一。解答下列与氯化钠有关的题目：
(1)海水是氯化钠的主要来源，传统的海水制盐方法是蒸发法，随着科学技术的进步，人们可以用冷冻法、____________法，这两种方法不仅可以得到氯化钠，还可以得到____________。
(2)氯碱工业利用氯化钠作为原料，进行电解。工业生产中，为防止电解产物混合反应，甚至发生爆炸，常采用__________法。阴极反应式是____________。
(3)纯碱工业中，析出碳酸氢钠后，向母液中继续通入氨气，并在其中加入细小食盐颗粒，其目的是______________________________________________。
(4)在精细工业生产中，氯化钠有着广泛的用途，如在______________________。
12．(12分)(2012·太原调研)下面的框图是利用海水和海边贝壳为原料设计的制备漂白粉的工艺流程。分析图示各物质的关系，然后回答问题：
(1)反应条件的选择是工业生产的关键步骤。写出①、③、④三步的反应条件：①________、③________、④________。
(2)反应②需要加入的试剂是________。
(3)写出反应⑤生成漂白粉的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(4)工业生产要注重效益，要关注节能减排，保护环境。请你从这个思路出发，列举上述工艺中的优点：
________________________________________________________________________(列出两个即可)。
13．(14分)煤和石油是重要的能源，也是化工生产的重要原料。
(1)工业上分馏石油的设备是________，通过该设备制备出的液体燃油有________________________________________________________________________。
(2)使用催化剂进行石油裂化及裂解获得的主要产品是________。
(3)煤燃烧产生的废气直接排放到空气中，可能导致的环境污染问题是________________________________________________________________________。
(4)下图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图。
①废气脱硫过程中，主要反应的化学方程式为__________________、__________________。
②在煤中直接添加一种物质，可有效减少煤燃烧产生的SO2，该物质是________________。
③石膏在工业生产中的用途是________(写出一种用途即可)。
(5)煤经过________(填加工方法)可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭。煤焦油经过________(填加工方法)可得到芳香族化合物。煤也可以用氢化法转化成燃油，氢化法的本质是____________________。
14．(10分)(2012·威海模拟)硫酸是一种重要的化工原料，硫酸工业的“三废”处理之一是对尾气处理，其中一种方法便是用天然海水进行尾气脱硫。
(1)硫酸工业生产的主要设备有________、________和吸收塔。在吸收塔内装有大量磁环的作用是__________________，浓硫酸从塔顶喷下，SO3吸收操作采取________形式(原理)；硫酸工业的尾气主要成分有SO2、O2、N2等。
(2)天然海水主要含有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO、Br－、CO、HCO等离子。
①天然海水pH约为8，原因是海水中________(填离子符号)水解所致。
②尾气进入吸收塔内，塔顶喷下大量海水，O2能将H2SO3、HSO、SO等氧化，试写出其中一个反应的方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③向氧化后的海水中加入天然海水，其目的是中和、稀释氧化后海水中生成的酸，最终排放出的海水中SO浓度与进入吸收塔的天然海水相比，SO浓度______(填序号)。
A．减少 B．增大
C．不变 D．无法判断
15．(14分)(2012·泉州质检)能源和资源是维系人类发展的重要前提之一。目前人类使用的主要能源还是化石燃料。请回答下列问题：
(1)化石燃料包括煤、石油、________(写出另外一种化石燃料的名称)。煤炭开采过程中，若采取的措施不当，容易发生瓦斯爆炸事故，导致生命财产损失，用化学方程式解释在煤矿中频频发生瓦斯爆炸的原因：
________________________________________________________________________。
(2)煤的气化可以缓解石油危机，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应：C＋H2O(g)===CO＋H2，该反应是一个吸热反应，反应所需的能量一般是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供的：C＋O2===CO2。
①有人认为上述第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失。请你解释这种观点的错误所在：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②煤的气化可以为工业合成氨提供原料气。氢气来源于________，氮气来源于________，还可以采用____________工艺得到空气中的氮气。
(3)我国煤炭资源相对石油和天然气资源丰富，煤制油有一定的资源保障。煤液化的重要方法是间接液化法，首先将煤气化为H2、CO和CH4，然后通过催化剂将气态物质转化为液态。通过间接法制备的燃油中含有饱和烷烃和不饱和烯烃，请完成下列粗煤气合成烯烃和烷烃的化学方程式：
①CO＋H2―→CnH2n＋________；
②CO＋H2―→CnH2n＋2＋________。
课时作业(四十二)
1．B 沿岸建垃圾站有可能导致一些垃圾渗透到水中，造成水体污染。
2．D 对煤进行脱硫处理，目的是减少SO2的污染；将煤转化为水煤气，也称煤的气化，可以提高煤的燃烧效率，减少因不完全燃烧而产生CO的污染；回收并合理处理聚乙烯塑料废物，可减少白色污染，变废为宝；电镀液往往含重金属离子或CN－等，必须进行处理后方可排放，仅中和是不能直接排放的。
3．A 石油裂化的目的是为了提高轻质液化燃料的产量和质量，其中以产量为主要目的。
4．A 裂化是化学变化，如C8H18C4H10＋C4H8裂解是深度裂化，裂解气中主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等烃类，C、D均正确。
5．D 煤的干馏属于化学变化，所以A项正确；煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气、焦炭等，粗氨水中含有NH3·H2O，因此X显弱碱性，pH>7，煤焦油的状态为黑色黏稠状液体，所以B项正确；焦炉气的主要成分为氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳，氢气、一氧化碳能够还原氧化铜，乙烯可使溴水褪色，H2、CH4、C2H4、CO都易燃，所以C项正确；煤的干馏无白烟生成，D项错误。
6．D 离子交换膜电解槽产品为阳极Cl2，阴极NaOH和H2，阳极发生氧化反应，2Cl－－2e－===Cl2 ↑，若是铁做阳极，则Fe原子失去电子，阳极不会得到Cl2，阴极发生还原反应，2H＋＋2e－===H2↑，需补充H2O，Na＋自阳极室进入阴极室后，与OH－形成NaOH。故选D。
7．C 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2＋，
A错误；H2＋Cl22HCl，该反应现象为爆炸，因此应用H2＋Cl22HCl来制备HCl；N2与H2反应生成NH3，NH3液化后，分离出N2、H2再循环，提高了氨的产率；SO3直接被水吸收易形成酸雾，应用浓硫酸吸收SO3。
8．D BaCl2应在Na2CO3之前加入，以便将过量的Ba2＋除去，A错误；铁为活泼电极，不能作阳极，B错误；在空气中MgCl2·6H2O分解时水解，得不到MgCl2，C错误。
9．B 用硫代替硫铁矿能减少污染，但不能避免对环境的污染。吸收塔中浓H2SO4从塔顶端进入而气体从下端进入，采用逆流原理使之吸收更充分。用水吸收SO3易形成酸雾。因此A、C、D都错误。
10．B 根据图示可以得出物质转化关系中有CaCO3的分解反应，A错；转化过程中，CO2没有被吸收，没有减少其排放，C错；转化过程中，S元素的化合价由＋4价变为＋6价，D错。
11．解析： (1)电渗析法是在海水中通入直流电，使阳离子和阴离子定向移动，从而获取海水中的电解质及淡水。(2)氯碱工业中电解饱和氯化钠溶液，得到氯气、氢气和氢氧化钠，阳极Cl－失电子生成Cl2，阴极水电离出的H＋得电子，生成H2，并生成NaOH。(3)纯碱工业中，析出NaHCO3后，向母液中继续通入NH3，并加入细小食盐颗粒，其目的是增大NH和Cl－的浓度，析出副产品NH4Cl。(4)制备肥皂时，在水解后的高级脂肪酸盐、甘油等的混合液中加入氯化钠，可使高级脂肪酸盐析出。
答案： (1)电渗析 淡水
(2)离子交换膜 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(3)增大NH和Cl－的浓度，析出副产品NH4Cl
(4)盐析
12．解析： 贝壳受热，其中的有机物燃烧掉，而无机物主要是碳酸钙，分解所得A为CaO，制备漂白粉的反应物为Ca(OH)2和Cl2，故B、D分别为Ca(OH)2和Cl2，C为氯化钠，E为氢气。
答案： (1)高温加热(或高温) 蒸发结晶 电解
(2)水(或H2O)
(3)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
(4)利用废弃物贝壳、利用电解产生的氢气燃烧给贝壳加热、生产副产物NaOH等(或其他合理答案，答出两个即可)
13．解析： (1)原油在分馏塔内加热，然后冷却，逐渐馏出汽油、煤油和柴油等。(2)石油裂化及裂解的主要目的是获得碳原子数较少的烃。(3)煤燃烧产生的废气含有SO2等，会导致酸雨的形成，也会造成粉尘污染。(4)①废气脱硫的反应主要包括石灰石与SO2的反应及CaSO3与O2的反应。②煤燃烧时加入CaCO3、CaO、Ca(OH)2，可以减少SO2的产生。③石膏可以用于医疗、建筑材料、模型等。(5)煤的干馏可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭。煤焦油分馏可得到芳香族化合物。煤的氢化是为了增加煤中氢元素含量，提高氢原子数与碳原子数的比值。
答案： (1)分馏塔 汽油、煤油、柴油等
(2)轻质油和气态烯烃(或碳原子数较少的烃)
(3)酸雨、粉尘污染(答出一项即可)
(4)①SO2＋CaCO3CaSO3＋CO2 2CaSO3＋O2===2CaSO4 ②CaCO3、CaO、Ca(OH)2(填一种即可)
③医疗、建筑材料、模型等(填一种即可)
(5)干馏 分馏 增加煤中氢元素含量，提高氢原子数与碳原子数的比值
14．解析： (1)硫酸工业生产的设备有沸腾炉、接触室和吸收塔。吸收塔内的磁环可以增大吸收面积，SO3吸收采取逆流原理。
(2)①天然海水呈弱碱性，是海水中CO、HCO水解所致。②该反应为O2将＋4价硫氧化为＋6价硫。③排放出的海水与进入吸收塔的天然海水相比，SO浓度增大。
答案： (1)沸腾炉 接触室 增大吸收(接触)面积 逆流
(2)①CO、HCO
②2H2SO3＋O2===2H2SO4(或2HSO＋O2===2H＋＋2SO或2SO＋O2===2SO) ③B
15．解析： (1)化石燃料包括煤、石油和天然气。瓦斯中的可燃物成分是甲烷，发生瓦斯爆炸的主要原因是甲烷与空气中的氧气发生反应。(2)①虽然煤的气化过程消耗能量，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高，而且比较清洁，因此从总体来看，将煤气化后再使用，还是比较合理的。②碳和水蒸气在高温的条件下可以生成氢气；碳燃烧消耗空气中的氧气，剩余的就是氮气，通过空气液化的方法也可以得到氮气。(3)根据化学反应前后元素守恒，可知两个反应中的另外一种反应物为H2O。先配平碳元素，再配平氢元素。
答案： (1)天然气 CH4＋2O2―→CO2＋2H2O
(2)①煤气化后得到的气态燃料燃烧时，热利用率高，能源清洁 ②碳和水蒸气的反应 碳在空气中燃烧后剩余的气体 空气液化 (3)①n 2n 1 nH2O ②n 2n＋1 1 nH2O
