【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中化学（鲁科版）选修2 综合检测：矿山资源 硫酸与无机材料制造

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综合检测(三)
主题3　矿山资源　硫酸与无机材料制造
(时间：60分钟　分值：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分)
1．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列名词与环境污染无关的是(　　)
①温室效应　②赤潮　③酸雨　④光化学污染　⑤臭氧层空洞　⑥水俣病　⑦潮汐　⑧大脖子病
A．①② 　　B．⑦⑧ 　　C．⑥⑦⑧ 　　D．②⑤⑦
【解析】　①③④⑤属于大气污染，②⑥属于水污染，潮汐是一种自然现象，大脖子病是因人体缺乏碘元素造成的，所以⑦⑧不属于环境污染。
【答案】　B
2．氮化硅陶瓷是一种超硬而且耐磨的物质，可用于制造高性能柴油机部件，它属于(　　)
A．金属材料 B．无机非金属材料
C．复合材料 D．功能高分子材料
【解析】　氮化硅陶瓷根据其所含元素的类别 ( http: / / www.21cnjy.com )可知它不可能属于金属材料，也不可能属于功能高分子材料，同时它也不属于复合材料(复合材料是指与玻璃钢类似的由多种材料复合而成的材料)，所以它只能属于无机非金属材料。
【答案】　B
3．下列有关工业生产的叙述正确的是(　　)
A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
D．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小
【解析】　本题的C、D两个选项涉及了电解池 ( http: / / www.21cnjy.com )的应用，其实都是考查电解原理，电解饱和食盐水阴极室产生的是H2，Cl2在阳极上生成，所以C错；电解精炼铜时要注意粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等，阳极开始放电的是Zn、Fe、Ni，而阴极上始终是Cu2＋得电子生成Cu，所以同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小，D对。www-2-1-cnjy-com
【答案】　D
4．(2013·北京高考)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．金属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块
【解析】　A．水中的钢闸门连接电源的负极， ( http: / / www.21cnjy.com )即使用了外加电流，正确。B.金属护栏表面涂漆，是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。C.汽车底盘喷涂高分子膜，也是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。D.地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法。
【答案】　A
5．(双选)下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是(　　)
A．加热分解氯化铝
B．高温下分解碳酸钙
C．电解液态氯化钠
D．三氧化钨与铝粉高温共热
【解析】　C项：2NaCl2Na＋Cl2↑，D项：能够发生铝热反应生成钨。
【答案】　CD
6．下列叙述不正确的是(　　)
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
【解析】　本题考查电化学知 ( http: / / www.21cnjy.com )识的应用。选项A，铁作阳极，铁要溶解，铁应该作阴极。选项B，Zn的活泼性比Fe强，Zn失去电子而保护了船体。选项C，钢铁吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子。选项D，Cl－的失电子能力大于OH－，电解饱和食盐水时，Cl－在阳极失去电子变为Cl2。21教育网
【答案】　A
7．氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下，氮化铝可通过如下反应合成：
Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO
下列叙述正确的是(　　)
A．在氮化铝的合成反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂
B．上述反应中每生成2 mol AlN，N2得到3 mol电子
C．氮化铝中氮元素的化合价为－3
D．氮化铝晶体属于分子晶体
【解析】　N2中氮元素的化合价为0，A ( http: / / www.21cnjy.com )lN中氮元素的化合价为－3。在化学反应中，每1 mol N原子得3 mol电子。分子晶体的组成微粒之间以分子间作用力相结合，分子间作用力很微弱，故分子晶体不耐高温，抗冲击力很弱，不导电，AlN具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，所以AlN晶体不是分子晶体。2-1-c-n-j-y
【答案】　C
8．在氧气中灼烧0.44 g硫和铁 ( http: / / www.21cnjy.com )组成的化合物，使其中的硫全部转变为SO2，把这些SO2全氧化并转变为硫酸，这些硫酸可用20 mL 0.5 mol·L－1的NaOH溶液完全中和，则原化合物中的硫元素的质量分数为(　　)　　21*cnjy*com
A．18% B．46%
C．53% D．36%
【解析】　由硫元素守恒知：n(S元素)＝n(SO2)＝n(H2SO4)＝n(NaOH)＝＝0.005 mol，21世纪教育网版权所有
则原化合物中w(S)＝×100%≈36%。
【答案】　D
9．铅的冶炼大致过程如下：
①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；
②焙烧：2PbS＋3O22PbO＋2SO2；
③制粗铅：PbO＋CPb＋CO↑
PbO＋COPb＋CO2。
下列说法中正确的是(　　)
A．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化
B．方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbO
C．整个冶炼过程中，制取1 mol Pb共转移2 mol电子
D．将1 mol PbS冶炼成Pb理论上至少需要6 g碳
【解析】　①富集为物理过程，A错。
② ( http: / / www.21cnjy.com )，可看出PbO和SO2均为还原产物，B错。
由题给方程式得关系式：
2PbS2PbO2Pb～C
制取1 mol Pb共转移8 mol e－，C项错。
【答案】　D
10．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是(　　)【来源：21cnj*y.co*m】
A．NaOH B．H2SO4
C．AgNO3 D．Na2SO4
【解析】　用惰性电极电解电解质溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )，A、B、D都是电解水。电解后溶液的浓度变大，A中pH增大，B中pH减小，D中pH不变，C中电解生成HNO3，pH减小。【出处：21教育名师】
【答案】　A
11．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(　　)
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
【解析】　本题考查电镀，意在考查考生对电镀原 ( http: / / www.21cnjy.com )理的理解和应用能力。未通电前，题述装置不能构成原电池，A项错误。锌的析出量与通过的电量成正比，B项错误；电镀时电解反应速率只与电流大小有关，与温度无关，C项正确；镀锌层破损后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，D项错误。
【答案】　C
12．电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小，②阴极质量增加，③电解过程中Cu2＋浓度不变。则可选用的电极是(　　)
A．石墨作阳极，铁作阴极
B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极
C．纯铜作阳极，铁作阴极
D．铁作阳极，纯铜作阴极
【解析】　本题中所述的电解 ( http: / / www.21cnjy.com )过程实际就是电镀过程：阳极质量减少，必须用活泼金属作阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2＋的放电能力比H＋的大，阴极质量增加，但是要使Cu2＋浓度不变，则阳极必须用纯铜。
【答案】　C
二、非选择题(包括4小题，共40分)
13．(10分)铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
(1)工业上冶炼铝的化学方程式是________。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是___________________。
(3)工业品氢氧化钾的溶 ( http: / / www.21cnjy.com )液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是_________________________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因___________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________(填“A”或“B”)导出。
【解析】　(1)金属铝的冶炼是电解熔融 ( http: / / www.21cnjy.com )Al2O3。(2)铝与强碱反应放出氢气生成盐。(3)结合题中给出的信息提示进行解题。①溶液中存在阴离子为OH－和含氧酸根，应是OH－先放电。②溶液中存在的阳离子为K＋和H＋，应是H＋先放电。在阴极由于H＋放电，H＋不断减少，水的电离平衡向正反应方向移动，OH－浓度增大，pH增大。③K＋可通过阳离子交换膜流向B口，B口的OH－不断增多，但无法通过阳离子交换膜，故氢氧化钾溶液从B口导出。
【答案】　(1)2Al2O34Al＋3O2↑
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大
③B
14．(10分)冶炼金属一般有下列四种 ( http: / / www.21cnjy.com )方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。
(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格：
( http: / / www.21cnjy.com )
火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个)：
____________________________________________________________、
_____________________________________________________________。
(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：
①____________________________________________________________；
②____________________________________________________________；
③____________________________________________________________；
④____________________________________________________________。
【解析】　火烧孔雀石炼铜和铝热法炼铬都属于热还原法。湿法炼铜和铝热法炼铬都属于活泼金属置换法。从光卤石中炼镁属于电解法。
【答案】　(1)①　③　③　④
Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
(2)①2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑
②3H2＋WO3W＋3H2O
③4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3
④2NaCl2Na＋Cl2↑(以上反应其他合理答案也可)
15．(10分)工业上生产硫酸常以黄铁矿为原料，采用下列工艺流程来生产。
请回答下列问题：
(1)设备甲、丙的名称分别是________、________。
(2)经设备甲制得的炉气还要经设备乙进行精制再进入设备丙催化氧化。若不经过精制炉气直接进入丙设备，对SO2的催化氧化造成的影响是
____________________________________________________________。
(3)在丁设备中采用98.3%的浓 ( http: / / www.21cnjy.com )硫酸来吸收SO3制取硫酸，而不使用水作吸收剂的原因是_______________________________________________。
(4)下表是温度、压强对SO2平衡转化率的影响
压强/MPa转化率/%温度/ ℃ 0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
由表中数据可知对SO2转化为SO3的反应 ( http: / / www.21cnjy.com )，增大压强可使转化率________，而在工业实际生产中通常采用440 ℃、常压条件下进行操作，其原因是
____________________________________________________。
【解析】　(1)工业上生产硫酸的过程 ( http: / / www.21cnjy.com )共分三个阶段，涉及三个设备，即沸腾炉、接触室与吸收塔，由流程图中设备可知设备甲、丙的名称分别是沸腾炉、接触室。(2)煅烧黄铁矿得到SO2气体中含有杂质，若不除去会引起催化剂中毒而失去活性，故煅烧制得的SO2在进入接触室前要净化除杂。(3)因SO3极易溶于水且放出大量的热，故直接利用水吸收SO3容易形成酸雾，不利于SO3的吸收。(4)由表中数据知，加压，SO2转化率增大，但常压下转化率已经很高，再增大压强，SO2的转化率提高不多，而压强升高对反应设备要求却随之增高，能耗也增大，故采用常压；在440 ℃时催化剂催化效率最高，反应速率快，故工业上生产硫酸通常采用440 ℃、常压条件下进行操作。21cnjy.com
【答案】　(1)沸腾炉　接触室
(2)使催化剂中毒而失去活性(或催化剂催化效率降低)
(3)使用水作吸收剂吸收SO3容易形成酸雾，会降低SO3的吸收率
(4)增大　选用440 ℃时催化剂催 ( http: / / www.21cnjy.com )化效率最高，反应速率快；常压下SO2的转化率已很大，再增大压强，SO2的转化率提高不多，而压强升高对反应设备要求却随之增高，能耗也增大21·cn·jy·com
16．(10分)黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可制备硫及铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFe ( http: / / www.21cnjy.com )S2＋21O28Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，若CuFeS2中Fe的化合价为＋2，反应中被还原的元素是________(填元素符号)。
(2)上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是________(填代号)。
a．高空排放
b．用于制备硫酸
c．用纯碱溶液吸收制Na2SO3
d．用浓硫酸吸收
(3)过二硫酸钾(K2S2O8)具有强 ( http: / / www.21cnjy.com )氧化性，可将I－氧化为I2：S2O＋2I－===2SO＋I2，通过改变反应途径，Fe3＋、Fe2＋均可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe3＋对上述反应催化的过程。__________________________、
______________________。
(4)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。方法为：www.21-cn-jy.com
①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。
②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
据以上信息回答下列问题：
a．除去 Al3＋的离子方程式是________。
b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂：稀盐酸，稀硫酸，KSCN溶液，KMnO4溶液，NaOH溶液，碘水。所选试剂为________。证明炉渣中含有FeO的实验现象为
__________________________________________________________。
【解析】　(2)SO2是污染物，不能高空排 ( http: / / www.21cnjy.com )放，a错。SO2不溶于浓硫酸，无法用浓硫酸吸收，d错。SO2既可回收用于制H2SO4，也可用Na2CO3溶液吸收生成Na2SO3，b、c方案均合理。2·1·c·n·j·y
(3)Fe3＋具有氧化性，可 ( http: / / www.21cnjy.com )以氧化I－，2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，Fe2＋又被S2O氧化，S2O＋2Fe2＋===2SO＋2Fe3＋。【来源：21·世纪·教育·网】
(4)b.炉渣中只有FeO具有还原性， ( http: / / www.21cnjy.com )能使KMnO4溶液退色，故可选择稀硫酸浸取炉渣，再加KMnO4溶液看是否退色。注意不能选盐酸，因为它能还原KMnO4。21·世纪*教育网
【答案】　(1)Cu、O
(2)bc
(3)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2　S2O＋2Fe2＋===2SO＋2Fe3＋
(4)a.Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
b．稀硫酸、KMnO4溶液　稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液退色
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