污水处理 海水淡化
1.污水处理的主要方法有:①中和法;②化学沉淀法;③氧化还原法;④过滤法。其中属于化学方法的有( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①②③④
解析:中和法、化学沉淀法(加入化学试剂形成沉淀)和氧化还原法均属于化学方法,而过滤法是分离难溶性固体和液体的混合物的方法,为物理方法,所以选A。
答案:A
2.目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是( )
①硬水的软化 ②电渗析法淡化海水 ③海水蒸馏制淡水
A.① B.② C.①②③ D.③
答案:D
3.我国淡水资源非常短缺,所以在生产和生活中应该( )
A.减少饮水量,以节约用水
B.将生活用水、工厂废水直接排放到湖泊或海洋中
C.既要防止和消除水体污染,又要节约用水
D.水是取之不尽、用之不竭的天然资源
解析:人体需水量不能太少,故不能减少饮水量,A错;B中直接排放污水会造成水污染,B错;水并不是不会枯竭的,故D错。
答案:C
4.海水约占地球现有总水量的97%,海水淡化问题成为科学家的主要研究方向。下列淡化海水的方法不可行的是( )
A.加化学试剂,使海水中的盐分沉淀
B.利用太阳能,将海水蒸馏而除去盐分
C.将海水通过离子交换树脂而除去盐分
D.利用半透膜,采用反渗透法而除去盐分
解析:海水中Na+等离子不能通过加化学试剂而沉淀,A项错误;B项为蒸馏法淡化海水;C项为电渗析法淡化海水;D项为反渗透法淡化海水。
答案:A
5.某地有甲、乙两工厂排放污水,污水中各含有下列8种离子中的四种(两厂不含相同离子):Ag+、Ba2+、Fe3+、Na+、Cl-、S、N、OH-。两厂单独排放废水都会造成严重的水污染,如将两厂的污水按一定比例混合,沉淀后污水变无色澄清且只含NaNO3,污染程度会大大降低。关于污染源的分析,你认为正确的是( )
A.S和N可能来自同一工厂
B.Cl-和N一定在不同工厂
C.Ag+和Na+可能在同一工厂
D.Na+和N来自同一工厂
解析:水污染是当今世界一个普遍问题,根据题意知,两厂各自的废水中必定不存在沉淀,且阴、阳离子同时存在。若Ag+在甲厂,则Cl-、S、OH-必在乙厂;那么Ba2+、Fe3+也得在甲厂中,否则将生成沉淀。由于甲厂废水中不会都为阳离子,所以N必在甲厂废水中,阳离子Na+必在乙厂废水中。故S、N不在同厂废水中,Ag+、Na+不在同厂废水中,Na+、N不在同厂废水中,因而B正确。
答案:B
6.海水淡化可采用膜分离技术,如右图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中的各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水,对加压后右侧海水成分变化进行分析,正确的是( )
A.溶质质量增加
B.溶液质量不变
C.溶剂质量减少
D.溶质质量分数不变
解析:右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池,而各种离子不能通过淡化膜,故溶质质量不变,溶剂质量减少,溶质质量分数增大。
答案:C
7.某溶液中含有Fe2+、Al3+、Ag+、Cu2+,为分别得到各含一种金属阳离子的沉淀物,可采取①通入H2S气体,②通入CO2气体,③加入盐酸,④加入氢氧化钠溶液四个步骤,每次通入或加入试剂均过量,且每次都把沉淀物滤出,其操作的正确顺序是( )
A.③①④② B.①③④②
C.④②①③ D.④②③①
解析:先除Ag+,再除Cu2+,后除Fe2+和Al3+,故选A。
答案:A
8.某冶金厂废水的pH为4.5,含超标10倍的Pb2+。该厂处理废水的下列设计中,比较合理的是( )
A.用离子交换法除去Pb2+
B.在废水中加硫酸,生成PbSO4沉淀
C.在废水中加NaOH,调节pH到11.0,使Pb2+转化为氢氧化物沉淀
D.在废水中加石灰,调节pH到11.0,使Pb2+转化为氢氧化物沉淀
解析:废水量太大,不能用离子交换法;加硫酸虽能除去Pb2+,但增加了溶液酸度,因石灰比NaOH廉价,故选用石灰。
答案:D
9.含有农药、染料、酚、氰化物以及引起色度、臭味的废水,常用化学氧化法进行处理,所用的氧化剂有氯类(如液氯、次氯酸钙、次氯酸钠等)和氧类(如空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等)。一个典型实例是用氯氧化法处理含有剧毒的氰化物(含CN-)的废水。在碱性条件下(pH=8.5~11),氯气可将氰化物中的CN-氧化为只有其毒性的氰酸盐(含CNO-)。
(1)写出含CN-的废水用氯气氧化生成氰酸盐的离子方程式: 。
(2)若向含CNO-的废水中再通入氯气,可使CNO-转化为无毒的气体,写出这个反应的离子方程式: 。
(3)在用液氯不便的地区,可用漂白粉处理含CN-的废水,若将其氧化为CNO-,其离子方程式为 。
解析:(1)CN-是在碱性条件下被Cl2氧化的,故反应中有OH-参加,产物除生成氰酸根外还应有Cl-及H2O,离子方程式为CN-+Cl2+2OH-CNO-+2Cl-+H2O。
(2)当Cl2过量时,(1)中的产物CNO-与Cl2反应,碱性条件下不可能产生CO2及其他气体,而碳元素的存在形式为C,无毒气体一定为N2,离子方程式为2CNO-+3Cl2+8OH-2C+6Cl-+4H2O+N2↑。
(3)由于漂白粉中的ClO-具有强氧化性,故可发生反应:CN-+ClO-CNO-+Cl-。
答案:(1)CN-+Cl2+2OH-CNO-+2Cl-+H2O
(2)2CNO-+3Cl2+8OH-2C+6Cl-+4H2O+N2↑
(3)CN-+ClO-CNO-+Cl-
10.观察下图,回答下列问题:
(1)图中所表现的景象是水循环过程中的 环节,图中景象与自然过程相比,显著不同之处在于 。
(2)图中污水处理厂的污水来自 、 两个方面。
(3)图中达标水排放口与污水进入口相比,水中的 将会增加, 、 将减少。加速污水处理的环境因素有 、 。
(4)面对水污染问题,人们在用水过程中,一方面要注意 ;另一方面要注意 。
解析:本题为一幅示意图,它表示了污水的两种主要来源、污水处理的主要流程及功能。
答案:(1)地表径流 人类活动的参与和影响
(2)生产(工厂) 生活(城镇)
(3)溶解氧 藻类 细菌含量 日光 空气
(4)减少污水排放 节约用水
11.随着全球淡水资源危机日益严重,世界各国都把目光投向了占全球总水量约97%的汪洋大海,希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。
目前海水淡化有了许多新工艺,最广泛应用的为多级闪蒸法,其流程示意图如下图。已知一级闪蒸室和二级闪蒸室内的压强分别是p1和p2,且p2
请回答:
(1)②处海水的温度比①处海水温度高的原因是 。
(2)盐水能够从一级闪蒸室流入二级闪蒸室的原因是 。
(3)为降低能耗,多级闪蒸法采取了降压和 两项措施。降压可以降低能耗的理由是 。
(4)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列属于海水预处理的是 、 、 。(填序号)
①淡水收集 ②除掉悬浮物 ③杀灭海洋生物
④除掉海水中的盐分 ⑤水质检测 ⑥降低海水浑浊度
为了检验所收集的淡水是否含有氯离子,通常使用的试剂是 。
解析:(1)受热后的海水进入一级闪蒸室,水蒸气经过冷却后,一部分转化为淡水。由于一级闪蒸室中的压强大于二级闪蒸室,所以一级闪蒸室中余下的盐水可进入二级闪蒸室,水蒸气被再次冷却。由于p2答案:(1)海水经过闪蒸室时,吸收了管外水蒸气放出的热量,温度升高
(2)二级闪蒸室的压强小于一级闪蒸室的压强(或p2(3)热交换 降压后水的沸点降低,水汽化所需要的能量减少
(4)② ③ ⑥ 硝酸银溶液和稀硝酸海水中提取溴、镁和重水
1.许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )
A.氯、溴、碘 B.钠、镁、铝
C.烧碱、氢气 D.食盐、淡水
解析:本题以海水资源的利用方法为考查对象。获得A、B、C中的金属或非金属单质需加入氧化剂或电解制取,均为化学变化;而D中的食盐和淡水是利用蒸发原理制取的,为物理变化。
答案:D
2.从海水中提取单质镁,下列途径正确的是( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水MgCl2Mg
C.海水Mg(OH)2MgCl2Mg
D.海水MgCl2Mg
解析:首先向制盐剩下的苦卤里加入熟石灰,得Mg(OH)2,再用盐酸溶解Mg(OH)2得MgCl2,电解MgCl2制得Mg。
答案:C
3.由海水制备无水氯化镁,主要有以下步骤:①在一定条件下脱水干燥;②加熟石灰;③加盐酸;④过滤;⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是( )
A.②④⑤③① B.②④③⑤①
C.③④②⑤① D.③②④①⑤
解析:本题是由海水制备无水氯化镁,主要步骤是先将海水中的成分氯化镁转变为氢氧化镁,即②步为第一步骤,④过滤得到氢氧化镁,再用③加盐酸的方法,将其变为氯化镁溶液,浓缩结晶,在一定条件下脱水干燥即可得到无水氯化镁。
答案:B
4.从海水中可获得的在常温下为液体的单质是( )
A.Mg B.K C.Br2 D.I2
解析:只有Br2在常温下为液体,其余都是固体。
答案:C
5.下列可被工业上采用的冶炼方法是( )
A.电解熔融的氯化铝制铝
B.电解熔融的氯化镁制镁
C.电解氢氧化钠溶液制钠
D.高温下用H2还原氧化镁制镁
解析:氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,其中没有自由移动的离子,基本不导电,故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。Na+在水溶液中电解时,电子被H+得到而不能制得金属单质。比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如CO、H2、C等)把它们从化合物中还原出来;工业制取镁是采用电解熔融的MgCl2的方法。
答案:B
6.下列关于海水综合利用的叙述中不正确的是( )
A.利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时,直接将海水氯化,然后再进行吹出、吸收可得到溴产品
B.从海水中提取的重水可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质
C.盐田法制盐时,所用的盐田一般分成贮水池、蒸发池、结晶池三部分
D.利用电渗析法、冷冻法制盐,同时也可以得到淡水
答案:A
7.为了探索月球上是否有生命存在的痕迹,需要分析月球岩石中是否包藏有碳氢化合物。(当然这仅仅是探索的第一步)科学家用氘盐酸(即DCl)和重水(D2O)溶液处理月球的岩石样品,对收集的气体加以分析。结果只发现有一些气体状态的碳氘化合物。这个实验不能用普通盐酸的理由是( )
A.普通盐酸的酸性太强
B.普通盐酸具有挥发性
C.普通盐酸无法和岩石中的碳化物反应
D.无法区别岩石中含有的是碳化物还是碳氢化合物
解析:此处用DCl和D2O的目的,是利用D区别于H,便于区别月球岩石中含有碳化物还是碳氢化合物。故选D。
答案:D
8.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.电渗析法淡化海水
D.海水中提取金属Mg
解析:选项A,硬水软化常用离子交换树脂脱去其中的钙、镁离子;选项B,电解饱和食盐水常用离子交换膜来阻止气体分子或阴离子通过;选项C,电渗析法淡化海水也用阳离子交换膜和阴离子交换膜;选项D,不用离子交换膜,加入熟石灰后生成氢氧化镁沉淀过滤,然后再加入盐酸进行浓缩结晶,再在氯化氢的气氛中脱水,最后用电解熔融的氯化镁制备金属镁。
答案:D
9.镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下:
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用 (填化学式),要使MgSO4完全转化为沉淀,加入试剂①应 (填“过量”或“少量”);
(2)加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是 ;
(3)试剂②可以选用 (填名称);
(4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后会产生Mg和Cl2,写出该反应的化学方程式: 。
解析:(1)海水中的MgSO4的浓度较低,要首先进行富集,从得到的沉淀是Mg(OH)2推理,应当在海水中加碱,如Ca(OH)2、NaOH、KOH等,但从材料的价格、来源等来看最好选用Ca(OH)2,而且要过量,使Mg2+全部转化为沉淀;(2)分离沉淀的方法就是过滤;(3)实现从Mg(OH)2到MgCl2的变化的试剂是盐酸;(4)迁移学过的电解熔融的NaCl制取金属钠的方法可以写出反应的化学方程式。
答案:(1)Ca(OH)2 过量 (2)过滤 (3)盐酸
(4)MgCl2Mg+Cl2↑
10.海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下所示:
(1)步骤①反应的离子方程式是 。
(2)步骤③反应的化学方程式是 。
(3)Br的原子序数是 ,在元素周期表中位于 周期 族。
(4)步骤⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80~90 ℃,温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。
(5)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴 。
解析:空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法,其中一种工艺是在预先酸化的浓缩海水中用氯气与海水中的溴离子反应,使之成为单质溴:2Br-+Cl22Cl-+Br2,继而通入空气和水蒸气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO2发生反应转化成氢溴酸:SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,以达到富集的目的。然后,再用氯气将其氧化:2HBr+Cl22HCl+Br2,最后蒸馏得到液溴。
答案:(1)2Br-+Cl2Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4
(3)35 第四 第ⅦA
(4)温度过高,大量水蒸气随溴蒸出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,回收率低
(5)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高;经过“空气吹出、SO2吸收、氯气氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了
11.下面是从海水提取镁的流程图:
请回答下列问题:
(1)从海水提取镁要用到海滩上的贝壳。那么,贝壳在生产流程中起什么作用
;
其主要成分发生化学变化的化学方程式为 。
(2)从海水中的镁离子到金属镁,经历了哪些化学变化 用离子方程式表示。
。
(3)在用上述方法提镁的过程中,采用了哪些措施来提高经济效益 。
答案:(1)贝壳作为原料之一,分解产生氧化钙,遇水产生氢氧化钙,将镁离子沉淀为氢氧化镁 CaCO3CaO+CO2↑
(2)有关反应:Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O,Mg2++2Cl-Mg+Cl2↑
(3)对氯气进行循环利用来提高经济效益石油和天然气
1.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
解析:石油裂化是利用重油或石蜡,制备短链液态烃的过程,主要目的是为了提高汽油等燃料的产量。
答案:A
2.关于天然气的下列叙述中不正确的是( )
A.天然气和沼气的主要成分都是甲烷
B.改液化石油气为天然气作燃料,燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量
C.天然气燃烧产生的废气中,SO2等污染物的含量少
D.天然气与空气混合点燃,不会发生爆炸
解析:天然气的主要成分为甲烷;液化石油气是一系列烯烃和烷烃的混合物。将液化石油气改为天然气后,相同体积燃料耗氧量肯定减小,所以燃烧时应减小进空气量。天然气是动、植物残骸分解形成的产物,其中必有蛋白质降解产生的硫化物,但其含量与煤及液化石油气相比,还是要少得多。可燃气体达到爆炸极限后都会发生爆炸。
答案:D
3.下列有关石油加工的叙述中,不正确的是( )
A.石油分馏所得的馏分仍是混合物
B.石油裂化的原料是石油分馏产品,主要指重油
C.石油裂化的主要目的是获得更多汽油等轻质油
D.石油裂解的原料是石油分馏产品,不包括石油气
解析:石油分馏得到汽油、煤油、柴油、石油气等,每一种产品均为混合物;石油裂化的原料是重油,是使长链烃变为短链烃。
答案:D
4.下列关于石油的说法中正确的是( )
A.石油属于可再生矿物能源
B.石油主要含有碳、氢两种元素
C.石油的裂化是物理变化
D.石油分馏的各馏分均是纯净物
解析:石油、煤和天然气属于化石燃料,是不可再生能源。石油的裂化和裂解均属于化学变化。石油分馏所得的各馏分均是含有不同碳原子数的烃类混合物,如汽油、煤油、柴油等。
答案:B
5.下列所述实验操作正确的是( )
A.用酒精萃取碘水中的碘
B.用四氯化碳分离苯和溴苯的混合物
C.用直馏汽油萃取溴水中的溴
D.将金属钠保存在水中
解析:当萃取碘水或溴水中的卤素单质时,萃取剂应选择苯、四氯化碳、汽油等与水互不相溶的溶剂,故A项错误,C项正确。据相似相溶原理,苯与溴苯都易溶于四氯化碳中,从而不能将两者分离开,故B项错误;钠能与水反应,D项错误。
答案:C
6.对石油工业叙述错误的是( )
A.石油含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的常压分馏得到汽油
B.催化裂化是为了获得更多的轻质油,既能提高汽油产量又能提高汽油质量
C.石油裂解的目的是提高汽油的产量
D.石油减压分馏的目的是在不使重油结焦的情况下,将重油中的成分分离
解析:石油裂解的目的是获得主要含有乙烯、丙烯等气态石油化工原料的裂解气。
答案:C
7.“可燃冰”是水与天然气相互作用形成的晶体物质,经研究测定:每立方米“可燃冰”释放200 m3的甲烷气体,下列有关“可燃冰”的说法不正确的是( )
A.“可燃冰”将成为新能源
B.“可燃冰”使用方便,清洁卫生
C.“可燃冰”实质是水变成的固态油
D.在海底和冻土层可能存在“可燃冰”
解析:“可燃冰”是水与天然气相互作用形成的晶体物质,不是水变成的油。
答案:C
8.石油气中主要含有碳原子数目较少的烷烃,某石油气充分燃烧后,在相同条件下测得生成的CO2的体积是该石油气体积的1.2倍,则石油气中一定含有( )
A.甲烷 B.丁烷 C.戊烷 D.乙烷
解析:设混合烷烃为1体积,则其完全燃烧后产生二氧化碳1.2体积,则其平均分子式为C1.2Hm。据平均值思想,原混合气体中一定含碳原子数小于1.2的烷(甲烷);也一定含碳原子数大于1.2的烷,可能为乙烷、丁烷、戊烷等。所以原混合物中一定含甲烷。
答案:A
9.裂化汽油中除含有C5~C11的烷烃外,还含有C5~C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物,实验步骤为:
(1)先逐滴加入 ,振荡,如果看到 ,则证明有 存在。
(2)逐滴加入 至 为止,静置,用分液漏斗分出 (填“上”或“下”)层的裂化汽油样品,再加入 ,振荡,如果看到 ,则证明裂化汽油中有 存在。
解析:本实验目的是在烷烃、烯烃、苯的同系物的混合物中检验烯烃和苯的同系物的存在,应先检验烯烃,再检验苯的同系物。因为烯烃可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液褪色,根据这一性质差异,则先用溴水检验烯烃的存在,再用酸性KMnO4溶液检验苯的同系物的存在。
答案:(1)溴水 溴水褪色 烯烃
(2)溴水 不再褪色 上 酸性KMnO4溶液 紫色褪去 苯的同系物
10.下图是石蜡进行催化裂化和检验裂化产物的装置,根据图示回答:
(1)试管①中盛的是 。
(2)试管①至②上部导管的作用是 。
(3)试管③中盛的是 ,现象是 。
解析:石蜡催化裂化的产物中有烯烃,烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色,或使溴水褪色。
答案:(1)石蜡和催化剂
(2)导气和冷凝
(3)酸性高锰酸钾溶液(或溴水) 溶液颜色逐渐褪去
11.将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置,并进行蒸馏,得到汽油和煤油。
(三) (一) (五) (二) (六) (四)
(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是 。
(2)将以上仪器用字母a,b,c,…表示连接顺序:
e接( ),( )接( ),( )接( ),( )接( )
(3)A仪器中c口是 ,d口是 (填“进水口”或“出水口”)。
(4)蒸馏时,温度计水银球应在 位置。
(5)在B中注入原油后,加几片碎瓷片的目的是 。
(6)给B加热,收集到沸点60~150 ℃间的馏分是 ,收集到150~300 ℃间的馏分是 。
解析:实验装置的组装应本着“由下往上、从左向右”的原则进行,注意检查装置的气密性、冷凝管的水流方向是低进高出、温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管出口处。沸点较低的馏分汽油先汽化,然后是煤油。石油的分馏装置为:
答案:(1)冷凝管、蒸馏烧瓶、锥形瓶
(2)i h a b f g m
(3)进水口 出水口
(4)蒸馏烧瓶支管口
(5)防止暴沸
(6)汽油 煤油第二单元 化学与资源开发利用
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.商品“纯净水”“太空水”“蒸馏水”等作为日常饮用水,因缺少某些成分而不利于儿童身体健康发育。你认为制备上述商品饮用水时还需要添加的化学物质是( )
A.钙、镁的碳酸氢盐 B.含碘酸钾的食盐
C.漂白粉、消毒剂 D.小苏打
解析:人体必需的元素钙的来源之一就是饮用水,长期饮用“纯净水”“太空水”“蒸馏水”等会缺少某些无机盐,对身体无益。
答案:A
2.某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂X的化学式可表示为[Al2(OH)nClm·yH2O],式中m等于( )
A.3-n B.6-n
C.6+n D.3+n
解析:由化合价代数和为0可知:6=m+n。
答案:B
3.下列说法中,不正确的是( )
A.蒸馏法淡化海水是将水加热至105 ℃蒸发汽化,然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水的方法
B.天然水里一般溶有Ca2+、Mg2+等金属阳离子,我们把溶有较多量Ca2+、Mg2+的水称为硬水
C.阳离子交换树脂中的H+可与水中的金属阳离子Mn+交换
D.阴离子交换树脂中既含有阳离子,又含有阴离子,因此既能与水中的阳离子交换,又能与水中的阴离子交换
解析:在进行水处理时,阳离子交换树脂中的H+只能和水中的金属阳离子Mn+交换,阴离子交换树脂中的OH-只能和水中的阴离子Ym-交换。
答案:D
4.下列与处理方法对应的反应方程式不正确的是( )
A.用Na2S去除废水中的Hg2+:Hg2++S2-HgS↓
B.用催化法处理汽车尾气中的CO和NO:CO+NOC+NO2
C.向污水中投放明矾,生成能凝聚悬浮物的胶体:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
D.用高温催化氧化法去除烃类废气(CxHy):CxHy+(x+)O2xCO2+H2O
解析:B中生成的NO2仍为大气污染物,反应产物应为N2和CO2,故B错。
答案:B
5.自来水加工处理流程如下,下列有关说法不正确的是( )
A.若用FeSO4作混凝剂,最终铁将以Fe(OH)2形式进入反应沉淀池
B.投药时常加入适量的石灰,是为了除去水中Mg2+、HC等
C.自来水生产中,前加氯起消毒杀菌作用,后加氯是保持水中有效氯的含量,防止自来水二次污染
D.用ClO2消毒自来水,消毒效率是同质量氯气的2.63倍
解析:根据流程中提示,进入沉淀池之前通入了氯气,氯气具有氧化性,所以不可能是Fe(OH)2,只能是Fe(OH)3,A选项错误。
答案:A
6.煤、石油、天然气和生物能作为能源的共同特点是( )
A.可再生能源,取之不尽,用之不竭
B.不可再生能源,用一点,少一点
C.来自太阳辐射的能量
D.污染环境的能源
解析:煤、石油和天然气是化石能源,不可再生;生物能来自植物,可以再生,但其共同的一点是它们的能量最初都来自于太阳辐射。
答案:C
7.离子交换膜制碱法的生产过程中,进入阳极室的物质是( )
A.精制的饱和食盐水
B.纯水
C.加一定量NaOH的纯水
D.饱和粗盐水
解析:阳极室为精制饱和食盐水,此题正确答案为A。
答案:A
8.煤的气化是煤高效、洁净利用的方向之一。右图为加热某地煤样所得煤气组成及体积分数随温度变化的曲线图。由图可知该煤气中( )
A.只含有碳、氢两种元素
B.所含的有机物是CH4、CnHm、CO
C.800 ℃时CO体积分数小于CH4体积分数
D.氢气体积分数最大
解析:根据图像知,该煤气中含CO、CH4、H2、CnHm,则该煤气中含碳、氢、氧元素,故A错误;CO不是有机物,属于无机物,故B错误;随着温度升高,甲烷含量降低,CO含量升高,温度在400~1 000 ℃时,CO的体积分数比CH4的体积分数小,可能在较高温度下CO的体积分数高于甲烷的,故C正确;根据图像知,在600 ℃以下,H2的体积分数不是最高的,故D错误。
答案:C
二、非选择题(本题共4个小题,共52分)
9.(10分)石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。
(1)石油分馏时,在不断向 (填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品,该过程为 操作过程。
(2)石油裂化分为热裂化、 和加氢裂化,裂化的目的是提高 的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和 的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒,并使全部煤炭颗粒 进行燃烧的过程。
(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和 存在下与 作用生成液体燃料的过程。
解析:(2)石油裂化是将长链、高沸点的烃断裂为短链、低沸点的烃。其目的是提高轻质燃料油(或汽油)的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和硫的含量,减少燃烧过程中烟尘、SO2的排放。空气从底部吹向煤炭颗粒,可以使煤炭颗粒浮动,增大其与空气的接触面积,使燃料油燃烧更充分。
(4)煤的直接液化是指在高温、催化剂条件下煤与氢气作用生成甲醇等液体燃料的过程。
答案:(1)分馏塔 连续
(2)催化裂化 轻质燃料油(或汽油)
(3)硫(S) 浮动
(4)催化剂 氢气(H2)
10.(10分)假如你是一位企业家,在开发海水资源的众多项目中,选择了海水提镁,在前期考察过程中你将遇到许多问题,请根据背景材料的提示,按要求回答相关问题:
背景材料1:下图为海水中各元素含量情况(mg·L-1)
背景材料2:部分化学试剂的市场价格
试剂 氢氧化钾 氢氧化钠 氢氧化钙 氧化钙
价格(元/吨) 5 238.0 2 300.00 1 200.00 700.00
请回答下列问题:
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离,有以下三个方案:
方案一:直接往海水中加入沉淀剂;
方案二:加热蒸发海水后再加入沉淀剂;
方案三:在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。
你认为方案 最合理。
不选方案 的理由是 。
不选方案 的理由是 。
(2)应该选择 试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用,沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为 。
(3)为了节省成本,你可考虑以海边上的贝壳为原料,试简述其理由: 。
解析:(1)海水提镁首先要对海水进行浓缩,然后加入沉淀剂,显然方案一浪费原料,方案二浪费能量,最合理的是方案三。
(2)根据市场价格,CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。假设沉淀a mol Mg2+,需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为:(2a×40×2 300.00)∶(a×56×700.00)=230∶49。
(3)贝壳的主要成分为碳酸钙,可以通过高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙,作为镁离子的沉淀剂,降低成本。
答案:(1)三 一 海水中镁浓度太低,要沉淀必须加入大量的沉淀剂,浪费原料 二 要加热海水需很多的能源
(2)CaO 230∶49
(3)贝壳中含碳酸钙,加热分解生成氧化钙可作为沉淀剂,节省了成本
11.(16分)(1)氯碱工业是利用电解食盐水生产 为基础的工业体系。
(2)电解前,为除去食盐水中的Mg2+、Ca2+、S等杂质离子,下列加入顺序合理的是 。
A.碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡
B.碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠
C.氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡
D.氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠
(3)“盐泥”是粗盐提纯及电解食盐水过程中形成的工业“废料”。某工厂的盐泥组成如下:
成分 NaCl Mg(OH)2 CaCO3 BaSO4 其他不溶于酸的物质
质量分数/% 15~20 15~20 5~10 30~40 10~15
为了生产MgSO4·7H2O,设计了以下工艺流程:
MgSO4·7H2O工艺流程图
1—反应器 2—过滤器 3—蒸发浓缩器 4—结晶槽 5—洗涤槽 6—真空干燥器
装置1中加入的酸应选用 ,加入的酸应适当过量,控制pH为5左右,反应温度在50 ℃左右。持续搅拌使之充分反应,以使Mg(OH)2充分溶解并转化为MgSO4,在此过程中同时生成CaSO4。其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是 。
装置2中滤渣的主要成分为 。
装置3中通入高温水蒸气并控制温度在100~110 ℃,蒸发结晶,此时析出的晶体主要是 。
用装置6(真空干燥器)干燥MgSO4·7H2O晶体的理由是 。
解析:(2)在粗盐提纯过程中,所加除杂试剂的顺序通常为先加BaCl2,再加NaOH,最后加入Na2CO3。加NaOH的顺序可以放在BaCl2的前面也可以放在Na2CO3的后面,但Na2CO3的加入顺序必须放在BaCl2的后面,因过量的BaCl2需用Na2CO3除去。(3)由于最终的产品为MgSO4·7H2O,所以在酸溶时所加的酸应该是H2SO4,加入H2SO4后发生的反应有:Mg(OH)2+H2SO4MgSO4+2H2O,CaCO3+H2SO4CaSO4+CO2↑+H2O。CaCO3和H2SO4的反应之所以能够持续进行,是因为该反应是在50 ℃左右及持续搅拌的条件下进行的,该条件下CO2可以迅速从溶液中逸出,使平衡不断向正反应方向移动。CaSO4是一种微溶物,滤渣中除BaSO4和不溶于酸的物质外还应含有CaSO4。在真空干燥器中MgSO4·7H2O表面的水不需要加热烘干就能挥发掉,这样就能有效防止失去结晶水。
答案:(1)氯气、烧碱、氢气(只写出氯气、烧碱也可)
(2)D
(3)(稀)硫酸 搅拌过程中CO2不断逸出,使平衡
CaCO3+H2SO4CaSO4+H2O+CO2↑不断向右移动 CaSO4、BaSO4和其他不溶于酸的物质 氯化钠 防止失去结晶水
12.(16分)海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请列举海水淡化的两种方法: 。
(2)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有H2、 、 或H2、 。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的是 。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为 ,由此反应可知,除环境保护外,在工业生产中应解决的主要问题是 。
(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2的沸点为59 ℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,绘制了如下装置简图:
请你参与分析讨论:
①图中仪器B的名称是 。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是 。
③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件: 。
④C中液体产物颜色为 ,为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是 。
解析:(2)电解NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,若产生的Cl2直接与溶液中NaOH反应,可以生产消毒液NaClO;(4)SO2吸收溴,依据氧化还原反应生成物书写基本规律,溴元素在自然界中-1价稳定而写出离子方程式。由于此反应有强酸HBr和H2SO4生成而得出工业生产需要解决的问题;(5)由于题干中给出信息Br2的沸点是59 ℃,提纯溴应该收集59 ℃时的馏分。
答案:(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换膜法(任意两种)
(2)Cl2 NaOH NaClO
(3)富集溴元素
(4)Br2+SO2+2H2O4H++S+2Br- 强酸对设备的严重腐蚀
(5)①冷凝管 ②Br2腐蚀橡胶 ③控制温度计b的温度,并收集59 ℃时的馏分 ④深红棕色 分液(或蒸馏)天然水的净化
1.我们饮用的水是由源水净化所得。已知,明矾能将水中的悬浮物凝聚而沉淀,氯气可杀菌。家庭饮用水的净化过程正确的是( )
A.源水→过滤→加氯气→加明矾→沉淀→净水
B.源水→加氯气→过滤→加明矾→沉淀→净水
C.源水→加明矾→加氯气→过滤→沉淀→净水
D.源水→加明矾→沉淀→过滤→加氯气→净水
解析:净水的过程一般为:混凝沉淀→过滤→杀菌消毒。
答案:D
2.有下列物质:①盐酸、②NaOH、③AlCl3、④明矾、⑤FeCl3、⑥FeSO4、⑦硫酸铝、⑧碱式氯化铝、⑨肥皂。能在水处理中作混凝剂的是( )
A.①④⑤⑧ B.②③④⑤
C.③④⑤⑥⑦⑧ D.①②③④⑤⑥⑦⑧⑨
解析:常见的混凝剂有:明矾、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁等。利用它们直接或间接水解生成Al(OH)3或Fe(OH)3,即可溶性的铝盐、铁盐及亚铁盐都能在水处理中作混凝剂。
答案:C
3.下列不是自来水处理中必需的一步是( )
A.消毒 B.软化 C.过滤 D.曝气
解析:自来水处理必须经过沉淀、过滤、曝气和消毒四步,经过以上处理的水基本上可以达到饮用水的质量标准。但某些地区的水由于含有过多的Ca2+、Mg2+,使其硬度过大,仍然不适于饮用,还需要进一步对其进行软化处理,但并不是都必须经过的步骤。
答案:B
4.锅炉水垢的主要成分是( )
A.CaCO3,MgCO3 B.CaSO4,MgCO3
C.CaCO3,Mg(OH)2 D.CaSO4,CaCO3
解析:锅炉烧水主要是将水的暂时硬度降低,这样使得发生反应:
Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2MgCO3↓+CO2↑+H2O
又因为煮沸时分解形成的碳酸镁在继续受热的情况下生成更难溶解的Mg(OH)2,即发生反应:MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑,因此锅炉水垢的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2。
答案:C
5.若“纯净水”“太空水”“蒸馏水”等作为日常饮用水,则因缺少某些成分不利于儿童身体健康发育。你认为制备上述饮用水时至少还需要添加的化学物质是( )
A.钙、镁的碳酸氢盐
B.含碘酸钾(KIO3)的食盐
C.漂白粉消毒剂
D.小苏打
解析:纯净水、太空水、蒸馏水等在制取过程中除去了儿童成长发育所必需的钙、镁及其他微量元素,若长期饮用这种水,会造成缺钙或其他微量元素缺乏症。因此,在制备上述商品饮用水时至少还需添加可溶性的钙、镁化合物,如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2等。
答案:A
6.下列溶液中加入肥皂水(澄清的),振荡后,不产生沉淀而有大量泡沫的是( )
A.光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)溶液
B.地下水
C.海水
D.雨水
解析:含Ca2+、Mg2+越多的水,加入肥皂水后形成的沉淀越多。光卤石是KCl·MgCl2·6H2O,其溶液中含有大量的Mg2+;地下水硬度很高,含较多的Ca2+、Mg2+;海水中含有较多的MgCl2,Mg2+含量较高;雨水是地表水分蒸发后遇冷形成的,如同“晒盐”一样,蒸发的只是水,所以雨水中很少含Ca2+、Mg2+。题中的泡沫与沉淀相关,沉淀少泡沫就多。
答案:D
7.下列有关用O3作自来水消毒剂的说法中,错误的是( )
A.利用了O3的强氧化性杀菌
B.所用O3是从高空臭氧层采取的,来源丰富
C.O3消毒可以避免液氯消毒有氯代烃生成的缺点,更符合卫生要求
D.O3消毒的自来水没有气味,消毒过程中也不产生污染物
解析:O3具有强氧化性,可用于自来水杀菌消毒,可以避免液氯消毒有氯代烃生成的缺点。自来水消毒所用O3是人工制造的,并非来自臭氧层,故B错。
答案:B
8.下列关于硬水的叙述错误的是( )
A.硬水中的Ca2+、Mg2+会阻碍肥皂起泡
B.用漂白粉对自来水消毒,会增加水的总硬度
C.向硬水中加入明矾,可以使硬水软化
D.雨水的硬度比海水的硬度小
解析:明矾净水是由于Al3+水解:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,生成的Al(OH)3具有吸附作用,将水中的悬浮颗粒沉淀,但不能除去水中的Ca2+和Mg2+。
答案:C
9.区分硬水和软水的最佳方法是( )
A.观察是否澄清、透明,澄清透明的为软水,不澄清透明的为硬水
B.品尝是否有异味,无异味的为软水,有异味的为硬水
C.用肥皂水进行区分,易起泡沫的为软水,不易起泡沫的为硬水
D.用加热的方法进行区分,不生成水垢或不易生成水垢的为软水,易生成水垢的为硬水
解析:只含Ca2+、Mg2+的水是无色的,也没有异味,A、B错;Ca2+、Mg2+与肥皂反应生成不溶于水的物质,不易起泡,C正确;若水的硬度是暂时硬度,这种水经过煮沸以后,水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解,生成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的氢氧化镁沉淀,形成水垢;若水的硬度是永久硬度,加热没有沉淀物质生成,不会形成水垢,D错。
答案:C
10.天然水里一般含有Ca2+、Mg2+等多种离子。人们把含有较多量Ca2+、Mg2+的水叫作硬水,含有较少量或不含Ca2+、Mg2+的水叫作软水;降低水中Ca2+、Mg2+含量的过程叫作硬水软化。如果硬度太高(含Ca2+、Mg2+的浓度太大)会给生产、生活带来很多不利,因此硬水的软化是水处理的重要方面之一。
离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂多种多样,磺化煤(NaR)就是一种阳离子交换剂。
(1)写出用磺化煤软化含Ca2+、Mg2+浓度较高的硬水的化学方程式: 。
(2)用药剂软化法软化过的水总是含有一定浓度的Ca2+、Mg2+,其原因是 。
(3)参考烧水后的锅或壶中结有水垢的现象分析说明,如果用硬度太高的水作锅炉用水,主要的不利因素是 。
解析:(2)CaCO3、Mg(OH)2在水中都有一定的溶解能力。
(3)水垢是热的不良导体。
答案:(1)2NaR+Ca2+CaR2+2Na+、2NaR+Mg2+MgR2+2Na+
(2)CaCO3、Mg(OH)2虽然溶解度较小,但不是绝对不溶
(3)锅炉结垢,热传递效率下降,浪费能源,甚至引起锅炉爆炸
11.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型水处理剂,它有比高锰酸钾更强的氧化性,在水中反应被还原为Fe3+。
(1)高铁酸钠中铁元素的化合价为 ;高铁酸钠能消毒杀菌,这是基于它的什么性质 。
(2)高铁酸钠用于水处理,除了能消毒杀菌外,它还能沉降水中的悬浮杂质,起到净水作用,请说明其净水原理: 。
解析:高锰酸钾是强氧化剂,常用于消毒杀菌,结合传统的自来水消毒用液氯的原理,显然Na2FeO4因强氧化性而能杀菌消毒;其铁元素的还原产物为Fe3+,Fe3+可发生水解,生成Fe(OH)3胶体,故有类似于明矾的净水作用。
答案:(1)+6 强氧化性
(2)高铁酸钠的还原产物是Fe3+,Fe3+可发生水解,生成Fe(OH)3胶体,它可吸附水中悬浮的杂质或泥沙胶粒等一起凝聚而沉降,达到净水的效果
12.水是一种重要的自然资源,是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题:
(1)天然水中溶解的气体主要有 、 。
(2)天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是 (填其中任何两种),其净水作用的原理是 。
(3)水的净化与软化的区别是 。
(4)硬度为1°的水是指每升水含10 mg CaO或与之相当的物质(如7.1 mg MgO)。若某天然水中c(Ca2+)=1.2×10-3 mol·L-1,c(Mg2+)=6×10-4 mol·L-1,则此水的硬度为 。
(5)若(4)中的天然水还含有c(HC)=8×10-4 mol·L-1,现要软化10 m3这种天然水,则需先加入Ca(OH)2 g,后加入Na2CO3 g。
解析:(1)天然水中溶解的气体来自空气,所以主要是O2、CO2(或N2)。
(2)净化处理水的原理就是利用铝盐、铁盐水解产生的胶体来吸附天然水中的悬浮物,同时也可以破坏其他带异性电荷的胶体,使其聚沉而达到净化的目的,所以常用的混凝剂有明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等。
(3)软化水的目的是除去水中的钙离子和镁离子,降低水的硬度,而净化水的目的是使水中的悬浮物和其他杂质沉淀下来。
(4)根据题给水的硬度的定义可计算出水的硬度:
水的硬度=
≈10°
(5)利用石灰-纯碱法软化水发生反应的离子方程式有:
①HC+OH-C+H2O
②Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
③Ca2++CCaCO3↓
由题意知n(HC)=8×10-4 mol·L-1×10 m3×103 L·m-3=8 mol,n(Mg2+)=6×10-4 mol·L-1×10 m3×103 L·m-3=6 mol,n(Ca2+)=1.2×10-3 mol·L-1×10 m3×103 L·m-3=12 mol,由方程式①②知共需要OH-的物质的量为n(OH-)=8 mol+2×6 mol=20 mol,所以m[Ca(OH)2]=×74 g·mol-1=740 g。
加入Ca(OH)2后溶液中共含有Ca2+的物质的量为n(Ca2+)=12 mol+10 mol=22 mol。
由方程式③知共需n总(C)=22 mol,而方程式①提供的C的物质的量为n1(C)=8 mol,所以还需要加入的C的物质的量为n(C)=22 mol-8 mol=14 mol,m(Na2CO3)=14 mol×106 g·mol-1=1 484 g。
答案:(1)O2 CO2(或氮气)
(2)铝盐或铁盐 在水中发生水解生成相应氢氧化物胶体,又可吸附天然水中悬浮物并破坏天然水中的其他带不同电荷的胶粒,使其聚沉,达到净化目的
(3)水的净化是用混凝剂(如明矾等)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
(4)10° (5)740 1 484煤的综合利用
1.煤的干馏和石油的分馏,两种变化在本质上的差别是( )
A.加热的温度不同
B.得到的产品不同
C.前者要隔绝空气,后者不必
D.干馏是化学变化,分馏是物理变化
解析:分馏:用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的产物,里面无新物质生成,属于物理过程。煤的干馏是指把煤隔绝空气加强热,使煤分解的过程,是化学变化。
答案:D
2.煤矿的矿井里为了防止瓦斯(主要成分甲烷)爆炸事故,应采取的安全措施是( )
A.通风并严禁烟火
B.进矿井前先用明火检查是否有甲烷
C.戴防毒面具
D.用大量水吸收甲烷
解析:煤矿的矿井里发生瓦斯(主要成分甲烷)爆炸事故的原因,是空气中的甲烷达到了一定浓度,并且遇到了明火。
答案:A
3.观察图,下列叙述错误的是( )
A.右图实验中发生了化学变化
B.液体X溶液的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中产生浓的白烟
解析:煤的干馏是煤在隔绝空气下加强热的过程,它发生了复杂的物理、化学变化;煤的干馏产物有NH3生成,易溶于水而呈碱性,pH>7,同时干馏还生成了煤焦油,它的化学成分主要为芳香族化合物,是难溶于水的黏稠液体;干馏的气体产物中的H2、CO具有还原性,可以还原CuO,气体产物中的C2H4可使溴水褪色。故选项A、B、C均正确,而D错误。
答案:D
4.下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( )
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
解析:石油裂解的目的是为了得到一些不饱和的短链烃,如乙烯、丙烯和丁二烯,是混合物。石油主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物,通过分馏直接得到的汽油主要由烷烃组成,不能发生聚合反应。水煤气的主要成分是CO和H2,它是通过煤的气化得到的气体燃料。
答案:C
5.三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲、可再生的水电,相当于每年燃烧几百万吨原煤的火力发电厂产生的电能,因此三峡工程有助于控制( )
A.温室效应和酸雨 B.赤潮
C.白色污染 D.破坏臭氧层
解析:减少燃煤可减少二氧化碳和二氧化硫的排放。
答案:A
6.煤的综合利用可以获得洁净的燃料和化工原料。下列不属于煤的综合利用的是( )
A.煤的干馏 B.煤的液化
C.煤的气化 D.煤的燃烧
解析:煤的干馏、煤的液化、煤的气化都可以获得洁净的燃料及多种化工原料,它们都属于煤的综合利用;而煤的燃烧不属于煤的综合利用。
答案:D
7.下列描述不符合节能减排的是( )
A.大力发展火力发电,解决电力紧张问题
B.在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水
C.用石灰水对煤燃烧后形成的烟气脱硫,并回收石膏
D.用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气,作家庭燃气
解析:火力发电中燃料燃烧过程产生SO2、CO等污染空气,固体炉渣污染环境。
答案:A
8.利用合成气(H2+CO)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化,合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。下列叙述中正确的是( )
①以合成气为原料的反应都是化合反应 ②改变合成气中CO与H2的体积比,可以得到不同产物 ③合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成 ④从合成气出发生产液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径 ⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水
A.①②④ B.②③④ C.②④⑤ D.③④⑤
解析:以合成气为原料的反应不一定都是化合反应,①错;以合成气为原料的反应产物中可能有烯烃和水,这可通过题设条件来判断,⑤错。
答案:B
9.国家已规划建设从新疆至上海的天然气管道干线,实施“西气东输”。
(1)天然气的主要成分是 ,它是由动植物残体在隔绝空气的情况下,经 形成的。
(2)天然气既是高效能源,也可作基本化工原料,生产乙炔、氢气、氯甲烷、甲醇、甲醛等化工产品,请写出天然气的主要成分经隔绝空气、高温反应生成乙炔和炭黑的化学方程式: 。
(3)试通过计算说明,同样燃烧1 m3的水煤气(主要成分是CO和H2)和天然气,所需的氧气哪个多
解析:天然气的主要成分是甲烷,它是由动植物残体在隔绝空气的情况下,经高温发酵后分解所得的。甲烷隔绝空气后,反应物是唯一的,产物也告诉了我们,那么将方程配平后即得化学方程式。1 mol CO和H2消耗的氧气均是0.5 mol,而1 mol CH4则需消耗2 mol O2,所以天然气需要氧气多。
答案:(1)甲烷 高温发酵后分解
(2)CH4C+2H2;2CH4C2H2+3H2
(3)1 mol水煤气完全燃烧消耗0.5 mol O2,1 mol CH4完全燃烧消耗2 mol O2,故天然气所需的氧气多。
10.煤是我国城乡居民普遍使用的一种家用能源。烟煤中含有硫化物(FeS2),其燃烧可产生SO2。设某40万人口的中等城市,设平均每人每天燃烧2 kg煤,假设某煤中FeS2的质量分数为5%,燃烧时有90%的硫转化为SO2,被排放到大气中,FeS2燃烧的反应式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,问:
(1)燃烧1 t煤可生产出多少千克SO2
(2)该城市每年(按365天计算)将有多少吨SO2排放到大气中
(3)下雨时测定雨水呈酸性,写出有关反应方程式: 。
(4)测定某雨水样品,每隔一定时间测定一次雨水的pH,发现pH逐渐变小,见下表,其原因是 。
测试时间/h 0 1 2 3 4 5
雨水pH 4.73 4.62 4.56 4.55 4.55 4.55
(5)简述这种雨水将给环境中生物和非生物造成哪些影响
(6)你能提出两三项减轻这种危害的对策吗
解析:(1)抓住元素守恒:=0.048 t=48 kg。
(2)每年排放的SO2为:4×105×2×10-3×365×0.048 t=14 016 t。
(4)空气中O2与雨水中的H2SO3作用生成强酸H2SO4。
答案:(1)48 kg
(2)14 016 t
(3)SO2+H2OH2SO3
(4)H2SO3被空气中O2氧化为强酸H2SO4:2H2SO3+O22H2SO4
(5)酸雨可腐蚀金属、建筑物,破坏植物,污染湖泊导致大量鱼类及其水产生物死亡。
(6)减轻这种自然危害的对策有:①变废为宝,可将SO2收集用于生产硫酸;②用烧碱溶液吸收SO2,反应方程式为2NaOH+SO2Na2SO3+H2O;③将SO2收集后溶于NaHCO3溶液产生CO2,可将CO2用于大棚蔬菜生产;④种植柳杉、垂柳、臭椿等可吸收SO2的植物;⑤减少煤的燃烧,使用清洁燃料。
11.已知煤的近代结构模型如图所示:
(1)从煤的结构模型来看,煤是工业上获得 烃的重要来源。
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的,从煤的结构模型来看,在提供热量的同时会产生大量的 等气体物质,造成严重的大气污染。
(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量,烟尘排放量也可减少80%,致癌物苯并[α]芘的排放量也减少,同时节煤20%~30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜于作固硫剂的是 。
A.氯化钙 B.氧化钙
C.硫酸钙 D.氢氧化钙
(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂,试用化学方程式表示其“固硫”过程。
(5)除上述的“型煤”技术外,为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值,煤资源的综合利用方法还有 、 、 等。
解析:(1)煤的结构中含有较多的苯环,隔绝空气给煤加强热可以使它分解,从而获得芳香烃。
(2)煤的结构中含有S和N,所以直接燃煤能产生SO2和氮氧化物,污染环境。
(3)煤燃烧产生SO2,固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐,所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙。固硫反应为:SO2+CaOCaSO3,2CaSO3+O22CaSO4;Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O,2CaSO3+O22CaSO4。
(4)若利用石灰石作固硫剂,则发生的反应可表示为:CaCO3CaO+CO2↑,2CaO+2SO2+O22CaSO4。
(5)此问正是本节选学主要内容之一:煤的干馏、气化和液化。
答案:(1)芳香
(2)二氧化硫、氮氧化物
(3)BD
(4)CaCO3CaO+CO2↑ 2CaO+2SO2+O22CaSO4
(5)煤的干馏 气化 液化海水中盐的开发和利用
1.海水制盐的主要方法是( )
A.分馏法 B.蒸发法
C.电渗析法 D.电解法
解析:海水制盐的方法主要是蒸发法。
答案:B
2.NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除了作为调味品以外,它还是一种重要的化工原料。下列产品或物质能以NaCl为主要原料制取的是( )
①金属钠 ②氯气 ③烧碱 ④盐酸 ⑤纯碱
A.①② B.①②③
C.①②③④ D.①②③④⑤
解析:电解熔融的氯化钠可制得金属钠和氯气;氯碱工业(电解饱和食盐水)可制得氯气、氢气和烧碱,进而可由氢气和氯气反应制得HCl,HCl溶于水即得盐酸;侯氏制碱法利用NaCl制取纯碱。
答案:D
3.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( )
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
解析:电解NaCl水溶液时,阳极反应为2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应为2H++2e-H2↑,总反应方程式是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;在阴极生成氢气和氢氧化钠,得不到金属钠,A错;若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液应呈红色,C错;电解时生成了碱性的氢氧化钠,电解液应呈碱性,D错;阳极附近生成氯气,滴入KI溶液,氯气氧化KI生成单质碘,单质碘溶于水,溶液呈棕色,B正确。
答案:B
4.海洋是一个巨大的化学资源宝库,下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质
B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Cl2
D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
解析:A项海水中钾元素以K+形式存在,生成钾单质必然发生化学变化;B项海水蒸发制海盐是物理变化;C项2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑;D项,利用潮汐发电是将动能转化为电能。
答案:C
5.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:在合成氨工业中,使氨冷却液化,降低NH3浓度,平衡向正反应方向移动可提高N2、H2的转化率,但其反应速率减小,A项不正确;在硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了控制反应温度使催化剂保持最佳活性,B项不正确;电解饱和食盐水时阳极室产生Cl2,阴极室产生H2,显然C项不正确;由于粗铜中含有Fe、Zn等活泼金属,它们比Cu易失电子,而在它们失电子的同时,阴极仍有Cu析出,故D选项是正确的。
答案:D
6.电解饱和食盐水,当阴极附近有0.8 mol氢氧化钠生成时,导线中通过的电子的物质的量是( )
A.0.16 mol B.0.2 mol
C.0.4 mol D.0.8 mol
解析:由2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑知每生成2 mol NaOH转移2 mol e-,故有0.8 mol NaOH生成,导线中就有0.8 mol e-通过。
答案:D
7.下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
解析:在直流电源和电解池的闭合电路中,电子从电源负极流向电解池的阴极。电解饱和食盐水,在阳极上生成Cl2,可用碘化钾淀粉溶液作试剂检验Cl2;在阴极上生成H2,可用向下排空气法收集,采用点燃的操作方法检验H2;在阴极区生成NaOH溶液,可用酚酞溶液作试剂检验NaOH。
答案:D
8.铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:
(1)工业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),其工作原理如下图所示。
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:(3)中根据电解原理,阳极应是OH-失电子,所以电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,而阴极为H+放电,促进水的电离,使OH-浓度增大,所以pH增大。根据阳离子交换膜的特点,K+可从阳极区进入阴极区和OH-组成KOH,从而可在阴极区得到纯的KOH,故液体应从B口导出。
答案:(1)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
(2)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
(3)①4OH--4e-2H2O+O2↑
②H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大
③B
9.用U形管、石墨电极、低碳钢电极、铅蓄电池和导线等组装电解槽,电解饱和食盐水(电解是成功的)。回答下列问题:
(1)石墨电极上的气态产物是 ,低碳钢电极上的气态产物是 。
(2)NaOH生成于 (填“阳极区”或“阴极区”)。请对你的判断作出简要的解释 。
(3)如果将铅蓄电池的正、负极对调后再连接,电解的化学方程式是 。
解析:在电解池中,石墨是惰性电极,它用作电解池的阳极,接电源的正极;低碳钢是活性电极,它用作电解池的阴极,接电源的负极。电解装置如下图所示。
饱和NaCl溶液中有Na+和H+两种阳离子,H+放电能力较强;有OH-和Cl-两种阴离子,Cl-放电能力较强。电极反应式如下:
石墨电极(阳极):4Cl--4e-2Cl2↑
低碳钢电极(阴极):4H2O+4e-2H2↑+4OH-或2H++2e-H2↑
在电解的过程中,阴极区生成OH-,溶液里的Na+受电场力的作用移向阴极区,在阴极区生成了NaOH。
将铅蓄电池的正、负极对调后再连接,石墨电极(惰性电极)变成了阴极,低碳钢电极(活性电极)变成了阳极,电极反应式如下:
石墨电极(阴极):4H2O+4e-2H2↑+4OH-
低碳钢电极(阳极):2Fe-4e-2Fe2+
电解总化学反应方程式:Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑。
答案:(1)Cl2(或氯气) H2(或氢气)
(2)阴极区 OH-在阴极区生成,溶液里的Na+移向阴极区,OH-与Na+在阴极形成了NaOH
(3)Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑
10.氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为 ;与电源负极相连的电极附近,溶液pH (选填“不变”“升高”或“下降”)。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为 。
(3)如果粗盐中S含量较高,必须添加钡试剂除去S,该钡试剂可以是 (选填“a”“b”或“c”)。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2
c.BaCl2
(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、S,加入试剂的合理顺序为 (选填“a”“b”或“c”)。
a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl溶解度上的差异,通过 、冷却结晶、 除去NaCl。(填写操作名称)
(6)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为 。
解析:(1)电解食盐水时,与电源正极相连的电极发生的电极反应式是2Cl--2e-Cl2↑,与电源负极相连的电极发生的电极反应式是2H++2e-H2↑,消耗H+,即产生OH-,所以溶液的pH升高。
(2)精制过程中,加入Na2CO3除去Ca2+(Ca2++CCaCO3↓);加入NaOH除去Mg2+[Mg2++2OH-Mg(OH)2↓],由于Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度,所以Mg2+与OH-、C混合时,主要生成Mg(OH)2沉淀。
(3)除去S应选择Ba2+,如加入Ba(NO3)2,溶液中会引入杂质N,而加入BaCl2或Ba(OH)2均不会增加新的杂质。
(4)除杂质时加入Ba2+和OH-无先后之分,但Na2CO3一定在BaCl2之后加入,因为C还能除去多余的Ba2+。
(5)脱盐工序的目的是分离NaOH和NaCl,由于NaCl溶解度小,因而NaCl首先析出,其操作过程是蒸发、冷却结晶,经过滤得到NaCl晶体。
(6)如无隔膜会发生如下反应:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,电解食盐水溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,两反应的化学方程式相加得NaCl+H2ONaClO+H2↑。
答案:(1)2Cl--2e-Cl2↑ 升高
(2)Ca2++CCaCO3↓、Mg2++2OH-Mg(OH)2↓ (3)ac (4)bc (5)蒸发 过滤
(6)NaCl+H2ONaClO+H2↑