课时跟踪训练(一) 化工生产过程中的基本问题
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．有关接触法制硫酸的叙述不正确的是( )
A．硫黄和黄铁矿均可作为生产原料
B．SO2转化为SO3，需在催化剂加热条件下进行
C．热交换器可对生成气体冷却，对原料气体加热
D．从吸收塔出来的硫酸经浓缩后可以变成发烟硫酸
2．下列说法正确的是( )
A．合成硫酸的工业尾气可以直接排入大气
B．进入接触室的气体，必须先经净化、干燥
C．从沸腾炉中排出的炉渣可以作为肥料
D．在高温、高压下由SO2和O2合成SO3
3．在工业生产硫酸中，在吸收塔内用来吸收三氧化硫的是( )
A．H2O B．稀硫酸
C．浓硫酸 D．氨水
4．工业上生产硫酸，回收尾气中SO2气体，最好选用的是( )
A．氨水 B．NaOH
C．Ca(OH)2 D．浓硫酸
5．接触法制硫酸的沸腾炉出来的炉气必须经过净化处理，其正确过程是( )
A．洗涤、干燥、除尘 B．干燥、除尘、洗涤
C．除尘、洗涤、干燥 D．除去硒和砷的化合物
6．为了提高硫酸工业的综合经济效益，下列做法正确的是( )
①对硫酸工业生产中产生的废气、废渣、废液进行综合利用 ②充分利用硫酸工业生产中的“废热” ③不把硫酸厂建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区
A．① B．②
C．③ D．①②③
7.在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室(如右图)，图中在a、b、c处流入或流出的气体正确的是( )
A．a处SO2、N2 B．b处SO2、O2、N2
C．a处SO3、O2 D．c处SO3、N2
8．硫酸制造业中采取以下几种措施：①改进煅烧黄铁矿的技术；②氧化二氧化硫时使用催化剂；③在氧化二氧化硫的设备中安装热交换器；④将二氧化硫进行多次循环氧化；⑤回收利用尾气中的二氧化硫。其中能减少酸雨产生的措施是( )
A．①②④⑤ B．②③④⑤
C．①②③④⑤ D．④⑤
9．在制硫酸的工业中有以下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0，下列说法错误的是( )
A．生产中通入过量的空气，可以提高二氧化硫的转化率
B．生产中选择400～500 ℃，不仅能增大反应速率，而且催化剂的活性好
C．根据实际情况在生产中选择常压，可以提高综合经济效益
D．在催化反应室被氧化生成的三氧化硫，进入吸收塔被水吸收制成硫酸
10．有关硫酸工业综合经济效益的说法中，正确的是( )
A．甲地有丰富的硫铁矿资源，水源、能源充足，交通便利，是风景秀丽的旅游胜地，虽然当地使用硫酸的工业不多，但为提高当地经济效益宜建硫酸厂
B．为减少SO2对空气的污染，可以建筑高烟囱，使含SO2的尾气在高空扩散稀释，保证地面达到安全浓度
C．硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体残渣、废酸和废水等
D．选择硫酸厂厂址时，当经济利益与环保问题有冲突时，为提高人们的物质生活水平，应先考虑经济利益的问题
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2＋O2??2SO3(放热反应)。已知常压下平衡混合气体中SO3体积分数为91%。试回答：
(1)在生产中常用过量的空气是为了__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)加热到400～500 ℃是由于_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)压强采用________，原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)常用浓H2SO4来吸收SO3，而不用水，因为________________________________
________________________________________________________________________。
12．(13分)工业制硫酸生产流程如下图所示：
(1)我国黄铁矿资源比较丰富，但很多工厂仍以硫黄为原料生产硫酸，理由是________________________________________________________________________。
(2)在催化反应室，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的是______________。
A．升高温度 B．减小压强
C．不断补充空气 D．及时分离出SO3
(3)在生产中为提高催化剂催化效率采取了哪些措施？______________________________(至少答出两点措施)。
(4)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2 7%、O2 11%、N2 82%。在500 ℃，0.1 MPa条件下达到平衡时，各种气体的体积比为V(SO2) ∶V(SO3)∶V(O2)∶V(N2)＝0.46∶6.54∶7.73∶82，则SO2的转用率为________。
13．(12分)硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。
(1)硫酸的最大消费渠道是化肥工业，用硫酸制造的常见化肥有________________(任写一种)。
(2)硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有____________(填写序号)。
A．矿石加入沸腾焙烧炉之前先粉碎
B．使用V2O5作催化剂
C．催化反应室中使用适宜的温度
D．净化后的炉气中要有过量的空气
E．催化氧化在常压下进行
F．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
(3)在硫酸工业中，通过下列反应使二氧化硫转化为三氧化硫：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(放热反应)
在实际工业生产中，常采用“二转二吸法”，即将第一次转化生成的SO3分离后，将未转化的SO2进行二次转化，假若两次SO2的转化率均为95%，则最终SO2的转化率为________。
(4)硫酸的工业制法过程涉及三个主要的化学反应及相应的设备(沸腾炉、接触室、吸收塔)。
①三个设备分别使反应物之间或冷热气体间进行了“对流”。请简单描述吸收塔中反应物之间是怎样对流的。___________________________________________________________。
②工业生产中常用氨—酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的。用化学方程式表示其反应原理(只写出2个化学方程式即可)。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．(13分)以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：
(1)接触室中发生反应的化学方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)________。
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
b．过量空气能提高SO2的转化率
c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(3)每160 g SO3气体与H2O化合放出260.6 kJ的热量，该反应的热化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。
SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是__________________________________________。
答 案
1．选D 在吸收塔中，用98.3%的硫酸吸收SO3得到的就是“发烟硫酸”，可用水或稀硫酸稀释，制得各种浓度的硫酸，故D项不正确。
2．选B 硫酸工业的尾气中含有SO2气体，不能直接排入大气，A错；沸腾炉中排出的炉渣中含有Fe2O3、砷、硒化合物等，不能用作肥料，C错；D项中的反应在常压下经济效益较好。
3．选C 用水吸收SO3会产生酸雾，腐蚀设备，所以用浓硫酸来吸收SO3。
4．选C 工业上用廉价的Ca(OH)2吸收尾气中的SO2，使其生成CaSO3，然后再用H2SO4处理，从而得到含量较高的SO2，可返回用作原料，故选C。
5．选C 沸腾炉出来的气体中含有矿尘以及砷、硒化合物等，这些物质能使催化剂中毒，可通过除尘、洗涤除去；水蒸气对设备和生产有不良影响，必须干燥。
6．选D ①建立处理“三废”措施，严格执行国家“三废”排放标准；②变“三废”为宝，实行综合利用。尽可能地利用“废气、废渣、废液、废热”，既可以提高原料的利用率，降低成本，又能减少对环境的污染。硫酸厂对环境的污染是比较严重的，不能建立在人口稠密的地区和环保要求高的地区。
7．选B a处通入的是温度较低的原料气(SO2、O2和N2)，经过热交换器的预热，b处得到的是温度较高的混合气体(SO2、O2、N2)，然后该气体经过接触室的上端进入接触室反应生成SO3，由于该反应是可逆反应，所以c处流出的气体中，既有SO3和N2，同时还含有SO2、O2。
8．选D 减少酸雨产生，即减少向环境中排放SO2，④和⑤能达此目的。
9．选D 用水吸收三氧化硫容易形成酸雾，应用98%硫酸吸收三氧化硫。
10．选C 硫酸厂是污染性的企业，不应建在风景区；当地使用硫酸的工业不多，也不宜建硫酸厂，因为硫酸的远程运输成本高，危险性大，故A错误；将SO2排放到高空，SO2的总量不会减少，且会形成酸雨危害环境，故B错误；选择硫酸厂厂址在考虑经济利益的同时，必须考虑环保问题，也就是要提高综合社会效益，故D错误。
11．解析：此题考查了在硫酸工业中运用化学平衡原理选择适宜生产条件的能力。选择适宜的反应条件，要从浓度、温度、压强、催化剂等条件中考虑该反应的速率、转化率，同时还要考虑工业生产的实际情况。如第(2)(4)两问是考虑速率问题，第(1)(3)两问则是考虑化学平衡问题，且第(3)问还要考虑生产的实际情况。
答案：(1)增大氧气的浓度，提高成本较高的SO2的转化率
(2)在此温度下，催化剂活性最好，反应速率快，可缩短达到平衡的时间，提高单位时间内SO3的产率
(3)常压 因常压下平衡混合气体中SO3的体积分数已达很高，若再加压，对设备动力系统要求高，成本高，加压已无实际意义
(4)用水吸收易形成酸雾，降低吸收速率，同时腐蚀设备
12．解析：二氧化硫转化为三氧化硫的反应为正反应气体体积减小的放热反应，所以低温高压有利于提高二氧化硫的转化率，增加反应物O2的浓度和减少生成物SO3的浓度，可使化学平衡向正方向移动，提高SO2的转化率。在生产过程中，氮气没有参加反应，所以其体积不变，则可看作反应前气体的体积SO2、O2、N2分别为7 L、11 L、82 L，反应后SO2的体积为0.46 L，所以SO2的转化率为×100%＝93.4%。
答案：(1)黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物多，处理成本高 (2)CD
(3)①净化气体；②控制温度在400～500 ℃；③增大催化剂与反应气体的接触面积 (4)93.4%
13．解析：(2)根据化学平衡原理来确定的条件有D项(增大反应物浓度，使平衡正向移动)；根据化学平衡移动原理，降温有利于平衡正向移动，保持适宜温度是为了使催化剂效率最高。
(3)转化率为95%＋(1－95%)×95%＝99.75%。
(4)SO2用氨水吸收后再用H2SO4处理，可得相应化肥，SO2可以再次循环利用。
答案：(1)(NH4)2SO4(或K2SO4) (2)D (3)99.75%
(4)①SO3从吸收塔底部进入，吸收剂(浓硫酸)从顶部下淋，形成对流
②SO2＋NH3·H2O===NH4HSO3
2NH4HSO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2H2O＋2SO2↑
[或SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O
(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑]
14．解析：本题主要考查硫酸工业、热化学方程式的书写、计算等。
(1)SO2和O2在接触室发生反应生成SO3：2SO2＋O22SO3。
(2)选项a，将黄铁矿粉碎能增加反应物接触面积而加快反应速率。选项b，增加反应物空气(O2)浓度能提高SO2的转化率。选项c，催化剂对转化率无影响。选项d，矿渣中含有Fe2O3，可用于冶炼铁。
(3)160 g SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出260.6 kJ热量，则1 mol SO3(g)与H2O(l)反应生成H2SO4(l)放出130.3 kJ热量，则相关热化学方程式为SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝－130.3kJ/mol。
答案：(1)2SO2＋O22SO3
(2)abd
(3)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)
ΔH＝－130.3 kJ/mol
(4)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO
课时跟踪训练(七) 无机非金属材料
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列说法正确的是( )
A．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品
B．水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2
C．SiO2很稳定，与所有的酸都不反应
D．将石棉(CaMg3Si4O12)化学式改写成氧化物的形式为3(MgO·CaO)·4SiO2
2．[双选题]下列属于新型无机非金属材料的是( )
A．高强度水泥 B．钢化玻璃
C．氧化铝陶瓷 D．光导纤维
3．科学家发现的C60是一种新的分子，它是空心的，具有类似足球的结构，被称为“分子足球”；最近日本科学家确认世界上还存在一种“分子足球N60”，它与C60的结构相似，而且在高温或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。对于N60，下列说法中正确的是( )
A．N60是化合物，不是单质
B．N60与14N都是氮的同位素
C．N60没有同素异形体
D．N60的发现开辟了能源世界的新天地，N60将会成为较好的火箭燃料
4．高温下发生反应SiO2＋3CSiC＋2CO↑，其中氧化剂与还原剂的质量比为( )
A．1∶3 B．5∶3
C．1∶2 D．2∶1
5．下列叙述正确的是( )
①普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙
②制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂
③陶瓷的种类很多，主要分为土器、瓷器和炻器等
④高温结构陶瓷、生物陶瓷和压电陶瓷都属于新型无机非金属材料
⑤硅氧四面体结构的特殊性决定了硅酸盐材料大多具有稳定性、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点
⑥水泥砂浆又称混凝土
A．①②③⑥ B．①③④⑤
C．①②③④⑤ D．②③④⑥
6．根据水泥、玻璃和陶瓷的生产过程，总结出硅酸盐工业的一般特点是( )
①原料一定是含硅元素的物质 ②生成物是硅酸盐
③反应条件是高温 ④发生复杂的物理、化学变化
A．①和② B．①②③
C．①③④ D．①②③④
7．氮化硅(Si3N4)是一种具有耐高温等优异性能的新型陶瓷，工业上可用下列方法制取：3SiO2＋6C＋2N2高温,Si3N4＋6CO，下列说法正确的是( )
A．氮化硅性质活泼，易与其他物质反应
B．氮化硅中氮元素的化合价为－3
C．上述反应中，N2是还原剂，SiO2是氧化剂
D．上述反应中，每生成1 mol Si3N4，N2得到6 mol电子
8．四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g)高温,Si(s)＋4HCl(g)。下列说法合理的是( )
A．光导纤维的主要成分是硅单质
B．减小压强有利于加快化学反应速率
C．高温下，氢气的还原性强于硅
D．混入少量空气对上述反应无影响
9．下列关于无机非金属材料的说法中正确的是( )
A．传统无机非金属材料是指：光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差
C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D．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
10．在高新技术蓬勃发展的今天，陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”，广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域。下列说法中正确的是( )
A．新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料
B．新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷
C．制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主
D．现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异，具有很好的延性和超塑性
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(10分)获取知识和信息是现代人不可缺少的能力，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。
(1)光导纤维是一种高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯，能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是________，它属于________材料。
信息产业的核心材料是高纯度的硅，高纯度的单晶硅生产方法之一：SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸点33.0 ℃)Si超纯硅(多晶硅)―→单晶硅
用得较多的另一种方法(之二)是：用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用得硅烷(SiH4)，再加热分解得高纯硅。
单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。
根据上述信息回答以下问题：
(2)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？
(3)写出方法二中生产高纯硅的两个化学方程式：
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
12．(10分)工业生产中，利用不同原料或添加不同的化学物质，以及采用不同的工艺过程等，可制得多种性能、用途的玻璃。
(1)普通玻璃制造过程所发生的化学反应主要是________________________________，
________________________________________________________________________。
(2)现有三种物质：a.含有钾、铅的原料，b.B2O3，c.某些金属氧化物或盐。
①制造化学仪器的玻璃需加入的物质是__________。(填编号，下同)
②制造光学仪器的玻璃需加入的物质是________。
③制造颜色不同的玻璃需加入的物质是________。
(3)与普通玻璃相比具有相同组成的是________。
A．钢化玻璃 B．光学仪器玻璃
C．石英玻璃 D．有色玻璃
13．(12分)X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。有关生产过程如下：
为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可做光导纤维。
按要求回答下列问题：
(1)C的化学式为______________；X的化学式为__________________。
(2)写出下列方程式：
反应②的化学方程式_______________________________________________________；
反应⑦的离子方程式_____________________________________________________。
14．(18分)高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
(已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃)。
(1)写出步骤a的化学方程式_________________________。此反应不能证明C的非金属性比Si强，请你用一个化学方程式来说明C的非金属性比Si强的事实
________________________________________________________________________。
(2)步骤b经过冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点—84.7 ℃)，提纯SiHCl3的主要化学操作的名称是_____________。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：
①装置B中的试剂________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是__________________________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是____________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及________________________________________________________________________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，需再加入的试剂(填写字母代号)是________。
a．碘水 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液
答 案
1．选A 水晶、玛瑙、光纤的主要成分都是SiO2，硅胶的主要成分为SiO2·xH2O，B项错误。SiO2可与氢氟酸反应，C项错误。石棉改写成氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2，D项错误。
2．选CD 玻璃、水泥和陶瓷都属于传统硅酸盐产品，氧化铝陶瓷有很高的熔点和硬度，属于新型陶瓷。
3．选D N60是同种元素形成的纯净物，是单质不是化合物，A项不正确。同位素的概念适用对象为原子，而N60为分子，故B项错误。同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，N元素除了以N60形式存在外，更多、更普遍的存在形式是N2，即N60与N2是同素异形体。题干最后一句所提供的信息，说明N60可以提供大量能量，D正确。
4．选C 在反应中碳既作氧化剂又作还原剂，根据氧化还原反应的规律可知，氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。
5．选C 水泥砂浆是水、水泥、沙子的混合物，在建筑上用作黏合剂；混凝土是水泥、沙子和碎石等的混合物，大量用于建筑、道路等工程中，⑥说法错误。
6．选D 硅酸盐工业包括水泥、玻璃和陶瓷的制取等。这些工业的特点为需要用含硅的物质作原料，均需在高温条件下发生复杂的物理、化学变化。
7．选B 由Si3N4耐高温可知其性质稳定，A不正确。N元素的非金属性强于Si，故在Si3N4中N元素的化合价为－3价，B项正确。由题给方程式可知，N2是氧化剂，C是还原剂，SiO2既不是氧化剂又不是还原剂，C不正确。在上述反应中，每生成1 mol Si3N4，N2得到12 mol电子，D不正确。
8．选C 光导纤维的主要成分是SiO2，A不正确。减小压强会使化学反应速率减小，B不正确。在高温下硅能与空气中的O2发生反应，影响生成物的纯度，D不正确。
9．选C A项中光导纤维是新型无机非金属材料；B项中强度比较差是错误的；D项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其主要成分都不是硅酸盐。
10．选B 新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出硅酸盐的范围，不再是传统的硅酸盐材料，A不正确。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料，C不正确。目前，人们制造的许多新型陶瓷材料，虽然性能优异，但仍然属于脆性材料，延性不好，D不正确。
11．解析：本题考查了硅、二氧化硅的性质、用途。光导纤维的主要成分是SiO2，属于(新型)无机非金属材料。由题信息，硅是越纯越好，由碳还原得到的是粗硅，需要提纯。
答案：(1)SiO2 (新型)无机非金属
(2)由碳还原SiO2得到的单质硅中，杂质含量过高，将它用HCl处理得到低沸点的SiHCl3，便于蒸发提纯，然后再还原得到高纯硅。
(3)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑
SiH4Si＋2H2
12．解析：(2)加入含钾、铅的原料可用来制造光学玻璃；加入B2O3制成的玻璃耐化学腐蚀、耐温度急剧变化，可用于制造化学仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到不同颜色的玻璃。
(3)钢化玻璃是将普通玻璃加热软化后急速冷却得到的。
答案：(1)Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2
(2)①b ②a ③c (3)A
13．解析：由I可做光导纤维，可知I为SiO2，递推可知F为H2SiO3，H为Na2SiO3；由F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀结合框图可知G为AgCl，进而可以确定C为SiCl4，结合X的性质最终确定X为Si3N4。
答案：(1)SiCl4 Si3N4
(2)SiCl4＋4NH3===Si(NH2)4＋4HCl
SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3＋2HCO
14．解析：(1)利用碳酸的酸性比硅酸的酸性强可证明C的非金属性比Si强。
(2)利用两种液体的沸点不同，因此提纯SiHCl3的操作的名称为蒸馏(或分馏)；根据题干SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中自燃可知道H2的作用之一就是排尽装置内空气，防止SiHCl3自燃，B的作用就是干燥H2，所以选用浓H2SO4。由于通入D中应是稳定的SiHCl3与过量H2的气流，所以C装置要水浴加热。由D装置应加热到1 000～1 100 ℃，所以必须用耐高温的石英管。鉴定是否含铁单质，可用氯水溶解后再用KSCN溶液检验。
答案：(1)SiO2＋2C高温,Si＋2CO↑
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3
(2)蒸馏(或分馏)
(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3气化
②有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化
SiHCl3＋H2300 ℃,Si＋3HCl
③排尽装置中的空气 ④bd
课时跟踪训练(三) 纯碱的生产
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。“侯氏制碱法”中的碱是指下列的( )
A．NaOH B．K2CO3
C．Na2CO3 D．NaHCO3
2．下列属于侯氏制碱法的优点的是( )
A．氨和二氧化碳由合成氨厂提供
B．母液可回收制氯化铵
C．氯化钠的利用率达96%
D．以上全是
3．下列说法不正确的是( )
A．“联合制碱法”和“氨碱法”的化学反应原理中都有下列化学反应
NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑
B．“联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺
C．“氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺
D．“联合制碱法”和“氨碱法”都有一定的局限性
4．工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨气和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、焙烧而得到纯碱)，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中( )
A．KHCO3溶解度较大
B．KHCO3溶解度较小
C．K2CO3溶解度较大
D．K2CO3溶解度较小
5．下列说法中不正确的是( )
A．用联合制碱法制造纯碱和氯化铵，原料的利用率高，不必考虑环境保护的问题
B．化工生产技术始终是在不断创新中发展，侯氏制碱法也还需要改进
C．社会对纯碱的需求是纯碱生产技术创新发展的原动力
D．纯碱生产技术的再创新需要多门学科、多种技术的协同作用
6．工业上将相同物质的量的NaCl、CO2、NH3在30 ℃时配成溶液，此时溶液中无晶体。当降温至某温度时，开始析出晶体，此晶体是( )
温度/℃
溶解度/g
盐
0
10
20
30
NH4Cl
29.4
33.3
37.2
41.1
NH4HCO3
11.9
15.9
21.0
27.0
NaHCO3
6.9
8.15
9.6
11.1
NaCl
35.7
35.8
36.0
36.4
A．NH4Cl B．NH4HCO3
C．NaHCO3 D．NaCl
7．某工厂依据生产纯碱的工艺流程设计用CaSO4、H2O、NH3、CO2制备(NH4)2SO4。其工作过程如下：
下列推理不合理的是( )
A．往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4生成
B．生成1 mol (NH4)2SO4至少消耗2 mol NH3
C．直接蒸干滤液能得到纯净的(NH4)2SO4
D．煅烧CaCO3生成的CO2可被循环使用
8．1892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程
下列有关说法不正确的是( )
A．从理论上看，循环生产时不需要再补充NH3
B．从绿色化学原料充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷是：氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物
C．氨碱法生产过程中将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3来循环使用
D．从理论上看，每再生产1 mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2
9．1791年，法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱，该方法分三步：
①用NaCl与H2SO4反应制Na2SO4：
2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑
②用焦炭还原Na2SO4制Na2S：
Na2SO4＋4CNa2S＋4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3：
Na2S＋CaCO3Na2CO3＋CaS
下列说法正确的是( )
A．②③两步都是氧化还原反应
B．只有第②步是氧化还原反应
C．该方法对生产设备基本没有腐蚀
D．该方法对环境污染较小
10．反应NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl是“氨碱法”的重要化学反应，以下是对该反应涉及的有关知识的部分见解，其中不正确的是( )
A．该条件下NaHCO3的溶解度较小
B．NaHCO3不是纯碱
C．析出固体后的溶液为NaHCO3的不饱和溶液
D．析出固体后的溶液为NaHCO3的饱和溶液
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：
(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(3)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)＝__________________。
12．(12分)侯氏制碱法原理是：将NH3和CO2气体通入饱和食盐水中即可获得NaHCO3和NH4Cl的混合物，然后分离出NaHCO3再加热制得纯碱。其流程如下：
参照下表：
物质
CO2
NH3
NaHCO3
NH4Cl
NaCl
溶解度(20 ℃)
V水∶V二氧化碳＝1∶1
V水∶V氨气＝1∶700
9.6 g
37.2 g
a g
回答下列问题：
(1)气体A、B依次是________。
A．CO2、NH3 B．NH3、CO2
C．任何顺序都可以
(2)写出(Ⅰ)和(Ⅱ)步骤总反应的化学方程式____________________________________
________________________________________________________________________。
由反应原理可知，a________9.6(填“＜”、“＞”或“＝”)。
(3)操作(Ⅲ)的名称是________，化学实验室进行该操作用到的玻璃仪器有________________。
(4)经步骤(Ⅲ)所得液体中含有的盐为(写化学式)________。经过________(填操作名称)后可以得到化肥。
(5)每当通入NH3 44.8 L(标准状况下)时可以得到纯碱100.0 g，则NH3的利用率为________。
13．(12分)根据侯德榜制碱原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～35 ℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质后转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g水)
盐
溶解度
温度/℃
NaCl
NH4HCO3
NaHCO3
NH4Cl
0
35.7
11.9
6.9
29.4
10
35.8
15.8
8.1
33.3
20
36.0
21.0
9.6
37.2
30
36.3
27.0
11.1
41.4
40
36.6
－①
12.7
45.8
50
37.0
－
14.5
50.4
60
37.3
－
16.4
55.3
100
39.8
－
－
77.3
注：①>35℃ NH4HCO3会分解。请回答：
(1)反应温度控制在30～35 ℃，是因为若高于35 ℃，则____________，若低于30 ℃，则______________；为控制此温度范围，采取的加热方法为_________________________。
(2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是___________________________________。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是______________________________________________。
用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去____________________________杂质(用化学式表示)。
(3)过滤所得的母液中含有______________________(用化学式表示)，需加入________，并做进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。
14．(14分)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
(1)上述生产纯碱的方法称________，副产品的一种用途为________。
(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出上述流程中X物质的化学式是________。
(4)使原料氯化钠的利用率从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，从沉淀池中取出沉淀的操作是________________________________。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加________。
(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品。通氨气的作用有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
a．增大NH的浓度，使NH4Cl更多地析出
b．使NaHCO3更多地析出
c．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
答 案
1．选C 本题中的碱指的是纯碱Na2CO3。
2．选D 侯氏制碱法的优点有原料易得，NaCl的利用率高，而且产生的NH4Cl可以作肥料。
3．选B “氨碱法”将NH4Cl和Ca(OH)2再反应，使NH3循环利用；“联合制碱法”是制得纯碱和副产品氯化铵。
4．选A 氨碱法制取Na2CO3的原理是，在精制的食盐水中分别通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，当Na＋、HCO浓度较大时便析出NaHCO3晶体，将过滤得到的NaHCO3煅烧得Na2CO3，由于KHCO3溶解度较大，无法从溶液中析出，故无法利用其分解制取K2CO3。
5．选A 化工生产一般都会产生污染物，要科学地评价纯碱生产技术及其他化工生产技术，环境保护也需考虑。
6．选C 据表中数据可知，随温度的降低，NaHCO3的溶解度始终最小，故首先析出的物质应是NaHCO3。
7．选C 观察流程图可知，甲中已通入了足量的NH3，往甲中通CO2的目的是与NH3反应生成(NH4)2CO3，从而有利于(NH4)2SO4的生成，A、B正确；煅烧生成的CO2可以通入甲中循环使用，D正确。
8．选C 工业制碱的原理涉及反应：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气，将氯化铵进行了循环利用，所以从理论上讲，是不需要补充氨的。但是在生产过程中，NaCl母液被弃去，氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙，这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系式及原子守恒，从理论上看每生产1 mol Na2CO3，需再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2。
9．选B 氧化还原反应是有元素化合价变化的反应，第③步反应无化合价变化，不是氧化还原反应，A不正确；该生产中产生HCl，对设备严重腐蚀；第②步反应生成的CO是大气污染物，故C、D不正确。
10．选C 该条件下NaHCO3的溶解度不大，因此析出NaHCO3，析出后应为NaHCO3的饱和溶液。
11．解析：(3)联合制碱法反应的化学方程式为NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，总反应可看作是2NH3＋2NaCl＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2NH4Cl，所以，原子利用率(%)＝×100%＝×100%。
答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl(饱和)===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
(3)×100%
12．解析：(1)氨气在水溶液中溶解度大，故侯氏制碱法中先向饱和食盐水中通入NH3，后通入CO2。
(2)由反应原理：饱和食盐水中析出NaHCO3沉淀，故同温下NaCl的溶解度大于NaHCO3的溶解度，a>9.6。
(5)由反应转化关系：NH3～NaCl～Na2CO3，当得到100.0 g纯碱时，消耗NH3为×2＝1.887 mol，则NH3的利用率为×100%＝94.34%。
答案：(1)B
(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl ＞
(3)过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒
(4)NaHCO3、NH4Cl(NaCl写与不写均可) 结晶
(5)94.34%
13．解析：(1)温度超过35 ℃，NH4HCO3会分解，反应速率受温度的影响，温度低，反应速率慢，此温度下，用水浴加热较为好控制。
(2)反应需要保持一段时间，使其反应充分。NaHCO3晶体表面会附着未反应完的NaCl、NH4HCO3及生成的NH4Cl等，需水洗除去。
(3)加入盐酸可使NaHCO3转化为NaCl，也可使NH4HCO3转化为NH4Cl。
答案：(1)NH4HCO3分解 反应速率降低 水浴加热
(2)使反应充分进行 NaHCO3的溶解度最小
NaCl、NH4Cl、NH4HCO3
(3)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 HCl
14．解析：(1)、(2)两问题为识记性题目。(3)需要在理解原理的基础上作出回答。(4)原料利用率和基本实验操作的考查。“循环操作”是提高原料利用率、解决环境污染等问题的关键思想。过滤是初中就要求掌握的基本操作。(5)本问题是Cl－的检验，这是中学常见离子的检验。(6)实际是平衡理论的具体应用。
答案：(1)联合制碱法或侯氏制碱法 制化肥或作电解液等(其他合理答案均可)
(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓
(3)CO2
(4)Ⅰ 过滤
(5)稀硝酸和硝酸银溶液 (6)ac
课时跟踪训练(九) 高分子化合物与材料
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．[双选题]下列说法不正确的是( )
A．高分子化合物不溶于任何溶剂
B．线型结构的高分子可能带支链
C．从实验测得高分子化合物的相对分子质量只能是平均值
D．高分子材料可作为电绝缘材料，因为其相对分子质量大
2．下列不属于有机高分子材料的基本性质的是( )
A．热塑性和热固性 B．延展性
C．高强度 D．电绝缘性
3．[双选题]下列说法中正确的是( )
A．只有热塑性高分子材料才可能是塑料
B．用于包装食品的塑料通常是聚氯乙烯
C．有机玻璃是一种透光性好的塑料制品
D．塑料在自然环境下不易分解，可造成白色污染
4．对下列化学反应分析的判断不正确的是( )
A．反应类型属于缩聚反应
B．反应类型属于加聚反应
C．生成物可划归为烃
D．生成物分子中链节不只一种
5．下列塑料的合成，所发生的反应类型与另外三种不同的是( )
A．聚乙烯塑料( ?CH2－CH2? )
B．聚氯乙烯塑料()
C．酚醛树脂()
D．聚苯乙烯塑料()
6．下面是一种线型高分子链的一部分：由此分析，此高聚物的单体最少有( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
7．下列有关复合材料的说法中，正确的是( )
A．复合材料就是两种材料未经处理掺杂在一起来使用的材料
B．玻璃钢是目前合成的唯一一种复合材料
C．合成复合材料时不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各种组分材料的含量来满足不同的需要
D．复合材料的研究已到一定程度，从应用来看没有广阔的前景
8．PHB塑料是一种可在微生物作用下降解的环保型塑料，其结构简式为。下面有关PHB说法不正确的是( )
A．PHB是一种聚酯
B．PHB的单体是
C．PHB的降解产物可能有CO2和H2O
D．PHB通过加聚反应制得
9．下列关于塑料的说法中，不正确的是( )
A．塑料大都是以石油裂解产物和天然气为原料生产的
B．利用热塑性塑料和热固性塑料的性质加工制成塑料制品
C．在塑料中加入一些填料只是为了降低塑料价格
D．塑料改性的主要方法除了填充改性外，还有共混改性和共聚改性
10．下列说法不正确的是( )
A．高分子材料的不稳定性对人们没有任何好处
B．高分子材料的老化主要包括高分子链之间发生交联而变硬、变脆、丧失弹性，高分子链发生断裂、相对分子质量降低而变软，发黏等
C．高分子材料在使用过程中应避免接触能与其发生反应或催化这种反应的物质
D．可降解材料是指各项性能在保存和使用期内满足要求，使用后在自然环境中可降解为无害物质的材料
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)(1)合成材料，其单体可以涂在手术伤口表面，在数秒内发生固化(加聚)并起黏结作用，以代替通常伤口的缝合线，是一种性能优良的功能高分子材料，写出该化合物的单体发生固化时反应的化学方程式：________________________。
(2)高分子化合物A和B的部分结构如下：
①高分子化合物A是由单体____________________(填结构简式)聚合而成的，属于________反应。
②高分子化合物B是由单体______________________(填结构简式)聚合而成的，属于________反应。
12．(12分)A是烃的含氧衍生物，还原A生成醇B，氧化A生成羧酸C。由B、C发生缩聚反应可生成高分子化合物D，D的结构简式为
试回答：
(1)D属________(填“体”或“线”)型高分子化合物，它一般________填(“易”或“不易)导电。
(2)B的名称为__________________。
(3)C的分子式为________________。
(4)写出由B、C制取D的化学方程式：______________________________________
________________________________________________________________________。
13．(12分)橡胶树是热带植物，在我国海南已有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构简式为。
试回答下列问题：
(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是________________________________________
________________________________________________________________________，
天然橡胶加入适当的硫黄进行硫化后，其结构由________变成________，因而硫化橡胶________(填“能”或“不能”)溶于汽油。
(2)天然橡胶中加入溴水，溴水________(填“能”或不“能”)褪色。
14．(14分)感光性高分子也称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料。其结构简式为
试回答下列问题：
(1)若它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试推断这两种单体的结构简式____________，____________。
(2)写出在(1)中由两种单体生成高聚物的化学反应方程式：_____________________，
________________________________________________________________________。
(3)对此高聚物的性质判断不正确的是( )
A．在酸性条件下可以发生水解
B．此高聚物不能使溴水褪色
C．此高聚物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．此高聚物可与液溴发生取代反应
E．此高聚物水解后可得到另外一种高聚物
答 案
1．选AD 高分子化合物的分子式中的n可以是不同的数值，因此高分子化合物实质上是混合物，它的相对分子质量只能是一个平均值。线型结构的高分子化合物能溶于适当的溶剂，而体型高分子化合物一般则不溶于有机溶剂，不能一概而论。线型高分子材料可以是直链也可以是带支链的。高分子材料一般是电绝缘性的，因此可以作电绝缘材料，但这并不是因为其相对分子质量大的缘故。
2．选B 高分子化合物的结构是稳定的，原子之间不能随便移动，故不具有延展性。
3．选CD 塑料有热塑性的，也有热固性的；聚氯乙烯易分解形成有毒的氯气，不可作为食品包装塑料用，用作食品包装的应是聚乙烯塑料；有机玻璃是一种透光性好、质轻、耐水、耐酸碱、抗霉、易加工的塑料制品，它是一种高聚酯；塑料在自然环境下难于分解、腐烂，会造成白色污染，故本题答案为C、D。
4．选A 题给反应是加聚反应，生成物中仅含碳氢两种元素，所以它可划归为烃。单体是两种，链节还可以表示为。
5．选C 酚醛树脂的合成发生的是缩聚反应。
6．选C 由主链链节上每个碳原子全部以单链相连可知链节上每两个碳原子形成一种单体，其单体为CH2===CH2、CH2===CH—Cl、。
7．选C 复合材料由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体组成，并不是简单的掺杂；复合材料的种类有很多；复合材料有优良的性能，有广阔的研究前景。
8．选D PHB是由通过发生缩聚反应生成的一种高聚酯。
9．选C 在塑料中加入一些填料，除了降低塑料价格，还可改善塑料的性能。
10．选A 有时高分子材料的不稳定性也可被人们利用。如聚乳酸纤维用于外科手术的缝合线，它与人体具有很好的相容性，当伤口愈合后不需拆线。
11．解析：(1)由可知它是由发生加聚反应得到的。
(2)①A的链节为，单体为CH2===CHCOOH，由于单体与链节的组成是相同的，故该聚合反应为加聚反应。
②B的链节为，单体为，单体与链节的组成不同，可以看出是—NH2脱去1个H与—COOH脱去一个—OH结合生成H2O，故该聚合反应为缩聚反应。
答案：(1)
(2)①CH2===CHCOOH 加聚
② 缩聚
12．解析：题给信息有：C(羧酸)AB(醇)，说明A、B、C三种物质分子中所含碳原子数和碳链结构相同。由高分子化合物中存在结构，可知D是由醇与羧酸通过酯化反应缩聚而成的高聚物。在酯化反应中，羧酸分子中羧基中的保持不变，醇分子中—CH2—O—键保持不变，因此可推断出生成D的是二元羧酸HOOC—COOH和二元醇CH2OH—CH2OH。
答案：(1)线 不易 (2)乙二醇
(3)H2C2O4(或C2H2O4)
(4)nHOOC—COOH＋nHOCH2—CH2OH
13．解析：从天然橡胶的结构简式可知其为线型高分子，能溶于汽油等有机溶剂；同时链节中含有不饱和的碳碳双键，能使溴水褪色；与硫进行硫化后，线型分子间通过硫原子发生交联变成网状结构，故性质也发生改变。
答案： (1)天然橡胶是线型结构 线型结构 网状结构 不能 (2)能
14．解析：首先分析出高聚物的单体是
，再结合题意，酯化前的两种单体分别是CH2===CHOH和。对于高聚物来讲，含有的酯的结构可在酸性条件下水解；含有的碳碳双键可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色；苯环上含有的氢可以被液溴中的溴原子取代；高聚物水解后，会得到另一高聚物。
(3)B
课时跟踪训练(二) 人工固氮技术——合成氨
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．合成氨工业上采用循环操作，主要是为了( )
A．加快反应速率
B．提高NH3的平衡浓度
C．降低NH3的沸点
D．提高N2和H2的利用率
2．工业上用氢气和氮气合成氨，氢气的主要来源是( )
A．水和碳氢化合物 B．电解水
C．锌和稀硫酸反应 D．液化空气
3．合成氨工业中控制的反应条件应( )
A．温度越高越好
B．压强越大越好
C．混合气体中氢气含量越高越好
D．所选的催化剂活性越大越好
4．合成氨时既要使氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是( )
①减压 ②加压 ③升温 ④降温 ⑤及时从平衡混合气中分离出NH3 ⑥补充N2或H2 ⑦加催化剂
⑧减小N2或H2的量
A．①④⑤⑦ B．③⑤⑧
C．②⑥ D．②③⑥⑦
5．下列有关催化剂的性质、作用的说法正确的是( )
A．合成氨反应若不使用催化剂，该反应就不能进行
B．反应前后催化剂的质量不改变，但化学性质要改变
C．催化剂能缩短反应到达平衡所用的时间，但催化剂损耗量较大
D．催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率
6．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)(放热反应)，下列说法正确的是( )
A．达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等
B．达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时大
C．达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应的方向移动
D．加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率
7．在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中氮气的体积占22%，氢气的体积占78%，经合成反应达到平衡后，在相同温度和压强下，气体体积缩小至原体积的95%，氮气的转化率接近于( )
A．11.5% B．10.5%
C．9.75% D．13.2%
8．对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是( )
A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响
B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间
C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有增大压强对化学平衡状态有影响
D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增大压强无此作用
9．一定条件下，合成氨气反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是( )
A．16.7% B．20.0%
C．80.0% D．83.3%
10．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确的是( )
A．达到平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，H2的浓度比原平衡也大
B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了NH3的产率
C．达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率
D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)工业上合成氨的化学反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) (正反应为放热反应)。
(1)使用铁触媒催化剂是为了_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)通常采用1×107～3×107 Pa的压强，原因是_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)选择500 ℃左右的温度进行反应，是由于__________________________________
________________________________________________________________________。
(4)将生成的氨及时从混合气中分离出来，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
12．(12分)合成氨工业中，原料气(N2、H2，混有少量CO、NH3)在进入合成塔之前，常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收CO，其化学反应为：CH3COO[Cu(NH3)2]＋CO＋NH3??CH3COO[Cu(NH3)3]·CO (正反应为放热反应)。
(1)必须除去CO的原因是__________________________________________________。
(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收原料气中CO的适宜条件是________________________。
(3)吸收CO后的醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液经适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力而循环使用，其再生的条件是________________________。
13．(12分)已知工业合成氨的化学反应为：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) (放热反应)。
(1)化工生产条件选定的主要原因是(选填字母序号)________。
A．温度、压强对化学平衡的影响
B．铁触媒在该温度时活性大
C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
(2)改变反应条件，会使平衡发生移动。如下图像表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。
当横坐标为压强时，变化趋势正确的是(选填字母序号)________，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是(选填字母序号)________。
(3)当甲烷制氢气合成氨气时，甲烷的转化率为75%时，以5.6×107 L甲烷为原料能够合成________L氨气(假设气体体积均在标准状况下测定)。
14．(14分)为了在实验室中利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。
[实验操作] ①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗中注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气产生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。
②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。
③用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。
回答下列问题：
(1)检验氢气纯度的目的是________________________________________________。
(2)C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是________，防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是_____________________________________，
C瓶内气体的成分是__________________。
(3)在步骤③中，先加热铁触媒的原因是_______________________________________
________________________________________________________________________。
反应管E中发生反应的化学方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
答 案
1．选D 合成氨工业上采用循环压缩，将未反应的N2、H2重新压缩到合成塔中，提高了N2、H2的利用率。
2．选A B、C项生产H2成本太高，不符合实际，D项液化空气得N2；A项正确。
3．选D 工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，似乎压强越大就越有利于平衡向合成氨的方向移动，温度越高达到平衡的时间就越短，易错选A或B。实际上在合成氨的工业生产中，压强不能太大，否则能耗太高，并且对设备的要求高。而根据化学平衡移动原理，此反应温度越低越有利于平衡向正方向移动，但温度太低，则催化剂的催化活性不能很好地发挥，反应速率太慢；为解决上述矛盾，一般选择使催化剂活性最大时的温度。
4．选C 合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0的特点为：可逆、放热、气体分子总数减小。要使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，应选C。
5．选D 反应前后催化剂的质量和化学性质都没有改变，催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率。
6．选B 反应物和生成物浓度是否相等与反应是否达到平衡状态无关，A不正确；升高温度，不论放热反应还是吸热反应的反应速率都加快，C不正确； 催化剂可以同等程度地改变正逆反应的反应速率，D不正确。
7．选A 设混合气体的体积为100 L，反应掉N2的体积为x。
N2 ＋ 3H2??2NH3
开始 22 L 78 L 0
平衡 22 L－x 78 L－3x 2x
由题意：＝95%
解得x＝2.5 L
α(N2)＝×100%＝11.4%。
8．选C 对化学反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，催化剂只能提高反应速率使反应达到平衡状态所用的时间缩短，不能使化学平衡发生移动。施以高压能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的反应方向移动。
9．选A 设达到平衡后混合气体的体积为1L，则其中生成的氨气的体积为1 L×20.0%＝0.2 L。则根据反应的化学方程式有：
N2＋3H2??2NH3 ΔV
1 3 2 2
0.2 L 0.2 L
所以平衡前混合气体的体积为1 L＋0.2 L＝1.2 L，因此反应后气体体积缩小率为×100%＝16.7%。
10．选C 达到平衡后，加入N2平衡向正反应方向移动，NH3的浓度增大了，而H2的浓度会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。
11．解析：工业合成氨使用铁触媒是为了提高化学反应速率；采用1×107～3×107 Pa的压强一方面是为了提高反应速率，同时也可以增大反应物的转化率，但更高的压强则受到设备的限制；选择500 ℃左右的温度，一方面是为了提高反应速率，更主要的是因为催化剂的活性在此温度时最大；将生成的氨液化后分离出来可使平衡向右移动，反应物的转化率能大大提高。
答案：(1)提高反应速率
(2)该反应是一个气体体积减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，压强过高，对动力、设备要求过高，成本增大，也会降低经济效益，所以综合考虑，通常采用1×107～3×107 Pa的压强
(3)合成氨的反应是放热反应，温度升高，不利于氨的生成，但温度过低，反应速率很慢，故采用500 ℃左右的适宜温度，且500 ℃左右时催化剂的活性最大
(4)减小生成物氨的浓度，有利于化学平衡向正反应方向移动
12．解析：合成氨流程中的除杂，是为了除去能使催化剂中毒的物质。题中指出：在合成氨的过程中必须除去CO，因此CO是属于使催化剂中毒的物质。从吸收CO的化学方程式可得：吸收CO的反应是正反应为气体体积缩小的放热反应，因此为了使CO尽可能地被吸收，应采取高压、低温的办法使平衡正向移动；要使醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液再生，即要使平衡逆向移动，故必须采取低压、高温的办法。
答案：(1)防止CO使催化剂中毒
(2)高压、低温，并于醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液中加入较浓氨水 (3)低压、高温
13．解析：(1)合成氨工业条件的选择，增大压强，加快反应速率，提高氨的产率，升高温度主要是考虑催化剂的活性，故A不正确，B正确；压强不能无限大，要考虑设备、材料、动力的限制，C正确。
(2)增大压强，平衡正向移动，图像b正确；升高温度，平衡逆向移动，图像a正确。
(3)由CH4合成氨要经过以下化学反应：
CH4＋H2O===CO＋3H2
CO＋H2O===CO2＋H2
3H2＋N2??2NH3
则CH4与NH3之间的对应关系是CH4～NH3
合成氨的体积为5.6×107 L×75%×＝1.12×108 L。
答案：(1)BC (2)b a (3)1.12×108
14．解析：依据本题思路检验氢气纯度的目的是排除空气，保证实验安全；C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是锌粒与酸脱离；此时再打开弹簧夹b的原因是尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率；此时C瓶内气体的成分是N2和H2；在步骤③中，先加热铁触媒的原因是铁触媒在较高温度时活性增大，加快合成氨的反应速率；反应管E中发生反应的化学方程式是N2＋3H22NH3。
答案：(1)排除空气，保证实验安全 (2)锌粒与酸脱离 尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率 N2、H2
(3)铁触媒在较高温度时活性增大，加快合成氨的反应速率 N2＋3H22NH3
课时跟踪训练(五) 海水的综合利用
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列海水综合利用的过程中，可不涉及化学变化的是( )
A．海水制淡水 B．海水制纯NaCl
C．海水制镁 D．海水制溴
2．以卤水为原料，用下列方法制取镁，其中可行的是( )
A．直接电解卤水在阴极得镁
B．向卤水里加钠可置换出镁
C．卤水与石灰水混合，过滤，洗涤，取沉淀煅烧得氧化镁，用氢气还原氧化镁得镁
D．卤水与石灰水混合，过渡，洗涤，取沉淀加盐酸溶解得MgCl2溶液，将溶液加热蒸发浓缩，再冷却结晶，晶体在氯化氢气氛中加热脱水得无水MgCl2。电解熔融MgCl2得镁
3．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是( )
A．历史最悠久的海水淡化方法是蒸馏法
B．海水中的氘(含HDO 0.03‰)发生聚变的能量，足以保证人类上亿年的能源消费，HDO与H2O化学性质不同
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
D．从海水中提取镁可以采用下列方法：海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2―→MgCl2(熔融)Mg
4．离子膜法制烧碱示意图如下图所示，有关说法正确的是( )
A．a口进水
B．b口进精制饱和食盐水
C．c口出的是Cl－，是由b口进入的
D．d口出的是H2
5．在氯碱工业中，原料盐中的杂质离子危害很高，能破坏离子膜，以下对Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO除去顺序不合理的是( )
A．BaCl2、NaOH、Na2CO3
B．BaCl2、Na2CO3、NaOH
C．NaOH、BaCl2、Na2CO3
D．Na2CO3、BaCl2、NaOH
6．[双选题]从海水中提取的溴占世界产溴量的1/3。已知溴水呈橙色，将SO2气体通入溴水时，可以观察到溴水褪色。则下列有关叙述中正确的是( )
A．SO2使溴水褪色，显示了SO2的漂白性
B．SO2使溴水褪色，显示了SO2的还原性
C．从溴水中提取单质溴，可以用乙醇进行萃取
D．从海水中提取溴过程中多次涉及了氧化还原反应
7．从海水中提取镁，可按如下步骤进行：
①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶过滤、在HCl气体氛围中干燥产物；④将得到的产物熔融电解得到镁。下列说法不正确的是( )
A．此法的优点之一是原料来源丰富
B．第④步电解时阴极产生氯气
C．①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2
D．以上提取镁的过程中涉及化合、分解和复分解反应
8．海洋约占地球表面积的71%，对其进行开发利用的部分流程如下图所示。下列说法不正确的是( )
A．可用BaCl2溶液除去粗盐中的SO
B．从苦卤中提取Br2发生反应的离子方程式为：
2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．试剂1可以选用石灰乳
D．工业上，电解熔融Mg(OH)2冶炼金属镁
9．下列关于海水综合利用的叙述不正确的是( )
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
10．如图所示，利用海水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
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(10分)全球海水中溴的储量丰富，约占地球溴总储量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg·L－1，其工业提取法有：
(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到单质溴。该方法涉及的反应有：
①________________________(写出化学方程式)；
②3Br2＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑；
③BrO＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O。
其中反应②和③的氧化剂分别是________、________。
(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1)，只是将吹出的溴用SO2来吸收，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式________________________________________________________________________。
(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度不同的原理来进行的，实验室中萃取用到的实验仪器名称是____________________，下列可以用海水中的溴萃取的试剂是________(填序号)。
①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸
12．(12分)海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是
Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式。
________________________________________________________________________。
用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：
溶解时：_____________________________________________________________。
过滤时：_____________________________________________________________。
蒸发时：_____________________________________________________________。
13．(14分)海水中镁的总储量约为2.1×1015 t，目前世界上60%的镁来自海水。工业规模海水提镁的流程如图所示：
试回答下列问题：
(1)海水提镁的过程中①、②反应的化学方程式：
①_____________________________________________________________________，
②____________________________________________________________________。
(2)由氯化镁溶液制取无水氯化镁固体，其操作过程是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了使MgSO4完全转化为Mg(OH)2，则加入的生石灰须过量，然后分离得Mg(OH)2沉淀，考虑Ca(OH)2溶解度，应该用______________法分离。
(4)金属镁、铝的工业冶炼方法既有相似之处，又有不同之处，下表是氧化镁和氯化镁的熔沸点数据：
物质
氧化镁
氯化镁
熔点(℃)
2 852
714
沸点(℃)
3 600
1 412
工业上炼镁采用电解熔融氯化镁，而冶炼铝则用电解熔融的Al2O3，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．(14分)海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：
成分
含量/(mg·L－1)
成分
含量/(mg·L－1)
Cl－
18 980
Ca2＋
400
Na＋
10 560
HCO
142
SO
2 560
Br－
64
Mg2＋
1 272
(1)电渗析法淡化海水示意图如上图所示，其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。
①阳极主要电极反应式是__________________________________________________。
②在阴极附近产生少量白色沉淀，其成分有________和CaCO3，生成CaCO3的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③淡水的出口为________(填“a”、“b”或“c”)。
(2)利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：
①提取溴的过程中，经过2次Br－→Br2转化的目的是________________________，吸收塔中发生反应的离子方程式是________________________________。用平衡移动原理解释通空气的目的是____________。
②从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶体的主要操作是________、________、过滤、洗涤、干燥。
③依据上述流程，若将10 m3海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl2的体积为________L(忽略Cl2溶解)
答 案
1．选A A项海水蒸馏可制得淡水，属物理变化；B项除去海水中的许多金属杂质离子时，需发生化学变化；C、D项都是化学变化。
2．选D A项电解，阴极生成H2；B项中Na首先与水反应，不能置换出Mg；C项中H2不能把Mg还原出来；所以只有D合理。
3．选B 氕(H)与氘(D)属于同种元素——氢元素，所以HDO与H2O均属于水，化学性质相同，B错误。
4．选D a口进入的是精制饱和NaCl溶液；b口进入的是含少量NaOH的水；c口出的是淡盐水；d口出的是H2。
5．选D 除杂原则是每一种试剂必须过量，不能引入杂质离子，或者引入的杂质离子利用后加试剂能除去。而D选项加入BaCl2后，再加NaOH时不能将过多的钡离子除去，从而引入新的杂质。
6．选BD 将SO2气体通入溴水时，发生反应Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，显示了SO2的还原性，故A错、B正确；乙醇与水互溶，不能从溴水中萃取单质溴，C错；从海水中提取溴过程中氯化过程，SO2吸收过程，再氯化过程都发生了氧化还原反应，D正确。
7．选B 本题考查海水中提取镁的过程，原料是海水，来源丰富，A选项正确。涉及的化学反应有Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，MgCl2＋6H2O===MgCl2·6H2O，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，在第④步电解时，阴极产生的是金属镁。从以上分析可知，B选项错误，C和D选项正确。
8．选D 工业上采用电解熔融MgCl2的方法来冶炼金属镁，D不正确。
9．选A 利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时，氯气氧化溴离子在pH＝3.5的酸性条件下效果最好；所以在氯化之前要将海水酸化，故A项不正确。
10．选D BaCl2应在Na2CO3之前加入，以便除去过量的Ba2＋，A不正确；电解饱和食盐水用铁作阴极，B不正确；MgCl2·6H2O在空气中加热会发生水解，C不正确。
11．解析：工业提取溴的原理：将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，然后被某些溶液吸收，再提纯即可。方法(3)是利用物理方法，用有机溶剂溶解，因为溴易溶于有机溶剂，作为海水中溴的萃取剂的只能是②四氯化碳。
答案：(1)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 Br2 BrO
(2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
(3)分液漏斗、烧杯 ②
12．解析：(1)海水提取镁的关键是制得无水MgCl2，由于MgCl2为强酸弱碱盐，故MgCl2·6H2O晶体加热脱水时，因Mg2＋的水解不能得到无水MgCl2，工业生产中通常采用的方法是在不断通入干燥HCl气流的条件下加热脱水，以抑制Mg2＋的水解。
(2)除去Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2时，可根据Mg(OH)2与Ca(OH)2溶解度的差异，向混合物中加入MgCl2溶液，使溶解度相对较大的Ca(OH)2转变为难溶的Mg(OH)2和易溶的CaCl2而除去。
(3)实验室中玻璃棒的主要用途为：①搅拌，目的是加快物质的溶解，或使物质混合均匀；当进行蒸发结晶操作时目的是防止因局部过热而导致液滴或晶体飞溅。②引流，目的是使液体沿玻璃棒流入接收仪器中，防止外洒，如：过滤、一定物质的量浓度溶液的配制等。
答案：(1)MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑。
MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑
或Mg(OH)ClMgO＋HCl↑ 干燥的HCl气流抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水蒸气，故能得到无水MgCl2
(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌、过滤，沉淀用水洗涤
(3)搅拌，加速溶解 引流，防止外洒
搅拌，防止因局部过热使液滴或晶体飞溅
13．解析：(1)贝壳的主要成分是CaCO3，高温CaCO3分解生成CaO和CO2，CaO与H2O生成的Ca(OH)2又与Mg2＋生成Mg(OH)2，Mg(OH)2和盐酸反应生成MgCl2溶液，进一步制得无水MgCl2，电解MgCl2(熔融)在阴、阳极上分别得Mg和Cl2。
(2)对MgCl2溶液加热蒸发得到MgCl2·6H2O，由于MgCl2·6H2O在受热条件下易水解，为防止水解应在HCl气氛中加热脱水转化为无水MgCl2。
(3)因为Ca(OH)2的溶解度是随温度升高而降低，为了减少Ca(OH)2与Mg(OH)2共沉，所以在低温下过滤，所得Mg(OH)2纯度较高。
(4)AlCl3是共价化合物，熔化后不导电，故可电解熔化的Al2O3得铝单质；而从表中可看出MgO的熔点较MgCl2高，虽然电解两种物质均可得到单质镁，但熔化MgO比熔化MgCl2消耗更多的能量，从经济角度考虑，一般熔化用电解熔融MgCl2法制Mg。
答案：(1)①CaCO3CaO＋CO2↑
②MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(2)先加热蒸发、冷却结晶得到MgCl2·6H2O，然后在HCl气氛中加热得到无水MgCl2
(3)低温过滤
(4)MgCl2的熔点较MgO的熔点低，熔融MgCl2消耗较少的能量，节约能源，降低成本；AlCl3是共价化合物，熔融不导电，只能电解熔融(熔于冰晶石中)Al2O3生产铝
14．解析：(1)电解海水时，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)阴极产生的OH－与Mg2＋、HCO等离子反应从而生成Mg(OH)2、CaCO3沉淀。
(2)10 m3海水中含有Br－的质量为：
10×103 L×0.064 g/L＝640 g，
n(Br－)＝8 mol，
根据Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－和2次氧化可知消耗Cl2的总物质的量为8 mol，故标准状况下Cl2的体积为179.2 L。
答案：(1)①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②Mg(OH)2
Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O ③b
(2)①对溴元素进行富集 SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO 通入空气将Br2蒸气带出，使Br2(g)??Br2(aq)或Br2＋H2O??HBr＋HBrO平衡向左移动 ②加热浓缩 冷却结晶 ③179.2
课时跟踪训练(八) 金 属 材 料
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列化工生产原理错误的是( )
①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠
②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝
④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故不需加热
A．② B．②③
C．①②③ D．②③④
2．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为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2Cl－—2e－===Cl2↑
3．以下金属的冶炼(“―→”前为原料，“―→”后为所得的金属)，其中最适宜用热还原法冶炼的是( )
①MgCl2―→Mg ②MnO2―→Mn ③ZnO―→Zn ④HgO―→Hg ⑤磁铁矿―→Fe ⑥NaCl―→Na
A．①②④ B．③④
C．②③⑤⑥ D．②③⑤
4．用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．制取粗硅时生成的气体是CO
B．生产铝、铜、高纯硅以及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
C．黄铜矿冶炼铜时，SO2可用于生产硫酸，FeO可用于冶炼铁
D．粗硅制高纯硅时，提纯SiCl4可用多次蒸馏的方法
5．下列关于炼铁和炼钢的说法中，错误的是( )
A．炼铁是铁矿石还原的过程
B．炼钢是生铁被氧化的过程
C．炼铁高炉中加入的石灰石是造渣剂
D．炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂
6．下图所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是( )
7．钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是( )
①Fe由＋2价转化为＋3价 ②O2被还原 ③产生H2 ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O ⑤杂质C被氧化除去
A．①② B．①②③④
C．③④ D．①②④⑤
8．下列各方法中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是( )
①金属表面涂抹油漆 ②改变金属的内部结构
③保持金属表面清洁干燥 ④在金属表面进行电镀
⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．全部
9．下列关于金属腐蚀的说法不正确的是( )
A．金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
10．在工业上，为了增强金属的抗腐蚀能力，常常在其表面镀上一层其他金属或合金。若在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(14分)Ⅰ.冶炼金属一般有下列方法：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。四种方法在工业中均有运用。
(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。
火烧孔雀石炼铜
湿法炼铜
铝热法炼铬
从光卤石中炼镁
火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜所发生反应的化学方程式为(写主要的两个)________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
Ⅱ.金属热还原法广泛用于冶金过程中。用金属A(或其合金)作还原剂在高温下将另一种金属B的化合物还原以制取金属B(或其合金)的方法，通常是按还原剂来命名。
(1)用铝作还原剂生产金属铬，称为铝热法。化学方程式为________________________________________________________________________。
铝的亲氧性除用于冶炼难熔金属外，还用于制取耐高温的金属陶瓷。例如将铝粉、石墨和二氧化钛或其他高熔点金属的氧化物按一定比例混合均匀，然后在高温下煅烧，即生成耐热的(TiC)，该反应的化学方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用硅作还原剂还原V2O3冶炼钒，称为硅热法，化学方程式为________________________________________________________________________。
硅(特别是硅铁)的价格比铝低，所以硅热法在铁合金及某些金属的生产中占有重要地位，但硅的还原能力不如铝。为使硅热还原更易进行，常加入CaO作溶剂，试分析加入CaO的作用：____________________________________________________________________。
(3)试写出克劳尔法用镁热还原TiCl4生产海绵钛的化学方程式：________________________________________________________________________。
12．(10分)防止钢铁的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为__________________、
______________________________________________________________________。
(2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率，可以采用图甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________________。
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
(3)图乙所示方案也可降低铁闸门被腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
13．(12分)(全国大纲卷)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
回答下列问题：
(1)写出反应1的化学方程式________________________________________________。
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式________________________________________________________________________。
(4)电解制铝的化学方程式是______________________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________________________________________________________。
14．(14分)下面是高炉炼铁及工业炼钢的工艺示意图：
根据示意图回答下列问题：
(1)炼铁的原料Ⅰ为固体混合物，其中除铁矿石、焦炭外，还有________，原料Ⅱ为________。
(2)高炉气是炼铁过程中的尾气，该气体对环境有害，而现代工业提倡节能降耗，所以可以从高炉气中提取回收________用作燃气。
(3)写出炼铁高炉中的氧化还原反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(4)“百炼成钢”是一个熟语，炼钢的原料是生铁，产物为钢。百炼成钢的冶炼炉名称是________，该冶炼过程需要吹入氧气，主要目的是除去生铁中的________。
(5)写出高炉炼铁的炉渣的一种用途：________________________________________
________________________________________________________________________。
答 案
1．选D ②钠与水反应；③原料是氧化铝；④高炉炼铁要加热。
2．选A 铁表面镀锌是应用电解原理，镀件铁与电源的负极相连，作阴极，镀层金属锌与电源的正极相连，作阳极，A项错误。
3．选D 热还原法是多数金属冶炼的方法，主要适用于金属活动性顺序表中处于中部或金属活动性与之相当的金属以及极少数活泼金属(如钾常用钠还原法制得)，符合题意的有②③⑤，故答案为D。
4．选B 选项A，高温下SiO2与C反应得到粗硅，由于C过量，所以生成的气体是CO，正确。选项B，制造玻璃的过程中不涉及氧化还原反应，不正确。选项C，SO2经两步转化生成H2SO4，FeO用CO还原可得Fe，正确。选项D，SiCl4受热变为气体，多次蒸馏可除去SiCl4中的杂质。
5．选B 炼钢是降低生铁中含碳量的过程；炼铁中石灰石是造渣剂，炼钢中生石灰作造渣剂。
6．选C 含有少量铜的铁钉放在自来水中，会与水中溶解的少量电解质构成原电池，且铁钉作为负极，腐蚀得最快。
7．选B Fe在被腐蚀时生成Fe2＋，可能被继续氧化成Fe3＋；发生吸氧腐蚀时O2被还原；发生析氢腐蚀时产生H2；其中杂质C不能被氧化。
8．选D 金属表面涂油漆可以防止与水、O2接触；电镀和表面形成氧化膜均能隔绝空气；减缓腐蚀的方法就是防止空气中的H2O和O2与金属接触。
9．选A 金属的腐蚀不一定是发生化学腐蚀，在潮湿的空气中被腐蚀时，往往是发生电化学腐蚀。在中性环境中发生吸氧腐蚀，并不一定放出H2。
10．选A 根据电镀原理，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液为电镀液。
11．解析：冶炼铜需要加入还原剂，冶炼镁一般用电解法；在金属冶炼中，加入CaO的作用一般是与SiO2反应生成CaSiO3炉渣从而除去SiO2。
答案：Ⅰ.(1)① ③ ③ ④
Cu2(OH)2CO3△,2CuO＋CO2＋H2O
C＋2CuO△,2Cu＋CO2
Ⅱ.(1)2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3
4Al＋3TiO2＋3C2Al2O3＋3TiC
(2)3Si＋2V2O34V＋3SiO2
使之与反应产物SiO2结合成CaSiO3从而除去SiO2
(3)2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti
12．解析：(1)发生吸氧腐蚀时，Fe为负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
(2)铁闸门上连接一块比铁更活泼的金属如锌就可由锌失去电子被腐蚀而把Fe保护起来，钠性质太活泼，与H2O剧烈反应，不可取。
(3)属外接电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。
答案：(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)C (3)负
13．解析：结合Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应后产物的性质来分析流程图一，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图二，充分利用质量守恒等来书写方程式。
(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成CO2(可能含有CO)。
答案：(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O
(2)CaSiO3 2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
(3)浓H2SO4 12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O
(4)2Al2O34Al＋3O2↑ O2、CO2(CO)
14．解析：(1)炼铁原料中铁矿石提供铁元素，焦炭是还原剂，石灰石造渣以除去铁矿石中的脉石，空气中的氧气与焦炭反应生成还原剂CO。
(2)高炉气中的成分是二氧化碳、一氧化碳和氮气等。
(3)炼铁高炉中反应很多，其中既有氧化还原反应，又有非氧化还原反应。
(4)炼钢是一个复杂的工艺，利用的原料是炼铁所得的生铁，由于生铁中含有较多的碳，需要在炼钢转炉中吹入氧气，除去碳。
(5)炉渣的主要成分是硅酸钙。
答案：(1)石灰石 空气 (2)CO (3)C＋O2CO2、
CO2＋C2CO、3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(4)炼钢转炉 碳 (5)制造水泥、铺路
课时跟踪训练(六) 石油、煤和天然气的综合利用
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．为了提高汽油产量，在石油炼制过程中常采用的化学方法是( )
A．常压分馏 B．催化裂化
C．减压分馏 D．高压分馏
2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C．将煤变为煤饼作燃料
D．将石油裂解制得乙烯等化工原料
3．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
4．[双选题]下列关于石油加工的叙述中，不正确的是( )
A．石油分馏所得的产物是一种具有恒定沸点的纯净物
B．石油裂化的目的是提高汽油等轻质油的量
C．石油裂解的原料是石油分馏产物，包括石油气
D．石油炼制过程都是化学变化的过程
5．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( )
A．石油含有C5～C11的烷烃，通过石油的常压分馏得不到汽油
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
6．下列说法正确的是( )
A．石油是混合物，汽油是纯净物
B．沸点：汽油>煤油>柴油>机油
C．分馏汽油和裂化汽油成分相同
D．蒸馏石油的实验装置也可用来制取蒸馏水
7．天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大。下列叙述：①天然气与煤、石油相比是较洁净的能源；
②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一；④甲烷可用于制造合成氨的原料气；⑤用甲烷可生成CCl4；⑥甲烷易完全燃烧，故燃烧甲烷时不必保持空气流畅。其中正确的是( )
A．①②③ B．③④⑤
C．①②④⑤ D．①②③④⑤
8.如图是实验室模拟煤干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是( )
A．图示实验中发生了化学变化
B．实验后水溶液的pH>7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等
C．气体Z易燃，可以还原氧化铜
D．液体Y是一种纯净物
9．下列说法中正确的是( )
A．煤油是石油加工所得的主要产品之一，对煤的加工不能得到煤油
B．利用“氢化法”可将煤加工成燃油，其过程中发生了化学变化
C．利用“气体－液化法”可将煤加工成燃油，其过程中只发生物理变化
D．用煤生成的燃油的化学式可表示为(CH2)n，它是一种高分子化合物
10．丁烷催化裂化，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。若丁烷的裂解率为90%，且裂解后两种烯烃的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合气体中的体积分数为( )
A．11% B．19%
C．40% D．50%
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)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____________________________
________________________________________________________________________。
12．(12分)(1)下列物质中，能用于萃取溴水的是________。
A．分馏汽油 B．酒精
C．裂化汽油 D．苯
(2)石油裂解是一个复杂的过程，其产物为混合物。例如：
①上述烷烃和环烷烃裂解反应中，产物M的化学式为________，N的化学式为________。
②下列关于的说法中正确的是________。
A．可用溴水区别和
B．等质量的和完全燃烧时的耗氧量相同
C.可与水以任意比互溶
(3)工业上裂解反应的产物都是气态小分子烷烃和烯烃的混合物，将它们逐一分离的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(12分)石油是很多化工产品的基础原料，石油经炼制和催化裂化、裂解等可得汽油、煤油、烷烃、烯烃和芳香烃等化学品。
(1)石油加工能获得多种化工产品，石油蒸馏加工的主要目的是________(填序号)。
A．将石油按沸点不同加以分离
B．将石油按饱和烃与不饱和烃加以分离
C得到碳原子数多的烃类
D．将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开
(2)已知碳原子数≥3的烷烃均可裂化为碳原子数更少的一种烷烃和一种烯烃，写出含有5个碳原子的烷烃催化裂化生成的烯烃：________________________(写两种即可)。
(3)科研人员在实验室中按下列流程在催化反应器中装载不同的催化剂，探究不同催化剂对石油裂化反应的催化性能。
→→→
①该探究实验的条件控制非常重要，检测装置中选择的检测试剂及必须注意的问题：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②从安全的角度考虑，本实验尾气处理的方法是______________________________
________________________________________________________________________。
14．(14分)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。
(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是____________________________________。
(2)将以上仪器按(一)―→(六)顺序，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________。
答 案
1．选B 提高汽油产量的化学方法是催化裂化。
2．选C 煤的综合利用包括煤的干馏(焦化)、气化和液化。石油的综合利用包括分馏、裂化、裂解、重整等。
3．选D A、B、C是二者的不同点，但不是本质差别，而D是二者的本质差别。干馏过程中发生了化学变化，而分馏是利用液体的沸点不同将混合物分离，是物理变化。
4．选AD 石油分馏得到的是不同沸点范围的产物，为混合物，A不正确；石油炼制过程包括石油的分馏、裂化、裂解、催化重整等，其中分馏为物理变化，裂化、裂解、催化重整为化学变化，D不正确。
5．选C 本题考查化石燃料的加工方面的知识。石油中含有C5～C11的烷烃为汽油，通过常压分馏可以得到，A错误；石油产品中含有烷烃，它们不能发生聚合反应，B错误；天然气的主要成分是甲烷，属于清洁能源，C正确；水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，是煤的气化产物，D错误。
6．选D 石油和汽油都是混合物，A不正确；石油分馏时，首先蒸馏出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油，而机油是一种润滑油，故沸点：汽油<煤油<柴油<机油，B不正确；分馏汽油中不含烯烃，裂化汽油中含有烯烃，二者的成分不完全相同，C不正确。
7．选C 天然气燃烧主要产生CO2和H2O，对环境污染小，与煤、柴油相比是比较清洁的能源；等质量的CH4和CO2相比，前者的物质的量大，由题给信息知产生的温室效应前者大；燃烧天然气对形成酸雨没有影响；甲烷和氯气在光照条件下可以发生取代反应生成CCl4；甲烷燃烧时若空气不流通可能会发生爆炸。
8．选D 煤的干馏是化学变化，产物煤焦油中一部分物质比水重，而粗苯比水轻，试管中液体分为三层，因为焦炉煤气中有氨气，所以溶液呈碱性，又因为含有CO、H2等气体，所以能还原氧化铜，但不管哪种产物，没分离前都是混合物。
9．选B 将煤进行低温(约500～600 ℃)干馏所得到的煤焦油，再进行分馏，分馏产品中有煤油。利用“气化－液化法”可将煤加工成燃油，其过程可大概表示为：首先把煤转化为氢气、一氧化碳等气体，然后在催化剂的作用下，其中的一氧化碳和氢气转化为燃油。在该过程中发生了许多化学反应。(CH2)n是燃油的组成成分，属于烃，通常呈液态，液态烃是小分子化合物而不是高分子化合物。
10．选B 本题主要考查混合气体的计算。为了计算的方便，可假设两种烯烃的质量均为42 g，即乙烯为1.5 mol，丙烯为1 mol。由化学方程式C4H10―→CH4＋C3H6和C4H10―→C2H6＋C2H4可知：CH4为1 mol，C2H6为1.5 mol，则未裂解的C4H10为2.5 mol÷90%－2.5 mol＝0.28 mol。故甲烷的体积分数为×100%＝19%。
11．解析：石蜡催化裂化的产物中有烯烃，烯烃能使高锰酸钾酸性溶液褪色，或使溴水褪色。
答案：(1)石蜡和催化剂 (2)导气和冷凝 (3)高锰酸钾酸性溶液(或溴水) 溶液颜色逐渐褪去
12．解析：(1)选择萃取剂的条件：①与原溶剂互不相溶；②与溶质不反应；③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。酒精与水互溶，裂化汽油中的不饱和烃会与Br2发生加成反应，故选AD。
(2)①由物料守恒定律可知，M是H2，N是C5H8；②可以与溴水发生加成反应，而不发生反应，且二者的化学式不相同，故耗氧量不相同。二者均不能溶于水。
(3)将裂解产物逐一分离的原理应为根据沸点的不同分离，可采取降低温度的方法。
答案：(1)AD (2)①H2 C5H8 ②A (3)降低温度
13．解析：(1)石油加工的主要目的是将石油按沸点不同分开，从而得到不同的石油产品。
(2)含有5个碳原子的烷烃，催化裂化时可按以下方式断键：①C5H12CH4＋C4H8，②C5H12C2H6＋C3H6，③C5H12 C2H4＋C3H8。
(3)①石油裂化产物中含有不饱和烃，根据不饱和烃的性质，检测装置中应使用溴水或KMnO4酸性溶液，利用等体积等物质的量浓度的溴水或KMnO4酸性溶液褪色时间的长短即可判断在相同时间内产生不饱和烃的多少，从而来判断不同催化剂的催化性能。
②裂化气具有易燃、易爆特点，所以尾气应当点燃、防止释放在空气中而发生爆炸。
答案：(1)A (2)C4H8、C3H6、C2H4(写两种即可)
(3)①检测试剂是溴水或高锰酸钾酸性溶液，控制等体积等浓度 ②点燃气体
14．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口处。沸点较低的馏分汽油先汽化，然后是煤油。
答案：(1)冷凝管、蒸馏烧瓶、锥形瓶
(2)i h a b f g w
(3) 进水口 出水口
(4) 蒸馏烧瓶支管出口处
(5) 防止液体暴沸
(6) 汽油 煤油
课时跟踪训练(十一) 表面活性剂 精细化学品
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．[双选题]下列有关生活中化学的说法，错误的是( )
A．向燃料煤中加入生石灰，可以减少对大气的污染
B．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
C．油脂在酸性条件下水解叫皂化反应
D．洗涤剂去油污主要是物理变化，碱液去油污属于化学变化
2．制肥皂时，皂化反应后加盐的作用是( )
A．加大溶液密度 B．催化作用
C．与甘油反应 D．盐析使肥皂析出
3．油脂皂化后，使肥皂和甘油从混合物里充分分离，可以采用( )
①分液 ②蒸馏 ③过滤 ④盐析 ⑤渗析
A．①② B．③④
C．④③② D．②③⑤
4．有关肥皂的叙述正确的是( )
①利用油脂在碱性条件下进行水解而制得
②肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠和甘油
③使肥皂从油脂水解后的混合物中分离的过程是盐析
④肥皂制成后不能再溶于水形成胶体溶液
A．①② B．②④
C．③④ D．①③
5．[双选题]下列物质中，分子的一端亲水，另一端亲油的是( )
A．CH3(CH2)15SO3Na B．CH2CH2CH3
C．CCl4 D．CH3(CH2)4COOH
6．为防止水体污染，我国许多地区对洗衣粉的成分加以限制，这些地区销售的洗衣粉中不得含有( )
A．硅酸钠 B．烷基苯磺酸钠
C．三聚磷酸钠 D．蛋白酶
7．下列关于合成洗涤剂的说法不正确的是( )
A．合成洗涤剂分子中含有亲水基和憎水基
B．合成洗涤剂不适合在硬水中使用
C．合成洗涤剂能造成水体污染，使水质变坏
D．合成洗涤剂去污能力强
8．合成洗涤剂同肥皂相比有哪些优点：①原料便宜；②不受软水、硬水等水质限制；③不污染水体；④去污能力强。你认为正确的是( )
A．①②③④ B．①②④
C．②③④ D．①④
9．为保证加酶洗衣粉的洗涤效果，应注意( )
A．使用沸水先冲泡洗衣粉
B．用含氯较高的自来水源
C．和其他洗涤剂混合使用
D．室温时用软水先溶解洗衣粉
10．关于表面活性剂用途的说法正确的是( )
①应用于化妆品、食品；②应用于皮革、石油燃料；③应用于造纸制药；④可提高工业生产的效率。
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③④
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(14分)将洗衣粉和肥皂制成溶液进行有关实验。试回答下列问题：
(1)分别用紫色石蕊试纸检验，试纸呈________色和________色，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)不能在酸性水中使用的是____________，其原因是(用离子方程式表示)________________________________________________________________________。
(3)不能在硬水中使用的是____________，其原因是(用离子方程式表示)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)洗衣粉的主要成分是________________________，肥皂的成分是____________，两者都属于________类化合物。
12．(10分)已知苯和卤代烷烃在催化剂作用下，发生烷基化反应(取代)，生成苯的同系物，如
工业上以苯、浓硫酸、十二烷、NaCl和H2O为原料制取(洗衣粉的主要成分)，依据合理途径写出有关反应的化学方程式。
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(可不填满，也可补充)
13．(12分)下面是实验室制取肥皂的实验步骤：①在蒸发皿中加入8 mL植物油、8 mL乙醇和4 mL NaOH溶液；②把盛有混合物的蒸发皿放在冷水中冷却；③在不断搅拌下，给蒸发皿中的液体微微加热，直到混合物变稠；④向混合物中加入20 mL热蒸馏水，再放在冷水中冷却；⑤加入25 mL NaCl饱和溶液，充分搅拌；⑥继续加热，直到把一滴混合物放到水中时，在液体表面不再形成液滴为止；⑦用纱布滤出固体物质，弃去废液。把固体物质挤干，并压成条状，晾干，即制得肥皂。
(1)上述实验的正确操作步骤是_____________________________________________。
(2)加入乙醇的作用是什么？________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加入饱和NaCl溶液的作用是什么？_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如何检验皂化反应是否完全？____________________________________________
________________________________________________________________________。
14．(14分)在第一次世界大战期间，德国就开始制造烷基苯基磺酸盐以代替肥皂。1930年，美国National Aniline公司正式将烷基苯磺酸钠作为廉价的合成洗涤剂销售。这种产品，在第二次世界大战后的1945～1950年间迅速普及。在日本，利用硬性型ABS(带支链的烷基苯磺酸盐)的合成洗涤剂的产量，在1963年已超过肥皂。但是随着合成洗涤剂消费量的增加，引起水质污染等问题。因而开始改用对微生物降解性良好的软性型LAS(直链烷基苯磺酸盐)。
(1)软性型LAS最常见的是直链十二烷基苯磺酸钠
，其结构中与肥皂(C17H35COONa)的憎水基团—C17H35相当的基团为________________。
(2)烷基苯磺酸钠用作洗涤剂时，需配加三聚磷酸钠、硅酸钠等助洗剂。当洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比，________洗涤效果较好，原因是肥皂__________________
________________________________________________________________________。
(3)1999年1月1日开始的太湖流域禁磷行动是指______________________________
________________________________________________________________________，
主要目的是____________________________________________________________。
(4)现在市场上销售的加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶，它对洗涤______________类污渍效果极好，原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
此时选用50～60 ℃的水洗涤效果最好，其原因是_____________________________
________________________________________________________________________。
答 案
1．选BC A中CaO与SO2反应，可减少SO2对大气的污染。B中磷的化合物使水体富营养化而产生污染，它们不易被细菌分解。C中应该在碱性条件下水解。D中碱液去油污是油脂在碱性条件下水解属于化学变化。
2．选D 皂化反应后的混合液是不分层的，需要加入食盐将肥皂的有效成分析出，即盐析。
3．选C 为了使高级脂肪酸钠从皂化后的反应液中析出，须加入食盐以降低其溶解度而发生盐析；再过滤可得高级脂肪酸钠；但甘油溶解在下层的水溶液中，其沸点与水差别较大，可用蒸馏法分离得到。
4．选D 肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠，②不正确；肥皂制成后，可以再溶于水形成胶体，④不正确。
5．选AD 表面活性剂的基本性质是具有极性基团(亲水)和非极性基团(亲油)。烃基是非极性基团，能亲油，而酸根为极性基团，能亲水，故CH3(CH2)15SO3Na和CH3(CH2)4COOH具有上述性质。
6．选C 洗衣粉添加三聚磷酸钠主要是为了软化硬水，但含有磷元素，会造成水体富营养化，促使水生藻类大量繁殖，水中的溶解氧降低，从而使水质变坏，造成水体污染，所以许多地区禁止使用含磷洗衣粉。
7．选B 合成洗涤剂分子中含有亲水基和憎水基，去污能力比肥皂强，但其含有的含磷化合物会造成水体污染，使水体富营养化；硬水对合成洗涤剂的使用没有影响(硬水中使用肥皂时会因生成沉淀而降低洗涤效果)。
8．选B 合成洗涤剂特别是含磷洗涤剂的使用会造成水体富营养化，形成“水华”等问题。
9．选D 使用加酶洗衣粉时，除注意用软水、不与其他洗涤剂混合使用外，还应考虑酶的活性。温度太高，含氯太高都会使蛋白质变性而失去活性。
10．选D 表面活性剂是精细化学品的一种，在工业、农业中均有广泛应用，如：应用于化妆品、食品、皮革、石油燃料、造纸、制药等，用量少，但可以大大提高工业生产效率，提高产品的质量和性能，以上说法均正确。
11．解析：烷基苯磺酸或烷基磺酸均属于有机强酸，而高级脂肪酸属于有机弱酸，洗衣粉的主要成分是烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠是强酸强碱盐，溶液呈中性，而肥皂的主要成分高级脂肪酸钠(通常是硬脂酸钠C17H35COONa)是强碱弱酸盐，溶于水呈较强的碱性。由于肥皂的主要成分是高级脂肪酸钠，在酸性水溶液中生成不溶性的C17H35COOH，在硬水中生成不溶性的(C17H35COO)2Ca、(C17H35COO)2Mg，从而影响去污效果。
答案：(1)紫 蓝 前者是强碱强酸组成的盐，溶液呈中性；后者是强碱弱酸组成的盐，水解呈碱性
(2)肥皂 C17H35COO－＋H＋―→C17H35COOH↓
(3)肥皂
2C17H35COO－＋Ca2＋―→(C17H35COO)2Ca↓、
2C17H35COO－＋Mg2＋―→(C17H35COO)2Mg↓
(4)烷基苯磺酸钠或烷基磺酸钠 高级脂肪酸钠 有机盐
12．解析：逆推法：要合成，需要、浓硫酸和NaOH，合成需要和C12H25Cl，C12H25Cl可由Cl2和C12H26光照反应得到；Cl2和NaOH可由电解饱和食盐水得到。
答案：(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)C12H26＋Cl2C12H25Cl＋HCl
13．解析：(1)明确肥皂的制备流程和生产原理是解决本题的关键。
(2)油脂不易溶于水，易溶于有机溶剂，乙醇能与水互溶，加入乙醇可以使NaOH和油脂完全接触，有利于反应进行。
(3)盐析作用能析出生成的高级脂肪酸钠。
(4)通过油脂不溶于水来检验反应完全与否。
答案：(1)①③⑥②④⑤⑦
(2)溶解NaCl和油脂，使反应物融为一体，加快反应速率
(3)盐析，使高级脂肪酸钠发生凝聚而从混合液中析出，并浮在表面
(4)用玻璃棒取出几滴试样放在试管里，加入4～5 mL 蒸馏水，把试管浸在热水浴中或放在灯焰上加热，并不断振动，如果混合物完全溶解，没有油滴分出，表示皂化反应已完全
14．解析：(1)直链十二烷基苯磺酸钠的憎水基是有机基团部分，。
(2)洗衣粉中的三聚磷酸钠等助洗剂能软化水，可增加洗衣粉的去污能力，而肥皂中的C17H35COO－能与硬水中的Ca2＋、Mg2＋反应生成沉淀，去污效果降低。
(3)含磷洗衣粉对水体会造成富营养化，太湖流域禁磷行动即是指禁止销售、使用含磷洗衣粉，防止水体污染。
(4)加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶能够催化蛋白质类污渍的水解，所以对含蛋白质的血渍、奶渍的洗涤效果好。
答案：(1)
(2)洗衣粉 易与Ca2＋、Mg2＋反应生成沉淀
(3)在太湖流域禁止使用、销售含磷洗衣粉
防止太湖流域水体磷含量过高而引起藻类大量繁殖
(4)血渍、奶渍 血渍、奶渍主要成分是蛋白质，能在蛋白酶催化下水解 蛋白酶在该温度下催化活性最大
课时跟踪训练(十) 化肥和农药
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列化学肥料属于复合肥料的是( )
A．氯化钾 B．硝酸铵
C．磷酸二氢钙 D．硝酸钾
2．为了预防大樱桃在成熟期发生裂果现象，果农施用了一种钾肥。这种钾肥的水溶液能跟氯化钡溶液反应生成一种不溶于稀硝酸的白色沉淀。该钾肥为( )
A．KNO3 B．K2CO3
C．K2SO4 D．KCl
3．某农民发现自己购进的化肥(碳酸氢铵)有一部分受潮，这时他应该采取的措施是( )
A．把受潮的碳酸氢铵取出来，放在太阳下晒干
B．用火将其烘干
C．把受潮的碳酸氢铵与草木灰混合施用
D．提前使用
4．某地筹建中的“生态农业科技园区”，不仅是农业高新技术示范和推广基地，也将是一个观光休闲的生态农业园区。在一些生产思路上你认为不妥当的是( )
A．将农家肥与化肥综合使用，以提高增产效益
B．对大棚中的植物施加适量的CO2，以促进其光合作用
C．种植、养殖、制沼气相结合，既可改善环境又可提高农畜牧业的产量
D．将硝酸铵和熟石灰混合使用，在给作物提供营养元素的同时，又能降低土壤的酸性
5．欲同时对农作物施用含N、P、K三种元素的化肥，现有：①K2CO3；②KCl；③Ca(H2PO4)2；④(NH4)2SO4；⑤氨水。最适合的组合是( )
A．①②③ B．②③④
C．①③⑤ D．②③⑤
6．下列说法中，正确的一项是( )
A．雨天追肥有利于农作物的吸收
B．大量施用化肥对环境没有污染
C．绿色植物都能直接在空气中进行生物固氮
D．硫铵适用于雨水充沛的地区，硝铵适用于气候较干燥的地区
7．在蔬菜生长过程中，常喷洒农药防治病虫害。据研究，用碱性溶液或清水浸泡，可使残留在蔬菜上的农药的毒性降低，因此，买来的蔬菜在食用前最好用稀碱水或清水浸泡一段时间，浸泡蔬菜时应加入适量( )
A．纯碱 B．白酒
C．白糖 D．食醋
8．制取漂白粉、配制波尔多液和石硫合剂及改良酸性土壤时，都要用到的物质是( )
A．硫磺 B．熟石灰
C．胆矾 D．石膏
9．滴滴涕(DDT)是20世纪60年代以前广为应用的一种杀虫剂，其结构简式为。
DDT因其稳定性、脂溶性、药效普适性等特点而大量使用，最终造成环境污染。下列关于DDT的说法，不正确的是( )
A．DDT也能杀死有益的生物
B．DDT极易溶于水
C．DDT是烃的衍生物
D．DDT不易被生物分解
10．在许多化合物中S可以取代O，取代后的物质仍跟原化合物具有相似的性质，下面是两种有机磷农药的结构简式：
这两种农药在使用过程中不能与下列物质中的哪一种混合使用( )
A．KCl B．Ca(OH)2
C．CO(NH2)2 D．Na2SO4
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)Ⅰ.某生态系统中氮循环如右图所示：
(1)哪一类生物能将蛋白质转化为氨________________。
A．分解者
B．藻类
C．化能合成类生物
(2)该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，其原因是________________________________________________________________________。
(3)写出工业固氮的化学方程式：____________________________________________。
(4)雷雨中常有微量的硝酸生成，而为农作物所利用，用化学方程式表示HNO3的形成过程：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.某学生为证明某一白色固体是硫酸铵，他设计了两步程序：
第一步：为了证明NH的存在，必需的操作步骤是____________________________
________________________________________________________________________，
若有________________现象时，证明有NH的存在；
第二步：为了证明SO的存在，该生设计了四种方案：
①加入BaCl2溶液，再加稀盐酸；②加入过量稀盐酸酸化了的氯化钡溶液；③先加入过量盐酸酸化后，再加入氯化钡溶液；④先加入硝酸钡溶液，再加入稀硝酸。你认为上述方案中合理的是________，并简述合理的理由：______________________________________
________________________________________________________________________。
12．(13分)农作物生长不仅需要阳光、空气和水，还需要多种化学元素。当植物缺乏N元素时，表现为植株生长缓慢、叶色发黄，严重时叶片脱落直至死亡。而农作物的生长仅靠土壤中的N元素不能满足生长的需要，必须靠施肥加以补充。
(1)下列可作氮肥的化合物是________，其中含N量最高的是________。
A．碳酸氢铵 B．磷酸二氢钙 C．硫酸钾 D．硝酸钾 E．尿素
(2)尿素的合成有多种方法，请写出一个合成尿素的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)尿素在土壤中需经过水解后方可被农作物吸收，请写出尿素水解的化学方程式：________________________________________________________________________。
简述尿素作氮肥的优点：__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)氮肥的制备，首先涉及氨的合成，请填写下列合成氨工艺流程图中的设备名称：
A________________、B________________。
13．(12分)我国是个农业大国，农业是立国之本，“农村、农业、农民”是党中央新时期农村工作的重心，化肥与农药的发展起着巨大的推动作用，请回答下列问题：
(1)农作物生长过程中不可缺少的微量元素有Fe、Mn、B、Cu、Mo等，它们或是酶的组成成分，或能提高酶的活性，是农作物体内营养物质的形成和新陈代谢不可缺少的。常用的铜肥是胆矾，在盐碱地(土壤pH＞7)施用胆矾时宜将溶液________________(填“喷在叶片上”或“随水灌入土壤中”)，主要理由是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)波尔多液是一种常用的植物杀菌剂，它用硫酸铜、生石灰、水按一定的比例配制而成，是一种天蓝色黏稠状悬浮液体。通常现用现配，你认为下列容器不能用来盛装波尔多液的是________。
A．塑料容器 B．铜制容器
C．铁制容器 D．陶器
分析其防治病虫害的原因：_________________________________________________。
(3)拟除虫菊酯是一种高效、低毒，对昆虫有强烈触杀作用的杀虫剂，其中对光稳定的溴氰菊酯的结构简式如图。
其化学式为________________，可发生____________等反应(填反应类型)。
14．(13分)瑞士化学家米勒因合成DDT于1948年获得诺贝尔医学奖。在第二次世界大战中的1944年，美国在意大利的许多士兵因使用DDT来扑灭传染斑疹伤寒流行病人身上的虱子而避免丧生。联合国世界卫生组织曾评价说：“单独从疟疾病者，DDT可能拯救了5 000万生命。”但进一步的观察和研究表明，DDT是一种难降解的有毒化合物，进入人体内可引起慢性中毒。我国已于1983年停止生产和使用。
(1)杀虫剂“1605”本身对人畜毒性远强于DDT，但DDT已被禁用，而“1605”尚未禁用，这是因为____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
由结构分析知：“1605”在使用过程中，不能与________物质混合使用，否则会因________________________________________________________________________。
(2)DDT可以用电石(CaC2)为原料经以下途径而制得：
Ⅰ写出④⑤⑥步反应的化学方程式：
④________________________________________________________________________，
⑤________________________________________________________________________，
⑥________________________________________________________________________。
ⅡDDT有毒性，国际上已禁止使用，因为它在动物体内转化为一种使动物生长失调的物质(结构如下面所示结构式)。表示这种转化的化学方程为___________________________
________________________________________________________________________。
答 案
1．选D 复合肥料指含有两种或两种以上营养元素(N、P、K)的化学肥料。依据所给物质的化学组成可以推断D中含有N和K两种营养元素，因此答案应为D。
2．选C BaSO4不溶于稀硝酸。
3．选D 碳酸氢铵受热易分解，在太阳下晒或用火烘都会使其分解，草木灰的成分主要为K2CO3，与碳酸氢铵混合会放出氨气，降低肥效，A、B、C均不可行。
4．选D 熟石灰和硝酸铵反应生成NH3放出，会降低肥效。
5．选B 根据几种肥料的酸碱性进行分类，中性：KCl；碱性：K2CO3、氨水；酸性：Ca(H2PO4)2、(NH4)2SO4；所以欲同时施用含有N、P、K三种元素的化肥，最适合的组合是②③④。
6．选D 雨天追肥易随雨水流失；大量施用化肥，会造成土壤、水的污染；固氮是把游离态的氮转化为化合态的氮，有些植物如豆科植物，可直接在空气中进行固氮，而其他大部分植物不行。硫铵易被植物吸收，能被土壤保持不易流失，适用于雨水充沛的地区，而硝铵吸水性强，容易流失，适用于气候较干燥的地区，但其受热或经撞击易发生爆炸，常将它与其他肥料混合使用。
7．选A 纯碱即Na2CO3，溶于水后CO水解使溶液呈碱性，能更好地降低农药毒性。
8．选B 漂白粉是由Cl2与Ca(OH)2反应制得；波尔多液是CuSO4与石灰；石硫合剂是石灰与硫黄。
9．选B 根据对DDT性质的描述，“稳定性、脂溶性、药效普适性”等，可以判断出DDT对有益生物同样有毒、难溶于水、易溶于有机溶剂、稳定不易分解。
10．选B 从结构分析①、②具有酯的性质，在碱性条件下能水解，造成药效减弱。
11．解析：NH的检验利用铵盐与碱反应生成NH3，NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝来检验。检验SO时，①、②无法排除Ag＋的干扰，④不能排除SO的干扰。
答案：Ⅰ.(1)A (2)豆科植物根部的根瘤菌能将游离态的氮转化为化合态的氮，从而满足自身营养的需要
(3)N2＋3H22NH3
(4)N2＋O22NO、2NO＋O2===2NO2，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
Ⅱ.取少量样品，加入NaOH溶液，微热，用湿润的红色石蕊试纸检验 红色试纸变蓝
③方案 ③先加入稀盐酸，排除Ag＋、SO、CO的干扰，再加BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则原溶液中一定含有SO
12．解析：(1)可作氮肥使用，则该化合物中必须含有N元素。
(3)尿素水解时，酰胺键断键，生成CO2(H2CO3分解)和NH3。
(4)合成氨是在合成塔中进行的，然后在冷却塔中经冷却获得液氨。
答案：(1)ADE E
(2)CO2＋2NH3CO(NH2)2＋H2O
(3)CO(NH2)2＋H2O===CO2↑＋2NH3↑ 产生农作物光合作用必需的CO2，不会引起土壤酸化(或板结)
(4)合成塔 冷却塔
13．解析：(1)在碱性土壤中，由于Cu2＋与碱性物质结合生成不易被农作物吸收的不溶物，所以宜在农作物叶面喷施。
(2)因为铁的活动性比铜强，所以Fe可以从Cu2＋的溶液中置换出Cu；Cu2＋为重金属离子，其药效体现在能使细菌的蛋白质变性，而达到杀菌效果。
(3)拟除虫菊酯是一种酯类化合物，分子中含，苯环及—C≡N，能发生加成、取代、水解等反应，其化学式为C23H21NO3Br2。
答案：(1)喷在叶片上 Cu2＋在碱性条件下生成不溶物，农作物根部不易吸收
(2)C Cu2＋在碱性条件下使菌体蛋白质变性
(3)C23H21NO3Br2 加成、取代
14．解析：(1)“1605”分子中存在与类似的官能团，其在碱性条件下容易水解而失效。
(2)分析合成DDT的途径结合有机知识，很容易推出答案。由结构简式可看出，DDT在动物体内脱去一个分子HCl可转化为。
答案：(1)“1605”在环境中降解酶作用下易从P－O处降解为毒性小、不残存的物质(20天可消失一半)，而DDT不易降解，它长期滞留于动物体或食物链内，危害性大(其他合理答案也可) 碱性 水解而失效
(2)Ⅰ CH≡CH＋H2OCH3CHO
CH3CHO＋3Cl2―→CCl3CHO＋3HCl
课时跟踪训练(四) 获取洁净的水
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．天然水中含有较多的Ca2＋、Mg2＋、HCO、SO等杂质离子，关于此天然水的下列叙述中不正确的是( )
A．天然水具有暂时硬度和永久硬度
B．加入明矾能除去天然水中各种杂质离子而使之净化
C．将天然水蒸馏，可得较纯的蒸馏水
D．将天然水通过离子交换树脂的装置后可使之软化
2．FeSO4·7H2O用作天然水净化混凝剂，要调到pH为9左右的主要原因是( )
A．Fe2＋在碱性条件下易被氧化成Fe3＋
B．FeSO4·7H2O溶于水后显酸性
C．FeSO4·7H2O溶于水后显碱性
D．以上都不对
3．下列对天然水的净化认识不正确的是( )
A．水的净化与软化都是除去水中不溶性杂质
B．混凝剂的作用是除去水中不易沉淀的悬浮物和胶体
C．FeSO4·7H2O可用作净水工业的混凝剂
D．由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2盐引起的水的硬度叫暂时硬度
4．下列方法中能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的是( )
①蒸馏 ②煮沸 ③加纯碱 ④加石灰 ⑤离子交换
A．①②③ B．①③⑤
C．②③⑤ D．③④⑤
5．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
6．下列说法中，不正确的是( )
A．明矾可以净水但不能降低水的硬度
B．硬水中加入肥皂会产生浑浊且泡沫少
C．经离子交换树脂处理过的软水中Na＋浓度会增大
D．硬水软化后，其成分和性质都相当于蒸馏水
7．[双选题]锅炉长期烧煮硬水结成的锅垢的成分是( )
A．MgCO3 B．CaSO3
C．Mg(OH)2 D．CaCO3
8．高铁酸钠(Na2FeO4)的氧化性比KMnO4还强，它易被还原成Fe3＋，是一种值得推广的新型净水剂。下列关于用Na2FeO4作为净化剂的分析中，错误的是( )
A．同物质的量相比，Na2FeO4的消毒效率是Cl2的1.5倍
B．该物质既能杀菌消毒，又能使水澄清净化
C．该物质既能杀菌消毒，又能除去水中的Ca2＋、Mg2＋
D．用该物质净水，不会引入对人体健康有害的物质
9．[双选题]关于离子交换法软化硬水，下列叙述正确的是( )
A．离子交换树脂能使永久硬水软化，因其有效地除去了水中的Ca2＋、Cl－、SO等离子
B．经离子交换树脂软化处理后，水中Na＋浓度增大
C．经离子交换树脂软化处理后，从水中分离出CaCO3、Mg(OH)2等难溶物
D．离子交换树脂软化硬水，使水中Ca2＋、Mg2＋离子浓度减小
10．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。下列海水淡化的方法中，在原理上完全不可行的是( )
A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B．利用太阳能使海水蒸馏淡化
C．将海水缓慢降温凝固以获取淡化的饮用水
D．将海水通过离子交换树脂以除去所含离子
二、非选择题(本题包括4小题，共50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。
请思考下列问题：
(1)该泉水具有________(填写“暂时”或“永久”)硬度。
(2)若要除去Ca2＋、Mg2＋可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加顺序为________，原因是________。
(3)目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，水中的Ca2＋、Mg2＋与交换树脂的________起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入________溶液中再生。
(4)岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是将海水通过电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：
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．(12分)以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答有关问题：
(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(可多选)________。
A．CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl
B．CH3CH2OH＋HCl―→CH3CH2Cl＋H2O
C．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
D．CH2===CHCl＋H2CH3CH2Cl
由上述四个反应可归纳出，原子经济性高的是______(填反应类型)。
(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂，还可将废水中少量的S2－、NO和CN－等有毒有害的还原性酸根离子氧化去除。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN－氧化成无毒气体的离子方程式：________________________。并说明该方法的优点：__________________________。
(3)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图：
活性炭的作用是________________________；O3消毒的优点是____________________。
A、B中放置的物质名称分别是：A________________；B________________。
13．(12分)随着淡水资源的日益匮乏，将海水转化为淡水的技术便成为社会可持续发展的重大课题之一。下图所示为一种用蒸馏法淡化海水的流程，仔细读图回答下面的问题。
(1)从①处进入的海水的作用为______________________________________________。
(2)减压的目的是________________________________________________________。
(3)请指出从②中出来的浓海水的用途(说出一种合理建议即可)___________________
________________________________________________________________________。
(4)从④处通入热的蒸汽，其目的是___________________________________________，
为了降低成本，也为了合理利用资源，此处热源可以来自________________________(只填一种即可)。
(5)海水的淡化除上述的蒸馏方法外，还有________、________等。
14．(14分)根据废水中有害物质的不同，化工生产中有多种废水处理方法，具体如下：
(1)碱性废水Ⅰ若采用CO2处理，离子方程式是_________________________________
________________________。
(2)废水Ⅱ常用明矾处理。实践中发现废水中的c(HCO)越大，净水效果越好，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)国家制定的工业废水排放标准：汞的含量≤0.05 mg/L。某合作学习小组的同学拟用硫化钠法处理含汞废水，其步骤：先将溶液pH调至8～10，然后加入稍过量的硫化钠溶液，最后加入一定量的FeSO4溶液，过滤后排放。
①先将溶液调节至弱碱性的原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
②加入FeSO4溶液的作用是__________________________________________________。
(4)氧化还原法除氰工艺中的前2步操作如下图所示：
步骤②ClO2可将CN－直接氧化成两种无毒气体，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
若含氰废水流量为0.8 m3/h，含氰(CN－)浓度为300 mg/L，为确保安全，实际投放ClO2为理论值的1.3倍，则要完成氧化，每小时共需投入ClO2的质量为________kg。
答 案
1．选B 加入明矾时，只能除去水中的悬浮杂质，而不能使水中的杂质离子除去，则B不正确。
2．选A pH为9左右，Fe2＋更容易被氧化成Fe3＋，生成Fe(OH)3。
3．选A 水净化是除去水中的悬浮物和胶体，水的软化是降低水中Ca2＋、Mg2＋的浓度。
4．选B 能同时除去硬水中暂时硬度和永久硬度的方法可以使水形成蒸气蒸馏出来，采用加入纯碱的方法使Ca2＋、Mg2＋生成沉淀而除去，另外还可以采用离子交换的方法进行除去。
5．选D 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。
6．选D 用明矾净水是指用Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体吸附并除去水中细小的悬浮物的过程，并未减少水中的Ca2＋或Mg2＋，因而不会降低水的硬度。硬水软化是指除去或减少水中的Ca2＋、Mg2＋，其他成分基本不变，因而其成分和性质与蒸馏水差别很大。故D项符合题意。
7．选CD 硬水加热发生的反应有：Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O；Mg(HCO3)2MgCO3↓＋CO2↑＋H2O；MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑。
8．选C 由Na2FeO4→Fe3＋得3e－，Cl2→2Cl－得2e－知，同物质的量时，二者消毒效率之比为3∶2；由于还原产物为Fe3＋，其水解生成的Fe(OH)3胶体可吸附水中的悬浮物质，达到净水目的，但不能除去水中的Ca2＋和Mg2＋。
9．选BD A项离子交换树脂只能除去水中的Ca2＋、Mg2＋，不能除Cl－、SO；C项经离子交换树脂处理后生成CaR2、MgR2，并不是CaCO3、Mg(OH)2等。
10．选A 明矾的成分是KAl(SO4)2·12H2O，加入到海水中只能除去OH－或Ba2＋等，对Na＋、Cl－、Mg2＋等无影响，达不到淡化的目的。
11．(1)永久 (2)先加石灰后加纯碱 过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来
(3)H＋ 强碱
(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)原子经济性是产品中不能有其他副产品，应为加成反应才能百分之百利用。
(2)根据电荷守恒、电子守恒、元素守恒可配平。
(3)活性炭能吸附水中某些有毒或有异味的分子，O3消毒不引入新杂质。水要先通过阳离子交换树脂，后通过阴离子交换树脂，否则会产生Mg(OH)2等沉淀，影响交换效果。
答案：(1)AD 加成反应
(2)2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－
产物为CO2、N2，无毒无害
(3)吸附水中的有机物(或去除水中的异味) 反应产物无毒无害 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂
13．解析：(1)由图可知①处进入的海水一是作为冷却水，一是作为生产淡水的原料；
(2)减压是为了降低水的沸点；
(3)浓海水可以用来晒盐，也可以用来提取镁、溴等化工产品；
(4)④处通入热的蒸汽是为了加热海水，使之蒸发；为了降低成本，可以利用工厂的余热。
答案：(1)作为冷却水以及生产淡水的原料
(2)降低水的沸点
(3)生产食盐或用于提取镁、溴等(其他合理答案也可 )
(4)加热海水，使之蒸发
利用热电厂的余热或其他工业余热
(5)电渗析法 离子交换法
14．解析：(1)中和法所得溶液pH接近7，因此产物应写HCO而不是CO。
(2)明矾净水的本质是Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体可吸附水中的悬浮杂质，由于HCO的存在会促进明矾的水解生成Al(OH)3胶体，故c(HCO)越大，净水效果越好。
(3)向酸性溶液中加入Na2S会产生有毒气体H2S，因此调节溶液pH至碱性方可。
(4)根据无毒气体的产生可确定产物有CO2和N2，而ClO2的还原产物显然是Cl－，由此可得离子方程式。根据关系式CN－～ClO2可求出消耗ClO2的质量。
答案：(1)CO2＋OH－===HCO
(2)HCO会促进Al3＋的水解，生成更多的Al(OH)3，净水效果增强
(3)①防止加入Na2S溶液时生成有毒的H2S气体污染环境 ②除去过量的Na2S，并将Na2HgS2转化为HgS沉淀
(4)2CN－＋2ClO2===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－ 0.81
