考点22 化学与技术(选修2)

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考点22 化学与技术（选修2）

一、选择题

1.(2013·上海高考·6)与索尔维制碱法相比,侯德榜制碱法最突出的优点是 ( )

A.原料利用率高 B.设备少 C.循环利用的物质多 D.原料易得

【解题指南】解答本题时应注意理解索尔维制碱法和侯德榜制碱法的异同点。 【解析】选A。侯德榜制碱法的最突出的优点是原料的利用率高,A正确,B、C、D均错误。 二、非选择题

2.(2013·山东高考·31)【化学——化学与技术】废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法可回收WC和Co,工艺流程简图如下:

(1)电解时废旧刀具做阳极,不锈钢做阴极,HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为 。

(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是 。回收的洗涤液代替水配制电解

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液,目的是回收利用其中的 。

(3)溶液Ⅰ的主要成分是 。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响,但焙烧时会造成环境污染,原因是 。 (4)将

Co2O3

还原成

Co

粉的化学反应方程式

为 。 【解题指南】可按以下思路解答本题:

【解析】(1)电解过程中溶液中的离子主要为H+、Cl-、Co2+、Fe2+,因生产流程中后期的操作得到CoC2O4,因此在阴极得电子的物质应为H+,阴极反应式为2H++2e-H2↑。

(2)加入H2O2和NH3,将Fe2+转化为Fe(OH)3沉淀,因此滤饼的主要成分为Fe(OH)3,回收洗涤液中主要含有Co2+、H+、Cl-和N,因此回收的目的是利用Co。 (3)加入的草酸铵与CoCl2反应,生成草酸钴和氯化铵,则溶液Ⅰ中主要是NH4Cl,洗涤CoC2O4不充分会使表面吸附有NH4Cl,焙烧时会分解为污染大气的气体NH3和HCl。

(4)本题主要考查了氧化还原方程式的书写与配平。根据反应物和产物可得如下关系:

Co2O3~6e-~2Co,H2~2e-~H2O,根据得失电子守恒可知:Co2O3~3H2,可得

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Co2O3+3H22Co+3H2O。

H2↑ (2)Fe(OH)3 Co2+(或Co) (3)NH4Cl 焙烧时NH4Cl

3H2O+2Co

答案:(1)2H++2e-

分解产生NH3和HCl (4)Co2O3+3H2

3.(2013·新课标全国卷Ⅱ·36)[化学——选修2:化学与技术]

锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。

回答下列问题:

(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为: Zn+2NH4Cl+2MnO2

Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH

①该电池中,负极材料主要是 ,电解质的主要成分是 ,正极发生的主要反应是 。

②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是 。 (2)图(b)表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。

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①图(b)中产物的化学式分别为A ,B 。

②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中,绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为 。 ③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D,则阴极处得到的主要物质是 (填化学式)。

【解题指南】本题包括两小题,其中第一小题要注意两种锌锰干电池的构造上的区别;第二小题要根据普通锌锰干电池中的构成物质,结合流程图中的操作进行分析。

【解析】(1)①普通锌锰电池的负极材料是锌,电解质溶液是氯化铵。由反应总方程式可知该电池的负极电极反应式为Zn-2e-+2NH3

Zn(NH3

,用总反应式减2MnOOH+2NH3;

去负极电极式即可得到正极电极反应式为2MnO2+2N+2e-

②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点有:碱性电池不易发生电解质的泄漏,因为消耗的负极材料改装在电池的内部;碱性电池使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高,不易被腐蚀。 (2)①由工艺流程图可知最后分离出来的物质A为ZnCl2,B为NH4Cl。

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②由题中的信息可知反应后生成的紫色溶液为高锰酸钾溶液,由氧化还原反应的规律可知另一种黑褐色的固体应该为MnO2,在该反应中锰元素发生了歧化反应,化合价部分升高部分降低,反应的离子方程式为3Mn↓+2C

,

+2CO2

2Mn+ MnO2

③用惰性电极电解K2MnO4溶液,阴极吸引阳离子,所以氢离子在阴极放电生成氢气。

答案:(1)①Zn NH4Cl MnO2+N+e-MnOOH+NH3

②碱性电池不易发生电解质的泄漏,因为消耗的负极材料改装在电池的内部;碱性电池使用寿命较长,因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高。(答对一条即可,其他合理答案也可) (2)①ZnCl2 NH4Cl ②3Mn③H2

4.(2013·新课标全国卷Ⅰ·36)【化学——选修2:化学与技术】草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂,用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下:

+2CO2

2Mn+ MnO2↓+2C

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回答下列问题:

(1)CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为 、 。 (2)该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作①的滤液是 ,滤渣是 ;过滤操作②的滤液是 和 ,滤渣是 。

(3)工艺过程中③和④的目的是 。 (4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯,其中含有的杂质主要是 。

(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250 g溶于水,用0.050 0 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,至浅粉红色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00 mL,反应的离子方程式为 ;列式计算该成品的纯度 。

【解题指南】按照流程图逐步分析,结合加入物质和得到的物质分析各步反应。经过四步反应,两次过滤,最后得到目标产物草酸。

【解析】(1)CO和NaOH在200℃,2 MPa条件下合成甲酸钠,反应的化学方程式为CO+NaOH2HCOONa

HCOONa,甲酸钠加热脱氢生成草酸钠,反应的化学方程式为

Na2C2O4+H2↑;

(2)该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作①是分离草酸钠和氢氧化钙反应的生成物,溶液为氢氧化钠,固体为草酸钙,所以滤液是氢氧化钠溶液,滤渣是草酸钙固体;过滤操作②是分离草酸钙和硫酸反应的生成物,溶液是草酸溶液,固体是硫酸钙,所以过滤得到的滤液是草酸溶液和过量的硫酸溶液,滤渣是硫酸钙固体;

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(3)工艺过程中③是循环利用氢氧化钠,④是循环利用硫酸,这两步都是降低生产成本,减小污染;

(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸,这样操作,在结晶时得到的是草酸晶体和硫酸钠晶体的混合物,导致产品不纯;

(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。草酸和酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5C2

+2Mn+16H+

2Mn2++8H2O+10CO2↑,当滴定至浅粉红色

不消褪,消耗KMnO4溶液15.00 mL,则该成品的纯度的计算式为

×100%=94.5%。

答案:(1)CO+NaOH2HCOONa

HCOONa

Na2C2O4+H2↑

(2)NaOH溶液 CaC2O4 H2C2O4溶液 H2SO4溶液 CaSO4 (3)分别循环利用氢氧化钠和硫酸,降低成本,减小污染 (4)Na2SO4 (5)5C2

+2Mn+16H+

2Mn2++8H2O+10CO2↑

×100%=94.5%。

5.(2013·海南高考·20)【选修2——化学与技术】 Ⅰ.下列叙述正确的是 ( ) A.合成氨的“造气”阶段会产生废气 B.电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放

C.电解制铝的过程中,作为阳极材料的无烟煤不会消耗

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D.使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染

Ⅱ.硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:

(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是 。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有 。

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种技术路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:

电弧炉 流化床反应器 还原炉 发生的主要反应 SiO2+2CSi+3HClSiHCl3+H2Si+2CO↑ SiHCl3+H2 Si+3HCl ①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为 ; 碳化硅又称 ,其晶体结构与 相似。

②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 - 8 -

SiH3Cl HCl SiH4

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沸点/℃ 2 355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9 ③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为 。

(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是 。

【解题指南】解答本题难点是利用题目信息书写化学反应的方程式以及确定SiHCl3的水解产物,注意应用题目中所给的信息结合水解反应原理、质量守恒规律书写、判断。

【解析】Ⅰ.合成氨“造气”阶段用石油或天然气制取氢气时一般会含有H2S、CO、CO2等废气,A项正确;电镀产生的酸性废液中含有重金属离子,中和之后不能直接排放,B项错误;电解制铝时由于阳极产生的氧气与阳极材料中的碳发生反应,因此作阳极材料的无烟煤需要定期补充,C项错误;使用管道煤气燃烧更充分,利用率更高可减少环境污染,D项正确。 Ⅱ.(1)SiO2+2C

Si+2CO↑,因此得到的金属状物质可能为含有硅、碳的铁合金。

(2)生产玻璃的主要原料为石英砂、纯碱、石灰石。 (3)①石英砂与焦炭反应制取SiC的化学方程式为SiO2+3C

SiC+2CO↑,SiC俗

名金刚砂,属于原子晶体,结构类似于金刚石。②根据沸点的不同可选择蒸馏法提纯SiHCl3。③SiHCl3水解的方程式为SiHCl3+4H2O

H4SiO4↓+H2↑+3HCl↑。

(4)氯碱工业以电解饱和食盐水生产氯气、氢气和氢氧化钠以及由它们作原料制取的产品,所以可以提供上述工艺生产中的H2和HCl。 答案:Ⅰ.A、D

Ⅱ.(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石 (3)①SiO2+3C

SiC+2CO↑

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金刚砂 金刚石(或单晶硅) ②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4、H2、HCl (4)H2、HCl

6.(2013·四川高考·11)明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO4)2·12H2O]。从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示:

焙

烧

明

矾

的

化

学

方

程

式

为

4KAl(SO4)2·12H2O+3S请回答下列问题:

2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O

(1)在焙烧明矾的反应中,还原剂是 。 (2)从水浸后的滤液中得到

K2SO4

晶体的方法

是 。 (3)Al2O3在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如图所示,该晶体中Al的配位数是 。

(4)以Al和NiO(OH)为电极,NaOH溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为

Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式

是 。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/btjv.html