考點22 化學與技術(選修2)
非選擇題
1.(2015·全國卷ⅰ·36)[化學——選修2:化學與技術]
氯化亞銅(cucl)廣泛應用於化工、印染、電鍍等行業。cucl難溶於醇和水,可溶於氯離子濃度較大的體系,在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅(主要成分是cu和少量cuo)為原料,採用硝酸銨氧化分解技術生產cucl的工藝過程如下:
回答下列問題:
(1)步驟①中得到的氧化產物是 ,溶解溫度應控制在60～70℃,原因是
(2)寫出步驟③中主要反應的離子方程式
(3)步驟⑤包括用ph=2的酸洗、水洗兩步操作,酸洗採用的酸是 (寫名稱)。
(4)上述工藝中,步驟⑥不能省略,理由是
(5)步驟②、④、⑤、⑧都要進行固液分離。工業上常用的固液分離裝置有
(填字母
a．分餾塔 b．離心機
c．反應釜 d．框式壓濾機
(6)準確稱取所製備的氯化亞銅樣品mg,將其置於過量的fecl3溶液中,待樣品完全溶解後,加入適量稀硫酸,用amol·l－1的k2cr2o7溶液滴定到終點,消耗k2cr2o7溶液bml,反應中cr2被還原為cr3＋,樣品中cucl的質量分數為 。
【解析】(1)反應中銅被氧化為二價銅離子,所以氧化產物為銅離子。溫度太低反應太慢,溫度太高銨鹽會分解,所以反應控制在60~70℃。
(2)反應③中二價銅離子氧化亞硫酸根,生成硫酸根和氯化亞銅:2cu2＋＋s＋2cl－＋h2o2cucl↓＋s＋2h＋。
(3)因為產物為硫酸銨,為了不增加雜質,用硫酸酸洗最好。
(4)cucl難溶於醇,在潮濕空氣中易水解氧化,所以醇洗可以除去其表面水分,防止其水解氧化。
(5)分餾塔是用於分離互溶液體的裝置,離心機可利用離心力使液體中的固體沉降,達到固液分離的目的,反應釜為發生反應的裝置,框式壓濾機可以使物料中的水通過擠壓而排出,達到固液分離的目的;
(6)根據題意,cucl與k2cr2o7發生氧化還原反應,k2cr2o7被還原為cr3＋,則bmlamol·l－1k2cr2o7溶液發生反應時,轉移電子的物質的量是ab×10－3×2×3 mol=6ab×10－3mol,cu＋會被氧化為cu2＋,根據得失電子守恆,cucl的物質的量是6ab×10－3mol,則樣品中cucl的質量分數=(6ab×10－3mol×99.5 g·mol－1)/mg×100%=0.597ab/m×100%。
答案:(1)cuso4(或cu2＋) 溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解
(2)2cu2＋＋s＋2cl－＋h2o2cucl↓＋s＋2h＋
(3)硫酸
(4)醇洗有利於加快去除cucl表面水分,防止其水解氧化
(5)b、d (6)0.597ab/m×100%
2.(2015·全國卷ⅱ·36)【化學——選修2:化學與技術】苯酚和丙酮都是重要的化工原料,工業上可用異丙苯氧化法生產苯酚和丙酮,其反應和工藝流程示意圖如下:
相關化合物的物理常數
回答下列問題:
(1)在反應器a中通入的x是 。
(2)反應①和②分別在裝置和中進行(填裝置符號)。
(3)在分解釜c中加入的y為少量濃硫酸,其作用是
優點是用量少,缺點是
(4)反應②為 (填「放熱」或「吸熱」)反應。反應溫度應控制在50～60℃,溫度過高的安全隱患是
(5)中和釜d中加入的z最適宜的是 (填標號。已知苯酚是一種弱酸)
(6)蒸餾塔f中的餾出物t和p分別為和 ,判斷的依據是
(7)用該方法合成苯酚和丙酮的優點是
【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:
(1)結合流程圖判斷反應在哪個容器中進行;
(2)結合反應的條件和產物判斷流程的優劣。
【解析】(1)異丙苯被氧氣氧化為異丙苯過氧化氫,異丙苯過氧化氫在酸性溶液中分解得到苯酚和丙酮,所以反應器a中通入的是氧氣。
(2)根據流程圖可知反應①和②分別在裝置a、c中進行。
(3)異丙苯過氧化氫在酸性溶液中分解,所以濃硫酸為催化劑,缺點是濃硫酸具有腐蝕性,易腐蝕裝置。
(4)反應②的焓變小於0,反應為放熱反應,溫度過高的安全隱患是容易引起裝置的**。
(5)苯酚與碳酸氫鈉不反應,所以應選擇碳酸氫鈉。
(6)由於苯酚的沸點高於丙酮,所以丙酮先汽化,故t為丙酮，p為苯酚。
(7)通過流程和產物分析其優點為原子利用率高。
答案:(1)氧氣(或空氣)
(2)a c
(3)催化劑(提高反應速率) 腐蝕裝置
(4)放熱可能會導致(過氧化物)**
(5)c
(6)丙酮苯酚苯酚的沸點高於丙酮
(7)原子利用率高
3.(2015·山東高考·32)工業上利用氨氧化獲得的高濃度nox氣體(含no、no2)製備nano2、nano3,工藝流程如下:
已知:na2co3＋no＋no22nano2＋co2
(1)中和液所含溶質除nano2及少量na2co3外,還有 (填化學式)。
(2)中和液進行蒸發ⅰ操作時,應控制水的蒸發量,避免濃度過大,目的是
蒸發ⅰ產生的蒸汽中含有少量的nano2等有毒物質,不能直接排放,將其冷凝後用於流程中的 (填操作名稱)最合理。
(3)母液ⅰ進行轉化時加入稀hno3的目的是
母液ⅱ需**利用,下列處理方法合理的是 。
a.轉入中和液 b.轉入結晶ⅰ操作
c.轉入轉化液 d.轉入結晶ⅱ操作
(4)若將nano2、nano3兩種產品的物質的量之比設為2∶1,則生產1.38噸nano2時,na2co3的理論用量為噸(假定na2co3恰好完全反應)。
【解題指南】解答本題注意以下兩點:
(1)注意分析加入物質和原溶液之間的反應;
(2)可以根據鈉原子守恆計算na2co3的理論用量。
【解析】(1)no2與鹼液反應可生成nano3。
(2)濃度過大時,nano3可能會析出;nano2有毒,不能直接排放,**後可用於流程中的溶鹼。
(3)nano2在酸性條件下易被氧化,加入稀硝酸可提供酸性環境;母液ⅱ的溶質主要是nano3,所以**利用時應轉入轉化液,或轉入結晶ⅱ操作,故c、d合理。
(4)1.38噸nano2的物質的量為1.38×106÷69 g·mol－1=2×104mol,則生成nano3的物質的量為1×104mol,根據鈉原子守恆可知,na2co3的理論用量為1/2×(2×104＋1×104)mol×106 g·mol－1=1.
59×106g=1.59噸。
答案:(1)nano3
(2)防止nano3的析出溶鹼
(3)將nano2轉化為nano3 c、d
(4)1.59
4.(2015·海南高考)[選修2—化學與技術]
ⅰ.下列有關海水綜合利用的說法正確的是
a．電解飽和食鹽水可製得金屬鈉
b．海帶提碘只涉及物理變化
c．海水提溴涉及氧化還原反應
d．海水提鎂涉及復分解反應
ⅱ.鐵在自然界分布廣泛,在工業、農業和國防科技中有重要應用。
回答下列問題:
(1)用鐵礦石(赤鐵礦)冶煉生鐵的高爐如圖(a)所示。原料中除鐵礦石和焦炭外還有 。除去鐵礦石中脈石(主要成分為sio2)的化學反應方程式為
高爐排出氣體的主要成分有n2、co2和 (填化學式)。
(2)已知:①fe2o3(s)＋3c(s)2fe(s)＋3co(g) δh=＋494 kj·mol－1
②co(g)＋o2(g)co2(g) δh=－283 kj·mol－1
③c(s)＋o2(g)co(g) δh=－110 kj·mol－1
則反應fe2o3(s)＋3c(s)＋o2(g)2fe(s)＋3co2(g)的δh= kj·mol－1。理論上反應放出的熱量足以供給反應所需要的熱量(填上述方程式序號)。
(3)有人設計出「二步熔融還原法」煉鐵工藝,其流程如圖(b)所示,其中,還原豎爐相當於高爐的部分,主要反應的化學方程式為
熔融造氣爐相當於高爐的部分。
(4)鐵礦石中常含有硫,使高爐氣中混有so2汙染空氣,脫so2的方法是
【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:
(1)電解飽和食鹽水、海帶中提取碘單質、海水提鎂和海水提溴等工業生產的掌握;
(2)高爐煉鐵以及鐵的冶煉的相關知識的應用。
【解析】ⅰ.電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣,a錯誤;海帶中碘元素以離子形式存在,提取碘涉及化學變化,b錯誤;海水中溴元素以離子形式存在,海水提溴涉及氧化還原反應,c正確;海水提鎂涉及復分解反應,鎂離子變為氫氧化鎂沉澱,進而轉化為氯化鎂都屬於復分解反應,d正確。
ⅱ.(1)用鐵礦石(赤鐵礦)冶煉生鐵的高爐如圖(a)所示,原料中除鐵礦石和焦炭外還有石灰石,用以除去鐵礦石中脈石(主要成分為sio2)的化學反應方程式為caco3cao＋co2↑、cao＋sio2casio3;高爐排出氣體的主要成分有n2、co2和co。
(2)反應fe2o3(s)＋3c(s)＋o2(g)2fe(s)＋3co2(g)可以通過①＋②×3得到,則反應的δh=δh1＋3δh2=＋494 kj·mol－1＋3×(－283 kj·mol－1)=－355 kj·mol－1。理論上反應②③放出的熱量足以供給反應①所需的熱量。
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