高中化學 主題綜合測評3 礦山資源 硫酸與無機材料制造 魯科版選修2

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主題綜合測評(三) 主題3　礦山資源　硫酸與無機材料制造 (時間：60分鐘　分值：100分) 一、選擇題(本題包括12小題，每小題5分，共60分) 1．“綠色化學”是指(　　) A．在化工生產(chǎn)中對廢氣、廢水、廢渣進行嚴格處理 B．在化工生產(chǎn)中少用或不用有害物質(zhì)以及少排放或不排放有害物質(zhì) C．在化工生產(chǎn)中不使用任何化學物質(zhì) D．在化工廠種草種樹，使其成為花園式工廠 【解析】　“綠色化學”總的來說，就是從化學的角度從源頭上根本性地解決發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題。 【答案】　B 2．氮化硅陶瓷是一種超硬而且耐磨的物質(zhì)，可用于制造高性能柴油機部件，它屬于(　　) A．金屬材料　　　　　 B．無機非金屬材料 C．復合材料 D．功能高分子材料 【解析】　氮化硅陶瓷根據(jù)其所含元素的類別可知它不可能屬于金屬材料，也不可能屬于功能高分子材料，同時它也不屬于復合材料(復合材料是指與玻璃鋼類似的由多種材料復合而成的材料)，所以它只能屬于無機非金屬材料。 【答案】　B 3．下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是(　　) A．合成氨生產(chǎn)過程中將NH3液化分離，可加快正反應(yīng)速率，提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率 B．硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4時放出的熱量 C．電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的Cl2進入陽極室 D．電解精煉銅時，同一時間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小 【解析】　本題的C、D兩個選項涉及了電解池的應(yīng)用，其實都是考查電解原理，電解飽和食鹽水陰極室產(chǎn)生的是H2，Cl2在陽極上生成，所以C錯；電解精煉銅時要注意粗銅中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等，陽極開始放電的是Zn、Fe、Ni，而陰極上始終是Cu2＋得電子生成Cu，所以同一時間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小，D對。 【答案】　D 4．下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是 (　　) 【導學號：28920043】 A．水中的鋼閘門連接電源的負極 B．金屬護欄表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 【解析】　A．水中的鋼閘門連接電源的負極，即使用了外加電流，正確。B.金屬護欄表面涂漆，是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水分的保護方法。C.汽車底盤噴涂高分子膜，也是一種使用外加涂層而使金屬隔絕空氣和水分的保護方法。D.地下鋼管連接鎂塊，是犧牲陽極的陰極保護法。 【答案】　A 5．環(huán)境污染已成為人類社會面臨的重大威脅，各種污染數(shù)不勝數(shù)。下列名詞與環(huán)境污染無關(guān)的是(　　) ①溫室效應(yīng)　②赤潮?、鬯嵊辍、芄饣瘜W污染?、莩粞鯇涌斩础、匏畟R病?、叱毕、啻蟛弊硬? A．①② B．⑦⑧ C．⑥⑦⑧ D．②⑤⑦ 【解析】?、佗邰堍輰儆诖髿馕廴荆冖迣儆谒廴?，潮汐是一種自然現(xiàn)象，大脖子病是因人體缺乏碘元素造成的，所以⑦⑧不屬于環(huán)境污染。 【答案】　B 6．下列敘述不正確的是(　　) A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽極 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防船體被腐蝕 C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑ 【解析】　本題考查電化學知識的應(yīng)用。選項A，鐵表面鍍鋅，鐵應(yīng)該作陰極。選項B，Zn的活潑性比Fe強，Zn失去電子而保護了船體。選項C，鋼鐵吸氧腐蝕時，O2在正極獲得電子。選項D，Cl－的失電子能力大于OH－，電解飽和食鹽水時，Cl－在陽極失去電子變?yōu)镃l2。 【答案】　A 7．氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域。在一定條件下，氮化鋁可通過如下反應(yīng)合成： Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO 下列敘述正確的是(　　) A．在氮化鋁的合成反應(yīng)中，N2是還原劑，Al2O3是氧化劑 B．上述反應(yīng)中每生成2 mol AlN，N2得到3 mol電子 C．氮化鋁中氮元素的化合價為－3 D．氮化鋁晶體屬于分子晶體 【解析】　N2中氮元素的化合價為0，AlN中氮元素的化合價為－3。在化學反應(yīng)中，每1 mol N原子得3 mol電子。分子晶體的組成微粒之間以分子間作用力相結(jié)合，分子間作用力很微弱，故分子晶體不耐高溫，抗沖擊力很弱，不導電，AlN具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，所以AlN晶體不是分子晶體。 【答案】　C 8．某化工廠工業(yè)廢水中含H2SO4的質(zhì)量分數(shù)為2%，采用邊排放邊中和的方法將它處理至基本上呈中性，處理方法如下圖所示，若處理后廢水pH＝7，則2%NaOH溶液的流量為(　　) A．0.008 16 m3s－1　　　　　 B．0.01 m3s－1 C．0.016 32 m3s－1 D．0.02 m3s－1 【解析】　在同一時間段內(nèi)排入的硫酸與NaOH的物質(zhì)的量之比為1∶2時才能把廢水處理至呈中性。設(shè)溶液的流量為x，并設(shè)時間為1 s：(0.0100 m3s－1 1 s1.02 gcm－3106 cm3m－32%)/98 gmol－1＝(x1 s1.02 gcm－3 106 cm3m－37%)/40 gmol－1，解得x＝0.00816 m3s－1。 【答案】　A 9．鉛的冶煉大致過程如下： ①富集：將方鉛礦(PbS)進行浮選； ②焙燒：2PbS＋3O22PbO＋2SO2； ③制粗鉛：PbO＋CPb＋CO↑ PbO＋COPb＋CO2。 下列說法中正確的是(　　) A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學變化 B．方鉛礦焙燒反應(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbO C．整個冶煉過程中，制取1 mol Pb共轉(zhuǎn)移2 mol電子 D．將1 mol PbS冶煉成Pb理論上至少需要6 g碳 【解析】?、俑患癁槲锢磉^程，A錯。 SO2均為還原產(chǎn)物，B錯。 由題給方程式得關(guān)系式： 2PbS2PbO2Pb～C 制取1 mol Pb共轉(zhuǎn)移8 mol e－，C項錯。 【答案】　D 10．pH＝a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時間后，溶液的pH>a，則該電解質(zhì)可能是(　　) A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4 【解析】　用惰性電極電解電解質(zhì)溶液，A、B、D都是電解水。電解后溶液的濃度變大，A中pH增大，B中pH減小，D中pH不變，C中電解生成HNO3，pH減小。 【答案】　A 11．以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是 (　　) A．未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程 B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系 C．電鍍時保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率 D．鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護作用 【解析】　本題考查電鍍，意在考查考生對電鍍原理的理解和應(yīng)用能力。未通電前，題述裝置不能構(gòu)成原電池，A項錯誤。鋅的析出量與通過的電量成正比，B項錯誤；電鍍時電解反應(yīng)速率只與電流大小有關(guān)，與溫度無關(guān)，C項正確；鍍鋅層破損后，會形成鐵鋅原電池，鐵作正極，得到保護，D項錯誤。 【答案】　C 12．電解硫酸銅溶液要達到如下三個要求：①陽極質(zhì)量減小，②陰極質(zhì)量增加，③電解過程中Cu2＋濃度不變。則可選用的電極是(　　) A．石墨作陽極，鐵作陰極 B．粗銅(含F(xiàn)e、Ni、Zn)作陽極，純銅作陰極 C．純銅作陽極，鐵作陰極 D．鐵作陽極，純銅作陰極 【解析】　本題中所述的電解過程實際就是電鍍過程：陽極質(zhì)量減少，必須用活潑金屬作陽極，則A選項不符合題意；由于Cu2＋的放電能力比H＋的大，陰極質(zhì)量增加，但是要使Cu2＋濃度不變，則陽極必須用純銅。 【答案】　C 二、非選擇題(包括4小題，共40分) 13．(10分)鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品。請回答： 【導學號：28920044】 (1)工業(yè)上冶煉鋁的化學方程式是___________________________________。 (2)鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式是____________________________ ________________________________________________________________。 (3)工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示。 ①該電解槽的陽極反應(yīng)式是________________________________________。 ②通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，原因是 ________________________________________________________________。 ③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口________(填“A”或“B”)導出。 【解析】　(1)金屬鋁的冶煉是電解熔融Al2O3。(2)鋁與強堿反應(yīng)放出氫氣生成鹽。(3)結(jié)合題中給出的信息提示進行解題。①溶液中存在陰離子為OH－和含氧酸根，應(yīng)是OH－先放電。②溶液中存在的陽離子為K＋和H＋，應(yīng)是H＋先放電。在陰極由于H＋放電，H＋不斷減少，水的電離平衡向正反應(yīng)方向移動，OH－濃度增大，pH增大。③K＋可通過陽離子交換膜流向B口，B口的OH－不斷增多，但無法通過陽離子交換膜，故氫氧化鉀溶液從B口導出。 【答案】　(1)2Al2O34Al＋3O2↑ (2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ②H＋放電，促進水的電離，OH－濃度增大 ③B 14．(10分)冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。 (1)請對下表中的金屬冶煉方法進行分析，從上述四種方法中選擇相應(yīng)的序號填入表中空格： 火燒孔雀 石煉銅 濕法煉銅 鋁熱法 煉鉻 從光鹵石 中煉鎂 火燒孔雀石煉銅所發(fā)生反應(yīng)的化學方程式(寫主要的兩個)：_____________、 ________________________________________________________________。 (2)請再舉出使用上述方法冶煉金屬的例子各一個(用化學方程式表示)： ①_____________________________________________________________； ②_____________________________________________________________； ③_____________________________________________________________； ④_____________________________________________________________。 【解析】　火燒孔雀石煉銅和鋁熱法煉鉻都屬于熱還原法。濕法煉銅和鋁熱法煉鉻都屬于活潑金屬置換法。從光鹵石中煉鎂屬于電解法。 【答案】　(1)①?、邸、邸、? Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O C＋2CuO2Cu＋CO2↑ (2)①2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑ ②3H2＋WO3W＋3H2O ③4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3 ④2NaCl2Na＋Cl2↑(以上反應(yīng)其他合理答案也可) 15．(10分)碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再用測碳、測硫裝置進行測定。 (1)采用裝置A，在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。 ①氣體a的成分是________________。 ②若鋼樣中硫以FeS形式存在，A中反應(yīng)：3FeS＋5O21________＋3________。 (2)將氣體a通入測硫裝置中(如右圖)，采用滴定法測定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學方程式：_____________________________________。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液，若消耗1 mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為y克，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分數(shù)：________。 (3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖)，采用重量法測定碳的含量。 ①氣體a通過B和C的目的是________________________________________ ________________________________________________________________。 ②計算鋼樣中碳的質(zhì)量分數(shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是__________________________ _______________________________________________________________。 【解析】　(1)①鋼樣(含有鐵、碳、硫)在高溫下與O2反應(yīng)，除生成CO2、SO2外，還有剩余的O2，故氣體a中含有CO2、SO2、O2。 ②該反應(yīng)中，S元素由－2價被氧化為＋4價，即生成SO2，再結(jié)合元素守恒及元素的化合價升降總數(shù)相等，配平該反應(yīng)方程式：3FeS＋5O2Fe3O4＋3SO2。 (2)①H2O2具有強氧化性，SO2具有強還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2SO4，化學方程式為H2O2＋SO2===H2SO4。 ②消耗1 mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為y g，則消耗z mL NaOH溶液相當于硫的質(zhì)量為yz g，那么鋼樣中硫的質(zhì)量分數(shù)為＝。 (3)①裝置B中活性MnO2將SO2氧化。裝置C中K2Cr2O7濃H2SO4具有強氧化性，用于吸收氣體a中的SO2，防止SO2進入CO2吸收瓶，影響實驗結(jié)果。②實驗中應(yīng)測定實驗前后CO2吸收瓶的質(zhì)量變化，從而確定CO2的質(zhì)量，繼而求出鋼樣中碳的質(zhì)量及質(zhì)量分數(shù)。 【答案】　(1)①CO2、SO2、O2　②Fe3O4　SO2 (2)①H2O2＋SO2===H2SO4?、? (3)①排除SO2對CO2測定的干擾?、谖誄O2前、后吸收瓶的質(zhì)量 16．(10分)(2016全國乙卷)高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑，主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下： 回答下列問題： (1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配，混配前應(yīng)將軟錳礦粉碎，其作用是________。 (2)“平爐”中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為________。 (3)“平爐”中需要加壓，其目的是___________________________________ _______________________________________________________________。 (4)將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。 ①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝，即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體，使體系呈中性或弱酸性，K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)。反應(yīng)中生成KMnO4、MnO2和________(寫化學式)。 ②“電解法”為現(xiàn)代工藝，即電解K2MnO4水溶液。電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為________________，陰極逸出的氣體是________。 ③“電解法”和“CO2歧化法”中，K2MnO4的理論利用率之比為________。 (5)高錳酸鉀純度的測定：稱取1. 080 0 g樣品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，搖勻。取濃度為0.200 0 molL－1的H2C2O4標準溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的體積為24.48 mL。該樣品的純度為________(列出計算式即可，已知2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O)。 【解析】　(1)軟錳礦和氫氧化鉀均為固體，混配前將軟錳礦粉碎是為了使它們充分混合，增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率。 (2)由題意知，反應(yīng)物為MnO2、KOH和O2，生成物有K2MnO4，可根據(jù)質(zhì)量守恒寫出另一種生成物并配平化學方程式。 (3)反應(yīng)物中只有氧氣是氣體，因此加壓的主要目的是增大氧氣濃度，加快反應(yīng)速率，增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率。 (4)①由題意知，反應(yīng)物為K2MnO4、CO2，生成物有KMnO4和MnO2，由原子個數(shù)守恒可知，另一種生成物為碳酸形成的鹽，因為溶液呈中性或弱酸性，因此應(yīng)為酸式鹽，即KHCO3。 ②陽極為失電子的極，MnO在陽極處失電子生成MnO，即陽極反應(yīng)式為MnO－e－===MnO；陰極上為氫離子得電子生成H2。 ③由“CO2歧化法”3 mol K2MnO4生成2 mol KMnO4，而“電解法”是1 mol K2MnO4生成1 mol KMnO4，因此“電解法”與“CO2歧化法”中，K2MnO4的理論利用率之比為3∶2。 (5)先求出草酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)化學方程式求出24.48 mL溶液中高錳酸鉀的物質(zhì)的量，然后轉(zhuǎn)化為100 mL溶液中高錳酸鉀的物質(zhì)的量，乘以高錳酸鉀的摩爾質(zhì)量，除以樣品的質(zhì)量即為該樣品的純度。 【答案】　(1)增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率 (2)2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O (3)提高氧氣的壓強，加快反應(yīng)速率，增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率 (4)①KHCO3?、贛nO－e－===MnO　H2?、?∶2 (5)100%