高中化學(xué) 主題1 空氣資源 氨的合成 課題1 空氣分離學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修2

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空氣分離 (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．氮?dú)馐强諝獾闹饕M成部分。因此有科學(xué)家根據(jù)蒸汽機(jī)的原理，設(shè)計制造出了液氮蒸汽機(jī)，即利用液態(tài)氮的蒸發(fā)來驅(qū)動機(jī)車，從而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。其原理是(　　) A．N2在空氣中燃燒放熱 B．N2與H2反應(yīng)放熱 C．N2在空氣中約占78%(體積分?jǐn)?shù)) D．液態(tài)氮的沸點(diǎn)為－196 C，遠(yuǎn)低于常溫 【解析】　根據(jù)深冷分離空氣的基本原理，液氮在常溫常壓下，由液態(tài)汽化為氣體，體積膨脹做功。故答案為D。 【答案】　D 2．(2013南京高二質(zhì)檢)當(dāng)液態(tài)空氣溫度升高達(dá)到剛沸騰時，在蒸發(fā)出的氣體中(　　) A．基本上不含氧氣 B．氮?dú)庹俭w積的78% C．基本上不含氮?dú)? D．氮?dú)夂可愿哂隗w積的78% 【解析】　由于氧氣的沸點(diǎn)比氮?dú)飧?，?dāng)液態(tài)的空氣溫度升高達(dá)到剛沸騰時，首先蒸發(fā)出來的氣體是氮?dú)?，所以基本上不含氧氣。工業(yè)上用分離液態(tài)空氣的方法制氧氣，就是根據(jù)空氣中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾分離的。 【答案】　A 3．采用深冷分離液態(tài)空氣時，先逸出稀有氣體的原因是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920002】 A．稀有氣體性質(zhì)不活潑 B．在空氣中含量最少 C．分子直徑最小 D．沸點(diǎn)最低 【解析】　深冷分離空氣是利用空氣各組分沸點(diǎn)不同而分離的方法。 【答案】　D 4．在下列物質(zhì)的應(yīng)用中，屬于利用物質(zhì)的吸附性的是(　　) ①氫氧化鋁膠體用于凈水?、跓o水硫酸銅用作干燥劑　③木炭用于工業(yè)制糖中的脫色?、芩穆然加糜谔崛′逅械匿? A．①②③ B．①③ C．②③ D．①②③④ 【解析】　無水硫酸銅用作干燥劑的原理是硫酸銅跟水發(fā)生化合反應(yīng)。四氯化碳用于提取溴水中的溴是利用了溴在四氯化碳中的溶解性。 【答案】　B 5．下列說法中不正確的是(　　) A．膜分離可應(yīng)用于化工、石油、燃料等工業(yè)中回收各種氣體 B．當(dāng)空氣通過膜分離裝置時，氧分子能透過膜，而氮分子不能透過膜 C．膜分離法制備的富氧空氣含氧量在25%～40%之間 D．膜分離法分離過程復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用高，耗能多 【答案】　D 6．下列操作原理與滲析原理相同的是(　　) A．深冷分離　　　　　　 B．變壓吸附 C．蒸餾和精餾 D．膜分離 【解析】　滲析、膜分離原理均是利用粒子直徑大小而進(jìn)行分離、提純的方法。 【答案】　D 7．(雙選)下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920003】 A．深冷分離法是大規(guī)模生產(chǎn)高純度氧氣、氮?dú)獾葰怏w的方法，并且能耗小，生產(chǎn)成本較低 B．空氣的成分自古至今都是不變的 C．在絕熱的條件下，將空氣加壓通過節(jié)流閥后突然膨脹，叫做節(jié)流膨脹 D．分餾是化學(xué)變化 【解析】　A項，深冷分離法能耗大；B項，空氣的成分受人類活動的影響；D項，分餾是物理變化。 【答案】　C 8．下列關(guān)于膜分離技術(shù)的說法中，不正確的是(　　) A．膜分離所使用的薄膜必須具有使某些物質(zhì)可以通過，另一些物質(zhì)不能通過的特性 B．膜分離法制備富氧空氣是利用空氣透過氣體分離膜時，由于氧氣和氮?dú)馔高^的能力不同而使二者分離的方法 C．膜分離技術(shù)制備的富氧空氣的含氧量在35%左右 D．膜分離技術(shù)只能用于空氣的分離 【解析】　膜分離技術(shù)也可以用于其他混合物的分離，如氯堿工業(yè)中使用的陽離子膜。 【答案】　D [能力提升] 9．正常情況下，大氣中含有約78%的N2,21%的O2，還含有少量的CO2、水蒸氣以及稀有氣體和雜質(zhì)。如果大氣中二氧化碳的含量明顯增加，就會引起“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球變暖。 (1)二氧化碳是共價化合物，它的電子式可表示為________________。 (2)實(shí)驗室中檢驗CO2氣體最方便的方法是將CO2氣體通入飽和的澄清石灰水中，產(chǎn)生的實(shí)驗現(xiàn)象是________，相應(yīng)的反應(yīng)方程式為___________________。 (3)在宇宙飛船和太空站上工作的宇航員，在密閉的工作艙內(nèi)需要吸入氧氣，呼出CO2，飛船內(nèi)可以使用一種物質(zhì)，它能吸收CO2，并產(chǎn)生氧氣，該物質(zhì)是________，其反應(yīng)方程式為_____________________________________________。 【答案】　(1) 　(2)產(chǎn)生白色沉淀(或白色渾濁) Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O (3)Na2O2　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 10．(1)圖瓦盧是由多個珊瑚礁形成的島國。由于大氣中CO2含量的劇增，大量珊瑚礁(主要成分是碳酸鈣)被海水侵蝕，其原因是(用化學(xué)方程式表示)：_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)溫室效應(yīng)導(dǎo)致海平面上升，引起溫室效應(yīng)的人為原因主要是：_________。 (3)為了控制溫室效應(yīng)。各國科學(xué)家提出了不少方法和設(shè)想。有人根據(jù)液態(tài)CO2密度大于海水密度的事實(shí)，設(shè)想將CO2液化后，送入深海海底。以減小大氣中CO2的濃度。為使CO2液化，可采用的措施是________。 A．減壓、升溫 B．增壓、升溫 C．減壓、降溫 D．增壓、降溫 (4)科學(xué)家致力于二氧化碳的“組合轉(zhuǎn)化”技術(shù)研究，把過多的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有益于人類的物質(zhì)。如將CO2和H2以1∶4的比例混合，通入反應(yīng)器。在適當(dāng)?shù)臈l件下即反應(yīng)，可獲得一種重要的能源。請完成以下化學(xué)方程式：CO2＋4H2―→(　　)＋2H2O 若將CO2與H2混合，在一定條件下以1∶3的比例發(fā)生反應(yīng)，生成某種重要的化工原料和水。該化工原料可能是________。 A．烷烴 B．烯烴 C．炔烴 D．芳香烴 (5)快速、有效地減緩大氣中CO2大量增加的生態(tài)學(xué)措施是________。 A．使用天然氣等燃料 B．控制全球人口增長 C．植樹造林，保護(hù)森林 D．立即減少煤和石油的燃燒 【答案】　(1)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 (2)大量化石燃料(煤、石油、天然氣)的燃燒 (3)D　(4)CH4　B　(5)C 11．下面是關(guān)于汽車燃料及其燃燒產(chǎn)物性質(zhì)的問題。(1)如圖對三種不同類型汽車(以序號①、②、③表示)的廢氣排放情況進(jìn)行了比較。這三種汽車分別是以汽油為燃料的汽車、以天然氣(主要成分是甲烷)為燃料的汽車和電動汽車。請判斷其中序號為①的是________汽車，序號為③的是________汽車。(以下為廢氣成分) 碳?xì)浠衔铩∫谎趸?CO)　氮氧化物(NOx)　二氧化碳(CO2) (2)下圖為一定量飽和Ca(OH)2溶液中通入二氧化碳?xì)怏w后，產(chǎn)生CaCO3白色沉淀的質(zhì)量與二氧化碳體積之間的關(guān)系曲線。試回答： OA段曲線和AB段曲線所表示的反應(yīng)方程式是 OA：_____________________________________________________________ AB：_____________________________________________________________ A點(diǎn)時已參加反應(yīng)的CO2和Ca(OH)2的物質(zhì)的量之比為________。 B處溶液中存在的濃度較大的兩種離子是______和________。(填離子符號) 將B處生成的溶液煮沸，可見到的現(xiàn)象是________。 【解析】　(1)燃料燃燒越不充分，產(chǎn)生的廢氣就越多。由于含碳量：汽油>天然氣，故汽油不如天然氣燃燒充分。 (2)OA表示CaCO3沉淀量隨通入CO2的量增加而增加；AB表示CaCO3不斷溶解；A點(diǎn)表示CO2與Ca(OH)2完全反應(yīng)，且沉淀量最大，即n(CO2)∶n[Ca(OH)2]＝1∶1；B處為Ca(HCO3)2溶液，Ca(HCO3)2受熱易分解：Ca(HCO3)2CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。 【答案】　(1)電動　以汽油為燃料的　 (2)Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O　 CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2　1∶1　Ca2＋　HCO　生成白色沉淀 12．航天飛行器座艙內(nèi)空氣更新過程如圖所示： 【導(dǎo)學(xué)號：28920004】 (1)Ⅱ是CO2和H2的反應(yīng)裝置，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________ (2)從裝置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可看出O2的來源是CO2和H2O，宇航員每天消耗28 mol O2，呼出23 mol CO2，則宇航員每天呼出的氣體中含H2O______mol。 (3)以下是另一種將CO2轉(zhuǎn)化為O2的實(shí)驗設(shè)想，其中，由MgCl26H2O制取無水MgCl2的部分裝置(鐵架臺、酒精燈已略)如下： ①下圖是制取無水MgCl2的裝置，裝置a由______、________、雙孔塞和導(dǎo)管組成 ②循環(huán)物質(zhì)甲的名稱是________。 ③制取無水氯化鎂必須在氯化氫存在的條件下進(jìn)行，原因是_____________。 ④裝置b中填充的物質(zhì)可能是________(填入編號) e．硅膠　 f．堿石灰　 g．無水氯化鈣　 h．濃硫酸 ⑤設(shè)計d裝置要注意防止倒吸，請在方框中畫出d裝置的簡圖，并要求與裝置c的出口處相連(鐵架臺不必畫出)。 【解析】　(1)由Ⅱ裝置進(jìn)出氣體成分可知反應(yīng)物為CO2和H2，產(chǎn)物為C和H2O。 (2)由裝置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知：n(O2)＝n(CO2)＋n(H2O)(據(jù)氧原子守恒)，可得：n(H2O)＝(28 mol－23 mol)2＝10 mol。 (3)①考查儀器的名稱；②可由制備無水MgCl2的反應(yīng)流程判斷循環(huán)物質(zhì)為HCl；③MgCl2溶液受熱時，Mg2＋水解；④b裝置作用是除去HCl中水分，且為固體干燥劑。 【答案】　(1)2H2＋CO2===2H2O＋C　(2)10　(3)①分液漏斗　圓底燒瓶?、邴}酸?、垡种扑狻、躤g ⑤見圖