高中化學(xué) 主題3 礦山資源 硫酸與無機(jī)材料制造檢測(cè)題 魯科版選修2

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主題3 礦山資源 硫酸與無機(jī)材料制造 (時(shí)間:90分鐘　分值:100分) 一、選擇題(本題共12個(gè)小題,每小題4分,共48分。每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意) 1.“綠色化學(xué)”是指(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.在化工生產(chǎn)中對(duì)廢氣、廢水、廢渣進(jìn)行嚴(yán)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(xué)”總的來說,就是從化學(xué)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(jī)部件,它屬于(　　) A.金屬材料 B.無機(jī)非金屬材料 C.復(fù)合材料 D.功能高分子材料 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(shí)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(jìn)入陽極室 D.電解精煉銅時(shí),同一時(shí)間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小 答案：D 4.下列金屬防腐蝕的措施中,使用外加電流的陰極保護(hù)法的是(　　) A.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極 B.金屬護(hù)欄表面涂漆 C.汽車底盤噴涂高分子膜 D.地下銅管連接鎂塊 答案：A 5.單質(zhì)鈦的機(jī)械強(qiáng)度高,抗腐蝕能力強(qiáng),有“未來金屬”之稱。工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦(FeTiO3)的方法來制取TiO2,再由TiO2制金屬鈦,主要反應(yīng)有: FeTiO3+3H2SO4Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O ① Ti(SO4)2+3H2OH2TiO3↓+2H2SO4 ② H2TiO3TiO2+H2O ③ TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO ④ TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti ⑤ 下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A.反應(yīng)①是非氧化還原反應(yīng) B.反應(yīng)②是水解反應(yīng) C.反應(yīng)④中TiO2是氧化劑 D.反應(yīng)⑤表現(xiàn)了金屬鎂還原性比金屬鈦強(qiáng) 答案：C 6.以下說法正確的是(　　) A.納米材料是指一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料 B.綠色食品是指不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品 C.生物固氮是指植物通過葉面直接吸收空氣中的氮?dú)? D.光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為主要原料制成的 答案：D 7.某酸雨的成分,經(jīng)檢驗(yàn)除含有少量H+和極少量OH-外,還有Na+、Cl-、N、S等,已知c(Na+)=710-6 molL-1,c(Cl-)=3.510-5 molL-1,c(N)=2.310-5 molL-1,c(S)=2.510-6 molL-1,則該酸雨的pH為(　　) A.3 B.4 C.5 D.6 答案：C 8.下列關(guān)于二氧化硫的說法中正確的是(　　) A.二氧化硫具有漂白性,可以用它來漂白粉絲和銀耳等食品 B.二氧化硫能夠溶于水形成亞硫酸,并能進(jìn)一步氧化為硫酸,所以可以用水來吸收二氧化硫制備硫酸 C.二氧化硫具有很強(qiáng)的還原性,能夠被強(qiáng)氧化性的濃硫酸氧化 D.二氧化硫濃度大時(shí)能夠引起人患呼吸道疾病 答案：D 9.X、Y、Z、M、N代表五種金屬,有以下化學(xué)反應(yīng): ①水溶液中:X+Y2+X2++Y;②Z+2H2O(冷)Z(OH)2+H2↑;③M、N為電極與N鹽溶液組成原電池,發(fā)生的電極反應(yīng)為:M-2e-M2+;④Y可以溶于硫酸中,M不被稀硫酸氧化。則這五種金屬的活潑性由弱到強(qiáng)的順序是(　　) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52710067) A.MM>Y>X>Z C.NY,且X、Y都不與水反應(yīng),由②知Z為很活潑的金屬,由③及原電池原理知活潑性M>N,由④知活潑性Y>M,五種金屬的活潑性Z>X>Y>M>N。 答案：C 10.早在1807年化學(xué)家戴維用電解熔融氫氧化鈉制得鈉:4NaOH(熔融) 4Na+O2↑+2H2O;后來呂薩克用鐵與熔融氫氧化鈉作用也制得鈉,反應(yīng)原理為3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A.電解熔融氫氧化鈉制鈉,陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為2OH--2e-H2↑+O2↑ B.若用戴維法與呂薩克法制得等量的鈉,則兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)也相同 C.呂薩克法制鈉的原理是利用鐵的還原性比鈉強(qiáng) D.目前工業(yè)上常用電解熔融氯化鈉法制鈉 答案：D 11.氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性能,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(jià)為-3價(jià) D.氮化鋁晶體屬于分子晶體 解析：N2中氮元素的化合價(jià)為0,AlN中氮元素的化合價(jià)為-3價(jià)。在化學(xué)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(dǎo)電,AlN具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性能,所以AlN晶體不是分子晶體。 答案：C 12.某化工廠工業(yè)廢水中含H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?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,處理方法如圖所示,若處理后廢水pH=7,則2%NaOH溶液的流量為(　　) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52710068) 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(shí)間段內(nèi)排入的硫酸與NaOH的物質(zhì)的量之比為1∶2時(shí)才能把廢水處理至呈中性。設(shè)溶液的流量為x,并設(shè)時(shí)間為1 s:(0.01 m3s-11 s1.02 gcm-3106 cm3m-32%)/98 gmol-1=(x1 s1.02 gcm-3106 cm3m-37%)/40 gmol-1,解得x=0.008 16 m3s-1。 答案：A 二、非選擇題(本題共5個(gè)小題,共52分) 13.(10分)鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品。請(qǐng)回答: (1)工業(yè)上冶煉鋁的化學(xué)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(huì)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(dǎo)出。 解析：(1)金屬鋁的冶煉是電解熔融Al2O3。(2)鋁與強(qiáng)堿反應(yīng)放出氫氣生成鹽。(3)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(dòng),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(dǎo)出。 答案：(1)2Al2O34Al+3O2↑ (2)2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑ (3)①4OH--4e-2H2O+O2↑ ②H+放電,促進(jìn)水的電離,OH-濃度增大 ③B 14.(10分)碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測(cè)定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體,再用測(cè)碳、測(cè)硫裝置進(jìn)行測(cè)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(cè)硫裝置中(如圖),采用滴定法測(cè)定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學(xué)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(dāng)于硫的質(zhì)量為y g,則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù):　　　　　　　　。 (3)將氣體a通入測(cè)碳裝置中(如圖),采用重量法測(cè)定碳的含量。 ①氣體a通過B和C的目的是 　。 ②計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù),應(yīng)測(cè)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(jià)被氧化為+4價(jià),即生成SO2,再結(jié)合元素守恒及元素的化合價(jià)升降總數(shù)相等,配平該反應(yīng)方程式:3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。(2)①H2O2具有強(qiáng)氧化性,SO2具有強(qiáng)還原性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2SO4,化學(xué)方程式為H2O2+SO2H2SO4。②消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y g,則消耗z mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yz g,那么鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?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(qiáng)氧化性,用于吸收氣體a中的SO2,防止SO2進(jìn)入CO2吸收瓶,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。②實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)。 答案：(1)①CO2、SO2、O2?、贔e3O4　SO2 (2)①H2O2+SO2H2SO4?、? (3)①排除SO2對(duì)CO2測(cè)定的干擾?、谖誄O2前、后吸收瓶的質(zhì)量 15.(12分)黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一,還可制備硫及鐵的化合物。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)52710069) (1)冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,若CuFeS2中Fe的化合價(jià)為+2價(jià),反應(yīng)中被還原的元素是　　　　(填元素符號(hào))。 (2)上述冶煉過程產(chǎn)生大量SO2。下列處理方案中合理的是　　　　(填代號(hào))。 a.高空排放 b.用于制備硫酸 c.用純堿溶液吸收制Na2SO3 d.用濃硫酸吸收 (3)過二硫酸鉀(K2S2O8)具有強(qiáng)氧化性,可將I-氧化為I2:S2+2I-2S+I2,通過改變反應(yīng)途徑,Fe3+、Fe2+均可催化上述反應(yīng)。試用離子方程式表示Fe3+對(duì)上述反應(yīng)催化的過程: 　、 　。 (4)利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。方法為: a.用稀鹽酸浸取爐渣,過濾。 b.濾液先氧化,再加入過量NaOH溶液,過濾,將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe2O3。 據(jù)以上信息回答下列問題: ①除去Al3+的離子方程式是　。 ②選用提供的試劑,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO。 提供的試劑:稀鹽酸,稀硫酸,KSCN溶液,KMnO4溶液,NaOH溶液,碘水。所選試劑為 　　　　　　　　。 證明爐渣中含有FeO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為 　。 解析：(2)SO2是污染物,不能高空排放,a錯(cuò)。SO2不溶于濃硫酸,無法用濃硫酸吸收,d錯(cuò)。SO2既可回收用于制H2SO4,也可用Na2CO3溶液吸收生成Na2SO3,b、c方案均合理。(3)Fe3+具有氧化性,可以氧化I-,2Fe3++2I-2Fe2++I2,Fe2+又被S2氧化,S2+2Fe2+2S+2Fe3+。(4)②爐渣中只有FeO具有還原性,能使KMnO4溶液退色,故可選擇稀硫酸浸取爐渣,再加KMnO4溶液看是否退色。注意不能選鹽酸,因?yàn)樗苓€原KMnO4。 答案：(1)Cu、 O　(2)bc (3)2Fe3++2I-2Fe2++I2　S2+2Fe2+2S+2Fe3+ (4)①Al3++4OH-[Al(OH)4]-　②稀硫酸、KMnO4溶液　稀硫酸浸取爐渣所得溶液使KMnO4溶液退色 16.(10分)(2016全國丙,36)聚合硫酸鐵(PFS)是水處理中重要的絮凝劑。下圖是以回收的廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)52710070) 回答下列問題: (1)廢鐵屑主要為表面附有大量鐵銹的鐵,鐵銹的主要成分是　　　。粉碎過篩的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)酸浸時(shí)最合適的酸是　　　　,寫出鐵銹與酸反應(yīng)的離子方程式　。 (3)反應(yīng)釜中加入氧化劑的作用是　　　,下列氧化劑中最合適的是　　　(填標(biāo)號(hào))。 a.KMnO4 b.Cl2 c.H2O2 d.HNO3 (4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍。pH偏小時(shí)Fe3+水解程度弱,pH偏大時(shí)則　　　　　　　　　。 (5)相對(duì)于常壓蒸發(fā),減壓蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是　　　　。 (6)鹽基度B是衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標(biāo),定義式為B=(n為物質(zhì)的量)。為測(cè)量樣品的B值,取樣品m g,準(zhǔn)確加入過量鹽酸,充分反應(yīng),再加入煮沸后冷卻的蒸餾水,以酚酞為指示劑,用c molL-1的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液進(jìn)行中和滴定(部分操作略去,已排除鐵離子干擾)。到終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液V mL。按上述步驟做空白對(duì)照試驗(yàn),消耗NaOH溶液V0 mL。已知該樣品中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)w,則B的表達(dá)式為　　　　。 解析：(1)粉碎過篩的目的是選用更小的顆粒,以增大反應(yīng)中反應(yīng)物的接觸面積,加快酸浸時(shí)的反應(yīng)速率。 (2)PFS固體產(chǎn)品為[Fe2(OH)x(SO4]y,因此酸浸時(shí)應(yīng)選用H2SO4,不會(huì)引入雜質(zhì),鐵銹與酸反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3xH2O+6H+2Fe3++(x+3)H2O。 (3)加入氧化劑的目的是將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,H2O2的還原產(chǎn)物為H2O,為了不引入其他雜質(zhì),最好選用綠色氧化劑H2O2。 (4)由Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+可知,pH偏小時(shí)Fe3+水解程度小,pH偏大時(shí)Fe3+易轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。 (5)減壓可降低液體的沸點(diǎn),防止溫度過高時(shí)聚合硫酸鐵分解。 (6)空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)消耗NaOH溶液V0 mL,則n總(HCl)=V0c10-3 mol,與樣品反應(yīng)的HCl的物質(zhì)的量n(HCl)=(V0-V)c10-3 mol,則樣品中OH-的物質(zhì)的量n(OH-)=(V0-V)c10-3 mol,n(Fe)= mol,則B=。 答案：(1)Fe2O3xH2O　選取細(xì)小顆粒,增大反應(yīng)物接觸面積,提高“酸浸”反應(yīng)速率 (2)H2SO4　Fe2O3xH2O+6H+2Fe3++(x+3)H2O (3)使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+　c (4)形成Fe(OH)3沉淀 (5)降低蒸發(fā)溫度,防止產(chǎn)物分解 (6) 17.(10分)某化工廠實(shí)驗(yàn)室為測(cè)定某黃鐵礦(主要成分是FeS2)的純度,取1.00 g礦石樣品(所含雜質(zhì)不揮發(fā)且不與氧氣反應(yīng)),在氧氣流中充分灼燒,完全反應(yīng)后,冷卻,稱量固體殘留物,質(zhì)量為0.75 g。 (1)該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少? (2)該工廠用這種黃鐵礦制硫酸,在FeS2燃燒過程中損失2%,由SO2氧化成SO3時(shí),SO2的利用率為80%。求該工廠用10.0 t這種黃鐵礦可生產(chǎn)98%的硫酸多少噸? 解析：每種化合物都有固定的組成,即每種化合物的組成元素的質(zhì)量都有一定的比例,當(dāng)某一化合物損失a%時(shí),其組分元素也必然損失各自的a%,反之亦然。由此可知接觸氧化時(shí)硫損失2%,也就是接觸氧化時(shí)FeS2的轉(zhuǎn)化率為98%。 (1)設(shè)黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量為m(FeS2)。 m(FeS2)==0.75 g, w(FeS2)=100%=75%。 (2)設(shè)可制得98%的硫酸質(zhì)量為m,由反應(yīng)方程式得: 10 t75%98%80%　　　　　m98% , 解得m=9.8 t。 答案：(1)75%　(2)9.8 t