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1、化学与技术练习1.(多样化的水处理技术)近几年秋冬季节由于降雨较少,海水倒灌,再加上一些人为的破坏因素,沿海一带地区的咸潮问题日益严重。咸潮是一种“冲淡水”,是河口的咸水陆地淡水和海洋盐水混合的咸水。当江水中含盐度超过025克/升,会对人体造成危害,并影响动、植物生长,还会对工业生产造成威胁,如锅炉容易积垢,设备容易氧化、生锈。(1)咸水与一般的淡水相比较,味觉咸苦。咸味主要来自氯化钠(食盐),苦味主要来自_ (填所含物质的化学式)。(2)由于受咸潮的影响,桶装纯净水的需求量明显增大,不法商贩趁机用异地的自来水冒充纯净水从中谋取暴利,我们只要向水样中滴加少量硝酸银溶液便可辨别其真伪,可观察到的
2、现象是 ,有关反应的离子方程式为 。(3)盐碱池(含较多NaCl、Na2CO3)不利于作物生长,产生碱性的原因是(用离子方程式表示) ,施加适量石膏(CaSO4)可降低盐碱池的碱性,其反应的化学方程式为 。(4)海水的平均含盐度(氯化物)高达千分之三十五,即35克/升。取海水2.0 L,经测定含NaCl 46.8g,MgCl2 28.5g,求算该海水中Cl的物质的量的浓度为:_。(5)内河水经处理,可作为生活用水。自来水厂净化水的过程中往往用到明矾作为净水剂。写出该物质净水原理的离子方程式: 。(6)人们在使用自来水时发现,长期漏水的水笼头下方常常有一层锈斑,请写出用化学方法除锈的化学方程式:
3、 。2(从自然资源到化学品)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法,是德国科学家哈伯在1905年发明的,其合成原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=92.4kJ/mol。他因此获得了1918年度诺贝尔化学奖。试回答下列问题:(1)合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是 (填序号)。A采用较高压强(20MPa50MPa)B采用500的高温 C用铁触媒作催化剂D将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,N2和H2循环到合成塔中(2)合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途_ (3)右图是实验室模拟工业法合成氨的简易装置
4、。简述检验有氨气生成的方法: (4)在298K时,将10molN2和30molH2通入合成塔中,为何放出的热量小于92.4kJ? (5)合成氨原料可由天然气制取。其主反应为:CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g),1m3(标准状况)CH4按上式完全反应,产生H2mol。(6)在一定温度和压强下N2与H2的配比为1:3进行反应,达到平衡时氨气占平衡混合气体体积的25%,且温度、容积不变,则达平衡时N2的转化率为 3.我国化学侯德榜(右图)改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:CO2Na2CO3X食盐水循环II循环I母液(提取副产品)煅烧炉合成氨厂沉淀池NH3NH3(1) 上述生
5、产纯碱的方法称,副产品的一种用途为。(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是。(3) 写出上述流程中X物质的分子式。 (4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了(填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是。(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后,再滴加 。(6) 向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有 。(a) 增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出(b) 使NaHCO3更多地析出(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度4.硫酸是许多化学工业的原料、也是国家工业发达水平的一种标志。接
6、触法制硫酸的核心反应是2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g) H0。(1)该反应的平衡常数表达式为_,升高温度,K值将_(“增大”、“减小”、“不变”)。(2)该反应在接触室进行,从提高能源利用率考虑,接触室内装有设备_(3)硫酸生产中,根据化学平衡原理来确定的条件或措施有_ _(填序号)。A.矿石加入沸腾炉之前先粉碎 B.使用V2O5作催化剂C.接触室中不使用很高的温度 D.净化后炉气中要有过量的空气E.接触氧化在常压下进行 F.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3(4)硫酸工业尾气中含有少量SO2,常用氨水吸收后再加硫酸,回收SO2的同时得到化肥硫酸铵,硫酸铵溶液中各离子浓度由大到
7、小的顺序为_ _。(5)硫酸工业的尾气中含有少量的SO2,常用过量氨水吸收,写出该反应的离子方程式: 5.蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH1.53.39.4 (1) 蛇纹石矿加盐酸溶解后,溶液里除了Mg2+外,还含有的金属离子是_ _(2)进行操作时,控制溶液pH78(有 关氢氧化物沉淀的pH见右表) Ca(OH)2不能过量,若Ca(OH)2过量可能会导致_溶解、_沉淀。(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料,先向沉淀物A中加入_ (填入物质的化学式),然后_
8、(依次填写实验操作名称)。(4)物质循环使用,能节约资源。上述实验中,可以循环使用的物质是_ _(填写物质化学式)。(5)现设计一个实验,确定产品aMgCO3bMg(OH)2cH2O中a、b、c的值,请完善下列实验步骤(可用试剂:浓硫酸、碱石灰):样品称量 高温分解 _ _ _ MgO称量(6)18.2g产品完全分解后,产生6.6gCO2和8.0g MgO,由此可知,产品的化学式中: a=_ _ b =_ _ _ c =_ _6.海水及盐卤中均有氯化镁存在,某海盐厂用副产品MgCl26H2O做原料,在523以上加热,制取耐火材料原料氧化镁和盐酸。(1)写出上述反应的化学方程式 。(2)此法制备
9、32.85%的浓盐酸时是否需要加入其它原料?_ ,并说明理由_ 。(3)1000kg的MgCl26H2O理论上可以制得氧化镁_ _kg,同时制得32.85%的浓盐酸_ kg。(4)在干燥的氯化氢气流中加热MgCl26H2O也可制得电解冶炼镁的原料无水MgCl2,试解释干燥氯化氢的作用。 。(5)若该工厂不再增加原料(干燥剂可循环利用,忽略水蒸气的损失),利用MgCl26H2O同时制取氧化镁、浓盐酸和无水氯化镁,请你为该厂设计的工艺流程提出合理建议_。7.钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。(1)工业用热还原法炼铁,写出由CO还原赤铁矿(主要成分为Fe2O3)的
10、化学方程式:_ 。(2)铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈(Fe2O3x H2O),反应的化学方程式: _ 。(3)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式_ 。(4)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_ 。(5)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下:请回答: A电极对应的金属是_(写元素名称),B电极的电极反应式是 。 若电镀前铁、铜两电极的质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为_mol。镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因 。8.洗衣粉
11、的主要成份之一是烷基苯磺酸钠,常用的是十二烷基苯磺酸钠,其合成路线如下:请回答下列问题:分子中的亲水基是 ,亲油基是 。由十二烷基苯制取十二烷基苯磺酸的化学方程式为 ,反应类型为 。用油脂可以制肥皂,试写出从硬脂酸甘油酯生成硬脂酸钠和甘油的化学方程式为 ,反应类型为 。在洗涤剂中添加酶制剂能促进污垢中的蛋白质(如奶渍、肉汤)等水解为可溶性的物质而被除去。使用加酶洗衣粉的水溶液中浸泡1030min,水温在4050最佳。加酶洗衣粉不宜在高温下、潮湿环境中贮存,也不宜久存。为什么? 。过去使用的合成洗涤剂中常加入三聚磷酸钠(Na5P3O10)做助剂,它可使硬度大的洗涤水软化,对微细的无机粒子或油脂具
12、有分散、乳化、胶溶作用,防止污渍再次沉积到衣物上;它还能维持水溶液的弱碱性,提高洗涤剂的去污能力和洗涤效果。但是,20世纪90年代以来,世界各国先后提出必须生产和使用无磷洗涤剂。请解释原因 。9.硫酸铵是一种常用的铵态氮肥。下表是硫酸铵化肥品质的主要指标。优等品一等品合格品外观白色结晶,无可见机械杂质无可见机械杂质氮(N)含量21.0%21.0%20. 5%某化学研究性学习小组为本地农业生产服务,对某农用品商店出售的一等品硫酸铵化肥的品质进行探究。观察外观 该硫酸铵化肥无可见机械杂质。实验探究按右图所示装置进行实验。烧瓶内发生反应的离子方程式为: 。烧杯中盛放的试剂最好是 (填“浓硫酸”、“稀
13、硫酸”或“水”)实验过程中,需往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液并充分加热的原因是 。交流讨论甲同学:根据此实验测得的数据,计算硫酸铵化肥的含氮量可能偏高,因为实验装置中存在一个明显缺陷是: ;乙同学:实验装置中还存在另一个明显缺陷是: ;经过大家充分讨论一致认为:针对甲、乙两位同学指出的实验装置中存在的明显缺陷,需改进实验装置,重新进行实验。探究结论称取13.5 g硫酸铵化肥样品,用改进后的实验装置重新进行实验,测得实验后B装置增重3.4 g。则该化肥 (填“是”或“不是”)一等品。某工厂用石膏、NH3、H2O、CO2制备(NH4)2SO4,首先石膏磨成粉末制成CaSO4悬浊液,然后按如下工艺流
14、程进行产生:操作1与操作2的顺序能否调换? (填能与否),理由是 。常温下,CaCO3和CaSO4的溶解度分别为1.510-3g和2.110-1g,请解析CaSO4向CaCO3转化的原因。 。 从绿色化学角度考虑,该工艺流程应增加一个操作,这个操作是 。10.“绿色化学”要求利用化学原理从源头消除污染,减少或消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生。“绿色化学”要求化学反应和化学工业过程以“原子经济性”为基本原则,在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的原料的每一个原子,实现“零排放”。下列化学反应符合绿色化学概念的是( )待添加的隐藏文字内容3A制取有机玻璃的单体:B制取Cu
15、SO4: C制取乙苯: (催化剂是氯化铝,氯化铝和加入的盐酸都有较强的腐蚀性,生产过程中产生大量废液、废气)D制取Cu(NO3)2:2Cu+O22CuO CuO+2HNO3(稀)=Cu(NO3)2+H2O化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。但废旧电池的妥善处理已成为我们日常生活十分头痛的问题,资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。常用的镍镉电池的总反应可以表示为:Cd2NiO(OH)2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为 。硫酸工业的尾气中主要含有 气体,下列有
16、关它的叙述错误的是( )A形成硫酸型酸雨 B. 破坏臭氧层 C. 不会腐蚀建筑物D.能跟血红蛋白结合使人体中毒 E.能使品红、酸性KMnO4褪色,并且褪色原理相同该尾气我们可采用过量氨水吸收,请写出化学反应方程式 。请判断这种处理方法是否符合绿色化学的概念 (填“是”或“否”)并说明理由 。参考答案1(1)MgCl2 、MgSO4 (2)有白色沉淀产生, Ag+ + Cl = AgCl (3)CO32 + H2O HCO3 + OH Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4 (4)0.7 mol/L (5)Al3+3H2O Al(OH)3+3H+ (6)Fe2O3 + 6
17、HCl = 2FeCl3+3H2O 2(1)AD (2)用湿润的红色石蕊试纸放在导管出口处,若试纸变蓝说明有氨气生成。(3)氮肥、致冷剂、干电池 (4)该反应是可逆反应,10molN2与30molH2不可能完成反应,所以放出的热量小于924kJ 。 (5)133.9 (6)40%3(1) 联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或焊药等(其他合理答案均给分)(2) NH3 + CO2 + H2O + NaCl NH4Cl + NaHCO3或 NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl(3) CO2(4) I过滤(5) 稀硝酸和硝酸银溶
18、液(6) a、c4.(1)c(SO3)2/ c(SO2)2c(O2) 减小 (2)热交换器 (3)CD (4)c(NH4+)c(SO42)c(H+)c(OH)(5)NH3H2O+SO2=2NH4+ +SO32 +H2O5.(1)Fe3+ Al3+ (2)Al(OH) 3、Mg(OH)2 (3)NaOH 过滤、洗涤、灼烧 (4)CO2 (5) 测出CO2的质量 测出水蒸汽的质量 (6)3、1、36.(1)MgCl26H2O=MgO+2HCl+5H2O(2)需要再加蒸馏水(1分);生成的HCl溶于生成的水中,HCl的质量分数大于32.85%(1分);(3)可制得氧化镁197kg,(2分)浓盐酸10
19、95kg (2分);(4)氯化氢气流可抑制氯化镁水解,并带走水蒸气。反应式为:HCl气流MgCl26H2O=MgCl2+6H2O(2分);(5)制取氧化镁时生成盐酸,多余HCl经干燥后用于制无水氧化镁时的氯化氢气流7.答案(1) (2)4Fe + 3 O2 + x H2O = 2 Fe2O3x H2O (3)2 FeCl3 + Fe = 3 FeCl2 (4)B D (5) 铜 Cu2+ + 2e- = Cu 0.08 mol 铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀。(其他答案合理也给分)8-SO3- 取代反应 取代(水解、皀化)酶发挥催化作用需要适宜的条件(温
20、度、酸碱度等),酶自身是蛋白质在不适宜的条件下容易变质(如高温)。三聚磷酸钠造成水体富营养化,破坏了水体原有的生态平衡,对人类的生存环境造成了很大的影响。9 ,稀硫酸使NH4+完全反应,并使NH3从溶液中溢出产生的氨气中带有水蒸汽,A、B间缺少一个干燥装置烧瓶和导管中有氨气残留,不能完全被稀硫酸吸收不是否,氨气在水中的溶解度大,产量高由于CaCO3溶解度小,Ca2+更易与CO32结合生成沉淀,促使CaSO4溶解用生石灰制备CaSO410A D 在酸性土壤中Ni(OH)2和Cd(OH)2都与酸反应,溶解生成了Ni2+、Cd2+,对土壤和水体的污染更严重。SO2 D ESO2 + 2NH3H2O=(NH4)2 SO3 是 (NH4)2 SO3可以继续被氧化生成硫酸铵,而硫酸铵是一种常用的氮肥,既吸收了尾气,又生成了一种有使用价值的化肥。