主題綜合測評(三)主題3礦山資源硫酸與無機(jī)材料制造(時(shí)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(xué)”是指()A在化工生產(chǎn)中對廢氣、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)中不使用任何化學(xué)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】B2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【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(shí)它也不屬于復(fù)合材料(復(fù)合材料是指與玻璃鋼類似的由多種材料復(fù)合而成的材料)，所以它只能屬于無機(jī)非金屬材料?！敬鸢浮緽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【解析】本題的C、D兩個(gè)選項(xiàng)涉及了電解池的應(yīng)用，其實(shí)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(cuò)；電解精煉銅時(shí)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(shí)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?！敬鸢浮緿4下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是() 【導(dǎo)學(xué)號：28920043】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地下鋼管連接鎂塊【解析】A水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，即使用了外加電流，正確。B.金屬護(hù)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(hù)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(hù)方法。D.地下鋼管連接鎂塊，是犧牲陽極的陰極保護(hù)法。【答案】A5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()溫室效應(yīng)赤潮酸雨光化學(xué)污染臭氧層空洞水俁病潮汐大脖子病ABCD【解析】屬于大氣污染，屬于水污染，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，所以不屬于環(huán)境污染?！敬鸢浮緽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(fù)極，以防船體被腐蝕C鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)：O22H2O4e=4OHD工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)：2Cl2e=Cl2【解析】本題考查電化學(xué)知識的應(yīng)用。選項(xiàng)A，鐵表面鍍鋅，鐵應(yīng)該作陰極。選項(xiàng)B，Zn的活潑性比Fe強(qiáng)，Zn失去電子而保護(hù)了船體。選項(xiàng)C，鋼鐵吸氧腐蝕時(shí)，O2在正極獲得電子。選項(xiàng)D，Cl的失電子能力大于OH，電解飽和食鹽水時(shí)，Cl在陽極失去電子變?yōu)镃l2。【答案】A7氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)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：Al2O3N23C2AlN3CO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3D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。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)良性質(zhì)，所以AlN晶體不是分子晶體?！敬鸢浮緾8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，處理方法如下圖所示，若處理后廢水pH7，則2%NaOH溶液的流量為()A0.008 16 m3s1B0.01 m3s1C0.016 32 m3s1D0.02 m3s1【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12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：(0.0100 m3s11 s1.02 gcm3106 cm3m32%)/98 gmol1(x1 s1.02 gcm3106 cm3m37%)/40 gmol1，解得x0.00816 m3s1?！敬鸢浮緼9鉛的冶煉大致過程如下：富集：將方鉛礦(PbS)進(jìn)行浮選；焙燒：2PbS3O22PbO2SO2；制粗鉛：PbOCPbCOPbOCOPbCO2。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(xué)變化B方鉛礦焙燒反應(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbOC整個(gè)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】富集為物理過程，A錯(cuò)。SO2均為還原產(chǎn)物，B錯(cuò)。由題給方程式得關(guān)系式：2PbS2PbO2PbC制取1 mol Pb共轉(zhuǎn)移8 mol e，C項(xiàng)錯(cuò)。【答案】D10pHa的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH>a，則該電解質(zhì)可能是()ANaOHBH2SO4CAgNO3DNa2SO4【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?！敬鸢浮緼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(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C電鍍時(shí)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(hù)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(xiàng)錯(cuò)誤。鋅的析出量與通過的電量成正比，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電鍍時(shí)電解反應(yīng)速率只與電流大小有關(guān)，與溫度無關(guān)，C項(xiàng)正確；鍍鋅層破損后，會形成鐵鋅原電池，鐵作正極，得到保護(hù)，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾12電解硫酸銅溶液要達(dá)到如下三個(gè)要求：陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加，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(shí)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(xiàng)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(dǎo)學(xué)號：28920044】(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。該電解槽的陽極反應(yīng)式是_。通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，原因是_。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)結(jié)合題中給出的信息提示進(jìn)行解題。溶液中存在陰離子為OH和含氧酸根，應(yīng)是OH先放電。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。K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)2Al2O34Al3O2(2)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(3)4OH4e=2H2OO2H放電，促進(jìn)水的電離，OH濃度增大B14(10分)冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法；水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法；活潑金屬置換法；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(jìn)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(xué)方程式(寫主要的兩個(gè))：_、_。(2)請?jiān)倥e出使用上述方法冶煉金屬的例子各一個(gè)(用化學(xué)方程式表示)：_；_；_；_?！窘馕觥炕馃兹甘療掋~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?！敬鸢浮?1)Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2OC2CuO2CuCO2(2)2Fe2O33C4Fe3CO23H2WO3W3H2O4Al3MnO23Mn2Al2O32NaCl2NaCl2(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(jìn)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。氣體a的成分是_。若鋼樣中硫以FeS形式存在，A中反應(yīng)：3FeS5O21_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。H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式：_。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克，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?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。氣體a通過B和C的目的是_。計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是_?！窘馕觥?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。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：3FeS5O2Fe3O43SO2。(2)H2O2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H2O2SO2=H2SO4。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)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。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測定實(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)CO2、SO2、O2Fe3O4SO2(2)H2O2SO2=H2SO4(3)排除SO2對CO2測定的干擾吸收CO2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11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(xué)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。“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(xué)式)?！半娊夥ā睘楝F(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_?！半娊夥ā焙汀癈O2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 molL1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算式即可，已知2MnO5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O)。【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(xué)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)由題意知，反應(yīng)物為K2MnO4、CO2，生成物有KMnO4和MnO2，由原子個(gè)數(shù)守恒可知，另一種生成物為碳酸形成的鹽，因?yàn)槿芤撼手行曰蛉跛嵝裕虼藨?yīng)為酸式鹽，即KHCO3。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MnOe=MnO；陰極上為氫離子得電子生成H2。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32。(5)先求出草酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)化學(xué)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?！敬鸢浮?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)2MnO24KOHO22K2MnO42H2O(3)提高氧氣的壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率，增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率(4)KHCO3MnOe=MnOH232(5)100%