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【化学——选修2:化学与技术】(15分)下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、...

【化学——选修2:化学与技术】15分)下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。

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根据上述产业流程回答下列问题:

1)该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送,请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式:

        、②       、③       、④        、⑤       

(2)接触室发生反应的化学方程式:              。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙),写出由磷矿石和硫酸反应制普钙的化学方程式             

(3)用1吨硫铁矿(FeS2的质量分数为36%)接触法制硫酸,制硫酸的产率为65%,则最后能生产出质量分数为98%的硫酸       吨。

(4)吸收塔中用          吸收SO3,理由是                         

(5)根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。

                                 (写出两点即可)。

 

(15 分) (1)①Fe2O3 ②电能 ③热能 ④SO2 ⑤浓 H2SO4 (各 1分,5 分) (2)2SO2+O22SO3(2 分)2Ca5(PO4)3F+7H2SO4=3Ca(H2PO4)2+7CaSO4+2HF(3 分) (3)0.39(2 分) (4)98.3%的浓H2SO4,用水吸收易形成酸雾,不利于SO3的吸收 (2 分) (5)废气(主要是高炉煤气)经除尘后可作为燃料、冶炼金属的原料。 (1分) 废渣(主要成分是硅酸钙等) ,可用作水泥生产原料。(1分) 废渣(主要成分是硅酸钙等) ,可用作矿渣磷肥的生产原料。(1分) 【解析】 试题分析:(1)硫铁矿燃烧后产生二氧化硫和氧化铁,所以①给炼铁厂输送Fe2O3,利用沸腾炉内的废热进行发电,则②输送的是电能;③输送的是热能;二氧化硫在接触室内被氧化为三氧化硫,三氧化硫在吸收塔内被水吸收生成硫酸,同时吸收塔内未被氧化的二氧化硫再次回到接触室,继续被氧化,则④输送的是SO2 ,⑤输送的是浓 H2SO4; (2)接触室内发生的是二氧化硫与氧气的反应,化学方程式是2SO2+O22SO3;磷矿石和硫酸反应生成磷酸二氢钙和硫酸钙,根据元素守恒,则产物中有HF生成,化学方程式是2Ca5(PO4)3F+7H2SO4=3Ca(H2PO4)2+7CaSO4+2HF; (3)根据元素守恒,则FeS2 ~2 H2SO4,结合转化过程中的转化率,则1吨硫铁矿(FeS2的质量分数为36%)最终生成98%的浓硫酸的质量是(1t×36%÷120g/mol) ×2 ×65%×98g/mol÷98%=0.39t; (4)吸收塔内用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫,因为若用水吸收,易形成酸雾,不利于SO3的吸收; (5)该流程中产生的废气(主要是高炉煤气)经除尘后可作为燃料、冶炼金属的原料; 硫铁矿燃烧产生的废渣(主要成分是硅酸钙等) ,可用作水泥生产原料或可用作矿渣磷肥的生产原料; 考点:考查对工业流程的分析判断,废物的利用,物质转化的计算,化学方程式的书写  
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考点分析:
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14分)以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。

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回答以下问题:

(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)=       mol·L-1

(2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式:Ksp[Ca3(AsO4)2]=      ,若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol·L-1,c(AsO43-)的最大是       mol·L-1

(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),写出该反应的离子方程式                   

(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。

①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为        

②Ca3AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为                      

 

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15分)过渡金属的单质及化合物很多有催化性能,氯化铜、氯化亚铜经常用作有机合成催化剂。实验室中用氯气与粗铜杂质只有Fe)反应,制备铜的氯化物的流程如下。

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查阅资料:

氯化亚铜:白色微溶于水,在干燥空气中稳定,受潮则易变蓝棕色,在热水中迅速水解生成氧化铜水合物而呈红色。

氯化铜:从水溶液中结晶时,在15℃以下得到四水物,在15~25.7℃得到三水物,在26~42℃得到二水物,在42℃以上得到一水物,在100℃得到无水物。

(1)现用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与粗铜反应(铁架台、铁夹省略)。

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按气流方向连接各仪器接口顺序是:a→          h 、i            

②本套装置有两个仪器需要加热,加热的顺序为先      ,这样做的目的是   

(2)分析流程:

①固体甲需要加稀盐酸溶解,其理由是   

溶液甲可加试剂X用于调节pH以除去杂质,X可选用下列试剂中的填序号)   

a.NaOH         b.NH3·H2O       c.CuO        d.CuSO4

③完成溶液乙到纯净CuCl2·2H2O晶体的系列操作步骤为:

加少量盐酸、蒸发浓缩、        、洗涤、干燥。

(3)向溶液乙中加入适当的还原剂(如SO2、N2H4、SnCl2等),并微热得到CuCl沉淀,写出向乙溶液加入N2H4(氧化产物为无毒气体)的离子方程式:              。此反应只能微热的原因是                      

(4)若开始取100g 含铜96%的粗铜与足量Cl2反应,经上述流程只制备CuCl2·2H2O,最终得到干燥产品277g,求制备CuCl2·2H2O的产率       ;(精确到1%)分析出现此情况的主要原因                

 

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14分)氨的合成是最重要的化工生产之一。

.工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:

用焦炭跟水反应:Cs)+H2Og) 满分5 manfen5.comCOg) H2g);

用天然气跟水蒸气反应:CH4g)+H2Og) 满分5 manfen5.comCOg)+3H2g)

已知有关反应的能量变化如下图,且方法②的反应为吸热反应,则方法②中反应的ΔH =___________ kJ/moL

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Ⅱ.在3个1L的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:

3H2(g)+N2(g) 满分5 manfen5.com2NH3(g)

按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,反应达到平衡时有关数据为:

反应物投入量

3 mol H22 mol N2

6 mol H24mol N2

2 mol NH3

达到平衡的时间min)

t

5

8

平衡时N2的浓度mol·L-1)

c1

3

c2

(1)下列能说明该反应已达到平衡状态的是

a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2    

b.vN2)=3vH2)

c.容器内压强保持不变                         

d.混合气体的密度保持不变

(2)甲容器中达到平衡所需要的时间t    5min,表中c1    c2。(填“>”、“<” 或“=”)

(3)用氨合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)满分5 manfen5.comCO(NH2)2(s)+H2O(g)。工业生产时,原料气带有水蒸气。图1表示CO2的转化率与氨碳比满分5 manfen5.com、水碳比满分5 manfen5.com的变化关系。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是         

②测得B点氨的转化率为30%,则x1         

Ⅲ.有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图2所示。

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电池正极的电极反应式是                             ,A是            

 

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电离度是指弱电解质在溶液里达电离平衡时,已电离的电解质分子数占原来总分子数包括已电离的和未电离的)的百分数,下表中是三种酸在相同温度下的一些数据,有关判断正确的是

HX

HY

HZ

浓度mol/L)

0.12

0.2

0.9

1

1

电离度

0.25

0.2

0.1

0.3

0.5

电离常数

K1

K2

K3

K4

K5

A.在相同温度,从HX的数据可以说明:弱电解质溶液,浓度越低,电离度越大,且K1K2K3=0.01

B.室温时,若在NaZ溶液中加水,则cZ-)/[cHZ)• cOH)]的比值变小,若加少量盐酸,则比值变大

C.等物质的量的NaX、NaY和NaZ混合后,cX)+cY)-2cZ)=2cHZ)-cHX)-cHY),且cZ)<cY)<cX)

D.在相同温度下,K5K4K3

 

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钾长石的主要成分为硅酸盐,由前20号元素中的四种组成,化学式为XYZ3W8,其中只有W显负价。X、Y的最外层电子数之和与Z的最高正价数相等,Y3+与W的阴离子具有相同的电子层结构,X、W的质子数之和等于Y、Z的质子数之和。下列说法错误的是

A.离子半径:X>Y

B.氢化物的稳定性:W>Z

C.化合物X2W2和Y2W3中都不含共价键

D.1 mol ZW2晶体所含Z-W键的数目为4NANA为阿伏加德罗常数的值)

 

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