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〔化学——选修2:化学与技术〕

海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。

⑴海水中盐的开发利用:

Ⅰ.海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和_______池。

II.目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用______________。(写一点即可)

电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。请回答后面的问题:

Ⅰ.海水不能直接通入到该装置中,理由是                 

Ⅱ. B口排出的是________(填“淡水”或“浓水”)。

用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如下:

Ⅰ.若吸收塔中的溶液含BrO3,则吸收塔中反应的离子方程式为____________________

Ⅱ.通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液?________

Ⅲ.向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在900C左右进行蒸馏的原因是________________

 

(1) Ⅰ 结晶 Ⅱ 阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等(其他合理答案也计分) ⑵ Ⅰ 海水中含较多Mg2+ 和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜 Ⅱ 淡水 ⑶ Ⅰ 3CO32-+ 3Br2 = 5Br-+BrO3-+3CO2↑ Ⅱ 富集溴,提高Br2的浓度 Ⅲ 温度过低难以将Br2蒸发出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来 【解析】 试题分析:(1)Ⅰ 海水制盐主要是利用了蒸发结晶原理,所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池。 Ⅱ 氯碱生产中在两极区内会产生氢气和氯气,阳离子交换膜的作用是阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等。 (2)Ⅰ 海水中含较多Mg2+ 和Ca2+ 等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜,所以海水不能直接通入到阴极室中。 Ⅱ 根据整个装置图可知,A口排出的是淡水。 (3)Ⅰ用苦卤提取溴,吸收塔中发生的反应为溴与碳酸钠的反应,生成物中含BrO3-,则反应方程式为3CO32- + 3Br2 = 5Br-+BrO3-+3CO2↑; Ⅱ 通过①氯化已获得含Br2的溶液,但溴的浓度太低,不便于收集,经过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液是为了富集溴,提高Br2的浓度; Ⅲ 温度过低难以将Br2蒸馏出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来,所以向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90℃左右进行蒸馏。 考点:考查海水淡化。  
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考点分析:
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氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,设计如下三种实验方案。(已知:AlN+NaOH+ 2H2O==NaAlO2+ NH3

【方案1】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。

(1)上图C装置中球形干燥管的作用是                   

(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先检查气密性,再加入实验药品,接下来的实验操作是                  ,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是              

(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见                  

【方案2】用下图装置测定m g样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去)。

(4)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是___________

A.CCl4        B.H2O      C.NH4Cl溶液      D.

(5)若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况),则AIN的质量分数是__________。

【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:

(6)步骤②生成沉淀的离子方程式为________________

(7)若在步骤③中未洗涤,测定结果将__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

 

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单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。

(1)已知25℃时:SO2(g)+2CO(g)=2CO2(g)+1/x Sx(s)   △H=akJ/mol

2COS(g)+SO2(g)=2CO2(g)+3/x Sx(s)   △H=bkJ/mol。

则COS(g)生成CO(g)与Sx(s)反应的热化学方程式是                     

(2)雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料。已知As2S3可以和浓HNO3反应,当生成0.6mol的H3AsO4时,反应中转移电子的数目为3NA,则As2S3和浓HNO3反应的方程式是                  

(3)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS、S2的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如下图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。

①曲线B表示            的分布分数。

②滴加过程中,溶液中微粒浓度大小关系正确的          (填字母)

A.c(Na+)= c(HS)+2c(S2)

B.3c(H2S)+2c(HS)+c(S2)+c(H+)=c(OH)

C.3c(Na+)=[c(H2S)+c(HS)+c(S2)]

③NaHS溶液呈碱性,当滴加盐酸至M点(A、B曲线的交叉点)时,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为       

(4)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示:

①写出反应器中发生反应的化学方程式是                  

②电渗析装置如下图所示

写出阳极的电极反应式                     

该装置中发生的总反应的化学方程式是                   

 

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锂被誉为“金属味精”,以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β­锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下:

已知:

①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:

氢氧化物

Fe(OH)3

Al(OH)3

Mg(OH)2

开始沉淀pH

2.7

3.7

9.6

完全沉淀pH

3.7

4.7

11

②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表:

温度/℃

0

10

20

50

75

100

Li2CO3的溶解度/g

1.539

1.406

1.329

1.181

0.866

0.728

请回答下列问题:

(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成:_______________________

(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是____________________

(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式:____________________

(4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用“热水”还是“冷水”理由是____________________

(5)流程中两次使用了Na2CO3溶液,第一次浓度小,第二次浓度大的原因是____________________

(6)该工艺中,电解熔融氯化锂生产锂时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是____________________

 

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八硝基立方烷是一种新型高能炸药,该炸药的结构式如下图所示,由立方烷的氢全部被硝基取代制得,它与三硝基甲苯类似,对震动的敏感度比较低,据信是迄今最烈性的非核爆炸品。关于这种炸药,下列说法错误的是(   )

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高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途,用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列说法合理的是(  

A.镍电极上的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-

B.铁是阳极, 电极反应为Fe-2e-+OH- Fe(OH)2

C.若隔膜为阴离子交换膜, 则OH-自右向左移动

D.电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高, 最终溶液pH不变

 

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