高二化学化学与材料的制造应用试题

高二化学化学与材料的制造应用试题
1.Ⅰ.工业上用铝土矿制取铝的流程如下：
请回答下列问题：
(1)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃仪器有__________________________。

(2)写出由溶液B生成Al(OH)
3
的离子方程式：____________________________。

(3)工艺流程中涉及氧化还原反应的化学方程式为：_________________________。

(4)生产过程中，除NaOH、H
2
O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________(填化学式)。

用此法制取铝的副产品是________(填化学式)。

Ⅱ.我国高炉生产各方面取得了显著进步，但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还跟国际存在很大差距，有待进一步提高，努力向钢铁强国迈进。

请回答下列问题：
(1)高炉炼铁的原料有铁矿、焦炭和石灰石，其中起熔剂作用的是________，目的是除去铁矿石中的脉石，其产物密度比铁________，所以在铁水的________(填“上部”或“下部”)形成炉渣而与铁水分离。

(2)焦炭在高炉炼铁中起着举足轻重的作用，下列不属于焦炭作用的是________。

A．作为燃料，为炼铁中的化学反应提供能量
B．作为还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳
C．对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用
D．作为溶剂，除去铁矿石中的杂质
(3)高炉炼铁的污染非常严重，目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机会也在进行着工艺改进。

高炉炼铁导致的环境污染有________。

A．臭氧空洞 B．酸雨 C．一氧化碳毒害 D．沙尘暴
(4)写出高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式：
____________________________。

(5)从“三废”利用、环境保护等角度考虑，钢铁企业在生产中应采取的一些措施有(举出2种措施即可) _______________________________________。

【答案】Ⅰ.(1)烧杯、漏斗、玻璃棒
(2)2AlO
2—＋CO
2
＋3H
2
O=2Al(OH)
3
↓＋CO
3
2—
(3)2Al
2O
3
(熔融)4Al＋3O
2
↑
(4)CaO和CO
2Fe
2
O
3
和O
2
Ⅱ.(1)石灰石小上部(2)D(3)BC
(4)C＋O
2 CO
2
；CO
2
＋C2CO；Fe
2
O
3
＋3CO2Fe＋3CO
2
(5)用炼铁厂的炉渣(或CaSiO
3
)作为水泥厂的原料；用发电厂的煤矸石和粉煤灰作为水泥厂的原料；
将石灰石煅烧成生石灰，用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时产生的SO
2
，减少对空气的污染；建立
污水处理系统(任选两条，其他合理答案也可以)
【解析】Ⅰ.(1)操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都是过滤，过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒。

(2)NaAlO
2
溶
液中通入CO
2生成Al(OH)
3
沉淀和Na
2
CO
3
，其离子方程式为2AlO
2
—＋CO
2
＋3H
2
O=2Al(OH)
3
↓＋
CO
32—。

(3)只有电解熔融Al
2
O
3
的反应属于氧化还原反应。

(4)得到的CaCO
3
受热分解得到CaO、
CO
2，可见CaO、CO
2
可循环使用。

操作Ⅰ所得的Fe
2
O
3
和电解熔融Al
2
O
3
得到的O
2
为副产品。

Ⅱ.(1)高炉炼铁的原料中必须有合适比例的石灰石，其作用是作为杂质的溶剂，目的就是除去铁矿
石中的二氧化硅，使其转化为熔点比较低的硅酸钙，反应为CaCO
3 CaO＋CO
2
↑，CaO＋
SiO
2CaSiO
3。

硅酸钙的密度比熔融铁的密度低，所以在高炉中硅酸钙等炉渣是浮在铁水之
上的。

(2)焦炭在高炉炼铁中的作用是提供能量(作为燃料)、作为还原剂、还有对其中的物料起到支撑和
疏散的作用。

(3)高炉炼铁产生的尾气中含有大量的CO、CO
2
、粉尘和硫、氮的氧化物，所以高炉炼铁会加剧酸雨的发生，还会导致局部地区中的CO浓度过大，使周围生物受到毒害。

(4)高炉炼铁中，根据焦炭的作用，可以写出其燃烧反应、与二氧化碳的反应、一氧化碳还原氧化铁的反应。

(5)从“三废”利用、环境保护等角度考虑，钢铁企业在生产中应建立污水处理系统；将石灰石煅烧
成生石灰用于吸收发电厂和焦化厂燃煤时产生的SO
2
，减少对空气的污染；用发电厂的煤矸石和粉煤灰作为生产水泥的原料；用炼铁厂的炉渣作为生产水泥的原料。

2.钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。

(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在________部分发生反应，在________部分开始生成生铁和炉渣。

(2)炼钢时，除磷的化学方程式为____________________；加入硅、锰和铝的目的是
________________________。

(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入，原因是
______________________。

(4)炼铁和炼钢生产中，尾气中均含有的主要污染物是________。

从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作________。

【答案】(1)炉身炉腰
(2)2P＋5FeO＋3CaO Ca
3(PO
4
)
2
＋5Fe脱氧和调整钢的成分
(3)后避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)
(4)CO燃料(还原剂)
【解析】(2)炼钢时，P被FeO氧化，生成的P
2O
5
与CaO结合成Ca
3
(PO
4
)
2
而除去，据此即可写
出方程式。

(4)炼铁尾气主要含有N
2、CO、CO
2
等，炼钢尾气主要含有CO、CO
2
、Fe
2
O
3
粉尘等，共同的主
要污染物为CO。

3.人们在日常生活中大量使用各种高分子材料，下列说法正确的是
A．天然橡胶易溶于水B．羊毛是合成高分子材料
C．聚乙烯塑料是天然高分子材料D．聚氯乙烯塑料会造成“白色污染”
【答案】D
【解析】天然橡胶难溶于水，故A错误；
羊毛是天然高分子材料，故B错误；
聚乙烯塑料是合成高分子材料，故C错误；
聚氯乙烯塑料难降解，且其中含有毒的氯原子，故会造成“白色污染”，D正确；
4.工业上制取纯净的CuCl
2·2H
2
O的主要过程是：①将粗氧化铜(含少量Fe)溶解于稀盐酸中。

加
热、过滤，调节滤液的pH为3；②对①所得滤液按下列步骤进行操作：
已知Cu2＋、Fe2＋在pH为4～5时不水解，而Fe3＋却几乎完全水解而沉淀，请回答以下问题：
(1)X是________，其反应的离子方程式是___________________________________。

(2)Y物质应具备的条件是_________________，生产中Y可选______________________。

(3)溶液Z在蒸发结晶时应注意__________________________________________。

【答案】(1)Cl
2（H
2
O
2
）Cl
2
＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
(2)调节溶液酸性，使pH为4～5，且不引进新杂质 CuO或Cu(OH)
2
或其它合理答案
(3)通入HCl 气体(或加入盐酸)，并不断搅拌且不能蒸干 【解析】首先，从溶液中蒸发结晶CuCl 2·2H 2O ，应当在酸性环境中，避免其水解。

再有，为了分
离铁及铜元素，根据Cu 2＋、Fe 2
＋在pH 为4～5时不水解，而Fe 3＋却几乎完全水解的特性，通过把Fe 2＋氧化为Fe 3＋，调节PH ，除去Fe 3＋。

当然在氧化Fe 2＋、调节pH 时，加入试剂不能引入新的杂质。

应以绿色氧化剂H 2O 2、铜的氧化物或氢氧化物为宜。

5. （10分）将煤气化转化成合成气，然后通过一碳化工路线合成各种油品和石化产品是一碳化工的极为重要的领域，具有广阔的前景，在未来相当一段时期将成为一碳化工的主要领域。

除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H 2，15～18%的CO ，11～13%的CO 2，少量的H 2S 、CH 4，除去H 2S 后，可采用催化或非催化转化技术，将CH 4转化成CO ，得到CO 、CO 2和H 2的混合气体，
是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成。

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C （s ）+H 2O （g ）CO （g ）+H 2（g ），此反应是吸热反应。

①
此反应的化学平衡常数表达式为 ；
②下列能增大碳的转化率的措施是 ；(填字母代号) A ．加入C （s ） B ．加入H 2O （g ） C ．升高温度 D ．增大压强
（2）合成气经压缩升温后进入10m 3
甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应如
下： 2H 2(g) + CO(g) CH 3OH(g)；ΔH ＝－90.8kJ·mol －
1，T 4℃下此反应的平衡常数为160。

此温度下，在密闭容器中加入CO 、H 2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
①比较此时正、逆反应速率的大小：v 正 v 逆（填“>”、“<”或“＝”)。

②若加入CO 、H 2后，在T 5℃反应10min 达到平衡，c(H 2)＝0.4 mol·L －
1，则该时间内反应速率
v (CH 3OH) ＝ mol －1·(Lmin)－
1。

（3）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是 。

【答案】⑴①此反应的化学平衡常数表达式为， K=； 2分
②BC 2分
2）①>。

2分 ②0.03 mol·L －1·min －
1。

2分
（3）提高原料利用率（或提高产量、产率亦可）。

2分 【解析】略
6. （10分）利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：
依据上述流程，完成下列填空：
（1）天然气脱硫时的化学方程式是 。

（2）图中CH
4
的第一次转化过程中的化学方程式是。

（3）整个流程有三处循环，一是K
2CO
3
(aq)循环，二是N
2
和H
2
循环，三是（填化学式）循
环。

（4）K
2CO
3
（aq）和 CO
2
反应在加压下进行，加压的理论依据是（多选扣分）。

a.熵增原理
b.勒夏特列原理
c.酸碱中和原理
【答案】（1）3H
2S＋2Fe(OH)
3
=== Fe
2
S
3
＋6H
2
O （3分）
（2）CH
4+H
2
O CO+3H
2
（3分）
（3）Fe(OH)
3
（2分）
（4）b（2分）
【解析】略
7.(16分)纳米TiO
2
在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。

（1）制备纳米TiO
2的方法之一是TiCl
4
水解生成TiO
2
·x H
2
O，该水解反应的化学方程式
为。

再经过滤、水洗除去其中的Cl–，再烘干、焙烧除去水分得到
粉体TiO
2。

检验TiO
2
·xH
2
O中Cl–是否被除净的方法是。

（2）用氧化还原滴定法测定TiO
2的质量分数：一定条件下，将TiO
2
溶解并还原为Ti3+，再以
KSCN溶液作指示剂，用NH
4Fe(SO
4
)
2
标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。

请回答下列问题：
①配制NH
4Fe(SO
4
)
2
标准溶液时，加入一定量H
2
SO
4
的原因是；
②滴定终点的现象是。

③滴定分析时，称取TiO
2（摩尔质量为M g·mol－1）试样w g，消耗c mol·L－1 NH
4
Fe(SO
4
)
2
标准
溶液V mL，则TiO
2质量分数表达式为。

④下列操作对TiO
2
质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH
4Fe(SO
4
)
2
溶液有少量溅出，使测定结果。

若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果。

【答案】（1） TiCl
4+(2+x) H
2
O TiO
2
·xH
2
O↓+4HCl（3分）
取少量水洗液，滴加AgNO
3
溶液，不产生白色沉淀，说明Cl-已除净。

（2分）
（2）①抑制 NH
4Fe(SO
4
)
2
水解（2分）②溶液变成红色（2分）
③（3分）④偏高（2分）偏低（2分）
【解析】⑴水解反应的化学方程式TiCl
4+(2+x) H
2
O TiO
2
·xH
2
O↓+4HCl，注意含不定项系数的
方程的配平。

检验Cl―的方法，取少量水洗液，滴加AgNO
3
溶液，不产生白色沉淀，说明Cl-已
除净。

⑵①加入一定量H
2SO
4
的原因：NH
4
＋和Fe2＋都能发生水解，溶液呈酸性，加H
2
SO
4
提高
H
2SO
4
的浓度，抑制 NH
4
Fe(SO
4
)
2
水解。

②滴定终点的现象是溶液变成红色
③ω(TiO
2)=④NH
4
Fe(SO
4
)
2
溶液有少量溅出,使读出的V增大，测定结果偏
高；若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，读出的体积变化量偏小，即V值偏小，使测定结果偏低。

8.磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可以用于制造人造骨骼，这是利用了这种材料的A．耐高温的特性B．电学特性C．光学特性D．生物功能
【答案】D
【解析】略
9.下列关于物质用途的叙述中不正确的是
A．工业上利用蛋白质的水解反应生产肥皂和甘油
B．从石油中获得乙烯是工业生产乙烯的主要途径
C．通过海水可以制取氯化钠、镁、烧碱等物质
D．晶体硅是良好的半导体材料，可制成光电池等
【答案】A
【解析】略
10.已知人造羊毛的结构为，则合成人造羊毛的单体是（）
①CH
2="CHCN " ② CH
2
=CHCOOCH
3
③CH
2
=C(CN)CH
3
④CH
3
COOCH=CH
2
⑤ CH
3COOH ⑥CH
2
=C(CN)CH=CHOH
A．①②B．⑤⑥C．③④D．①④
【答案】D
【解析】略。