化學(xué)與技術(shù)(建議用時(shí)：45分鐘)1．(2016·溫州八校聯(lián)考)某化工廠為了綜合利用生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品CaSO4，與相鄰的合成氨廠聯(lián)合設(shè)計(jì)了以下制備(NH4)2SO4的工藝流程：請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________，該反應(yīng)在________(填設(shè)備名稱)中發(fā)生。沉淀池中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式是__________________________，該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在上述流程的沉淀池中通入足量氨氣的目的是____________________________，可以循環(huán)使用的X是________。(3)該生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品是____________。從綠色化學(xué)和資源綜合利用的角度說(shuō)明上述流程的主要優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________；從物質(zhì)的性質(zhì)和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的角度考慮該流程的主要缺陷是________________________________________________________________________。答案：(1)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3合成塔CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3＋(NH4)2SO4生成的CaCO3溶解度小于CaSO4，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行(2)一方面提供反應(yīng)物，另一方面使溶液呈堿性有利于CO2的吸收CO2(3)生石灰該流程中，產(chǎn)生的CO2循環(huán)使用，得到的產(chǎn)品和副產(chǎn)品都是有用的物質(zhì)，無(wú)廢物產(chǎn)生由于CaSO4的溶解度較小，此反應(yīng)的產(chǎn)率會(huì)比較低2．氯化亞銅(CuCl)常用作有機(jī)合成工業(yè)中的催化劑，是一種白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；在空氣中迅速被氧化成綠色；見(jiàn)光則分解，變成褐色。工業(yè)上用制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)生產(chǎn)CuCl的流程如圖所示：根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：(1)該生產(chǎn)過(guò)程還可以與氯堿工業(yè)、硫酸工業(yè)的生產(chǎn)相結(jié)合，工業(yè)生產(chǎn)硫酸的方法是________，氯堿工業(yè)的裝置是____________________。(2)寫(xiě)出生產(chǎn)過(guò)程中加入的X、Y的化學(xué)式：____________、____________。(3)寫(xiě)出生成CuCl的化學(xué)方程式：__________________________________。(4)生產(chǎn)中為了提高CuCl產(chǎn)品的質(zhì)量，采用________法快速過(guò)濾，析出的CuCl晶體不用水而用無(wú)水乙醇洗滌的目的是__________________________；生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過(guò)大的原因是________________________。(5)在CuCl的生成過(guò)程中理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)在CuCl的生成過(guò)程中除環(huán)境問(wèn)題、安全問(wèn)題外，你認(rèn)為還應(yīng)該注意的關(guān)鍵問(wèn)題是________________________________________________________________________。(7)氯化亞銅的定量分析①稱取樣品0.2500g(準(zhǔn)確稱至0.0002g)置于預(yù)先放入玻璃珠50粒和10mL過(guò)量的FeCl3溶液的250mL錐形瓶中，不斷搖動(dòng)。玻璃珠的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②待樣品溶解后，加水50mL，鄰菲羅啉指示劑2滴。③立即用0.10mol·L－1硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至綠色出現(xiàn)為終點(diǎn)，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)一次。已知：CuCl＋FeCl3=CuCl2＋FeCl2；Fe2＋＋Ce4＋=Fe3＋＋Ce3＋。如此再重復(fù)2次測(cè)得：123空白實(shí)驗(yàn)消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL0.750.500.800.2500g樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL24.6524.7524.70④數(shù)據(jù)處理：計(jì)算得CuCl的純度為_(kāi)_____________。解析：(1)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸是以SO2和O2在催化劑的表面進(jìn)行的，命名為接觸法制硫酸。氯堿工業(yè)的電解槽中用離子交換膜隔離陰、陽(yáng)極產(chǎn)物，裝置名稱為離子交換膜電解槽。(2)廢液中加入Fe可以與Fe3＋、Cu2＋發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋、Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。向?yàn)V渣中加入稀鹽酸溶解過(guò)量的Fe，發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，然后合并兩次濾液。FeCl2溶液中加入過(guò)量的Cl2(Z)，發(fā)生的反應(yīng)為2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，重新產(chǎn)生FeCl3腐蝕液。(3)根據(jù)圖示可知CuCl2→CuCl發(fā)生還原反應(yīng)，SO2→H2SO4發(fā)生氧化反應(yīng)。根據(jù)氧化還原反應(yīng)的配平原則可配平反應(yīng)方程式：CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O=2CuCl↓＋2H2SO4。(4)抽濾或減壓過(guò)濾是快速過(guò)濾的方法。根據(jù)題給信息看，CuCl微溶于水，而不溶于乙醇，故用無(wú)水乙醇可以降低洗滌過(guò)程中CuCl的損失。溶液的pH過(guò)高時(shí)，會(huì)促進(jìn)微溶的CuCl水解，使產(chǎn)品不純、產(chǎn)率降低。(6)根據(jù)“在空氣中迅速被氧化成綠色；見(jiàn)光則分解，變成褐色”，可知在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)避免CuCl處于上述環(huán)境中。(7)①玻璃珠在搖動(dòng)過(guò)程中能夠使固體與水接觸更充分，起到加速溶解的作用。④計(jì)算消耗硫酸鈰溶液的體積時(shí)，每次的消耗量應(yīng)先去掉空白實(shí)驗(yàn)的消耗量，然后再求平均值，得到消耗硫酸鈰溶液的平均體積為24.02mL。根據(jù)反應(yīng)可知，有如下關(guān)系式：CuCl～Fe2＋～Ce4＋99g1molm(CuCl)0.10mol·L－1×0.02402Lm(CuCl)＝0.237798gw＝eq\f(0.237798g,0.2500g)×100%≈95%。答案：(1)接觸法離子交換膜電解槽(2)FeHCl(3)CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O=2CuCl↓＋2H2SO4(4)抽濾(或減壓過(guò)濾)減少產(chǎn)品CuCl的損失防止CuCl水解(5)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和SO2的物質(zhì)的量比為1∶1，CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O=2CuCl↓＋2H2SO4反應(yīng)中消耗CuSO4和SO2的物質(zhì)的量比也為1∶1，所以理論上不需要補(bǔ)充SO2氣體(6)生產(chǎn)中應(yīng)防止CuCl的氧化和見(jiàn)光分解(7)加速樣品的溶解0.95(或95%)3．(2015·株洲高三質(zhì)檢)工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)路布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進(jìn)行煅燒，再浸取、結(jié)晶而制得純堿。①食鹽和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________(已知產(chǎn)物之一為CaS)。(2)氨堿法的工藝如圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。①圖中的中間產(chǎn)物C是________，D是________(寫(xiě)化學(xué)式)。②裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)聯(lián)合制堿法是對(duì)氨堿法的改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)有人認(rèn)為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石等為原料制碳酸鉀。請(qǐng)結(jié)合下圖的溶解度(S)隨溫度變化曲線，分析說(shuō)明是否可行？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①由利用高沸點(diǎn)酸可制取低沸點(diǎn)酸可知，食鹽與濃硫酸在加熱的條件下反應(yīng)可得到硫酸鈉與HCl。②利用題中信息可知反應(yīng)過(guò)程中硫酸鈉中硫元素被還原，則焦炭一定被氧化，同時(shí)CaCO3分解成CaO與CO2，因此結(jié)合原子守恒知產(chǎn)物中除CaS外，一定還有高溫下不分解的Na2CO3、CO2。(2)由流程圖知在甲中碳酸鈣分解為CaO(A)與CO2(B)，CaO與H2O在丙中生成Ca(OH)2(中間產(chǎn)物C)；在丁中，Ca(OH)2與NH4Cl作用得到CaCl2，同時(shí)生成另一物質(zhì)NH3(中間產(chǎn)物D)；在戊中用飽和NaCl溶液吸收氨氣至飽和，因此在乙中反應(yīng)為氨化的NaCl與進(jìn)入CO2(中間產(chǎn)物B)一起作用生成NaHCO3與NH4Cl。(4)由圖示知，KHCO3與NH4Cl的溶解度都較大，受溫度影響變化也都很大，因此降溫時(shí)二者會(huì)同時(shí)析出，不會(huì)只析出KHCO3晶體，故方案不可行。答案：(1)①2NaCl＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))Na2SO4＋2HCl↑②Na2SO4＋2C＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaS＋Na2CO3＋2CO2↑(2)①Ca(OH)2NH3②NaCl＋NH3＋H2O＋CO2=NaHCO3↓＋NH4Cl(3)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)設(shè)備，避免了副產(chǎn)物的生成(4)不可行。碳酸氫鉀的溶解度較大，受溫度影響變化也很大，降溫過(guò)程中不會(huì)先析出碳酸氫鉀晶體4．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的流程圖如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)早期生產(chǎn)硫酸以黃鐵礦為原料，但現(xiàn)在工廠生產(chǎn)硫酸以硫黃為原料，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在氣體進(jìn)入催化反應(yīng)室前需凈化的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在催化反應(yīng)室中通常使用常壓，在此條件下SO2的轉(zhuǎn)化率為90%。但是部分發(fā)達(dá)國(guó)家采取高壓條件下制取SO3，采取加壓措施的目的除了加快反應(yīng)速率外，還可以________________________________________________________________________，從而提高生產(chǎn)效率。(4)工業(yè)生產(chǎn)中常用氨—酸法進(jìn)行尾氣脫硫，以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)除硫酸工業(yè)外，還有許多工業(yè)生產(chǎn)。下列相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)流程中正確的是________(填字母序號(hào))。A．海水提溴：海水濃縮eq\o(→,\s\up7(氯氣))eq\o(→,\s\up7(熱空氣或),\s\do5(水蒸氣))溴蒸氣eq\o(→,\s\up7(堿液),\s\do5(吸收))eq\o(→,\s\up7(酸化))eq\o(→,\s\up7(蒸餾))液溴B．海水提鎂：海灘貝殼eq\o(→,\s\up7(燃燒))eq\o(→,\s\up7(水))石灰乳eq\o(→,\s\up7(海水))eq\o(→,\s\up7(過(guò)濾))eq\o(→,\s\up7(灼燒))MgOeq\o(→,\s\up7(熔化),\s\do5(電解))鎂C．工業(yè)制硝酸：空氣eq\o(→,\s\up7(放電))NO2eq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(吸收))硝酸→尾氣處理D．工業(yè)合成氨：天然氣eq\o(→,\s\up7(一定),\s\do5(條件下))氫氣eq\o(→,\s\up7(合成塔),\s\do5(過(guò)量氮?dú)?)NH3、H2、N2eq\o(→,\s\up7(水冷),\s\do5(分離))氨解析：(1)以黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO2會(huì)產(chǎn)生很多的廢棄物，增大處理成本。(2)進(jìn)入催化反應(yīng)室前進(jìn)行氣體凈化，是為了防止催化劑中毒。(3)采取高壓，使平衡正向移動(dòng)，提高原料利用率。(4)SO2被氨水吸收生成NH4HSO3或(NH4)2SO3，然后NH4HSO3或(NH4)2SO3再和H2SO4反應(yīng)生成SO2，收集SO2，以達(dá)到消除污染，廢物利用的目的。(5)A項(xiàng)，溴蒸氣不應(yīng)用堿液吸收；B項(xiàng)，應(yīng)是電解熔融MgCl2冶煉金屬M(fèi)g；C項(xiàng)，N2和O2在放電條件下生成NO。答案：(1)以黃鐵礦為原料的生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物太多，處理成本高(2)防止催化劑中毒(3)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于提高SO2的轉(zhuǎn)化率(4)SO2＋NH3＋H2O=NH4HSO3、2NH4HSO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋2H2O＋2SO2↑[或SO2＋2NH3＋H2O=(NH4)2SO3、(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑](5)D5．(2015·安陽(yáng)高三一模)某工廠用軟錳礦(含MnO2約70%及Al2O3)和閃鋅礦(含ZnS約80%及FeS)共同生產(chǎn)MnO2和Zn(干電池原料)。已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。②Ⅳ中電解方程式為MnSO4＋ZnSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))MnO2＋Zn＋2H2SO4。(1)A中屬于還原產(chǎn)物的是__________。(2)加入MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是________________________。Ⅱ需要加熱的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________