第二单元 从自然资源到化学品和绿色化学 (时间：45分钟 满分：100分)
考 点题 号氯碱工业1合成氨工业2硫酸工业4金属的冶炼3、5非选择题(共5小题，共100分) 1．(20分)请回答氯碱工业中的如下问题：
(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k＝____________________________ (要求写出计算表达式和结果)；
(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)、③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是________(填序号)； (3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相结组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中X、Y分别是________、________(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小________； ②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应 正极：__________________________________； 负极：_______________________；
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)___________________________。 解析 。
答案 (1)＝≈1∶1.13
[或M(Cl2)/2M(NaOH)≈0.89] (2)③①②
(3)①Cl2 H2 a%＜b% ②O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O
③燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产出碱液的浓度 降低能耗(选取2个)
2．(20分)工业合成氨是“将空气变成面包”的反应，合成氨工业在国民经济中占有极其重要的地位，如图所示是合成氨的简要流程图： Ⅰ.原料气的制备
(1)合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热分离；请另外设计一种从空气中分离出氮气的方法：_______________________。
(2)请写出工业上获得氢气的一种方法(用化学方程式表示)：______________________________。 Ⅱ.原料气的净化
为了防止催化剂“中毒”，原料气在进入压缩机之前必须经过净化、精制处理，“精制”过程通常是将含有少量CO、CO2、O2和H2S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨([Cu(NH3)2]Ac)溶液，以获得纯净的原料气。其中，吸收CO的反应为
CO＋[Cu(NH3)2]Ac＋NH3·H2O[Cu(NH3)3CO]Ac＋H2O(1) ΔH＜0。 (3)为提高CO的吸收率，可采取的有效措施是
________________________________________________________________________。
(4)除去氧气时，氧气将[Cu(NH3)2]Ac氧化为[Cu(NH3)4]Ac2，则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是________。
Ⅲ.氨的合成
(5)工业上合成氨反应的化学方程式为________，在实际生产中，为了提高氢气的转化率而采取的措施是________(填序号)。
A．降低温度 B．升高温度 C．增大压强 D．降低压强 E．及时移出氨 解析
答案 (1)将空气与碳作用生成CO2，除去CO2即可得到N2 (2)C＋H2O(g)CO＋H2或CO＋H2O(g)CO2＋H2(其他合理答案也可)
(3)降低温度、增大压强 (4)4∶1 (5)N2＋3H2 2NH3 CE
3．(20分)(2012·新课标全国卷，36)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：
(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 ℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是____________、____________，反射炉
内生成炉渣的主要成分是____________；(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是____________、____________；(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为____________。
解析 (1)CuFeS2与O2反应时，生成的Cu和Fe的低价硫化物分别是Cu2S、FeS，生成物中肯定含有SO2，用观察法即可配平该化学方程式；FeS与O2反应，生成FeO和SO2，用观察法也可快速配平；反射炉内发生反应
：FeO＋SiO2FeSiO3，所以炉渣的主要成分是FeSiO3。(2)Cu2S与O2反应生成Cu2O，另一种生成物肯定是SO2，运用观察法可快速配平；Cu2O与Cu2S的反应经观察也可快速配平。(3)电解精炼铜时，粗铜板作阳极，为电极c；电极d是电解池的阴极，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；电解时，比铜活泼的金属，例如铁，优先放电生成Fe2＋进入电解液中，而比铜不活泼的金属会以阳极泥的形式沉积于阳极下方。
答案 (1)2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2 2FeS＋3O22FeO＋2SO2 FeSiO3 (2)2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ (3)c Cu2＋＋2e－===Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液中
4．(20分)以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下： 请回答下列问题：
(1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为_______________________________________；
(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气__________、__________及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是_____________________________；
(3)精制炉气(含SO2体积分数为7%、O2为11%、N2为82%)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是_________________________。
(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是________、________，从而充分利用能源。
解析 2Fe2O3＋8SO2。(2)SO2气体中含有矿尘、水汽等，会对催化剂的活性和设备产生不良影响，所以进入接触室之前，需对气体进行除尘、洗涤及干燥。(4)将反应产物的热量及时交换给SO2和O2，使平衡2SO2＋O22SO3向右移动，提高SO2的转化率，使能量循环利用，节约能源。 答案 (1)4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2 (2)除尘 洗涤 使催化剂中毒
(3)在450℃、0.1 MPa时，转化率已达95%以上，采用更高的压强，对设备要求更高，转化率影响较小；在0.1MPa时，温度较低时，反应速率较慢、产量低 (4)能量循环利用 提高SO2转化率
5．(20分)工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，还有少量的Fe2O3、SiO2)提取氧化铝，冶炼铝的工艺流程如图： (1)原料A的名称是________，原料B的化学式是____________。 (2)步骤③中反应的化学方程式是________________。
(3)如果省去步骤①，即溶解铝土矿从加入原料B开始，则会对氧化铝的提取有什么影响？________________________________________。
(4)电解熔融氧化铝时通常加入________，作用是____________；电解过程中阳极材料不断消耗的原因是________________________。
(5)上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为________________，下列可作阴极材料的是________________________。 A．铝材 B．石墨 C．铅板 D．纯铝
解析 (1)原料A为盐酸或硫酸等强酸，SiO2不与其反应，过滤可除去SiO2；原料B为NaOH溶液，可以使滤液中的Fe3＋沉淀。(2)步骤③中反应的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。(3)如果从加入原料B开始，则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后加热制得的Al2O3中会混有SiO2杂质。(4)电解熔融氧化铝时加入冰晶石可以降低Al2O3的熔化温度，电解时阳极O2－放电生成氧气，能与电极材料石墨反应。(5)在电解池中阳极发生氧化反应，金属失去电子，电极反应式为Al－3e－===Al3＋，电解精炼铝应以纯铝作阴极材料。 答案 (1)盐酸(或硫酸等) NaOH
(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(3)若用NaOH溶液溶解铝土矿，则SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，Al2O3转化为NaAlO2，通入CO2，则生成H2SiO3和Al(OH)3沉淀，故最后加热制得的Al2O3中会混有SiO2杂质
(4)冰晶石(或Na3AlF6) 降低Al2O3的熔化温度 电解时阳极产生氧气，能与电极材料石墨反应 (5)Al－3e－===Al3＋ D
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[浙江专用]2014高考化学一轮复习第十二章专题12 第2单元从自然资源到化学品和绿色化学 pdf
