《空氣資源海水資源》

例析雙氧水和臭氧的性質 、用途例1、使用假冒偽劣化妝品，臉上有時會出現(xiàn)一些黑色斑點。這主要是偽劣化妝品里含有鉛白2PbCO3Pb(OH)2與皮膚中的硫化物產生黑色硫化鉛的緣故。除去這種黑色斑點的主要方法是選用合宜的氧化劑將其氧化為難溶于水和酸的白色化合物。供選擇的氧化劑有：漂白粉高錳酸鉀H2O2（雙氧水），試回答： （1）應選用何種氧化劑去掉PbS，是 。 （2）去掉PbS時可能的化學方程式是 。 解析 首先看清題意是將黑色的硫化鉛氧化為難溶于水和酸的白色化合物。鉛鹽中PbSO3為白色但溶于酸，PbSO4是不溶于水和酸的白色化合物。由此可知PbS中的S2-氧化成SO42-在這個過程中顯然要有氧。再從幾種供選用的氧化劑考慮，不應該在臉上使用漂白粉，因為它會腐蝕皮膚。若用消毒劑KMnO4雖然能使PbS氧化，但人的皮膚近中性，KMnO4的還原產物不是Mn2+鹽而是MnO2，MnO2顯黑褐色比PbS更難消除，顯然也不行。而H2O2的還原產物是H2O，是合理的選擇。 答案 （1）選用適宜濃度的H2O2溶液。H2O2把PbS氧化成PbSO4而不留下其他難以消除的固體，也不會對人體產生危害。（2）PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O例2、下圖是一套實驗室制取氣體的裝置，用于發(fā)生、干燥和收集氣體。下列各組物質中能用這套裝置進行的是（ ） AMnO2和濃鹽酸 BZn和稀H2SO4 CMnO2和H2O2 DCaCO3和鹽酸 解析 上述裝置用于反應不需加熱、生成的氣體可用濃H2SO4干燥、并使用向上排空氣法收集的氣體的制取。結合上述條件，A中制取Cl2需加熱，B中制H2只能用向下排空氣法收集，而C中制O2和D中制CO2均符合。 答案 C D 知識剖析 雙氧水是一種無色粘稠狀液體，呈弱酸性。市售雙氧水中H2O2的質量分數(shù)一般約為30%。雙氧水化學性質不穩(wěn)定，容易分解產生氧氣，具有強氧化性，在化學反應中作強氧化劑。利用其強氧化性，雙氧水可作漂白劑、消毒劑。例3、下列關于臭氧性質的敘述中不正確的是 臭氧比氧氣的氧化性更強，能將Ag、Hg等較不活潑的金屬氧化臭氧可以殺死許多細菌，是一種良好的消毒劑臭氧和活性炭一樣，能夠吸附有機色素，是一種很好的脫色劑臭氧和氧氣在一定條件下可以相互轉化例4、下列各組物質屬于同素異形體的是（ ）。A63 Li與73 Li B氧氣與臭氧（O3）CCH3COOH與HCOOCH3 DC2H6與C3H8例5、 臭氧（O3）與次氯酸（HClO）一樣具有較強的氧化性，在日常生活中可用作 劑和 劑。解析 臭氧具有極強的氧化性，元素周期表中幾乎所有元素都能與它反應。有些染料受到臭氧的強烈氧化作用會褪色，臭氧還可以殺死許多細菌，因此，臭氧是一種很好的脫色劑和消毒劑。臭氧還具有不穩(wěn)定性，會分解產生氧氣。同時，氧氣在高壓放電時會形成臭氧。例3中的A、B、D項是正確的，C項中臭氧和活性炭作為脫色劑時原理不一樣，所以C項是錯誤的。例4中63 Li與73 Li互為同位素，屬常識性認識的內容，本題讓學生根據同素異形體的概念進行排除選擇；C項中CH3COOH與HCOOCH3互為同分異構體，D項中C2H6與C3H8互為同系物。 例5中臭氧的性質和用途由次氯酸的性質和用途遷移得出。答案 例3：C 例4：B 例5：漂白 消毒知識剖析 自然界存在兩種氧單質O3和O2，它們互為同素異形體。在常溫常壓下，臭氧是一種有特殊臭味的淡藍色氣體，它的密度比氧氣的密度大。臭氧具有極強的氧化性，除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可與元素周期表中的所有元素反應。地球高空中的臭氧層能吸收來自太陽的紫外線輻射，是人類和生物的保護傘。氟氯烴是破壞臭氧層的“元兇”。同素異形體是指同一元素構成的不同單質，同位素是指質子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核數(shù)。氧氣的制法 燃燒氧氣的工業(yè)制法有分離液態(tài)空氣制氧氣即深冷分離法，將空氣變壓吸附分離、膜分離可獲得富氧空氣。氧氣的實驗室制法有加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物、加熱高錳酸鉀等方法。燃燒是指發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學反應。氧氣具有氧化性，是一種能夠支持燃燒的氣體。下面我將通過如下幾道例題，讓大家掌握氧氣的制法和氧氣的性質，并進一步探索有氧氣參與的燃燒和與此有關的生活常識。例1、實驗室制取氧氣大至可分為下列步驟：a、點燃酒精燈，加熱試管；b、檢查裝置氣密性；c、將高錳酸鉀裝入試管，用帶導氣管的塞子塞緊試管，并把它固定在鐵架臺上；d、用排水法收集氧氣；e、熄滅酒精燈；f、將導管從水槽中取出。正確操作的順序是（ ）(A)bcadef(B)cbadef(C)bcadfe(D)cbadfe解析：進行實驗一定要以安全，不發(fā)生意外事故，現(xiàn)象明顯，結果正確，且節(jié)約藥品為原則。所以實驗室制取氣體應按照一定的正確步驟順序進行。在實驗室制取氧氣時，實驗開始時的操作順序尤為重要。首先應檢驗裝置的氣密性，再向試管中裝入藥品，用帶導氣管的塞子塞緊試管，并把試管固定在鐵架臺上，如果兩者順序顛倒，一旦儀器的氣密性不好，則造成藥品的浪費。實驗室完成時應先將導氣管從水槽中取出，然后熄滅酒精燈，如果兩者的順序相反，則易使水槽中的水沿導氣管進入熱試管內，使試管發(fā)生炸裂事故。所以應選C。例2、下列變化中,與其它三種變化有著本質區(qū)別的是A.工業(yè)上用分離液態(tài)空氣的方法制氧氣B.實驗室中用加熱高錳酸鉀的方法制氧氣C.鐵在潮濕的空氣中生銹D.用鐵礦石冶煉成鐵例3、當液態(tài)空氣溫度升高達到剛沸騰時，在蒸發(fā)出的氣體中：A.基本上不含氧氣B.氮氣占體積的78%C.基本上不含氮氣D.氮氣含量稍高于體積的78%解析：例2考查的是物理變化和化學變化的區(qū)別，同學們要會判斷上述變化是物理變化還是化學變化。A項工業(yè)制氧氣是根據空氣中各組分的沸點不同進行精餾分離，屬物理變化。B 、C、D項都屬于化學變化，所以此題選A。例3中工業(yè)上用分離液態(tài)空氣的方法制氧氣，是根據空氣中各組分的沸點不同進行精餾分離，由于氧氣的沸點比氮氣高，當液態(tài)的空氣溫度升高達到剛沸騰時，首先蒸發(fā)出來的氣體是氮氣，所以基本上不含氧氣。液態(tài)空氣剛沸騰時，逸出的氣體全部是氮氣，所以B、C、D項不正確。正確答案是A。例4、做家庭小實驗：取2個石棉網，分別放上一小匙白糖，在其中的一小匙白糖上面灑滿普通香煙的煙灰然后用燃著的木條分別點燃二處的白糖，觀察現(xiàn)象并回答問題：哪一塊石棉網上的白糖燃燒？火焰 的焰色呈什么色？把燃燒后的剩余物質灑在另一塊未燃燒的白糖上面，再用燃著的木條點燃，觀察現(xiàn)象。請回答煙灰在這個反應中的作用。解析：這是一組對比實驗，做實驗時要仔細觀察實驗現(xiàn)象，要聯(lián)想學過的知識進行分析、判斷，運用化學知識理解一些簡單化學問題。并在獲取知識和技能的同時，提高實驗能力，發(fā)揚探索精神。灑滿煙灰的白糖能夠被點燃，未灑煙灰的白糖不能點燃，這說明煙灰能改變白糖著火點。把燃燒后的剩余物質，灑在未燃燒的白糖上面，白糖依舊可以被點燃，這說明煙灰在白糖燃燒前后化學性質沒有改變。所以說煙灰在這個反應中起催化作用，煙灰是這個反應的催化劑。答案是未灑香煙灰的白糖點燃時不燃燒。灑滿煙灰的白糖點燃能夠燃燒，發(fā)出藍色火焰。把燃燒后的剩余物質，灑在另一塊未燃燒的白糖上面，再用燃著的木條點燃，白糖燃燒，發(fā)出藍色火焰。煙灰在這個反應中起催化作用，煙灰是這個反應中的催化劑。 例5、每個人都應懂得防火知識，并學會火災時如何逃走。例如，當高層樓房下層起火，火勢兇猛無法撲滅時，下列逃生措施中正確的是（ ）沿樓梯迅速下樓；用濕毛巾堵住口鼻；匍匐前進，尋找安全出口；封閉房門；迅速轉移到陽臺，用繩索下墜； 跳樓。A、 B、C、 D、解析：遇險可求助他人，但在等待救助的同時，首先應想到自救，自救一定要從安全出發(fā)，選擇適當?shù)姆绞窖杆倜撾x險境。高層樓房下層起火，沿樓梯迅速下樓已不可能。跳樓會被摔傷，這是危險之舉，不可取。用濕毛巾堵口鼻，可避免吸入有害氣體；封閉房門，可減緩大火襲擊；匍匐前進，能防止被煙嗆倒；迅速轉移到陽臺，用繩索下墜可逃生。另一方面，轉移到陽臺也有利于他人救助。所以答案應選D。例6、1992年海灣戰(zhàn)爭期間，科威特大批油井被炸起火燃燒，我國救援人員在滅火工作中作出了貢獻。下列措施不可能用于油井滅火的是（ ）A、設法降低石油的著火點B、設法使火焰隔絕空氣C、設法阻止石油噴射D、設法降低油井井口的溫度解析：可燃物燃燒，需要同時滿足兩個條件，一是可燃物要與氧氣接觸，二是要使可燃物達到著火點。知道可燃物的燃燒條件，也就不難理解滅火原理。著火點是使物質能夠持續(xù)燃燒的最低溫度，著火點是物質本身的性質，一般是不能改變的。油井已經起火燃燒，即石油已達到著火點。滅火應從將可燃物跟空氣隔絕或將可燃物的溫度降到著火點以下的思路去考慮。從本題實驗出發(fā)，還可以考慮切斷可燃物的來源，即阻止石油噴射。答案是A“氨的工業(yè)合成”例題解析例1在總壓強為3105帕下，將氮、氫混和氣體通入合成塔，反應達平衡時，按的體積百分含量為20%，平衡時壓強為（ ）A、1107帕 B、2.5107帕 C、5107帕 D、10107帕解析如按常規(guī)法計算，則很繁瑣。對于本題，不妨將壓強轉化為氣體的物質的量，即看成為3mol氮、氫混和氣體參加反應，求平衡時氣體物質的總物質的量。假設N2、H2按物質的量1：3混和并完全反應生成NH3，從反應式N2+3H2 2NH3，可看出，3mol反應物最多能生成1.5molNH3，也即平衡時氣體總壓強必在3107帕1.5107帕之間。例2下列有關合成氨工業(yè)的途述，可用勒沙特列原理來解釋的是（）A、使用鐵觸媒，使N2和H2混合氣體有利于合成氨B、高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應C、500C左右比室溫更有利于合成氨的反應D、合成氨時采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率解析由于使用鐵觸媒能同等程度地加快正、逆反應速度，V正和V逆仍然保持相等，所以它不破壞化學平衡狀態(tài)，平衡不發(fā)生移動，只能縮短達到合成氨平衡的時間，顯然，選項A不能用勒沙特列原理解釋。合成NH3的反應特點之一是正反應是氣體體積縮小的反應，當其他條件不變時，增大壓強平衡向減小壓強即向氣體體積減少方向移動，所以高壓將有利于NH3的合成，選項B符合。合成NH3的另一特點是正反應為放熱反應，低溫雖有利于平衡向正反應方向移動，但反應速率太慢，生產周期太長，所以在生產上一般采用提高溫度（500。C）加快反應速率的方法來提高NH3的生產率。另一方面，選用500。C是考慮到此溫度下催化劑活性最大，因此選項C不能用勒沙特列原理來解釋。合成氨采用循環(huán)操作，并沒有涉及化學平衡的移動，因此選項D也不能用勒沙特列原理解釋。例3合成氨工業(yè)上采用循環(huán)操作的主要是因為（ ）A 加快反應速率B 能提高NH3的平衡濃度C 降低NH3的沸點D 提高N2和H2的利用率解析：循環(huán)操作后由于增大了反應物N2、H2的濃度，加快了反應的速率，從而也提高了氨氣的平衡濃度，但是主要目的是提高N2和H2的利用率。例4把氮氣和氫氣以1：1的物質的量比混勻后分成四等分，分別同時充入A、B、C、D四個裝有催化劑的真空容器中（容器的容積固定），在保持相同溫度的條件下，四個容器中的合成氨反應相繼達到化學平衡狀態(tài)，分析表中實驗數(shù)據后回答問題（用A、B、C、D填空）容器代號ABCD平衡時混合物的平均相對分子質量1617平衡時N2的轉化率20%平衡時H2的轉化率30%（1）都達到平衡時，_容器中NH3的物質的量所占的比例最大。（2）達到平衡時所需時間最長的容器是_。（3）四個容器容積由小到大的排列次序是_。解析先求出平衡時物質N2或H2的轉化率，說明壓強越大，體積越小，濃度越大，反應速率越快，達到平衡時間越短。N2 + 3H2 2NH3起始（mol） 1 1 0變化（mol） x 3x 2x平衡（mol） 1x 13x 2xM=, xc=0.0672如M=，xD=0.12由3x/1=30% 得xB=0.10N2的轉化率：xA>xD>xB>xC所以體積：VA<VD<VB<VC速率：vA>vD>vB>vc平衡時間：tA<tD<tB<tC答案(1)A (2)C (3)A<D<B<C例5可逆反應3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)；H0，達到平衡后，為了使H2 的轉化率增大，下列選項中采用的三種方法都正確的是（ ） A升高溫度，降低壓強，增加氮氣 B降低溫度，增大壓強，加入催化劑 C升高溫度，增大壓強，增加氮氣 D降低溫度，增大壓強，分離出部分氨解析本題要求增加合成氨反應中氫氣的轉化率，就是在不增加氫氣的情況下，改變合成氨反應的其他條件，使更多的氫氣轉化為氨。從化學平衡分析也就是向正反應方向移動。先分析溫度的影響，合成氨是放熱反應，從理論上分析應采用盡可能低的溫度，選項A、C中升高溫度是錯誤的。合成氨反應前后都是氣體物質，反應前氣體體積比反應后氣體體積更大，所以增加壓強會使平衡向著氣體體積減小的方向進行，即向正反應方向移動，選項A是錯誤的，其他選項中增大壓強是正確的。有關濃度的影響，增加反應物濃度或減小生成物濃度，會使平衡向著正反應方向移動，在合成氨反應中即是增加氮氣和減少（分離出）氨是正確的選項。加入催化劑可加速反應的進行，但對平衡移動無影響，選項B是錯誤的。所以只有選項D是正確的。答案：D例6在容積相同的不同密閉容器中內，分別充入同量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應：3H2 + N2 2NH3，并分別在t0秒時測定其中NH3的體積分數(shù)x(NH3)，繪成如圖的曲線。 （1）A、B、C、D、E五點中，尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是_。 （2）此可逆反應的正反應是_熱反應。（3）AC段曲線是增函數(shù)，CE段曲線是減函數(shù)，試從化學反應速率和化學平衡角度說明理由。解析C點左側因x(NH3)不斷增大，所以反應尚未達到化學平衡，即圖中A、B點為尚未達到化學平衡的點。C點則為剛好達到平衡的點。右側則以化學平衡移動為主，因升溫，NH3的體積分數(shù)逐漸降低，平衡向左移動，所以正反應為放熱反應。答案；（1）A、B （2）放熱 因為反應開始時，正反應速率大于逆反應速率，生成NH3的速度比消耗NH3速度要大，故NH3的體積分數(shù)x(NH3)不斷增加，AC段曲線是增函數(shù)；而當達到平衡以后，溫度升高、平衡逆向移動，故NH3的體積分數(shù)x(NH3)不斷減少，CE段曲線是減函數(shù)。例7 據報道，2003年3月27日巨大的SO2、NO等排放量使廣東成為酸雨的重災區(qū),占全省國土面積63%的17個城市已被國務院劃為酸雨控制區(qū),酸雨使大片水稻突然枯死,并且每年因酸雨污染造成的經濟損失就達40億元左右,問：（1） 酸雨導致水稻死亡的原因是什么？（2） 試簡敘述酸雨的形成過程，并寫出反應方程式。（3） 請?zhí)岢鰞蓷l防治酸雨的措施。解析：酸雨是大氣污染后產生的酸性沉降物（一般為液態(tài)形式）。這是工業(yè)生產、民用生活燃燒煤炭排出的SO2、NO等被氧化而形成的，它破壞了生物生命活動的正常酸堿度，因而導致了生物的死亡。答案：（1） 酸雨改變了水稻生長、發(fā)育、繁殖等生命活動中的所需要的正常酸堿度，導致了水稻的死亡。（2） 工業(yè)生產、民用生活燃料煤炭和汽油產生大量的SO2和氮氧化合物，被空氣中的氧氣氧化成硫酸和硝酸，和空氣中的水蒸氣結合，最終降落在地面形成酸雨，反應式：2SO2O22H2O=2H2SO4 4NO+3NO+2H2O=4HNO3（3） 控制空氣中SO2和氮氧化物的排放量植樹造林，凈化空氣例8銅和鎂的合金4.6克完全溶于濃硝酸中，若反應中硝酸被還原只產生4480ml的NO2氣體和336ml的N2O4氣體（標準狀況下），在反應后的溶液中，加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質量為（ ） A. 0.02g B. 8.51g C. 8.26g D .7.04g解析：因兩金屬均為+2價金屬，可推知每摩爾金屬還原HNO3的2molNO2。所以，兩種金屬的總的物質的量（4480+3362）ml/44800mlmol-1=0.115mol,兩種氧化物總質量可用金屬離子質量加氫氧根離子質量來計算：4.6g+0.115mol217gmol-1=8.51g 答案：B“海水淡化與現(xiàn)代水處理技術”例題解析 例1 （2004年廣東卷第20題）海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：（1）若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應反應的化學方程式 。用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl26H2O時，能得到無水MgCl2，其原因是 。（2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應怎樣除去？寫出實驗步驟。 。（3）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的；溶解時： 。過濾時： 。蒸發(fā)時： 。解析本題以海水制取金屬鎂為載體，較全面地考查了化學基本概念、基本原理、元素化合物和化學實驗的基礎知識，考查了學生的推理能力和實驗基本操作能力。第（1）問根據提示的產物即可寫出有關化學方程式：MgCl26H2O Mg(OH)Cl+HCl+5H2O、MgCl26H2O MgO+HCl+5H2O或 Mg(OH)Cl MgO+HCl。從前面的反應方程式可知，空氣中加熱無法得到無水氯化鎂。要得到無水氯化鎂，必須防止其水解。根據氯化鎂水解顯酸性，干燥的HCl氣流可以抑制MgCl2水解，同時能帶走MgCl26H2O受熱產生的水氣。第（2）問考查了除雜的基本操作：粗略看都為堿，無法通過反應除去Ca(OH)2，仔細分析兩種物質的性質差異，發(fā)現(xiàn)Mg(OH)2難溶而Ca(OH)2微溶。利用這一性質差別，可以加入MgCl2溶液，充分攪拌后過濾，沉淀用水洗滌即可除雜。第（3）問考查了玻璃棒在溶解、過濾、蒸發(fā)過程中的使用目的，屬基本操作能力考查：溶解時能加速溶解；過濾時能防止外灑；蒸發(fā)時能防止液滴或晶體飛濺。答案：（1）MgCl26H2O Mg(OH)Cl+HCl+5H2O MgCl26H2O MgO+HCl+5H2O或Mg(OH)Cl MgO+HCl 在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl2水解，且?guī)ё進gCl26H2O受熱產生的水氣，故能得到無水MgCl2。（2）加入MgCl2溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌。（3）攪拌，加速溶解；使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑；攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺。例2 (96,上海).六價鉻對人體有毒,含鉻廢水要經化學處理后才能排放,方法是用綠礬(FeSO47H2O)把廢水中的六價鉻還原為三價鉻離子,再加入過量的石灰水,使鉻離子轉變?yōu)闅溲趸tCr(OH)3沉淀.其主要反應的化學方程式如下: H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O現(xiàn)用上法處理1104L含鉻(+6價)78毫克/升的廢水(Cr相對原子質量52),試回答:(1)處理后,沉淀物中除Cr(OH)3外,還有 、 (用化學式表示)。(2)需用綠礬多少千克?解析 本題以廢水處理與凈化為背景,考查化學基本知識和基本技能:離子方程式的判斷和書寫;根據化學關系式進行有關計算. (1)除了生成Fe(OH)3外,還要考慮CaSO4的溶解度較小,沉淀物會有CaSO4。(2)由反應方程式可得關系式： Cr 3 FeSO47H2O，可得：綠礬的質量為：12.51千克。與發(fā)生氧化還原反應生成及。再加入后、均轉化為、。又與大量的形成沉淀。答案：（1），（2）廢水中含鉻的物質的量需要綠礬的質量為即12.51kg。例3 某化工廠排放的污水中含有Al3+、Hg2+、Fe3+、Cu2+四種離子，甲、乙、丙三位同學設計從污水中回收銅的方案如下：（1）以上實驗方法能否得到銅（填“能”或“不能”）。甲_，乙_，丙_。（2）在制得銅的方案中會導致環(huán)境污染的一步操作是_，其原因是_。（3）在可制得銅的方案中，主要的離子方程式為：_。解析（1）甲同學的方案中，加入NaOH所得沉淀至少含、三種沉淀，加熱得到MgO、Fe2O3、CuO等，故通氫后不可能得純銅。乙同學的方案。步驟所得濾渣有Hg、Fe、Cu三種物質，中除去Fe，中加熱可除去Hg，同時得CuO，最后可得Cu。丙同學的操作所得濾渣為Fe、Cu、Hg，雖加熱時可除去Hg，但Fe沒除去，最后不可能得到純銅。（2）由（2）的分析知，在步驟加熱得CuO的同時，可生成汞蒸氣會污染環(huán)境，可連接一個冷凝液化裝置回收汞。（3）步驟發(fā)生的反應為Fe+2Fe3+=3Fe2+；Fe+Cu2+=Fe2+Cu；Fe+Hg2+=Hg+Fe2+步驟中的反應為Fe+2H+=Fe2+H2。答案:（1）不能 能 不能（2） 加熱時可生成汞蒸氣會污染環(huán)境（應裝一個“冷凝液化”回收裝置）（3）Fe+2Fe3+=3Fe2+ Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe+Hg2+=Hg+Fe2+ Fe+2H+=Fe2+H2 例4（2000，上海）.我國規(guī)定飲用水質量標準必須符合下列要求：PH值6.5-8.5Ca2+,Mg2+總濃度<0.0045mol/L細菌總數(shù)<100個/mL以下是源水處理成自來水的工藝流程示意圖曝氣池二級沉降池一級沉降池 過濾池自來水源水 加入凝聚劑,通入CO2 （1） 源水中含Ca2+、Mg2+、Cl-等，加入石灰后生成Ca(OH)2,進而發(fā)生若干復分解反應，寫出其中一個離子方程式_（2） 凝聚劑除去懸浮固體顆粒的過程_（填寫編號，多選倒扣）只有物理過程 只是化學過程 是物理和化學過程FeSO47H2O常用的凝聚劑，它在水中最終生成_沉淀。（3） 通入二氧化碳的目的是_和_。（4） 氣體A的作用是_。這種作用是基于氣體A和水反應的產物具有_性。（5） 下列物質中，_可以作為氣體A的代用品。（填寫編號，多選倒扣）Ca(ClO)2 NH3(液) K2FeO4 SO2解析這是一道考查學生運用所學的知識解決實際污水處理的題目。（1） HCO3 -+ OH- = CO32- + H2O Mg + 2OH-= Mg（OH）2Ca2+ + HCO3- +OH- = CaCO3 + H2O（2）； 膠狀Fe（OH）3（3）除去Ca2+ 調節(jié)PH（4）殺菌消毒 ； 強氧化 （5） 例5（1）在新生代的海水里有一種鐵細菌，它們攝取海水中的亞鐵離子，把它轉變成它們的皮鞘（可以用Fe2O3來表示其中的鐵），后來便沉積下來形成鐵礦；這個用酶作催化劑的反應的另一個反應物是CO2，它在反應后轉變成有機物，可用甲醛來表示，試寫出離子方程式，并配平。（2）地球化學家用實驗證實，金礦常與磁鐵礦共生的原因是：在高溫高壓的水溶液（即所謂“熱液”）里，金的存在形式是AuS絡離子，在溶液接近中性時，它遇到Fe2+離子會發(fā)生反應，同時沉淀出磁鐵礦和金礦，試寫出離子方程式，并配平。解析 由題供信息可知，反應物是Fe2+和CO2，產物是Fe2O3和甲醛。依據電子得失相等可得：Fe2+CO2+？Fe2O3+HCHO。又根據電荷平衡，可從酸性、堿性兩個角度考慮得：4Fe2+8OH+CO2=2Fe2O3+HCHO+3H2O（1）4Fe2+5H2O+CO2=2Fe2O3+HCHO+8H+ （2）由于題給信息表明反應是在接近中性的海水中進行，因此（2）式正確。由題中第二段提供的信息可知：AuS+Fe2+ Fe3O4+Au在這里2價硫并未發(fā)生氧化還原變化，可看成：AuS Au+S2 根據平衡移動原理，Au+得電子生成Au后，平衡向增大的方向移動，同樣由于反應在接近中性的條件下進行，故有：2AuS+3Fe2+4H2O=Fe3O4+2Au+8H+2S2 結合和，反應后生成的H+多于S2的兩倍，應考慮H2S的生成。答案：（1）4Fe2+CO2+5H2O=2Fe2O3+HCHO+8H+；（2）2AuS+3Fe2+4H2O=Fe3O4+2Au+2H2S+4H+。氯堿生產的核心技術電解解讀及經典試題解析楊關敬氯堿工業(yè)生產過程，實際上既是電解氯化鈉水溶液的過程。在氯化鈉水溶液中，NaCl是強電解質，水是弱電解質，在氯化鈉水溶液中存在四種離子：陽離子：Na+、H+（少量），氧化性：H+ > Na+。氫離子易失去電子，生成氫氣。陰離子：Cl、OH。還原性：Cl > OH。氯離子易失去電子，生成氯氣。相應的電極反應為：陽極反應：2Cl2e =Cl2陰極反應：2H+ + 2e =H2因此在陽極產生氯氣，在陰極生成氫氣與氫氧化鈉?？偟碾姌O反應方程式為：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2+ H2可以總結出氯堿工業(yè)的化學原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2+ H2，氯氣可以與堿反應，氫氣與氯氣混合是一件很危險的事情。這都是在氯堿工業(yè)中應避免的問題，因此工業(yè)上采取的方法是利用離子交換法制燒堿，具體裝置如圖：通電時，水在陰極表面放電生成H2，Na+穿過離子膜由陽極室進入陰極室，導出的陰極液中含有NaOH；Cl則在陽極表面放電生成Cl2。電解后的淡鹽水從陽極導出。離子交換膜法電解制堿的主要生產流程如下所示：AaXY為什么電解氯化鈉水溶液是Cl-和H+被電解出來，其他離子不能，因為用惰性電極電解時，各陽離子的放電順序：Ag+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+(和金屬活動順序剛好相反)；陰離子的放電順序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根離子。例1：（2004年全國理綜）電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。右圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題：（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則電解池中X極上的電極反應式為 。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 。Y電極上的電極反應式為 ，檢驗該電極反應產物的方法是 。（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則 X電極的材料是 ，電極反應式是 。 Y電極的材料是 ，電極反應式是 。（說明：雜質發(fā)生的電極反應不必寫出）解析：依照2004年考綱的要求，讓學生回歸教材，關注化學主干知識，引導學生自編知識網絡，把知識轉化為能力?？疾殡娊庠碓诼葔A工業(yè)和銅的電解精煉中的應用，讓學生寫出電極反應式，這些式子在教材中都是現(xiàn)成的，但在2004年高考中，有很多學生寫錯或不會寫，得分率不高，就說明復習備考中，忽略了“雙基”，沒有很好的回歸教材，對這種復習的誤區(qū)，因此我們平時一定要注意“雙基”訓練，要避免這種情況發(fā)生，這也是新課程標準的基本要求。根據圖形，可以判斷：X為陰極，H+在X極得到電子，生成氫氣；Y為陽極，Cl-在Y極失去電子，生成氯氣。是對電解運用于電鍍的基本考察。答案：2H+ + 2e - = H2 放出氣體，溶液變紅。 2Cl - - 2e - = Cl2 把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍色。純銅 Cu2+ + 2e - = Cu 粗銅Cu - 2e - = Cu2+ 例2：（2004江蘇）下列反應的離子方程式書寫正確的是（ ）電解 A硫酸鋁溶液中加入過量氨水 Al3+30HAl(OH)3 B電解飽和食鹽水 2Cl+2H2O H2+C12+20H C碳酸鈣與鹽酸反應 CaCO3+2H+Ca2+CO2 +H2O D硫酸亞鐵溶液中加入用硫酸酸化的過氧化氫溶液 Fe2+2H+H2O2Fe3+2H2O解析：把電解氯化鈉溶液的化學反應寫成離子形式與其他粒子方程式寫在一起，運用判斷離子方程式正誤的方法、電荷守恒和質量守恒來判斷，A中氨水要寫化學式，D中電荷不守恒 答案：BC例3：（2004上海）下圖中能驗證氯化鈉溶液（含酚酞）電解產物的裝置是（ D） 解析：本題是工業(yè)電解食鹽水的簡易裝置，H+在陰極得到電子，生成氫氣，用向下的排氣法收集然后檢驗，溶液變紅；Cl-在陽極失去電子，生成黃綠色氯氣，酚酞變色后又被漂白，尾氣用氫氧化鈉吸收。答案：D例4 ：（2004年重慶理綜）在玻璃圓筒中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極，圓筒內還放有一根下端彎成環(huán)狀的玻璃攪棒，可以上下攪動液體，裝置如右圖。接通電源，陽極周圍的液體呈現(xiàn)棕色，且顏色由淺變深，陰極上有氣泡生成。停止通電，取出電極，用攪棒上下劇烈攪動。靜置后液體又分成兩層，下層液體呈紫紅色，上層液體幾乎無色。根據上述實驗回答：（1）陽極上的電極反應式為_。（2）陰極上的電極反應式為_。（3）原上層液體是_。（4）原下層液體是_。（5）攪拌后兩層液體顏色發(fā)生變化的原因是_ 。（6）要檢驗上層液體中含有的金屬離子，其方法是_， 現(xiàn)象是_ _。解析：運用電解原理可以知道在陽極周圍生成碘單質，從而可以證明原來溶液中含有碘離子；在陰極上有氫氣產生，所以上層為KI或者NaI溶液，下層液體密度大于水的密度，與水不互溶，并且碘單質在下層溶液中的溶解度遠遠大于水中的，碘單質能被下層液體從水中萃取出來，所以為四氯化碳或者氯仿，用焰色反應來確定陽離子是哪一種，若為黃色火焰，就是碘化鈉。（1）2 I2 （2）2H2（3）KI（或NaI等）水溶液（4）CCl4（或CHCl3等） （5）I2在CCl4中的溶解度大于在水中溶解度，所以絕大部分I2都轉移到CCl4中（6）焰色反應 透過藍色鈷玻璃觀察火焰呈紫色（其它合理答案同樣給分。例如，若中答NaI水溶液，這里答火焰呈黃色。例5 ：工業(yè)上用立式隔膜電解槽電解飽和食鹽水制取氯氣和燒堿時，要用石棉絨隔開陰、陽兩極?，F(xiàn)在將用如右圖所示的裝置電解飽和食鹽水。燒杯中的攪拌子在攪拌器的作用下可以不斷地旋轉攪拌溶液，使其充分混合。當用石墨棒為陽極，鐵棒為陰極進行電解時： (1)開動電磁攪拌器前的電解反應方程式是，若共收集標準狀況下的氣體 22.4 L，則另一種產品的物質的量為mol。 (2)開動電磁攪拌器后，陰極電極反應是，陽極電極反應是。 (3)攪拌后，溶液中發(fā)生反應的離子方程式是。(4)電解總反應方程式是。解析：惰性電極碳棒作為陽極，鐵棒作為陰極。H+在陰極的到電子，生成氫氣；Cl-在陽極失去電子，生成氯氣。 【答案】(1)2NaCl + 2H2O = H2+ Cl2 + 2NaOH；1。 (2)陰極反應：2H+ 2e- = H2 陽極反應：2Cl- - 2e- Cl2 (3)2OH- + Cl2 Cl- + ClO- + H2O (4)NaCl + H2O = H2 + NaClO例6：下圖每一方框中的字母代表一種反應物或生成物： 物質A跟B反應生成物質E、F和G；物質C跟D反應生成物質I，某溫度下該反應起始和某時刻的反應混合物組成如上表格所示。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?(1)物質H的分子式是。 (2)反應的化學方程式是。(3)反應的化學方程式(須注明反應條件)是。解析：這是一典型的推斷題，從電解飽和食鹽水電解產物可知，A、B、C應該是Cl2、H2、NaOH溶液，結合A和B反應生成物有三種，B和C反應產物只有一種、是個化合反應，所以，B是Cl2、A是NaOH、C是H2 ,接下來就一目了然了！高溫高壓催化劑 【答案】(l)HCl(2)Cl22NaOHNaClNaClOH2O (3)N2 + 3H2 2NH3空氣資源、海水資源例題解析空氣中的各種氣體和海水資源中的豐富元素在工業(yè)生產中有著廣泛的應用。如：合成氨技術,海水提鎂,氯堿工業(yè)等等。但工業(yè)生產除了理論知識還涉及實際生產中的許多問題,比如原料來源,反應速率,原料價格,是否污染環(huán)境等?！纠?】 聯(lián)合國氣候變化框架公約京都議定書要求發(fā)達國家限定二氧化碳等溫室氣體的排放量,以控制日趨嚴重的溫室效應。請回答下列問題：綠色植物通過 吸收二氧化碳,然后將產生的氧氣釋放到大氣中。科學家采取“組合轉化”技術,將二氧化碳和氫氣按一定比例混合，在一定條件下反應（反應方程式如下），生成一種重要的化工原料和水。請在括號中填寫該化工原料的化學式。 CO2 + H2 = 1（ ） + 4H2O為了減緩大氣中二氧化碳含量的增加,以下建議可行的是（填序號） 開發(fā)太陽能、水能、風能、地熱等新能源； 禁止使用煤、石油、天然氣等化石原料； 大量植樹造林,禁止亂砍亂伐。解析綠色植物在光照下利用太陽能,在葉綠體中吸收空氣中二氧化碳,和水合成有機物葡萄糖,同時釋放出氧氣6CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6O2依據質量守恒定律,該化工原料的組成中有兩個碳原子和四個氫原子,該物質的化學式為C2H4 。為減緩大氣中二氧化碳含量的增加,開發(fā)無污染的新能源,如太陽能等,可減少化石燃料的使用,但化石燃料仍是主要能量來源,所以說禁止使用是不現(xiàn)實的；增大綠地面積,大量植樹造林可增加二氧化碳的吸收量,減少大氣中二氧化碳的含量。 答案：光合作用 C2H4 【例2】下列有關合成氨工業(yè)的敘述,可用勒沙特列原理來解釋的是（ ） A. 使用鐵觸媒,使N2和H2的混合氣體有利于合成氨B. 高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應C. 500左右比室溫更有利于合成氨的反應D. 合成氨時采用循環(huán)操作,可提高原料的利用率【解析】 由于使用鐵觸媒能等同程度地加快正、逆反應速率,V正和V逆仍然保持相等所以它不影響化學平衡移動,因此,選項A不能用勒沙特列原理解釋。合成氨的反應特點之一是正反應是氣體體積縮小的反應,其他條件不變時,增大壓強平衡向壓強減小即向氣體體積減小的方向移動,所以高壓將有利于氨氣合成,選項B符合。合成氨的另一個特點是正反應是放熱反應,低溫雖有利于平衡向正反應方向移動,但反應速率太慢,生產周期太長,所以在生產線上一般采用提高溫度（500）加快反應速率的方法來提高氨氣的生產率,另一方面選用500考慮到催化劑活性最大,因此C不能用勒沙特列原理解釋。合成氨采用循環(huán)操作,并沒有涉及化學平衡的移動。因此,選項D不能用勒沙特列原理解釋。答案：B【例3】合成氨工廠常通過測定反應前后混合氣體的密度來確定氮的轉化率。某工廠測得合成塔中N2和H2的混合氣體的密度為0.6116g/L（標準狀況），從合成塔中出來的混合氣體在相同條件下密度為0.8500g/L。求出該合成氨廠N2的轉化率?！窘馕觥吭ON2和H2起始時總的物質的量為1mol, N2為x mol, H2為(1x )mol，由題意得出 28 x + 2(1x ) = 0.6116 22.4 解得 x = 0.45（N2） 故H2為0.55 mol 又設0.45 mol N2有y發(fā)生了反應,則H2有3y發(fā)生反應N2 + 3 H2 2 NH3 起始時物質的量mol 0.45 0.55 0平衡時物質的量mol 0.45y 0.553 y 2y n總= 0.45y + 0.553 y + 2y = 12y反應前后,氣體總量為一定值,則有關系式： 122.4 0.6116 = （12y）22.4 0.8500 y = 0.14 N2的轉化率是 0.14/0.45100% = 31%【例4】海水資源豐富,其中“鹵塊”的主要成分為氯化鎂（含F(xiàn)e2+ 、Fe3+、Mn2+等雜質離子），若以它為原料,按下圖可制得“輕質氧化鎂”。如果要求產品盡量不含雜質離子,而且成本較低。流程所用試劑或PH控制可參考下列附表確定。鹵塊溶液濾液沉淀物氣體溶液HCl加X加Y過濾加Z沉淀物 水中煮沸沉淀物灼熱輕質氧化鎂PH=9.8 表1 生成氫氧化物沉淀的PH物質開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH) 28.39.8Mg(OH) 29.611.1注：Fe2+的氫氧化物呈絮狀,不易從溶液中除去,所以常將它氧化成為Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去。 表2 化學試劑價格表試劑價格/（元/噸）漂液(含NaClO 25.2%)450Na2O2（30%）2400NaOH（固98%）2100Na2CO3（固99.5%）600鹵塊含(MgCl230%)310 請?zhí)顚懸韵驴瞻祝涸诓襟E加入的試劑X,最佳選擇是 ；其作用是 。在步驟加入的試劑Y應是 ；之所以要控制PH=9.8,其目的是 。在步驟時發(fā)生的化學反應方程式是 。 【解析】本題涉及到化工生產實際問題,步驟簡單,解題時只要按流程圖步驟順序思考,關鍵是如何選取試劑合理,既要達到產品的質量要求,又要成本低廉。表1數(shù)據很明顯,步驟強調PH=9.8,是為了將所有雜質金屬離子都變?yōu)闅溲趸锍恋沓?。因? 試劑Y應是NaOH,盡管此時Mg2+也可能部分生成Mg(OH) 2沉淀影響產率,但能保證產品(MgO)的純度,且鹵塊價格便宜。步驟,由表1可知,Fe(OH)2沉淀不易從溶液中除去,而Fe(OH)3卻極易沉淀完全PH3.7, 因此加入的試劑X應是一種氧化劑,使Fe2+變成Fe3+, 由表2看出,選用廉價的漂液最合適,其反應是2Fe2+ + ClO + 2H+ =2 Fe3+ + Cl + H2O, 步驟Z為Na2CO3,反應式Mg2+ CO32 = MgCO3 ,而MgCO3的溶解度大于Mg(OH) 2,所以步驟發(fā)生的化學反應方程式是MgCO3 + H2O = Mg(OH) 2 + CO2 二氧化碳的產生使氫氧化鎂沉淀疏松,灼燒產物氧化鎂具有輕質的特點。答案：漂液(NaClO) 把 Fe2+氧化成Fe3+ NaOH 將使Mg2+以外的所有雜質金屬離子都變?yōu)闅溲趸锍恋沓gCO3 + H2O = Mg(OH) 2 + CO2 【例5】氫氧化鈉是一種用途十分廣泛的重要化工原料。工業(yè)上主要通過電解氯化鈉飽和溶液的方法獲得氫氧化鈉,我國的氯堿工業(yè)大多數(shù)采用離子交換膜電解槽。寫出電解飽和氯化鈉溶液時電極反應和總的離子反應方程式：陽極： ；陰極： ；總反應： 。離子交換膜電解槽一般采用金屬鈦作陽極,其原因是 。陰極一般用碳鋼網制成。陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室,其作用是 。為使電解氯化鈉的速度加快,下列措施可行的是（ ）A.增大陰極碳鋼網的面積 B.提高飽和氯化鈉溶液的溫度 C.加大陰極與陽極間的距離 D.提高電解時電源電壓如果將某離子交換膜電解槽的電解時電壓增大到原來的2倍； 電解時的電流強度增大到原來的2倍；電解時溫度從30提高到60,則電解速率一定會達到原來2倍的是 其原因是： 。【解析】電解氯化鈉的速率與單位時間通過的電量、離子遷移的速率有關。依據電解反應原理陽極反應：2Cl2eCl2（氧化反應）；陰極反應：2H+2eH2（還原反應）；電解飽和食鹽水的總反應可以表示為：陽極產生的Cl2不易腐蝕金屬鈦；既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免氯氣和氫氧化鈉溶液作用而影響燒堿的質量。由以上的知識很容易判斷出A,B,D能是反應速度加快。實質上就是單位時間內流過電路的電量。當電解時電壓增大到原來的2倍,電解池的電阻可能發(fā)生變化,電解時的電流強度不一定增大到原來的2倍；電解時溫度從30提高到60，電解池的內阻會有所降低,但并不一定恰好降低為原來的一半；當電解時的電流強度增大到原來的2倍，單位時間內流過電路的電量恰好為原來的2倍，發(fā)生反應的物質的量也恰好為原來的2倍，即反應速率為原來的2倍?！敬鸢浮?見解析?！纠?】通過比較聯(lián)合制堿法與氨堿法的原理,試說明聯(lián)合制堿法的優(yōu)點?！窘馕觥?氨堿法(索爾維制堿法) 向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和，然后在加壓下通入CO2（由CaCO3煅燒而得），因NaHCO3溶解度較小，故有下列反應發(fā)生： NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 NaCl + NH4HCO3 = NaHCO3 + NH4Cl 將析出的NaHCO3晶體煅燒，即得Na2CO3： NaHCO3 = Na2CO3 H2O CO2 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用： 2NH4Cl Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3 2H2O 此法優(yōu)點：原料經濟，能連續(xù)生產，CO2和NH3能回收使用。 缺點：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有