O单元化学与技术O1化学与工农业生产32．A4、J1、O1[2022·山东卷][化学——化学与技术]工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：图0已知：Na2CO3＋NO＋NO2===2NaNO2＋CO2(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有________(填化学式)。(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是__________________。蒸发Ⅰ产生的蒸汽中含有少量NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的________(填操作名称)最合理。(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是____________________________。母液Ⅱ需回收利用，下列处理方法合理的是________。a．转入中和液b．转入结晶Ⅰ操作c．转入转化液d．转入结晶Ⅱ操作(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2∶1，则生产1.38tNaNO2时，Na2CO3的理论用量为________t(假设Na2CO3恰好完全反应)。32．(1)NaNO3(2)防止NaNO3的析出 溶碱(3)将NaNO2转化为NaNO3 c、d(4)1.59[解析](1)NO2溶于H2O会发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则中和液中还含有NaNO3。(4)1.38tNaNO2的物质的量为n(NaNO2)＝1.38×106g÷69g/mol＝2×104mol，则生产n(NaNO3)＝1×104mol，二者所含n(Na＋)＝3×104mol，则所需n(Na2CO3)＝1.5×104mol，m(Na2CO3)＝1.5×104mol×106g/mol＝1.59t。O2海水的综合利用12．D2、O2[2022·全国卷Ⅱ]海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( )图0A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂\nD．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收12．C [解析]Cl2能将苦卤中的Br－氧化为Br2，A项正确；粗盐中含有泥沙等难溶物，可过滤除去，再通过重结晶等操作可实现粗盐提纯，B项正确；NaOH成本较高，一般不作为沉淀剂，可用CaO等廉价物质作沉淀剂，C项错误；D项富集溴的方法原理正确。O3石油、煤和天然气的综合利用36．O3、O5[2022·全国卷Ⅱ][化学——选修2：化学与技术]苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：相关化合物的物理常数物质相对分子质量密度/(g·cm－3)沸点/℃异丙苯1200.8640153丙酮580.789856.5苯酚941.0722182回答下列问题：(1)在反应器A中通入的X是________。(2)反应①和②分别在装置________和________中进行(填装置符号)。(3)在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是____________________，优点是用量少，缺点是______________________。(4)反应②为________(填“放热”或“吸热”)反应。反应温度应控制在50～60℃，温度过高的安全隐患是____________。(5)中和釜D中加入的Z最适宜的是________(填标号。已知苯酚是一种弱酸)。a．NaOHb．CaCO3c．NaHCO3d．CaO(6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为________和________，判断的依据是______________________________。\n(7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是______________。36．(1)O2(或空气)(2)A C(3)催化剂(提高反应速率) 腐蚀设备(4)放热 可能会导致(过氧化物)爆炸(5)c(6)丙酮 苯酚 丙酮的沸点低于苯酚(7)原子利用率高[解析](1)结合题中反应可知反应器A中通入的X为O2或空气。(2)结合流程可知①②反应分别在A和C中完成。②反应需在酸性条件下进行，而(3)在C中加入浓硫酸，由此可说明反应②在C中进行。(3)加入C中的浓硫酸起到催化剂作用，可以加快异丙苯过氧化氢分解反应的速率，但浓硫酸可能导致设备腐蚀。(4)反应②ΔH＜0，为放热反应，温度过高，反应速率太快可能会发生爆炸等危险。(5)中合釜中加入Z是为了中和硫酸，NaOH能与苯酚反应，a项错误；CaCO3、CaO与硫酸反应生成微溶物CaSO4覆盖在固体表面，阻止了与硫酸的进一步反应，导致除酸不彻底，b、d项错误；NaHCO3能与硫酸反应而不与苯酚反应，c项正确。(6)蒸馏时先蒸馏出沸点比较低的丙酮，然后再蒸馏出沸点较高的苯酚。(7)结合反应①②可知该合成工艺中所有原子完全转化为生成物，即反应中原子利用率为100%。O4化学与材料、技术的发展发展1．O4[2022·江苏卷]“保护环境”是我国的基本国策。下列做法不应该提倡的是( )A．采取低碳、节俭的生活方式B．按照规定对生活废弃物进行分类放置C．深入农村和社区宣传环保知识D．经常使用一次性筷子、纸杯、塑料袋等1．D [解析]A、B、C项正确；一次性筷子、纸杯等浪费大量的木材，塑料袋的使用会带来白色污染，D项错误。36．O4、O5[2022·全国卷Ⅰ][化学——选修2：化学与技术]氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：回答下列问题：(1)步骤①中得到的氧化产物是________。溶解温度应控制在60～70℃，原因是__________________________________________________________。(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式：__________________________________________________________。(3)步骤⑤包括用pH＝2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是________(写名称)。(4)上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是__________________________________________________________。(5)步骤②④⑤⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有________(填字母)。\nA．分馏塔B．离心机C．反应釜D．框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol·L－1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反应中Cr2O被还原为Cr3＋。样品中CuCl的质量分数为________。36．(1)CuSO4或Cu2＋ 温度低溶解速率慢、温度过高铵盐分解(2)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋(3)硫酸(4)醇洗有利于加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化(5)B、D(6)×100%[解析](2)由图示可知，反应物有Cu2＋、SO、Cl－，生成物有CuCl、SO，由于是氧化还原反应，化合价发生了变化，根据电子得失和质量守恒进行配平：2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋。(3)氯化亚铜易被氧化，且易溶于氯离子浓度较大的体系，则酸洗应该用硫酸。(5)分馏塔用于液液分离，离心机主要用于分离胶体中的固相和液相；反应釜的广义理解即其中能发生物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能；框式压滤机是很成熟的脱水设备，是固液分离设备，B、D正确。(6)写出反应的离子方程式：Cr2O＋14H＋＋6Cu＋===6Cu2＋＋2Cr3＋＋7H2O1mol 6molamol·L－1× xb×10－3Lx＝6ab×10－3mol样品中CuCl的质量分数为×100%＝%。O5化学与技术综合36．O3、O5[2022·全国卷Ⅱ][化学——选修2：化学与技术]苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：\n相关化合物的物理常数物质相对分子质量密度/(g·cm－3)沸点/℃异丙苯1200.8640153丙酮580.789856.5苯酚941.0722182回答下列问题：(1)在反应器A中通入的X是________。(2)反应①和②分别在装置________和________中进行(填装置符号)。(3)在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是____________________，优点是用量少，缺点是______________________。(4)反应②为________(填“放热”或“吸热”)反应。反应温度应控制在50～60℃，温度过高的安全隐患是____________。(5)中和釜D中加入的Z最适宜的是________(填标号。已知苯酚是一种弱酸)。a．NaOHb．CaCO3c．NaHCO3d．CaO(6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为________和________，判断的依据是______________________________。(7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是______________。36．(1)O2(或空气)(2)A C(3)催化剂(提高反应速率) 腐蚀设备(4)放热 可能会导致(过氧化物)爆炸(5)c(6)丙酮 苯酚 丙酮的沸点低于苯酚(7)原子利用率高[解析](1)结合题中反应可知反应器A中通入的X为O2或空气。(2)结合流程可知①②反应分别在A和C中完成。②反应需在酸性条件下进行，而(3)在C中加入浓硫酸，由此可说明反应②在C中进行。(3)加入C中的浓硫酸起到催化剂作用，可以加快异丙苯过氧化氢分解反应的速率，但浓硫酸可能导致设备腐蚀。(4)反应②ΔH＜0，为放热反应，温度过高，反应速率太快可能会发生爆炸等危险。(5)中合釜中加入Z是为了中和硫酸，NaOH能与苯酚反应，a项错误；CaCO3、CaO与硫酸反应生成微溶物CaSO4覆盖在固体表面，阻止了与硫酸的进一步反应，导致除酸不彻底，b、d项错误；NaHCO3能与硫酸反应而不与苯酚反应，c项正确。(6)蒸馏时先蒸馏出沸点比较低的丙酮，然后再蒸馏出沸点较高的苯酚。(7)结合反应①②可知该合成工艺中所有原子完全转化为生成物，即反应中原子利用率为100%。36．O4、O5[2022·全国卷Ⅰ][化学——选修2：化学与技术]氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是\nCu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：回答下列问题：(1)步骤①中得到的氧化产物是________。溶解温度应控制在60～70℃，原因是__________________________________________________________。(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式：__________________________________________________________。(3)步骤⑤包括用pH＝2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是________(写名称)。(4)上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是__________________________________________________________。(5)步骤②④⑤⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有________(填字母)。A．分馏塔B．离心机C．反应釜D．框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg，将其置于过量的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用amol·L－1的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反应中Cr2O被还原为Cr3＋。样品中CuCl的质量分数为________。36．(1)CuSO4或Cu2＋ 温度低溶解速率慢、温度过高铵盐分解(2)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋(3)硫酸(4)醇洗有利于加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化(5)B、D(6)×100%[解析](2)由图示可知，反应物有Cu2＋、SO、Cl－，生成物有CuCl、SO，由于是氧化还原反应，化合价发生了变化，根据电子得失和质量守恒进行配平：2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋。(3)氯化亚铜易被氧化，且易溶于氯离子浓度较大的体系，则酸洗应该用硫酸。(5)分馏塔用于液液分离，离心机主要用于分离胶体中的固相和液相；反应釜的广义理解即其中能发生物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能；框式压滤机是很成熟的脱水设备，是固液分离设备，B、D正确。(6)写出反应的离子方程式：Cr2O＋14H＋＋6Cu＋===6Cu2＋＋2Cr3＋＋7H2O1mol 6molamol·L－1× xb×10－3Lx＝6ab×10－3mol样品中CuCl的质量分数为×100%＝%。\n9．C3、O5[2022·天津卷]废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：图0回答下列问题：(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)，反应中H2O2的作用是____________。写出操作①的名称：________。(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：__________________________________________。操作②用到的主要仪器名称为______________，其目的是(填序号)________。a．富集铜元素b．使铜元素与水溶液中的物质分离c．增加Cu2＋在水中的溶解度(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。若操作③使用如图装置，图中存在的错误是__________________________________________。图0(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是________________。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是________________________________。(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是________。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是____________________________________________________________________________。9．(1)作氧化剂 过滤(2)Cu(NH3)＋2RH===2NH＋2NH3＋CuR2 分液漏斗 ab(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁；液体过多(4)O2、H2SO4 加热浓缩、冷却结晶、过滤(5)H2SO4 防止由于溶液中c(OH－)过高，生成Cu(OH)2沉淀[解析](1)Cu转化为Cu(NH3)，Cu被氧化，因此H2O2作氧化剂。操作①得到溶液和残渣，为过滤。(2)根据流程图，Cu(NH3)与RH反应，生成NH3、NH和CuR2，根据原子守恒、电荷守恒配平离子方程式。操作②得到有机层和溶液，为分液，需要用到的仪器为分液漏斗，目的是富集铜元素，并分离出铜元素。(3)CuR2与稀硫酸发生复分解反应，生成CuSO4和HR。图中错误有：分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁，分液漏斗中液体太多。(4)电解CuSO4溶液，阳极为OH－放电，阳极产物为H2SO4和O2。由CuSO4溶液制得胆矾的步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤。(5)电解CuSO4溶液制得的H2SO4可以循环利用。循环使用NH4Cl，可以防止Cu2＋转化为沉淀。\n1．[2022·吉林省实验中学模拟]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：图421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)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH2.73.79.6完全沉淀pH3.74.711②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：温度/℃010205075100Li2CO3的溶解度/g1.5391.4061.3291.1810.8660.728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________(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1．(1)Li2O·Al2O3·4SiO2 (2)除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀 (3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Ca2＋＋CO===CaCO3↓ (4)热水 Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗 (5)加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时产生O2(其他合理答案均可)[解析](1)将硅酸盐改为氧化物形式的方法为：依次将各元素写成氧化物形式，中间用“·”连接，同时要注意氧化物先后顺序，为Li2O·Al2O3·4SiO2；(2)由(1)改写可知，β锂辉矿在加入过量浓硫酸后，只有SiO2不溶，同时Fe2＋被氧化为Fe3＋，并生成CaSO4沉淀，所以溶液中含有Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Li＋等离子，依据实验目的可知必须除去杂质离子，故在反应Ⅱ中加入碳酸钙的作用为：除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀；(3)利用题干信息知反应Ⅲ要除去Mg2＋，但在加入沉淀剂Ca(OH)2时会引入大量Ca2＋，故还需加入Na2CO3除去Ca2＋，即沉淀A为Mg(OH)2沉淀与CaCO3\n沉淀的混合物，反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Ca2＋＋CO===CaCO3↓；(4)实验室里分离固液混合物的操作是过滤，由题中给出Li2CO3的溶解度与温度的关系，可知洗涤Li2CO3沉淀要使用热水；(5)根据有氧气产生可逆推知可能的原因：加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时产生O2。2．[2022·武汉武昌区月考]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。(1)海水中盐的开发利用：①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。②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)。(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如图422所示。其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题：①海水不能直接通入到阴极室中，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②A口排出的是__________(填“淡水”或“浓水”)。图422(3)用苦卤(含Na＋、K＋、Mg2＋、Cl－、Br－等离子)可提取溴，其生产流程如下：图423①若吸收塔中的溶液含BrO，则吸收塔中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。②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：________________________________________________________________________。③向蒸馏塔中通入水蒸气加热，控制温度在90℃\n左右进行蒸馏的原因是________________________________________________________________________。2．(1)①结晶 ②阻止氢气与氯气反应，或阻止氯气与氢氧化钠反应使烧碱不纯 (2)①海水中含有较多的镁离子和钙离子，会产生氢氧化物沉淀从而堵塞阳离子交换膜 ②淡水(3)①3CO＋3Br2===5Br－＋BrO＋3CO2↑ ②富集溴③顺利将溴蒸出，同时防止水馏出[解析](1)①海水晒盐需要通过蒸发、结晶过程，因此所建盐田分为储水池、蒸发池和结晶池；②在氯碱工业中阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阴离子和气体均不能通过。因此阳极上生成的氯气不能通过阳离子交换膜进入阴极，否则氯气与氢气混合发生爆炸，或氯气与氢氧化钠反应使产品不纯。(2)①由于海水中含有较多的Mg2＋、Ca2＋，电解时阴极产生的OH－会与金属阳离子结合生成沉淀而堵塞阳离子交换膜，导致电渗析法失败，所以海水不能直接通入到阴极室中；②根据电渗析法淡化海水的示意图可知，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，导致①室离子浓度变小，②室离子浓度变大，离子浓度大的为浓水，离子浓度小的为淡水，所以淡水在A处排出。(3)①若吸收塔中的溶液含BrO，说明Na2CO3与溴水反应，则吸收塔中反应的离子方程式为3CO＋3Br2===5Br－＋BrO＋3CO2↑；②由于从①出来的溶液中Br2的含量不高，如果直接蒸馏，造成生产成本高，所以需要进一步浓缩溴，提高溴的浓度。③如果温度过高，超过100℃，则水蒸气也会被蒸出，导致溴中含有水分；如果温度过低溴又不能完全蒸出，导致产率低，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。1．[2022·株洲一模]石油和煤都是重要的能源和化工原料，如图G71是煤化工产业链的一部分。 试用所学知识，解决下列问题：(1)柴油是由石油加工得到的重要产品，它在燃烧时往往冒黑烟，可能的原因是________________________________________________________________________。(2)煤经过干馏可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭等，煤焦油经过______(填加工方法)可得到芳香族化合物。(3)煤的直接液化是煤和适当溶剂混合在高温和________存在下与______作用生成液态燃料的过程。(4)煤和石油等化石燃料燃烧排放的大量二氧化碳会引起全球气候变暖。一种新的处理方法是将二氧化碳气体通入含有长石(地壳中最常见的矿石，含量高达60%)成分的水溶液里，其中一种反应的化学方程式：KAlSi3O8＋CO2＋2H2O===KHCO3＋X↓＋3SiO2↓，则X的化学式为________________________________________________________________________。1．(1)O2(或空气)(2)A C(3)催化剂(提高反应速率) 腐蚀设备(4)放热 可能会导致(过氧化物)爆炸(5)c(6)丙酮 苯酚 丙酮的沸点低于苯酚\n(7)原子利用率高[解析](1)结合题中反应可知反应器A中通入的X为O2或空气。(2)结合流程可知①②反应分别在A和C中完成。②反应需在酸性条件下进行，而(3)在C中加入浓硫酸，由此可说明反应②在C中进行。(3)加入C中的浓硫酸起到催化剂作用，可以加快异丙苯过氧化氢分解反应的速率，但浓硫酸可能导致腐蚀设备。(4)反应②ΔH＜0，为放热反应，温度过高，反应速率太快可能会发生爆炸等危险。(5)中合釜中加入Z是为了中和硫酸，NaOH能与苯酚反应，a项错误；CaCO3、CaO与硫酸反应生成微溶物CaSO4覆盖在固体表面，阻止了与硫酸的进一步反应，导致除酸不彻底，b、d项错误；NaHCO3能与硫酸反应而不与苯酚反应，c项正确。(6)蒸馏时先蒸馏出沸点比较低的丙酮，然后再蒸馏出沸点较高的苯酚。(7)结合反应①②可知该合成工艺中所有原子完全转化为生成物，即反应中原子利用率为100%。
