三年高考(2016-2022)高考化學(xué)試題分項(xiàng)版解析 專題24 化學(xué)與技術(shù)(選修)(含解析)

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1、三年高考(2016-2022)高考化學(xué)試題分項(xiàng)版解析 專題24 化學(xué)與技術(shù)(選修)(含解析) 1.【2016新課標(biāo)1卷】[化學(xué)——選修2:化學(xué)與技術(shù)]高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下: 回答下列問題: (1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配,混配前應(yīng)將軟錳礦粉碎,其作用是 。 (2)“平爐”中發(fā)生的化學(xué)方程式為 。 (3)“平爐”中需要加壓,其目的是

2、 。 (4)將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。 ①“歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱酸性,K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng),反應(yīng)中生成K2MnO4、MnO2和 (寫化學(xué)式)。 ②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ,陰極逸出的氣體是 。 ③“電解法”和“歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為 。 (5)高錳酸鉀純度的測(cè)定:稱取1.0800 g樣品,溶解后定容于100 mL容量瓶中

3、,搖勻。取濃度為0.2000 mol·L?1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48 mL,該樣品的純度為 (列出計(jì)算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。 【答案】(1)增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高原料利用率; (2)2MnO2+4KOH + O22K2MnO4+2H2O; (3)提高氧氣的壓強(qiáng),加快反應(yīng)速率,增加軟錳礦轉(zhuǎn)化率; (4)①KHCO3;②MnO42??e?=MnO4?;H2;③3:2; (5)。 【解析】 試題分

4、析:(1)MnO2是固體物質(zhì),對(duì)于有固體參加的化學(xué)反應(yīng),由于其濃度不變,因此可通過增大其反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率加快;再結(jié)合外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響,任何反應(yīng)都具有一定的可逆性,該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。若增大壓強(qiáng),可以使化學(xué)平衡向氣體體積減小的正反應(yīng)方向移動(dòng),故可以提高原料的轉(zhuǎn)化率;(4)①在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱酸性,這時(shí)K2MnO4會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng),生成KMnO4、MnO2,根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,另外一種生成物是KHCO3;根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒及反應(yīng)的原子守恒,可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式是:3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO

5、2+4KHCO3;②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,在電解槽陽極,MnO42?失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生MnO4?。陽極的電極反應(yīng)式是:MnO42??e?=MnO4?;在陰極,溶液中的水電離產(chǎn)生的H+獲得電子變?yōu)闅錃庖莩觯帢O的電極反應(yīng)式是:2H2O+2e?=H2↑+2OH?。所以陰極逸出的氣體是H2;總反應(yīng)方程式是:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH;③根據(jù)“電解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH 可知,K2MnO4完全轉(zhuǎn)化為KMnO4,所以K2MnO4的理論利用率是100%;而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+ 4CO

6、2+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KHCO3;中,反應(yīng)的K2MnO4中只有2/3反應(yīng)轉(zhuǎn)化為KMnO4,所以K2MnO4的理論利用率是2/3,故“電解法”和“CO2歧化法”制取KMnO4時(shí)K2MnO4的理論利用率之比為1:2/3=3:2;(5)根據(jù)離子方程式2MnO4-+5H2C2O4+ 6H+= 2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,KMnO4與草酸反應(yīng)的關(guān)系式是:2KMnO4~5H2C2O4。取濃度為0.2000 mol·L?1的H2C2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48 mL,則配制的溶液的濃度為:。則1.0800

7、 g樣品中含KMnO4的物質(zhì)的量為:n(KMnO4)=c·V=,由于樣品的質(zhì)量是1.0800g,則該樣品含有的KMnO4的的純度為: Ω=。 【考點(diǎn)定位】考查物質(zhì)制備工藝流程的知識(shí)。 【名師點(diǎn)睛】化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論是重要的化學(xué)原理。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等。對(duì)于固體來說,其濃度不變,所以要使反應(yīng)速率加快,可通過將固體粉碎成細(xì)小的顆粒、攪拌等方法進(jìn)行。外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響可通過勒夏特列原理進(jìn)行分析,但是平衡移動(dòng)的趨勢(shì)是微弱的,不能改變這種改變。要會(huì)根據(jù)反應(yīng)方程式分析判斷物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率的大小,轉(zhuǎn)化率大的反應(yīng)速率不一定快,物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率大小與反應(yīng)快慢是不

8、同的概念,要掌握其區(qū)別與聯(lián)系。要會(huì)根據(jù)方程式中相應(yīng)物質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行有關(guān)物質(zhì)的量的化學(xué)計(jì)算。本題將化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、電解原理、滴定方法的應(yīng)用綜合一起考查,反映了考生的綜合應(yīng)用知識(shí)分析、解決問題的能力。 2.【2016新課標(biāo)2卷】[化學(xué)-選修2:化學(xué)與技術(shù)]雙氧水是一種重要的氧化劑、漂白劑和消毒劑。生產(chǎn)雙氧水常采用蒽醌法,其反應(yīng)原理和生產(chǎn)流程如圖所示: A.氫化釜B.過濾器C.氧化塔D.萃取塔E.凈化塔F.工作液再生裝置G.工作液配制裝置 生產(chǎn)過程中,把乙基蒽醌溶于有機(jī)溶劑配制成工作液,在一定的溫度、壓力和催化劑作用下進(jìn)行氫化,再經(jīng)氧化、萃取、凈化等工藝得到雙氧水?;卮鹣铝袉?/p>

9、題: (1)蒽醌法制備雙氧水理論上消耗的原料是_______,循環(huán)使用的|原料是______,配制工作液時(shí)采用有機(jī)溶劑而不采用水的原因是______。 (2)氫化釜A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______,進(jìn)入氧化塔C的反應(yīng)混合液中的主要溶質(zhì)為_______。 (3)萃取塔D中的萃取劑是____,選擇其作萃取劑的原因是______。 (4)工作液再生裝置F中要除凈殘留的H2O2,原因是______。 (5)雙氧水濃度可在酸性條件下用KMnO4溶液測(cè)定,該反應(yīng)的離子方程式為_______。一種雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%,(密度為1.10g·cm3),其濃度為______mol/L。 【

10、答案】(1)氫氣和氧氣乙基蒽醌乙基蒽醌(乙基氫蒽醌)不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑 (2)乙基氫蒽醌 (3)水 H2O2溶于水被水萃取,乙基蒽醌不溶于水 (4)H2O2分解放出氧氣,與氫氣混合,易發(fā)生爆炸 (5)6H++5H2O2+2MnO4-=2Mn2++5O2↑+8H2O ;8.9 【解析】 (2)根據(jù)反應(yīng)原理,氫化釜A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;進(jìn)入氧化塔C的反應(yīng)混合液中的主要溶質(zhì)為乙基氫蒽醌。 (3)萃取塔D中需要分離雙氧水和乙基蒽醌,H2O2溶于水被水萃取,乙基蒽醌不溶于水,所以選取的萃取劑是水。 (4)H2O2分解放出氧氣,與氫氣混合,易發(fā)生爆炸,工因此作液再生

11、裝置F中要除凈殘留的H2O2。 (5)雙氧水在酸性條件下與KMnO4發(fā)生氧化還原反應(yīng),Mn元素的化合價(jià)由+7價(jià)降低到+2價(jià),O元素的化合價(jià)由-1價(jià)升高到0價(jià),根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平,該反應(yīng)的離子方程式為6H++5H2O2+2MnO4-=2Mn2++5O2↑+8H2O;c=1000×1.10×27.5%÷34=8.9mol/L。 【考點(diǎn)定位】考查工業(yè)制雙氧水的工藝流程分析等知識(shí)。 【名師點(diǎn)睛】本題以蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的工業(yè)制備作為背景,考查了化工中的基本操作和常見工藝流程分析,雖然背景陌生,但考點(diǎn)并不突兀,根據(jù)反應(yīng)原理和生產(chǎn)流程分析可知,氫氣與乙基蒽醌在氫化釜中反應(yīng)生成乙

12、基氫蒽醌,乙基氫蒽醌再與氧氣反應(yīng)乙基蒽醌與H2O2,利用乙基蒽醌與H2O2的物理性質(zhì)將其分離,知識(shí)來源于課本,高于課本,學(xué)生讀題不會(huì)感到陌生,有利于考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)。 3.【2016新課標(biāo)3卷】[化學(xué)——選修2:化學(xué)與技術(shù)]聚合硫酸鐵(PFS)是水處理中重要的絮凝劑,下圖是以回收廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程。 回答下列問題 (1)廢鐵屑主要為表面附有大量鐵銹的鐵,鐵銹的主要成分為_________。粉碎過篩的目的是_______。 (2)酸浸時(shí)最合適的酸是_____,寫出鐵銹與酸反應(yīng)的離子方程式____________。 (3)反應(yīng)釜中加入氧化劑的作用是________

13、_,下列氧化劑中最合適的是____(填標(biāo)號(hào))。 a.KMnO4b.c.d. (4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)。pH偏小時(shí)Fe3+水解程度弱,pH偏大時(shí)則_______。 (5)相對(duì)于常壓蒸發(fā),減壓蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是______。 (6)鹽基度B是衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標(biāo),定義式為(n為物質(zhì)的量)。為測(cè)量樣品的B值,取樣品mg,準(zhǔn)確加入過量鹽酸,充分反應(yīng),再加入煮沸后冷卻的蒸餾水,以酚酞為指示劑,用c的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液進(jìn)行中和滴定(部分操作略去,已排除鐵離子干擾)。到終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液V mL。按照上述步驟做空白對(duì)照試驗(yàn),消耗NaOH溶液,已知該樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w,則

14、B的表達(dá)式為__________。 【答案】(1)Fe2O3·xH2O 選取細(xì)小顆粒,增大反應(yīng)物接觸面積,提高“酸浸”反應(yīng)速率 (2)硫酸 Fe2O3·xH2O+6H+=2Fe3++(x+3)H2O (3)使Fe從+2價(jià)變成+3價(jià) c (4)pH過大,容易生成Fe(OH)3沉淀,產(chǎn)率降低 (5)降低蒸發(fā)溫度,防止產(chǎn)物分解(6) 【解析】 (4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍內(nèi),pH偏小時(shí)水解程度弱,pH偏大時(shí)則Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而損失,造成產(chǎn)率降低。 (5)相對(duì)于常壓蒸發(fā),減壓蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是可防止溫度過高,聚合硫酸鐵分解。 (6)做空白對(duì)照

15、試驗(yàn),消耗NaOH溶液,這說明與樣品反應(yīng)的鹽酸的物質(zhì)的量是(V0-V)c×10-3mol,所以樣品中氫氧根的物質(zhì)的量是(V0-V)c×10-3mol。已知該樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w,則鐵的物質(zhì)的量是,因此B的表達(dá)式為=。 【考點(diǎn)定位】考查化學(xué)與技術(shù)模塊分析,側(cè)重于物質(zhì)制備 【名師點(diǎn)睛】本題考查工藝流程問題,涉及元素及其化合物的性質(zhì)、環(huán)境保護(hù)、壓強(qiáng)和沸點(diǎn)的關(guān)系等知識(shí),從能力上考查了學(xué)生的閱讀能力以及分析問題、處理問題、解決問題的能力。體現(xiàn)了化學(xué)是一門實(shí)用性學(xué)科,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和學(xué)習(xí)的興趣?;瘜W(xué)反應(yīng)中影響反應(yīng)速率因素有:溫度、濃度、催化劑、壓強(qiáng)、固體顆粒等,粉碎的目的:增

16、加和硫酸接觸面積,加快反應(yīng)速率。物質(zhì)的制備中除去雜質(zhì),不能引入新雜質(zhì),因此酸浸,審清目標(biāo)產(chǎn)物,故應(yīng)選擇硫酸。在工業(yè)生產(chǎn)中,要注意環(huán)境的保護(hù),過氧化氫被稱為“綠色氧化劑”,還原產(chǎn)物是水,對(duì)環(huán)境無污染。工業(yè)生產(chǎn)中除了提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量,同時(shí)還要注意節(jié)省原料,達(dá)到利益最大,不能加入原料過多,容易造成原料的浪費(fèi)。本題有些難度。 4.【2016海南卷】Ⅰ下列單元操作中采用了熱交換設(shè)計(jì)的有 A.電解食鹽水制燒堿 B.合成氨中的催化合成 C.硫酸生產(chǎn)中的催化氧化 D.氨堿法中的氨鹽水碳酸化 Ⅱ海水曬鹽的鹵水中還

17、有氯化鎂,以鹵水為原料生產(chǎn)鎂的一中工藝流程如下圖所示。 回答下列問題: (1)脫硫槽、攪拌槽均用于脫除鹵水中的(填離子符號(hào)),M的主要成分是__________(填化學(xué)式)。 (2)除溴塔中主要的離子方程式為。 (3)沸騰爐①和②的主要作用是。沸騰爐③通入熱氯化氫的主要目的是。 (4)電解槽中陰極的電極反應(yīng)方程式為。 (5)電解槽中陽極產(chǎn)物為,該產(chǎn)物可直接用于本工藝流程中的。 【答案】Ⅰ BC Ⅱ(1)SO42-BaSO4(每空1分,共2分) (2)Cl2+2Br-==2Cl-+Br2(2分) (3)脫除氯化鎂晶體中的部分水防止氯化鎂晶體進(jìn)一步脫水過程中發(fā)生水解(每空2

18、分,共4分) (4)Mg2++2e-==Mg (2分) (5)氯氣;除溴塔(除溴工段)(每空2分,共4分) 【解析】 (2)除溴塔中是利用氯氣將Br-氧化為Br2,離子方程式為Cl2+2Br-==2Cl-+Br2。 (3)沸騰爐①和②的主要作用是脫除氯化鎂晶體中的部分水。沸騰爐③通入熱氯化氫的主要目的是防止氯化鎂晶體進(jìn)一步脫水過程中發(fā)生水解。 (4)電解槽中為電解熔融的MgCl2,故陰極的電極反應(yīng)方程式為Mg2++2e-==Mg。 (5)電解槽中陽極產(chǎn)物為Cl2,可直接用于本工藝流程中的除溴階段。 考點(diǎn):考查海水的綜合應(yīng)用及海水提鎂的方法。 【名師點(diǎn)睛】“化學(xué)與技術(shù)

19、”模塊試題緊扣綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、水處理技術(shù)等主題。重點(diǎn)考查了海水資源合開發(fā)利用、化學(xué)反應(yīng)中的原子經(jīng)濟(jì)性、有毒有害廢水的處理、生產(chǎn)工藝等內(nèi)容;同時(shí)考查了學(xué)生正確運(yùn)用化學(xué)用語和有關(guān)化學(xué)知識(shí)解釋及解決生活與生產(chǎn)實(shí)際中化學(xué)問題的能力。本課程模塊的內(nèi)容以化學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ),考查自然資源的開發(fā)利用,材料制造和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決與化學(xué)有關(guān)的一系列技術(shù)問題做出合理的分析,強(qiáng)化應(yīng)用意識(shí)和實(shí)踐能力。 5.【2016上海卷】在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中,為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化,且能充分利用熱能,采用了中間有熱交換器的接觸室(見圖)。下列說法錯(cuò)誤的是 A.a(chǎn)、b兩處的混合氣體成分含量相

20、同,溫度不同 B.c、d兩處的混合氣體成分含量相同,溫度不同 C.熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的氣體,冷卻反應(yīng)后的氣體 D.c處氣體經(jīng)熱交換后再次催化氧化的目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率 【答案】B 【解析】 【考點(diǎn)定位】考查工業(yè)制硫酸中SO2催化氧化的設(shè)備及工作原理。 【名師點(diǎn)睛】化學(xué)工業(yè)是歷次考試題的重要組成部分,雖然完全考查設(shè)備的題型不是特別多,但是往往以工業(yè)流程為載體考查元素化合物知識(shí),所以教材中的幾個(gè)重要工業(yè)(工業(yè)生產(chǎn)中均有重要應(yīng)用)的整體流程、主要設(shè)備、反應(yīng)條件的選擇等是我們學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一。需要關(guān)注的有:工業(yè)制硫酸、合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)、純堿工業(yè)、氯堿工業(yè)、海水資源的綜合利用及鎂的冶煉、鋁的冶煉、銅的精煉等。要求會(huì)正確書寫相關(guān)的化學(xué)方程式,理解硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)條件的選擇依據(jù)。

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