《空氣資源海水資源》

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例析雙氧水和臭氧的性質(zhì) 、用途 例1、使用假冒偽劣化妝品，臉上有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些黑色斑點(diǎn)。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(chǎn)生黑色硫化鉛的緣故。除去這種黑色斑點(diǎn)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：①漂白粉②高錳酸鉀③H2O2（雙氧水），試回答： （1）應(yīng)選用何種氧化劑去掉PbS，是 。 （2）去掉PbS時(shí)可能的化學(xué)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(gè)過(guò)程中顯然要有氧。再?gòu)膸追N供選用的氧化劑考慮，不應(yīng)該在臉上使用漂白粉，因?yàn)樗鼤?huì)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(chǎn)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(chǎn)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(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。 （2）PbS + 4H2O2 == PbSO4 + 4H2O 例2、下圖是一套實(shí)驗(yàn)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(zhì)中能用這套裝置進(jìn)行的是（ ） A．MnO2和濃鹽酸 B．Zn和稀H2SO4 C．MnO2和H2O2 D．CaCO3和鹽酸 解析 上述裝置用于反應(yīng)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(jié)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(shí)剖析 雙氧水是一種無(wú)色粘稠狀液體，呈弱酸性。市售雙氧水中H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般約為30%。雙氧水化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易分解產(chǎn)生氧氣，具有強(qiáng)氧化性，在化學(xué)反應(yīng)中作強(qiáng)氧化劑。利用其強(qiáng)氧化性，雙氧水可作漂白劑、消毒劑。 例3、下列關(guān)于臭氧性質(zhì)的敘述中不正確的是 臭氧比氧氣的氧化性更強(qiáng)，能將Ag、Hg等較不活潑的金屬氧化 臭氧可以殺死許多細(xì)菌，是一種良好的消毒劑 臭氧和活性炭一樣，能夠吸附有機(jī)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(zhuǎn)化 例4、下列各組物質(zhì)屬于同素異形體的是（ ）。 A．63 Li與73 Li B．氧氣與臭氧（O3） C．CH3COOH與HCOOCH3 D．C2H6與C3H8 例5、 臭氧（O3）與次氯酸（HClO）一樣具有較強(qiáng)的氧化性，在日常生活中可用作 劑和 劑。 解析 臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，元素周期表中幾乎所有元素都能與它反應(yīng)。有些染料受到臭氧的強(qiáng)烈氧化作用會(huì)褪色，臭氧還可以殺死許多細(xì)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(huì)分解產(chǎn)生氧氣。同時(shí)，氧氣在高壓放電時(shí)會(huì)形成臭氧。例3中的A、B、D項(xiàng)是正確的，C項(xiàng)中臭氧和活性炭作為脫色劑時(shí)原理不一樣，所以C項(xiàng)是錯(cuò)誤的。例4中63 Li與73 Li互為同位素，屬常識(shí)性認(rèn)識(shí)的內(nèi)容，本題讓學(xué)生根據(jù)同素異形體的概念進(jìn)行排除選擇；C項(xiàng)中CH3COOH與HCOOCH3互為同分異構(gòu)體，D項(xiàng)中C2H6與C3H8互為同系物。 例5中臭氧的性質(zhì)和用途由次氯酸的性質(zhì)和用途遷移得出。 答案 例3：C 例4：B 例5：漂白 消毒 知識(shí)剖析 自然界存在兩種氧單質(zhì)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(lán)色氣體，它的密度比氧氣的密度大。臭氧具有極強(qiáng)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(yīng)。地球高空中的臭氧層能吸收來(lái)自太陽(yáng)的紫外線輻射，是人類和生物的保護(hù)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(gòu)成的不同單質(zhì)，同位素是指質(zhì)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(shí)驗(yàn)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(xué)反應(yīng)。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(guò)如下幾道例題，讓大家掌握氧氣的制法和氧氣的性質(zhì)，并進(jìn)一步探索有氧氣參與的燃燒和與此有關(guān)的生活常識(shí)。 例1、實(shí)驗(yàn)室制取氧氣大至可分為下列步驟：a、點(diǎn)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(dǎo)氣管的塞子塞緊試管，并把它固定在鐵架臺(tái)上；d、用排水法收集氧氣；e、熄滅酒精燈；f、將導(dǎo)管從水槽中取出。正確操作的順序是（ ） (A)b－c－a－d－e－f (B)c－b－a－d－e－f (C)b－c－a－d－f－e (D)c－b－a－d－f－e 解析：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一定要以安全，不發(fā)生意外事故，現(xiàn)象明顯，結(jié)果正確，且節(jié)約藥品為原則。所以實(shí)驗(yàn)室制取氣體應(yīng)按照一定的正確步驟順序進(jìn)行。 在實(shí)驗(yàn)室制取氧氣時(shí)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的操作順序尤為重要。首先應(yīng)檢驗(yàn)裝置的氣密性，再向試管中裝入藥品，用帶導(dǎo)氣管的塞子塞緊試管，并把試管固定在鐵架臺(tái)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(fèi)。實(shí)驗(yàn)室完成時(shí)應(yīng)先將導(dǎo)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(dǎo)氣管進(jìn)入熱試管內(nèi)，使試管發(fā)生炸裂事故。所以應(yīng)選C。 例2、下列變化中,與其它三種變化有著本質(zhì)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(shí)驗(yàn)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(dāng)液態(tài)空氣溫度升高達(dá)到剛沸騰時(shí)，在蒸發(fā)出的氣體中： A.基本上不含氧氣 B.氮?dú)庹俭w積的78% C.基本上不含氮?dú)? D.氮?dú)夂可愿哂隗w積的78% 解析：例2考查的是物理變化和化學(xué)變化的區(qū)別，同學(xué)們要會(huì)判斷上述變化是物理變化還是化學(xué)變化。A項(xiàng)工業(yè)制氧氣是根據(jù)空氣中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾分離，屬物理變化。B 、C、D項(xiàng)都屬于化學(xué)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(jù)空氣中各組分的沸點(diǎn)不同進(jìn)行精餾分離，由于氧氣的沸點(diǎn)比氮?dú)飧撸?dāng)液態(tài)的空氣溫度升高達(dá)到剛沸騰時(shí)，首先蒸發(fā)出來(lái)的氣體是氮?dú)?，所以基本上不含氧氣。液態(tài)空氣剛沸騰時(shí)，逸出的氣體全部是氮?dú)猓訠、C、D項(xiàng)不正確。正確答案是A。 例4、做家庭小實(shí)驗(yàn)：取2個(gè)石棉網(wǎng)，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(diǎn)燃二處的白糖，觀察現(xiàn)象并回答問(wèn)題：哪一塊石棉網(wǎng)上的白糖燃燒？火焰 的焰色呈什么色？把燃燒后的剩余物質(zhì)灑在另一塊未燃燒的白糖上面，再用燃著的木條點(diǎn)燃，觀察現(xiàn)象。請(qǐng)回答煙灰在這個(gè)反應(yīng)中的作用。 解析：這是一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，做實(shí)驗(yàn)時(shí)要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，要聯(lián)想學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行分析、判斷，運(yùn)用化學(xué)知識(shí)理解一些簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題。并在獲取知識(shí)和技能的同時(shí)，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，發(fā)揚(yáng)探索精神。 灑滿煙灰的白糖能夠被點(diǎn)燃，未灑煙灰的白糖不能點(diǎn)燃，這說(shuō)明煙灰能改變白糖著火點(diǎn)。把燃燒后的剩余物質(zhì)，灑在未燃燒的白糖上面，白糖依舊可以被點(diǎn)燃，這說(shuō)明煙灰在白糖燃燒前后化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變。所以說(shuō)煙灰在這個(gè)反應(yīng)中起催化作用，煙灰是這個(gè)反應(yīng)的催化劑。 答案是未灑香煙灰的白糖點(diǎn)燃時(shí)不燃燒。灑滿煙灰的白糖點(diǎn)燃能夠燃燒，發(fā)出藍(lán)色火焰。把燃燒后的剩余物質(zhì)，灑在另一塊未燃燒的白糖上面，再用燃著的木條點(diǎn)燃，白糖燃燒，發(fā)出藍(lán)色火焰。煙灰在這個(gè)反應(yīng)中起催化作用，煙灰是這個(gè)反應(yīng)中的催化劑。 例5、每個(gè)人都應(yīng)懂得防火知識(shí)，并學(xué)會(huì)火災(zāi)時(shí)如何逃走。例如，當(dāng)高層樓房下層起火，火勢(shì)兇猛無(wú)法撲滅時(shí)，下列逃生措施中正確的是（ ） ①沿樓梯迅速下樓； ②用濕毛巾堵住口鼻； ③匍匐前進(jìn)，尋找安全出口； ④封閉房門(mén)； ⑤迅速轉(zhuǎn)移到陽(yáng)臺(tái)，用繩索下墜； ⑥跳樓。 A、①②③④ B、③④⑤⑥C、①②④⑤ D、②③④⑤ 解析：遇險(xiǎn)可求助他人，但在等待救助的同時(shí)，首先應(yīng)想到自救，自救一定要從安全出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)姆绞窖杆倜撾x險(xiǎn)境。 高層樓房下層起火，沿樓梯迅速下樓已不可能。跳樓會(huì)被摔傷，這是危險(xiǎn)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(mén)，可減緩大火襲擊；匍匐前進(jìn)，能防止被煙嗆倒；迅速轉(zhuǎn)移到陽(yáng)臺(tái)，用繩索下墜可逃生。另一方面，轉(zhuǎn)移到陽(yáng)臺(tái)也有利于他人救助。所以答案應(yīng)選D。 例6、1992年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，科威特大批油井被炸起火燃燒，我國(guó)救援人員在滅火工作中作出了貢獻(xiàn)。下列措施不可能用于油井滅火的是（ ） A、設(shè)法降低石油的著火點(diǎn) B、設(shè)法使火焰隔絕空氣 C、設(shè)法阻止石油噴射 D、設(shè)法降低油井井口的溫度 解析：可燃物燃燒，需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件，一是可燃物要與氧氣接觸，二是要使可燃物達(dá)到著火點(diǎn)。知道可燃物的燃燒條件，也就不難理解滅火原理。 著火點(diǎn)是使物質(zhì)能夠持續(xù)燃燒的最低溫度，著火點(diǎn)是物質(zhì)本身的性質(zhì)，一般是不能改變的。油井已經(jīng)起火燃燒，即石油已達(dá)到著火點(diǎn)。滅火應(yīng)從將可燃物跟空氣隔絕或?qū)⒖扇嘉锏臏囟冉档街瘘c(diǎn)以下的思路去考慮。從本題實(shí)驗(yàn)出發(fā)，還可以考慮切斷可燃物的來(lái)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(qiáng)為3105帕下，將氮、氫混和氣體通入合成塔，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，按的體積百分含量為20%，平衡時(shí)壓強(qiáng)為（ ） A、1107帕 B、2.5107帕 C、5107帕 D、10107帕 [解析]如按常規(guī)法計(jì)算，則很繁瑣。對(duì)于本題，不妨將壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為氣體的物質(zhì)的量，即看成為3mol氮、氫混和氣體參加反應(yīng)，求平衡時(shí)氣體物質(zhì)的總物質(zhì)的量。假設(shè)N2、H2按物質(zhì)的量1：3混和并完全反應(yīng)生成NH3，從反應(yīng)式N2+3H2 2NH3，可看出，3mol反應(yīng)物最多能生成1.5molNH3，也即平衡時(shí)氣體總壓強(qiáng)必在3107帕~1.5107帕之間。 [例2]下列有關(guān)合成氨工業(yè)的途述，可用勒沙特列原理來(lái)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(yīng) C、500．C左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng) D、合成氨時(shí)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(yīng)速度，V正和V逆仍然保持相等，所以它不破壞化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡不發(fā)生移動(dòng)，只能縮短達(dá)到合成氨平衡的時(shí)間，顯然，選項(xiàng)A不能用勒沙特列原理解釋。合成NH3的反應(yīng)特點(diǎn)之一是正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡向減小壓強(qiáng)即向氣體體積減少方向移動(dòng)，所以高壓將有利于NH3的合成，選項(xiàng)B符合。合成NH3的另一特點(diǎn)是正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫雖有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但反應(yīng)速率太慢，生產(chǎn)周期太長(zhǎng)，所以在生產(chǎn)上一般采用提高溫度（500。C）加快反應(yīng)速率的方法來(lái)提高NH3的生產(chǎn)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(xiàng)C不能用勒沙特列原理來(lái)解釋。合成氨采用循環(huán)操作，并沒(méi)有涉及化學(xué)平衡的移動(dòng)，因此選項(xiàng)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?yàn)椋? ） A． 加快反應(yīng)速率 B． 能提高NH3的平衡濃度 C． 降低NH3的沸點(diǎn) 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(yīng)物N2、H2的濃度，加快了反應(yīng)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?dú)夂蜌錃庖?：1的物質(zhì)的量比混勻后分成四等分，分別同時(shí)充入A、B、C、D四個(gè)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(gè)容器中的合成氨反應(yīng)相繼達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后回答問(wèn)題（用A、B、C、D填空） 容器代號(hào) A B C D 平衡時(shí)混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量 16 17 平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率 20% 平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率 30% （1）都達(dá)到平衡時(shí)，_______________容器中NH3的物質(zhì)的量所占的比例最大。 （2）達(dá)到平衡時(shí)所需時(shí)間最長(zhǎng)的容器是___________________________。 （3）四個(gè)容器容積由小到大的排列次序是________________________。 [解析]先求出平衡時(shí)物質(zhì)N2或H2的轉(zhuǎn)化率，說(shuō)明壓強(qiáng)越大，體積越小，濃度越大，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡時(shí)間越短。 N2 + 3H2 2NH3 起始（mol） 1 1 0 變化（mol） x 3x 2x 平衡（mol） 1－x 1－3x 2x M=, xc=0.0672 如M=，xD=0.12 由3x/1=30% 得xB=0.10 N2的轉(zhuǎn)化率：xA>xD>xB>xC 所以體積：VAvD>vB>vc 平衡時(shí)間：tA 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(yīng)的電極反應(yīng)為：陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl——2e— =Cl2↑陰極反應(yīng)：2H+ + 2e— =H2↑ 因此在陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣，在陰極生成氫氣與氫氧化鈉?？偟碾姌O反應(yīng)方程式為：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2↑可以總結(jié)出氯堿工業(yè)的化學(xué)原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2↑， 氯氣可以與堿反應(yīng)，氫氣與氯氣混合是一件很危險(xiǎn)的事情。這都是在氯堿工業(yè)中應(yīng)避免的問(wèn)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(shí)，水在陰極表面放電生成H2，Na+穿過(guò)離子膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室，導(dǎo)出的陰極液中含有NaOH；Cl—?jiǎng)t在陽(yáng)極表面放電生成Cl2。電解后的淡鹽水從陽(yáng)極導(dǎo)出。 離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程如下所示： A a X Y 為什么電解氯化鈉水溶液是Cl-和H+被電解出來(lái)，其他離子不能，因?yàn)橛枚栊噪姌O電解時(shí)，各陽(yáng)離子的放電順序：Ag+﹥Cu2+﹥H+﹥Pb2+﹥Sn2+﹥Fe2+﹥Zn2+﹥Al3+﹥Mg2+﹥Na+﹥Ca2+﹥K+(和金屬活動(dòng)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(guó)理綜）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一個(gè)電解池， 裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。 請(qǐng)回答以下問(wèn)題： （1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同 時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則 ①電解池中X極上的電極反應(yīng)式為 。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 ?！? ②Y電極上的電極反應(yīng)式為 ，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)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 ①X電極的材料是 ，電極反應(yīng)式是 。 　 ②Y電極的材料是 ，電極反應(yīng)式是 。 ?。ㄕf(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫(xiě)出） 解析：依照2004年考綱的要求，讓學(xué)生回歸教材，關(guān)注化學(xué)主干知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生自編知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力。考查電解原理在氯堿工業(yè)和銅的電解精煉中的應(yīng)用，讓學(xué)生寫(xiě)出電極反應(yīng)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(xué)生寫(xiě)錯(cuò)或不會(huì)寫(xiě)，得分率不高，就說(shuō)明復(fù)習(xí)備考中，忽略了“雙基”，沒(méi)有很好的回歸教材，對(duì)這種復(fù)習(xí)的誤區(qū)，因此我們平時(shí)一定要注意“雙基”訓(xùn)練，要避免這種情況發(fā)生，這也是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求。 ⑴根據(jù)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(yáng)極，Cl-在Y極失去電子，生成氯氣。 ⑵是對(duì)電解運(yùn)用于電鍍的基本考察。 答案：⑴①2H+ + 2e - = H2↑ 放出氣體，溶液變紅。 ②2Cl - - 2e - = Cl2 ↑ 把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色。 ⑵①純銅 Cu2+ + 2e - = Cu ②粗銅Cu - 2e - = Cu2+ 例2：（2004江蘇）下列反應(yīng)的離子方程式書(shū)寫(xiě)正確的是 （ ） 電解 A．硫酸鋁溶液中加入過(guò)量氨水 Al3++30H—══Al(OH)3↓ B．電解飽和食鹽水 2Cl—+2H2O H2↑+C12↑+20H— C．碳酸鈣與鹽酸反應(yīng) CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑ +H2O D．硫酸亞鐵溶液中加入用硫酸酸化的過(guò)氧化氫溶液 Fe2++2H++H2O2══Fe3++2H2O 解析：把電解氯化鈉溶液的化學(xué)反應(yīng)寫(xiě)成離子形式與其他粒子方程式寫(xiě)在一起，運(yùn)用判斷離子方程式正誤的方法、電荷守恒和質(zhì)量守恒來(lái)判斷，A中氨水要寫(xiě)化學(xué)式，D中電荷不守恒 答案：BC 例3：（2004上海）下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液（含酚酞）電解產(chǎn)物的裝置是 （ D） 解析：本題是工業(yè)電解食鹽水的簡(jiǎn)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(yàn)，溶液變紅；Cl-在陽(yáng)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(wú)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(nèi)還放有一根下端彎成環(huán)狀的玻璃攪棒，可以上下攪動(dòng)液體，裝置如右圖。接通電源，陽(yáng)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(dòng)。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(wú)色。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答： （1）陽(yáng)極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________。 （2）陰極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________。 （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(yàn)上層液體中含有的金屬離子，其方法是_____________________________， 現(xiàn)象是_____________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 解析：運(yùn)用電解原理可以知道在陽(yáng)極周圍生成碘單質(zhì)，從而可以證明原來(lái)溶液中含有碘離子；在陰極上有氫氣產(chǎn)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(zhì)在下層溶液中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水中的，碘單質(zhì)能被下層液體從水中萃取出來(lái)，所以為四氯化碳或者氯仿，用焰色反應(yīng)來(lái)確定陽(yáng)離子是哪一種，若為黃色火焰，就是碘化鈉。 （1）2＝ I2 （2）2＝H2↑（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(zhuǎn)移到CCl4中 （6）焰色反應(yīng) 透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察火焰呈紫色（其它合理答案同樣給分。例如，若③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(shí)，要用石棉絨隔開(kāi)陰、陽(yáng)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(zhuǎn)攪拌溶液，使其充分混合。當(dāng)用石墨棒為陽(yáng)極，鐵棒為陰極進(jìn)行電解時(shí)： (1)開(kāi)動(dòng)電磁攪拌器前的電解反應(yīng)方程式是 ，若共收集標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體 22.4 L，則另一種產(chǎn)品的物質(zhì)的量為 mol。 (2)開(kāi)動(dòng)電磁攪拌器后，陰極電極反應(yīng)是 ，陽(yáng)極電極反應(yīng)是 。 (3)攪拌后，溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 。 (4)電解總反應(yīng)方程式是 。 解析：惰性電極碳棒作為陽(yáng)極，鐵棒作為陰極。H+在陰極的到電子，生成氫氣；Cl-在陽(yáng)極失去電子，生成氯氣。 【答案】(1)2NaCl + 2H2O = H2↑+ Cl2↑ + 2NaOH；1。 (2) 陰極反應(yīng)：2H+＋ 2e- = H2↑ 陽(yáng)極反應(yīng)：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(yīng)物或生成物： 物質(zhì)A跟B反應(yīng)生成物質(zhì)E、F和G；物質(zhì)C跟D反應(yīng)生成物質(zhì)I，某溫度下該反應(yīng)起始和某時(shí)刻的反應(yīng)混合物組成如上表格所示。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白： (1)物質(zhì)H的分子式是 。 (2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式是 。 (3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式(須注明反應(yīng)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(chǎn)物可知，A、B、C應(yīng)該是Cl2、H2、NaOH溶液，結(jié)合A和B反應(yīng)生成物有三種，B和C反應(yīng)產(chǎn)物只有一種、是個(gè)化合反應(yīng)，所以，B是Cl2、A是NaOH、C是H2 ,接下來(lái)就一目了然了！ 高溫高壓 催化劑 【答案】(l)HCl (2)Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O (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(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。如：合成氨技術(shù),海水提鎂,氯堿工業(yè)等等。但工業(yè)生產(chǎn)除了理論知識(shí)還涉及實(shí)際生產(chǎn)中的許多問(wèn)題,比如原料來(lái)源,反應(yīng)速率,原料價(jià)格,是否污染環(huán)境等。 【例1】 聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約《京都議定書(shū)》要求發(fā)達(dá)國(guó)家限定二氧化碳等溫室氣體的排放量,以控制日趨嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： ⑴綠色植物通過(guò) 吸收二氧化碳,然后將產(chǎn)生的氧氣釋放到大氣中。 ⑵科學(xué)家采取“組合轉(zhuǎn)化”技術(shù),將二氧化碳和氫氣按一定比例混合，在一定條件下反應(yīng)（反應(yīng)方程式如下），生成一種重要的化工原料和水。請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中填寫(xiě)該化工原料的化學(xué)式。 CO2 + H2 === 1（ ） + 4H2O ⑶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(hào)） ① 開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)岬刃履茉矗? ② 禁止使用煤、石油、天然氣等化石原料； ③ 大量植樹(shù)造林,禁止亂砍亂伐。 〖解析〗⑴綠色植物在光照下利用太陽(yáng)能,在葉綠體中吸收空氣中二氧化碳,和水合成有機(jī)物葡萄糖,同時(shí)釋放出氧氣6CO2 + 6 H2O === C6H12O6 + 6O2 ⑵依據(jù)質(zhì)量守恒定律,該化工原料的組成中有兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子,該物質(zhì)的化學(xué)式為C2H4 。 ⑶為減緩大氣中二氧化碳含量的增加,開(kāi)發(fā)無(wú)污染的新能源,如太陽(yáng)能等,可減少化石燃料的使用,但化石燃料仍是主要能量來(lái)源,所以說(shuō)禁止使用是不現(xiàn)實(shí)的；增大綠地面積,大量植樹(shù)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：⑴光合作用 ⑵C2H4 ⑶ ①③ 【例2】下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述,可用勒沙特列原理來(lái)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(yīng) C. 500℃左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng) D. 合成氨時(shí)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(yīng)速率,V正和V逆仍然保持相等所以它不影響化學(xué)平衡移動(dòng),因此,選項(xiàng)A不能用勒沙特列原理解釋。合成氨的反應(yīng)特點(diǎn)之一是正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng),其他條件不變時(shí),增大壓強(qiáng)平衡向壓強(qiáng)減小即向氣體體積減小的方向移動(dòng),所以高壓將有利于氨氣合成,選項(xiàng)B符合。合成氨的另一個(gè)特點(diǎn)是正反應(yīng)是放熱反應(yīng),低溫雖有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但反應(yīng)速率太慢,生產(chǎn)周期太長(zhǎng),所以在生產(chǎn)線上一般采用提高溫度（500℃）加快反應(yīng)速率的方法來(lái)提高氨氣的生產(chǎn)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(méi)有涉及化學(xué)平衡的移動(dòng)。因此,選項(xiàng)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(guò)測(cè)定反應(yīng)前后混合氣體的密度來(lái)確定氮的轉(zhuǎn)化率。某工廠測(cè)得合成塔中N2和H2的混合氣體的密度為0.6116g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），從合成塔中出來(lái)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(zhuǎn)化率。 【解析】設(shè)N2和H2起始時(shí)總的物質(zhì)的量為1mol, N2為x mol, H2為(1－x )mol，由題意得出 28 x + 2(1－x ) = 0.6116 22.4 解得 x = 0.45（N2） 故H2為0.55 mol 又設(shè)0.45 mol N2有y發(fā)生了反應(yīng),則H2有3y發(fā)生反應(yīng) N2 + 3 H2 2 NH3 起始時(shí)物質(zhì)的量mol 0.45 0.55 0 平衡時(shí)物質(zhì)的量mol 0.45－y 0.55－3 y 2y n總= 0.45－y + 0.55－3 y + 2y = 1－2y 反應(yīng)前后,氣體總量為一定值,則有關(guān)系式： 122.4 0.6116 = （1－2y）22.4 0.8500 y = 0.14 N2的轉(zhuǎn)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(zhì)離子），若以它為原料,按下圖可制得“輕質(zhì)氧化鎂”。如果要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)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 ① 加X(jué) ② 加Y ③ 過(guò)濾 加Z ④ 沉淀物 ⑤ 水中煮沸 沉淀物 灼熱 ⑥ 輕質(zhì)氧化鎂 PH=9.8 表1 生成氫氧化物沉淀的PH 物質(zhì) 開(kāi)始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH) 2 8.3 9.8 Mg(OH) 2 9.6 11.1 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(xué)試劑價(jià)格表 試劑 價(jià)格/（元/噸） 漂液(含NaClO 25.2%) 450 Na2O2（30%） 2400 NaOH（固98%） 2100 Na2CO3（固99.5%） 600 鹵塊含(MgCl230%) 310 請(qǐng)?zhí)顚?xiě)以下空白： ⑴在步驟②加入的試劑X,最佳選擇是 ；其作用是 。 ⑵在步驟③加入的試劑Y應(yīng)是 ；之所以要控制PH=9.8,其目的是 。 ⑶在步驟⑤時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 。 【解析】本題涉及到化工生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題,步驟簡(jiǎn)單,解題時(shí)只要按流程圖步驟順序思考,關(guān)鍵是如何選取試劑合理,既要達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求,又要成本低廉。表1數(shù)據(jù)很明顯,步驟③強(qiáng)調(diào)PH=9.8,是為了將所有雜質(zhì)金屬離子都變?yōu)闅溲趸锍恋沓?。因? 試劑Y應(yīng)是NaOH,盡管此時(shí)Mg2+也可能部分生成Mg(OH) 2沉淀影響產(chǎn)率,但能保證產(chǎn)品(MgO)的純度,且鹵塊價(jià)格便宜。步驟②,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PH≥3.7, 因此加入的試劑X應(yīng)是一種氧化劑,使Fe2+變成Fe3+, 由表2看出,選用廉價(jià)的漂液最合適,其反應(yīng)是2Fe2+ + ClO— + 2H+ ==2 Fe3+ + Cl— + H2O, 步驟④Z為Na2CO3,反應(yīng)式Mg2++ CO32— == MgCO3 ↓,而MgCO3的溶解度大于Mg(OH) 2,所以步驟⑤發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是MgCO3 + H2O == Mg(OH) 2 + CO2↑ 二氧化碳的產(chǎn)生使氫氧化鎂沉淀疏松,灼燒產(chǎn)物氧化鎂具有輕質(zhì)的特點(diǎn)。 答案：⑴漂液(NaClO) 把 Fe2+氧化成Fe3+ ⑵NaOH 將使Mg2+以外的所有雜質(zhì)金屬離子都變?yōu)闅溲趸锍恋沓? ⑶MgCO3 + 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(guò)電解氯化鈉飽和溶液的方法獲得氫氧化鈉,我國(guó)的氯堿工業(yè)大多數(shù)采用離子交換膜電解槽。 ⑴寫(xiě)出電解飽和氯化鈉溶液時(shí)電極反應(yīng)和總的離子反應(yīng)方程式： 陽(yáng)極： ；陰極： ；總反應(yīng)： 。 ⑵離子交換膜電解槽一般采用金屬鈦?zhàn)麝?yáng)極,其原因是 。陰極一般用碳鋼網(wǎng) 制成。陽(yáng)離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室,其作用是 。 ⑶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(wǎng)的面積 B.提高飽和氯化鈉溶液的溫度 C.加大陰極與陽(yáng)極間的距離 D.提高電解時(shí)電源電壓 ⑷如果將某離子交換膜電解槽的①電解時(shí)電壓增大到原來(lái)的2倍； ②電解時(shí)的電流強(qiáng)度增大到原來(lái)的2倍；③電解時(shí)溫度從30℃提高到60℃,則電解速率一定會(huì)達(dá)到原來(lái)2倍的是 其原因是： 。 【解析】電解氯化鈉的速率與單位時(shí)間通過(guò)的電量、離子遷移的速率有關(guān)。依據(jù)電解反應(yīng)原理⑴陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl—－2e—→Cl2↑（氧化反應(yīng)）；陰極反應(yīng)：2H+＋2e—→H2↑（還原反應(yīng)）；電解飽和食鹽水的總反應(yīng)可以表示為： ⑵陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2不易腐蝕金屬鈦；既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)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(zhì)量。 ⑶由以上的知識(shí)很容易判斷出A,B,D能是反應(yīng)速度加快。 ⑷實(shí)質(zhì)上就是單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)電路的電量。當(dāng)電解時(shí)電壓增大到原來(lái)的2倍,電解池的電阻可能發(fā)生變化,電解時(shí)的電流強(qiáng)度不一定增大到原來(lái)的2倍；電解時(shí)溫度從30℃提高到60℃，電解池的內(nèi)阻會(huì)有所降低,但并不一定恰好降低為原來(lái)的一半；當(dāng)電解時(shí)的電流強(qiáng)度增大到原來(lái)的2倍，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)電路的電量恰好為原來(lái)的2倍，發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量也恰好為原來(lái)的2倍，即反應(yīng)速率為原來(lái)的2倍。 【答案】 見(jiàn)解析。 【例6】通過(guò)比較聯(lián)合制堿法與氨堿法的原理,試說(shuō)明聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)。 【解析】 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(yīng)發(fā)生： NH3 + CO2 + H2O ==== NH4HCO3 NaCl + NH4HCO3 ==== NaHCO3↓ + NH4Cl 將析出的NaHCO3晶體煅燒，即得Na2CO3： ２NaHCO3 === 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(diǎn)：原料經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)生產(chǎn)，CO2和NH3能回收使用。 缺點(diǎn)：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有