苏教版高中化学必修2专题4《化学科学与人类文明》测试题（含答案解析版）

专题 4《化学科学与人类文明》 测试卷 一、单选题(共 15 小题) 1.我国古代炼丹家魏伯阳所著《周易参同契》是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到： “金入于猛火，色不夺精光。”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下(　　) A． 活泼 B． 稳定 C． 易氧化 D． 易还原 2.下列金属的冶炼方法说法不正确的是(　　) A． 汞、银等不活泼金属用热分解法 B． 钾、钠、钙、镁等活泼金属用电解法 C． 铝、锌、铁、铅、铜等金属用热还原法 D． 氢气、碳、铝等都可用作冶炼金属的还原剂 3.热还原法冶炼金属的反应一定是(　　) A． 氧化还原反应 B． 置换反应 C． 分解反应 D． 复分解反应 4.到 2020 年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%～45%，作为约束性指标纳入 国民经济和社会发展中长期规划，将 CO2 转化成有机物可有效实现碳循环。CO2 转化有机物的例 子很多，如 ①6CO2＋6H2O光合作用C6H12O6＋6O2②CO2＋3H2 CH3OH＋H2O ③CO2＋CH4 CH3COOH ④2CO2＋6H2 CH2===CH2＋4H2O 对以上反应的叙述，正确的是(　　) A． 最节能的是反应① B． 因为 CH3OH 有毒，故反应②无应用价值 C． 反应③中的两种反应物都是可再生的天然物质 D． 反应④是工业生产乙烯的一种主要办法 5.环境问题是 2007 年“两会”的重要议题，保护环境是公民的责任和义务。下列说法正确的是(　　) A． 大量使用含磷洗涤剂会带来白色污染 B． 减少使用氟氯代烷的目的是为了减少酸雨 C． 大量开采地下水，矿产资源，以满足社会经济发展的需求 D． 氢燃料电池汽车的使用，可以有效减少城市空气污染 6.下列变化属于化学变化，且产物中兼有气体、液体、固体的是(　　) A． 石油的分馏 B． 石油的裂解 C． 煤的干馏 D． 煤的气化 7.汽车排放出的尾气中含有 NO2，是城市大气主要污染物之一，在日光照射下，NO2 发生一系列光 化学烟雾的循环反应，从而不断产生 O3，加重空气污染。反应过程为①NO2光照NO＋O；②2NO ＋O2―→2NO2；③O＋O2―→O3。下列对该反应过程及有关叙述正确的是(　　) A． NO2 起催化剂作用 B． NO 起催化剂作用C． NO2 只起氧化剂作用 D． O3 与 O2 互为同位素 8.下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是(　　) A． 加热氧化铝 B． 加热氧化汞 C． 电解熔融氯化钠 D． 氢气还原氧化铁 9.下列金属冶炼的反应原理，错误的是(　　) A． 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ B． MgO＋H2 Mg＋H2O C． Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 D． 2HgO 2Hg＋O2↑ 10.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是(　　) A． 金属在自然界的存在形式 B． 金属元素在地壳中的含量 C． 金属熔点高低 D． 金属阳离子得电子的能力 11.金属矿物通常色彩缤纷、形状各异。下列冶炼金属的方法属于热还原法的是(　　) A． 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ B． WO3＋3H2W＋3H2O C． Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4 D． 2Ag2O4Ag＋O2↑ 12.垃圾处理无害化、减量化和资源化逐渐被人们所认识。垃圾的分类收集是实现上述理念的重要措施。某垃圾箱上贴有如图所示的标志，向此垃圾箱中丢弃的垃圾应是(　　) A． 危险垃圾 B． 可回收垃圾 C． 有害垃圾 D． 其他垃圾 13.下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(　　) A． 煤就是碳，属于单质 B． 石油产品都可用于加成反应 C． 天然气是一种清洁的化石燃料 D． 石油裂解得到的汽油是纯净物 14.下列关于科学家及其提出学说与贡献的叙述不正确的是(　　) A． 科学家戴维在实验室首次制得了金属钠，不久又制得了金属镁 B． 我国化学家侯德榜制碱法的最终产物是纯碱(Na2CO3) C． 舍勒发现了氯气，并将这种气体的组成元素命名为 chlorine D． 卢瑟福根据 α 粒子散射现象，提出了带核的原子结构模型 15.2011 年是国际化学年，我国举行了以“化学——我们的生活，我们的未来…”为主题的系列活动。 下列说法中不正确的是(　　) A． 使用“无磷洗涤剂”，促进水体富营养化 B． 研发易降解的塑料，防止白色污染 C． 回收处理工业废气，减少大气污染 D． 安装煤炭“固硫”装置，降低酸雨发生率二、填空题(共 3 小题) 16.为制取硝酸铜，某同学设计了如下四种方法： ①铜与浓硝酸反应制取硝酸铜； ②铜与稀硝酸反应制取硝酸铜； ③铜先与空气反应制取氧化铜，再与硝酸反应制取硝酸铜； ④铜与硝酸银溶液反应制取硝酸铜。 (1)方法②中被氧化的铜与被还原的硝酸的物质的确量之比是________。 (2)“绿色化学”是当今社会人们提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺中，杜绝污源，提高原子利用 率是绿色化学的重要衡量指标。试从“绿色化学”和经济效益角度考虑，大量制取硝酸铜宜采用以上 第________种方法，原因是_____________________________________。 17.冶炼金属常用以下几种方法： ①用碳、一氧化碳或氢气做还原剂还原； ②用较活泼金属钠、镁等还原； ③电解法； ④热分解法。 选用最佳方法将下列金属从其化合物中还原出来： (1)铁、锌、铜等中等活泼金属________。 (2)钠、镁、铝等活泼或较活泼金属________。 (3)汞、银等不活泼金属________。 (4)钾、铷、铯、钛等金属通常还原方法是___________________________________________。 18.(1)保护环境、保护地球已成为人类共同的呼声。请回答下列问题： ①当前，我国环境保护急待解决的“白色污染”通常所指的是________(填字母，下同)。 A、冶炼厂的白色烟尘 B、石灰窑的白色粉尘 C、聚乙烯等塑料垃圾 D、白色建筑废料②下列措施不利于环境保护的是________。 A、推广使用无铅汽油 B、提倡使用太阳能 C、推广使用无磷洗衣粉 D、大量使用私家车 ③下列气体不属于大气污染物的是________。 A、SO2B、CO C、N2D、NO2 (2)人类科学的进步，基于材料的迅猛发展，人类除了使用天然材料外，又开发出了塑料、 ________和________三大合成材料，都主要是以天然气、________和________为原料生产的。 三、实验题(共 3 小题) 19.铁是应用最广泛的金属，自远古时代人类就学会了炼铁，到目前为止，人类研制出了很多炼铁 的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程，实验装置如下： (1)写出得到单质铁的化学方程式：________________________________________________。 (2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑，请设计一个实验来验证生成了单质铁： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)装置末端气球的作用为___________________________________________________。 实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入 CO？原因是什么？_________________ ________________________________________________________________________。 20.烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含 Al2O3、SiO2 等)制备碱式硫酸铝 [Al2(SO4)3·Al2O3]溶液，并用于烟气脱硫研究。 (1)酸浸时反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________； 滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。 (2)滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式)；制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)3·Al2O3]溶液的化学方程式 为_________________________________________________________________。 (3)吸收烟气中 SO2 的化学方程式为 Al2(SO4)3·Al2O3＋3SO2===Al2(SO4)3·Al2(SO3)3。通入空气氧化， 发生反应的化学方程式为________________________________________________ ________________________________________________________________________。 21.孔雀石的主要成分为 CuCO3·Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下： ①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸； ②将反应后的混合物过滤； ③向滤液中加入一种金属粉末。 根据上述实验方案，试回答： (1)第①步反应中的现象为________________________________________________________。 (2)第③步加入的金属粉末是______________________________________________________， 理由是________________________________________________________________________。 (3)若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入________________气体，可制 得较纯净的铜。 四、推断题(共 3 小题) 22.工业上冶炼铝的原料是铝土矿(主要成份为 Al2O3，杂质为 Fe2O3、SiO2 等)。某研究小组设计的 提纯 Al2O3 的方案如下： (1)写出 X、Y 的化学式：X________，Y________； (2)通入过量 CO2 时反应的离子方程式为________。23.以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答下列问题： (1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是________(填字母)。 A、CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl B、CH3CH2OH＋HCl催化剂CH3CH2Cl＋H2O C、CH3CH3＋Cl2光CH3CH2Cl＋HCl D、CH2===CHCl＋H2催化剂CH3CH2Cl 由上述四个反应可归纳出，原子经济性最高的是______(填反应类型)。 (2)有毒物质的无害化处理也是绿色化学研究的内容之一。ClO2 是一种性能优良的消毒剂，它可将 废水中少量的 CN－等有毒的酸根离子氧化而除去。请写出用 ClO2 将废水中的 CN－氧化成无毒气 体的离子方程式：____________________________________________________ ________________________________________________________________________， 该方法的优点是____________________________________________________________。 24.合理利用资源，加强环境保护，降低碳排放，实施低碳经济是今后经济生活主流。回答下列问 题： (1)下列措施不利于有效减少二氧化碳的是________(填字母)。 a、植树造林，保护森林，保护植被 b、加大对煤和石油的开采，并鼓励使用液化石油气 c、大力发展风能、水力、潮汐能发电和核电，大力推行太阳能的综合开发 d、推广使用节能灯和节能电器，使用空调时夏季温度不宜设置过低，冬天不宜过高 (2)科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究，如将 CO2 和 H2 以 1∶4 的物质的量之比混合通入 反应器，在适当条件下反应可获得一种重要能源。请完成以下化学方程式： CO2＋4H2 ________＋2H2O (3)用 CO2 合成燃料甲醇(CH3OH)是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下在体积为 1 L 的密 闭容器中，充入 2 mol CO2 和 6 mol H2，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)鸠馛 H3OH(g)＋H2O(g)。 ①能判断该反应已达化学平衡的标志是__________(填字母)。a、CO2 百分含量保持不变 b、容器中混合气体的质量保持不变 c、容器中 H2 浓度与 CO2 浓度之比为 3∶1 d、CO2 的生成速率与 CH3OH 的生成速率相等 ②现测得 CO2 和 CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。 从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率 v(H2)＝________。 (4)以 KOH 为电解质的甲醇燃料电池总反应为 2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。通入甲 醇的电极为燃料电池的________(填“正”或“负”)极，正极反应式为______。 答案解析 1.【答案】B 【解析】金的活泼性弱，所以金的性质稳定，在强热条件下也不反应。 2.【答案】C 【解析】 3.【答案】A 【解析】热还原法冶炼金属的反应一定是氧化还原反应，不可能是分解反应或复分解反应，不一 定是置换反应(如 3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2)。 4.【答案】A 【解析】反应①不需要加热，而其他反应需要加热，因此反应①最节能，A 正确；CH3OH 有毒， 但可以用于生产其他化工产品，因此反应②有应用价值，B 错误；反应③中反应物 CH4 主要来自 天然气，是不可再生的天然物质，C 错误；工业上主要从石油中获取乙烯，D 错误。5.【答案】D 【解析】含磷洗涤剂可导致水体污染，出现赤潮或水华现象，而白色污染与塑料有关；减少使用 氟氯代烷，可保护臭氧层，而酸雨与二氧化硫有关；应开源节流，不能无限制开采资源，走可持 续发展之路，保护资源，合理开采；氢燃料电池的产物为水，对环境无污染，则氢燃料电池汽车 的使用，可以有效减少城市空气污染。 6.【答案】C 【解析】煤的干馏属于化学变化，其产物有焦炭(固体)、煤焦油(液体)及焦炉气(气体)等。 7.【答案】A 【解析】NO2 虽然参加反应，但从反应全过程看，NO2 质量及化学性质反应前后都没改变，只是加 快 O3 的生成，所以 NO2 在反应中起催化剂作用，A 选项正确；O 和 NO 是反应①的生成物，又分 别是反应③和反应②的反应物，是反应的中间产物，B 选项错误；反应①中 NO2 中氮元素的化合 价由＋4 价变成 NO 中的＋2 价，NO2 起氧化剂作用，从整个过程看 NO2 还起催化作用和还原剂作 用，C 选项错误；O3 和 O2 是氧元素的同素异形体，D 选项错误。 8.【答案】A 【解析】氧化铝稳定性强，加热很难分解，不能得到金属单质铝。 9.【答案】B 【解析】 10.【答案】D 【解析】金属冶炼是金属阳离子得电子的过程，即金属冶炼方法与金属阳离子得电子能力有关。 11.【答案】B 【解析】钠性质活泼，用电解法制取；钨性质较不活泼，用热还原法制取；Fe＋CuSO4===Cu＋ FeSO4 为湿法炼铜的反应原理，不属于热还原法；银性质不活泼，可用热分解法制取。 12.【答案】B 【解析】中国生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾，可回 收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类；有害垃圾包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理；其它垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖 瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸、纸巾等难以回收的废弃物，采取卫生填埋可有效减少对地下水、地 表水、土壤及空气的污染。 为危险垃圾标志； 为可回收垃圾标志； 为有害垃圾标志；生活垃圾有的可回收， 有的不能回收，其标志较多。 13.【答案】C 【解析】石油裂解得到多种烃的混合物，石油产品中的烷烃不能发生加成反应；天然气是一种清 洁的化石燃料；煤是由复杂的有机物和无机物组成的混合物，主要元素是碳。 14.【答案】C 【解析】首先制得金属钠的科学家是戴维，同时他还制得了金属镁，故 A 正确；我国化学家侯德 榜改进了制碱工艺，发明了联合制碱法，为化学工业做出了重大贡献，故 B 正确；1774 年瑞典化 学家舍勒在研究软锰矿时发现了氯气，后来戴维将这种气体的组成元素命名为 chlorine，故 C 错误； 1911 年英国物理学家卢瑟福根据 α 粒子散射现象，提出了带核的原子结构模型，故 D 正确。 15.【答案】A 【解析】使用“无磷洗涤剂”，阻止水体富营养化；使用易降解的塑料，可以减少白色污染；回收处 理工业废气，变废为宝，减少大气污染；安装煤炭“固硫”装置，除去了二氧化硫，降低硫酸型酸雨 发生率。 16.【答案】(1)3∶2 (2)③　方法③中硝酸的利用率高，成本低且无污染物产生，而方法①、②中原子利用率不高且会 产生污染物，方法④中的成本偏高，经济效益差 【解析】(1)方法②中铜与稀硝酸反应的化学方程式为 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋ 4H2O，在反应消耗的 8 分子硝酸中，只有 2 分子硝酸中氮元素的化合价降低，即只有 2 分子硝酸 被还原，所以铜与被还原的硝酸的物质的量之比为 3∶2。(2)方法①中铜与浓硝酸反应的化学方程式 为 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，所以铜与浓、稀硝酸分别反应时不是所有的 NO 都转化为硝酸铜，另外在反应时分别会产生 NO2、NO 污染性气体；方法④中用硝酸银作反应物 的成本太高；方法③中是铜与氧气反应生成氧化铜，再用氧化铜与硝酸反应，化学方程式为 2Cu ＋O2 2CuO、CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O，则硝酸中的 NO 全部进入了硝酸铜中，所以原子利用率最高，且在生产过程中不产生污染物。综上所述，从“绿色化学”和经济效益角度考虑， 大量制取硝酸铜时，方法③最合理。 17.【答案】(1)①　(2)④　(3)⑤　(4)② 【解析】金属钾的制备反应为 Na＋KCl NaCl＋K，不是用活泼金属置换不活泼金属，而是 应用平衡原理，不断的抽离钾蒸气使反应持续进行；钛是用钠或镁来置换：4Na＋TiCl4 4NaCl＋Ti 或 2Mg＋TiCl4 2MgCl2＋Ti。 18.【答案】(1)①C　②D　③C　(2)合成橡胶　合成纤维　石油　煤 【解析】 19.【答案】(1)Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 (2)取少量粉末放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体，则证明生成了单质铁 (3)收集 CO，防止污染空气　　先停止加热，防止生成的铁再次被氧化 【解析】本题利用热还原法冶炼金属铁，其原理是 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2，检验是否生成 单质铁，在反应结束后，待玻璃管内的固体冷却，取少量放于试管中，加少量盐酸，若产生无色 无味气体(H2)，则证明生成了单质铁；而反应刚结束时，得到的铁还是赤热的，若先停止通入 CO， 会导致铁又被氧化，所以，应该先停止加热，待玻璃管内的固体冷却后，再停止通入 CO；装置末 端气球是实验的尾气处理装置，其作用是收集 CO，防止污染空气。 20.【答案】(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2 (2)CaSO4·2H2O(或 CaSO4) 2Al2(SO4)3 ＋ 3CaCO3 ＋ 6H2O===Al2(SO4)3·Al2O3 ＋ 3CaSO4·2H2O ＋ 3CO2↑[ 或 2Al2(SO4)3 ＋ 3CaCO3===Al2(SO4)3·Al2O3＋3CaSO4＋3CO2↑] (3)2Al2(SO4)3·Al2(SO3)3＋3O2===4Al2(SO4)3[或 2Al2(SO3)3＋3O2===2Al2(SO4)3] 【 解 析 】 (1) 酸 浸 时 Al2O3 与 硫 酸 发 生 复 分 解 反 应 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 Al2O3 ＋ 3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O；SiO2 等不能与酸反应，所以滤渣Ⅰ的主要成分是 SiO2。 (2)在滤液中含有硫酸铝和过量的硫酸，当向其中加入 CaCO3 时，会发生复分解反应：CaCO3＋ H2SO4===CaSO4 ＋CO2↑＋H2O；由于硫酸钙微溶于水，所以滤渣Ⅱ的主要成分为 CaSO4(或 CaSO4·2H2O)； 制 备 碱 式 硫 酸 铝[Al2(SO4)3·Al2O3]溶 液 的 化 学 方 程 式 为 2Al2(SO4)3 ＋3CaCO3 ＋6H2O===Al2(SO4)3·Al2O3 ＋3CaSO4·2H2O ＋3CO2↑ 或 2Al2(SO4)3 ＋3CaCO3===Al2(SO4)3·Al2O3 ＋ 3CaSO4＋3CO2↑。 (3)通入空气氧化，空气中的氧气能够把 Al2(SO3)3 氧化为 Al2(SO4)3，发生反应的化学方程式为 2Al2(SO4)3·Al2(SO3)3＋3O2===4Al2(SO4)3 或 2Al2(SO3)3＋3O2===2Al2(SO4)3。 21.【答案】(1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色 (2)Fe　铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜 (3)氢气 【解析】孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生 二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来； 若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热后生成氧化铜，通入氢 气生成铜和水。 22.【答案】(1)HCl　NaOH (2)AlO ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO 【解析】SiO2 和盐酸不反应，Fe2O3 和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应，向偏铝酸钠中通入过量的 二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀。 23.【答案】(1)AD　加成反应 (2)2ClO2＋2CN－===2CO2＋N2＋2Cl－　产物为无毒无害的 Cl－、CO2 和 N2 【解析】(1)原子经济性高，即理论上原子的利用率尽可能达到 100%，没有副产物。A、D 两项中 的原子利用率都是 100%。 (2)把 CN－氧化成无毒气体，说明 C、N 分别生成了 CO2、N2，ClO2 的还原产物应该是无毒的 Cl－。 24.【答案】(1)b　(2)CH4　(3)①ad　②0.375 mol·L－1·min－1　(4)负　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【解析】(2)根据原子守恒定律，反应前后原子的总数目保持不变，所以 1 mol CO2 与 4 mol H2 恰 好完全反应生成 2 mol H2O 外，还会生成 1 mol CH4。(3)在一定条件下，当可逆反应的正反应速率 和逆反应速率相等时(但不为 0)，反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化 学平衡状态。CO2 百分含量保持不变可以说明反应达到平衡状态，a 正确；根据质量守恒定律可知 容器中混合气体的质量始终保持不变，则混合气体的质量不变，不能说明达到平衡状态，b 错误； 平衡时浓度不再发生变化，但各物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，因此容器中 H2 浓度与 CO2 浓度之比为 3∶1 不能说明反应达到平衡状态，c 错误；CO2 生成速率与 CH3OH 生成速率相 等，满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，且反应速率是相反的，因此可以说明达到平衡 状态，d 正确。根据图像可知反应进行到 12 min 时达到平衡状态，此时生成甲醇的浓度是 1.50 mol·L －1。所以根据方程式可知消耗氢气的浓度是 1.50 mol·L －1×3＝4.50 mol·L －1，所以用氢气表 示的反应速率为 4.50 mol·L－1÷12 min＝0.375 mol·L－1·min－1。(4)甲醇燃料电池中，甲醇在负极发 生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，正极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－。