2020年暑假高三化学一轮大题练习化工与可持续发展测试 含答案及详细解析

绝密★启用前 2020 年暑假高三化学一轮大题练习化工与可持续发展测试 1.水处理技术在生产、生活中应用广泛。 (1) 含 有 较 多 ________ 离 子 的 水 称 为 硬 水 。 硬 水 加 热 后 产 生 碳 酸 盐 沉 淀 的 离 子 方 程 式 为 ____________(写出一个即可)。 (2)将 RH 型阳离子交换树脂和 ROH 型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水，应先使硬水通过 ________(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂，原因是________________。 (3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留，从而获得纯净水的方法称为 ____________。电渗析法净化水时，使离子通过半透膜的推动力是__________。 (4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的__________。 2.现有一份“将二氧化硫转化为硫酸铵”的资料，摘录如下：“一个典型的实例：初步处理后的废气 含 0.2%的二氧化硫和 10%的氧气(体积分数)。在 400 ℃时废气以 5 m3·h －1 的速率通过五氧化二钒 催化剂层与 20 L·h－1 的速率的氨气混合，再喷水，此时气体温度由 400 ℃降至 200 ℃，在热的结晶 装置中得到硫酸铵晶体”(气体体积均折算为标准状况)，利用上述资料，用氨来除去工业废气中的 SO2，回答下列问题： (1)按反应中的理论值，二氧化硫与氧气的物质的量之比为 2∶1，该资料中这个比值是________，简 述不采用 2∶1 的理由______________________________________。 (2)通过计算，说明为什么废气以 5 m3·h－1 的速率与 20 L·h－1 速率的氨气混合？ (3)若某厂每天排放 1×104m3 这种废气，按上述方法该厂每月(按 30 天计)可得硫酸铵多少吨？消耗 氨气多少吨？ 3.天然水里一般含有 Ca2＋、Mg2＋等多种离子。人们把含有较多量 Ca2＋、Mg2＋的水叫做硬水，含 有较少量或不含 Ca2＋、Mg2＋的水叫做软水；降低水中 Ca2＋、Mg2＋含量的过程叫做硬水软化。如 果硬度太高(含 Ca2＋、Mg2＋的浓度太大)会给生产、生活带来很多不利，因此硬水的软化是水处理 的重要方面之一。离子交换法常用于工业锅炉用水的软化。离子交换剂多种多样，磺化煤(NaR)就 是一种阳离子交换剂。(1)写出用磺化煤软化含 Ca2＋、Mg2＋浓度较高的硬水的离子方程式________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)用药剂软化法软化过的水总是含有一定浓度的 Ca2＋、Mg2＋，其原因是 __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (3)烧水后的锅炉或水壶中结有水垢，据此说明如果用硬度太高的水作锅炉用 水，主要的不利因素是_______________________________________________ _________________________________________________________________。 4.瑞士化学家米勒因合成 DDT 获得诺贝尔奖。DDT 的问世对人类做出了一定贡献，但进一步的研 究和观察表明，DDT 是一种难降解的有毒物质，进入人体内可引起慢性中毒。我国已停止对 DDT 的生产和使用。 (1)杀虫剂“1605”本身对人畜毒性远强于 DDT，但 DDT 已被禁用，而“1605”尚未禁用理由是。 (2)由结构分析知：“1605”在使用过程中，不能与________物质混合使用，否则会因________。 5.将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学 反应为：C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）。 而 C（g）、CO（g）和 H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393．5 kJ·mol－1 ②H2（g）＋ O2（g）===H2O（g）　ΔH2＝－242．0 kJ·mol－1 ③CO（g）＋ O2（g）===CO2（g）　ΔH3＝－283．0 kJ·mol－1 请你根据上述信息回答下列问题： （1）煤是一种成分复杂的混合物，其中除含碳、氢元素外，还含有氧、硫、氮、砷、硒等元素。 所以固体煤燃烧会导致大气污染，写出煤燃烧产生的两种污染：　　　　　　　　，将石灰石粉 与煤粉混合，可以有效地减少煤燃烧过程中的二氧化硫污染，写出该反应的化学方程式： ________________________________________________________________。 （2）根据已知热化学方程式写出由煤制备水煤气的热化学方程式： ________________________________________________________________。 （3）下面是甲、乙两位同学对上述热化学方程式及煤燃烧的理解。 甲同学：1 mol CO 与 1 mol H2 燃烧放出的热量之和大于 1 mol 固体炭燃烧放出的热量，所以煤燃烧 时加入少量水，可以使煤燃烧放出更多的热量。 乙同学：根据下面的物质与能量循环，将煤炭转化为水煤气，再燃烧放出的热量与直接燃烧煤炭 放出的热量相同，而将煤炭转化为水煤气将会增加消耗，故煤炭转化为水煤气得不偿失。 C（s）＋H2O（g）＋O2（g） CO2（g）＋H2O（g） CO（g）＋O2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g）＋ O2（g） 请你评价两位同学的理解： ①甲同学的说法　　　　　（答“正确”或“不正确”），原因是 _______________________________________________________________。 ②乙同学的说法　　　　　（答“正确”或“不正确”），原因是_________________________________________________________________。 6.钢化玻璃是一类性能良好的玻璃，它可以克服玻璃质脆易碎的缺点。离子交换法是玻璃进行钢化 的一种重要方法。将普通的钠钙玻璃在碳酸钾的强化盐(475 ℃)中浸泡 3.5 小时后即可制得。下图 是离子交换法的示意图。 (1)普通玻璃是由石英砂、__________和__________高温熔融而成。 (2)普通玻璃表面产生裂纹后非常容易破碎，清除表面裂纹的物质之一是氢氟酸，写出氢氟酸与玻 璃反应的化学方程式________________。 (3)玻璃进行钢化过程中，离子交换是__________(填“物理变化”或“化学变化”)。 (4)在玻璃进行钢化处理时，能否用碳酸氢钾代替碳酸钾，__________(填“能”或“不能”)，原因是 ______________________________。 7.精细化工在生产和生活中有广泛而重要的应用。 (1)精细化学品往往有特定的功能从而广泛地应用于日常生活中，下列洗涤方法原理各不相同，请 比较分析： 沾有油脂的器皿可用汽油擦洗，其原理是____________________________；也可用洗洁精和水洗 涤，其原理是__________________________；还可以用纯碱或稀氢氧化钠溶液洗涤，其原理是 ____________________________________。如果水溶液的硬度很大，用肥皂与合成洗涤剂哪个洗 涤剂效果更好？为什么？ ________________________。 (2)据报道，我国某地发生误食工业用猪油的中毒事件，原因是工业品包装中混入有机锡等，下列 有关叙述正确的是__________。 A．猪油是天然高分子化合物B．猪油是高级脂肪酸甘油酯 C．猪油发生皂化反应后，反应液能使蓝色石蕊试纸变红 D．猪油皂化反应完全后，反应混合物静置后分为两层 (3) 阿 司 匹 林 是 一 种 常 用 的 药 剂 ， 其 化 学 名 称 为 乙 酰 水 杨 酸 ， 其 分 子 结 构 如 图 ： 阿司匹林的一种同分异构体中含有苯环和两个羧基，且苯环上只有一个侧链 ，则阿司匹林的这种同分异构体的结构简式为____________。以苯酚为原料合成水杨酸，为阿司 匹 林 的 大 量 生 产 开 辟 了 广 阔 的 前 景 ， 其 生 产 阿 司 匹 林 的 流 程 如 下 ： 写出反应②的化学方程式___________________________________________。 8.煤干馏制得的煤焦油中含一种烃 A，A 的相对分子质量为 128，则其分子式可能是________或 ________。若 A 是易升华的块状晶体(芳香烃)，则其结构简式可能为________。 9.某化肥厂以氨和空气（其中氧气的体积分数为 0.2）为原料生产硝酸铵过程如下： 其中反应①为 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O ⑴ 步 骤 ② 中 发 生 了 两 个 反 应 ， 将 这 两 个 化 学 方 程 式 合 并 为 一 个 化 学 方 程 式 ， 可 表 示 为 _____________________________________。 ⑵若不考虑副反应且各步反应均完全，为使生产过程中不再补充空气，则原料气中氨（包括第③ 步被硝酸吸收的氨）的体积分数最大值为____________。⑶假设实际生产中，反应①、②中含氮物质的利用率分别为 a、b，反应③中氨的利用率为 c、硝 酸的利用率为 100％，则合成硝酸铵的整个流程中，氨的总利用率是。 10.防止钢铁的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失，根据下图回答： (1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为___________________________。 (2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率，可以采用图甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料 R 可以采用__________。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 (3)图乙所示方案也可降低铁闸门的被腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。答案解析 1.【答案】(1)Ca2＋、Mg2＋　Ca2＋＋2HCO3－ CaCO3↓＋H2O＋CO2↑(或 Mg2＋＋2HCO3－ MgCO3↓＋H2O＋CO2↑) (2)RH　先通过阴离子交换树脂可能产生 Mg(OH)2 等沉淀而影响树脂交换效果 (3)反渗透法　电势差(或电场力) (4)电导率(或电阻率) 【解析】(1)含有较多 Ca2＋、Mg2＋的水称为硬水；加热硬水时可发生反应； Ca2＋＋2HCO3－ CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。 (2)软化硬水时，应先使硬水通过 RH 型离子交换树脂；若让水先通过 ROH 型交换树脂会产生 Mg(OH)2 等沉淀而影响树脂交换结果。 (3)通过压力使水分子通过半透膜而获得纯净水的方法称为反渗透法，电渗析法的推动力是电压。 (4)检验蒸馏水的纯度时，最简单易行的方法是测定水的电导率(或电阻率)。 2.【答案】(1)1∶50　据化学平衡移动原理，过量的 O2 可提高 SO2 的转化率 (2)废气中 SO2 的速率为 1 000 L·m－3×5 m3·h－1×0.2%＝10 L·h－1 V(SO2)∶V(NH3)＝10∶20＝1∶2 恰好生成(NH4)2SO4 (3)3.54 t 硫酸铵， 0.91 t NH3 【解析】SO2 转化为一可逆反应，为提高 SO2 的转化率可用过量的 O2；据关系式 SO2～SO3～2NH3 ～(NH4)2SO4 可知废气中 SO2 与 NH3 应以 1∶2 通入。 3.【答案】(1)2NaR＋Ca2＋===CaR2＋2Na＋、2NaR＋Mg2＋===MgR2＋2Na＋ (2)CaCO3、Mg(OH)2 虽然溶解度较小，但不是绝对不溶 (3)锅炉结垢，热传递效率下降，浪费能源，受热不均匀，甚至引起锅炉爆炸【解析】(2)CaCO3、Mg(OH)2 在水中都有一定的溶解能力。(3)水垢是热的不良导体。 4.【答案】(1)“1605”在降解酶的作用下，从 P—O 键处断键，降解为毒性小，不残留的物质。而 DDT 不易降解，它长期滞留在动物体或食物链内，危害较大。 (2)碱性　水解而失效 【解析】(1)可对“1605”与 DDT 的结构进行分析，比较。“1605”之所以尚未禁用，是因为“1605”在 降解酶的作用下，从 P—O 键处断键，可降解为毒性小，不残留的物质；而 DDT 不易降解，它长 期滞留在动物体或食物链内(相似相溶)，危害较大。 (2)“1605”是一种磷酸酯，不能与碱性物质混合使用，否则会因水解而失效。 5.【答案】（1）酸雨（或答“二氧化硫污染大气”）、含砷粉尘污染、氮氧化物污染（答出两种即 可） 2SO2＋2CaCO3＋O2===2CaSO4＋2CO2 （2）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）ΔH＝＋131．5 kJ·mol－1 （3）①不正确　加入水，水汽化需要吸收能量 ②不正确　尽管将煤炭转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤炭放出的热量相同，但水煤 气与氧气接触面积大，反应速率快，燃烧充分，能量利用率高，污染小 【解析】煤在燃烧时产生的 SO2、NyOx 及含砷的化合物等均会污染大气。工业上用 CaCO3 固硫， 发生的反应为：2CaCO3＋2SO2＋O2===2CaSO4＋2CO2。 6.【答案】(1)纯碱　石灰石 (2)4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O (3)化学变化 (4)不能　碳酸氢钾在 475 ℃时会分解得到二氧化碳气体，影响玻璃的质量 【解析】(1)普通玻璃是用石英砂、纯碱和石灰石高温熔融而成的。(2)HF 与玻璃中的 SiO2 反应： 4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O。(3)由图知，这种离子交换中将 Na2SiO3 转变为 K2SiO3，故为化学变 化。(4)不能用碳酸氢钾代替碳酸钾，因为在 475 ℃时碳酸氢钾会分解得到二氧化碳气体，影响玻 璃的质量。7.【答案】(1)根据相似相溶原理，汽油与油脂互溶除去　洗洁精属于合成洗涤剂，含有亲水基和憎 水基，可将油污洗去，油脂在碱性条件下发生水解，从而用纯碱或稀氢氧化钠溶液可以除去油脂　 用合成洗涤剂较好，因为在硬水中肥皂会形成硬脂酸钙(镁)沉淀而失去去污能力 (2)B 【解析】精细化工在生产和生活中有广泛而重要的应用。 (1)精细化学品往往有特定的功能从而广泛地应用于日常生活中，下列洗涤方法原理各不相同，请 比较分析： 沾有油脂的器皿可用汽油擦洗，其原理是相似相溶原理；也可用洗洁精和水洗涤，其原理是洗洁 精属于合成洗涤剂，含有亲水基和憎水基，可将油污洗去，还可以用纯碱或稀氢氧化钠溶液洗涤 ，其原理是油脂在碱性条件下发生水解。如果水溶液的硬度很大，用合成洗涤剂较好，因为在硬 水中肥皂会形成硬脂酸钙(镁)沉淀而失去去污能力。 (2)A．猪油是天然高分子化合物，错误； B．猪油是高级脂肪酸甘油酯，正确； C．猪油发生皂化反应后，反应液能使蓝色石蕊试纸变红，错误； D．猪油皂化反应完全后，反应混合物静置后分为两层，错误； (3) 阿 司 匹 林 是 一 种 常 用 的 药 剂 ， 其 化 学 名 称 为 乙 酰 水 杨 酸 ， 其 分 子 结 构 如 图 ： 阿司匹林的一种同分异构体中含有苯环和两个羧基，且苯环上只有一个侧链 ，则阿司匹林的这种同分异构体的结构简式为 。以苯酚为原料合成水杨酸 ， 为 阿 司 匹 林 的 大 量 生 产 开 辟 了 广 阔 的 前 景 ， 其 生 产 阿 司 匹 林 的 流 程 如 下 ：写出反应②的化学方程式 。 8.【答案】C9H20　C10H8 【解析】本题考查烃的化学式与相对分子质量的关系以及如何根据相对分子质量推导化学式。烃 是由碳氢两种元素组成的有机物，CH2 是烃骨架的基础，CH2 的式量是 14，若用烃的相对分子质 量被 14 除后，正好除尽的是烯烃或环烷烃，若除不尽，余 2 的是烷烃；加 2 就可除尽的是炔烃及 其同系物。本题是相对分子质量为 128 的烃，除以 14 后，商为 9 余 2，就可确定是烷烃 C9H20，然 后我们又可考虑分子中减少或增加 1 个碳原子，同时必然增加或减少 12 个氢原子，此时 C10H8 符 合题意，又因为 A 是易升华的片状晶体，所以是萘。 9.【答案】（1）4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3（2）1/6（或 16.7%） （3） 【解析】该问题前两个问题主要考查学生对若干个反应进行加和后得到总的变化结果的方法，大 多数同学都可以顺利解决，最后一问则考查有关利用率问题，稍有难度。 合并方程 4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3① 4NH3＋5O2=4NO＋6H2O ② NH3+HNO3=NH4NO3③ 可得到 8NH3＋8O2=4H2O+4NH4NO3、 所以 NH3 与 O2 体积比最大为 1:1,即原料中氨气最大体积为，2/(10+2)=1/6。 解法一：假设消耗 NH3 的总物质的量为 1mol，其中用于制取 HNO3 的 NH3 的物质的量为 xmol， 被 HNO3 吸收的 NH3 的物质的量为 ymol，则有：x＋y＝1、abx＝cy。解得：x＝ y＝ 氨的总利用率＝（xab＋yc）／1＝ 解法二：假设第①步参加反应的氨气的物质的量为 4mol，则： 生成硝酸的物质的量 4abmol； 第③步需要氨气的物质的量为 mol； 氨的总利用率＝ ＝ 10.【答案】(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)C　(3)负 【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，Fe 为负极：Fe－2e － ===Fe2 ＋ 而腐蚀；正极上：O2 ＋4e － ＋ 2H2O===4OH－。 (2)铁闸门上连接一块比铁更活泼的金属如锌就可由锌失去电子被腐蚀而把 Fe 保护起来。 (3)属外接电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。