高中化学保护水资源试题

下列各种表述与示意图一致的是

A．图①表示用等浓度盐酸标准液滴定NaOH溶液时，溶液的pH值随盐酸体积的变化

B．图②表示2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0正逆反应的平衡常数K随温度的变化

C．图③表示往HCl、AlCl3、MgCl2混合液中滴加强碱溶液沉淀质量随碱液体积的变化

D．图④表示酸雨的pH值随放置时间的变化（不考虑水的自然挥发及温度变化）

【化学——选修2：化学与技术】
煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识，解答下列问题：
（1）煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。
煤的液化技术又分为          和               
（2）在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：

这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为              ；第二步反应的离子方程式为                 。
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、             、              等。
（4）湿式石灰石—石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是：烟气经锅炉预热器出来，进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，再经过一个专门的热交换器，然后进入吸收塔，烟气中的SO₂与含有石灰石的浆液进行气液接触，通入空气后生成石膏，经脱硫的烟气，应用循环气体加热器进行再加热，进入烟囱，排入大气。
①写出湿法石灰石—石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式___________________________________。
②用石灰石浆液作SO₂吸收剂而不用熟石灰吸收SO₂的原因是____________________________________
③上述过程中得到的石膏，如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过杂质极限值，则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是____________________________。
（5）某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO₄·xH₂O)即测定x值，做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。

数据表明当固体的质量为2.72g后不再改变。①石膏的化学式为_______________。②图像中AB段对应化合物的化学式为_________________。

(14分)中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2^－	NO3^-	Cl^－
浓度/mol•L^－1	4×10^－6	6×10^－6	2×10^－5	4×10^－5	3×10^－5	2×10^－5

根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH ＝_____________ 。
（2）NO_x是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：
①N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)  △H＝    。
②当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式                        。
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应               。
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是____________。
③检验产物中含有硫酸的方法是___________________。

⑴近年来我国出现大范围雾霾天气，许多城市发布PM2.5重度污染警报。
①下列行为不会增加城市大气中PM2.5浓度的是   （填字母）。
a．燃放烟花爆竹       b．为城市主干道洒水保洁     c．露天焚烧落叶
②雾霾会刺激呼吸道，使人易患流行性感冒。感冒发烧病人可服用   药品进行治疗（填字母）。
a．麻黄碱             b．抗酸药          c．阿司匹林
③多食富含维生素C的蔬菜水果可增强人的免疫力。维生素C的结构简式是，它的分子式是   。在维生素C溶液中滴入紫色石蕊试液，溶液颜色变红，说明维生素C溶液具有   性；在维生素C溶液中滴入少量蓝色的含有淀粉的碘水，可观察到的现象是   ，说明维生素C具有   性。
⑵今年1月12日，我国3名潜水员圆满完成首次300米饱和潜水作业，实现“下五洋捉鳖”的壮举。
①潜水员乘坐的潜水钟以钢铁为主要制造材料。钢铁容易在潮湿空气中发生电化学腐蚀，其负极的电极反应式是   。
②潜水员需要均衡的膳食结构。糖类、油脂、蛋白质都能为人体提供能量。某品牌高钙梳打的配料标签如图所示。在所列配料中，富含糖类的是     ，植物油在体内水解最终产物是高级脂肪酸和   。碳酸氢钠、碳酸钙可调节人体内的过多的胃酸，写出碳酸钙与胃酸反应的离子方程式为     。

③运载潜水钟的母船会产生大量废水和垃圾。科学实验的含汞离子废水 需要处理后再排放，可加入适量的硫化钠溶液，使汞离子变成   （填化学式）沉淀而除去；
⑶著名物理化学家张存浩院士获得2013年国家最高科学技术奖，他在氟化氢（氘）激光器和水煤气合成液体燃料研究等方面做出了重要贡献。
①氟化氢（HF）的水溶液能雕刻玻璃。制备普通玻璃的主要原料有SiO₂、CaCO₃、   （填化学式）。
②水煤气的主要成分是CO和H₂，在40MPa、380℃、锌铬氧化物做催化剂的条件下，用CO和H₂合成液体燃料CH₃OH，该反应的化学方程式为     。
⑷材料的不断发展可以促进社会进步。

① “玉兔”号月球车开创了我国月球表面探索的先河，其制备材料中
使用了镁铝合金，选用镁铝合金的优点是   (任答一点)。
②碳化硅硬度很大，它属于   （填字母）。
a．金属材料         b．无机非金属材料       c．有机高分子材料
③随便丢弃用过的聚乙烯塑料膜会造成白色污染，写出由乙烯在催化剂作用下制备聚乙烯的化学方程式   ；

(15分)【化学——选修2  化学与技术】
碘酸钾是一种白色结晶，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘；在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如图所示，在反应器中发生反应的化学方程式为：6I₂ + 11KClO₃ + 3H₂O=====6KH(IO₃)₂ + 5KCl + 3Cl₂

试回答下列问题：
（1）步骤① 反应器发生的反应中，转移电子总数为                       
（2）步骤② 中，用硝酸而不用HI，其原因可能是                       
（3）步骤③ 要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为                       
（4）实验中涉及两次过滤，在实验室进行过滤实验中，用到的玻璃仪器有                       
（5）步骤⑧ 用氢氧化钾调节溶液的pH，反应的化学方程式为：                       
（6）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤⑾得到碘酸钾晶体，你建议的方法是                       

垃圾焚烧发电产生的烟气中含烟尘、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等有害物质，处理流程如下：

（1）麻石洗涤塔中设置多层格栅，上面放置大量耐酸碱塑料小球，塔内设置多层上喷下淋水嘴，“烟气”从塔底进入，目的是               。
（2）若NO₂和NO气体以物质的量之比1:1混合通入石灰水中，发生氧化还原反应生成一种正盐和水，请写出反应的化学方程式            ；已知此正盐的水溶液呈碱性，用离子方程式表示                 。
（3）废液在沉淀池中慢慢沉降，沉淀主要含                ；在回收再生池中加入NaOH固体的作用是                      。
（4）环境检测部门测量处理前后烟气中烟尘的含量见下表：

项目	监测结果	国标号
处理前	处理后	GWKB3—2000
烟尘（mg/m^3）	13929.0	61.0	80

 
其获得监测结果中的数据使用的测定方法为                  。

水处理主要包括水的净化、污水处理、硬水软化和海水淡化等。
(1)水处理技术的核心是减少或除去水中的各种杂质离子。目前________和________是主要的去离子方法。
(2)ClO₂是一种性能优良的消毒剂，可将废水中少量的S^2-、NO₂^-和CN^－等有毒有害的还原性离子氧化除去。请写出ClO₂将废水中剧毒的CN^－氧化成无毒气体的离子方程式________。
(3)地下水往往含有钙、镁的碳酸盐，自来水厂需要对地下水进行________处理。把进行过离子交換的CaR₂(或MgR₂)型树脂置于______中浸泡一段时间后便可再生。
(4)海水的淡化是除去海水中所含的盐分，右面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含有Na⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等离子，电极为惰性电极。请回答：

①阳离子交换膜是指________(填“A”或“B”)。
②写出通电后阳极区的电极反应式________________。

二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体。无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。完成下列填空：
(1)实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。

如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，上图中可选用的发生装置是         (填写字母)。
(2)若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L(标准状况)二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠      g(保留一位小数)；如果已有4.0%亚硫酸钠(质量分数)，被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠       g(保留一位小数)。
(3)实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。
石灰—石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为：SO₂+Ca(OH)₂=CaSO₃↓+H₂O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄·2H₂O。其流程如下图：


碱法的吸收反应为SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图：

已知：

试剂	Ca(OH)2	NaOH
价格(元/kg)	0.36	2.9
吸收SO2的成本(元/mol)	0.027	0.232

 
石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是                 。和碱法相比，石灰-石膏法的优点是             ，缺点是                。
(4)在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案(用流程图表示)。

电镀厂镀铜废水中含有CN^-和Cr₂O₇^2-离子,需要处理达标后才能排放。该厂拟定下列流程进行废水处理， 回答下列问题：

（1）上述处理废水流程中主要使用的方法是     。
（2）②中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为    。
（3）步骤③中，每处理0.4mol Cr₂O₇^2-时转移电子2.4mol，该反应离子方程式为      。
（4）取少量待测水样于试管中，加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，再加Na₂S溶液， 蓝色沉淀转化成黑色沉淀，请使用化学用语和文字解释产生该现象的原因    。
（5）目前处理酸性Cr₂O₇^2-废水多采用铁氧磁体法。该法是向废水中加入FeSO₄·7H₂O将Cr₂O₇^2-还原成Cr³⁺，调节pH，Fe、Cr转化成相当于(铁氧磁体,罗马数字表示元素价态)的沉淀。处理1mol Cr₂O₇^2-，需加入a mol FeSO₄•7H₂O，下列结论正确的是      。

A．x ="0.5" ,a =8

B．x ="0.5" ,a = 10

C．x =" 1.5" ,a =8

D．x =" 1.5" ,a = 10

中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM_2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM_2.5、SO₂、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
⑴ 将PM_2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO4^2-	NO3^-	Cl^－
浓度/mol•L^－1	4×10^－6	6×10^－6	2×10^－5	4×10^－5	3×10^－5	2×10^－5

 
根据表中数据计算PM_2.5待测试样的pH ＝　       　。
⑵ NO_x是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

① N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H＝　              　。
② 当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式　                                          　。
③ 汽车汽油不完全燃烧时还产生CO，有人设想按下列反应除去CO：
2CO(g)＝2C(s)＋O₂(g),已知该反应的△H＞0，该设想能否实现？　  　。
⑶ 碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

① 用离子方程式表示反应器中发生的反应　                           　。
② 用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是                                                 　。
③ 用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH）表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)₂＋MNiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为　                                　； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为　　　　　    　　    　。

分析以下两个案例，回答后面问题。
(1)某城镇生产、生活的分布情况如图所示，河流中W、X、Y、Z处某次水样抽测结果如表所示。

地点 项目	W	X	Y	Z
水温/℃	15	18	26	25
pH	6	8	5	5
溶解氧量/(mg·L^－1)	11	9	7	3

①导致X、Y处水样pH变化的原因可能是______________________________；
②Z处鱼类大量减少，产生这种现象的原因可能是_________________________。
(2)某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿(主要成分为Fe₂O₃、还含有SiO₂等杂质)、煤矿、石灰石和黏土。拟在该地区建设大型炼铁厂。

①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立，需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成规模的工业体系。据此确定上图中相应工厂的名称A________、B________、C________、D________；
②以赤铁矿为原料，写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式_____________________________________________________________；
③从“三废”利用、环境保护等角度考虑，该地区和企业在生产中应采取的一些措施有____________(列举2种即可)。

某自来水厂利用河水处理成自来水的工艺流程示意图如下图所示：

提供的试剂：饱和Na₂CO₃溶液、NaOH溶液、生石灰、CCl₄、BaCl₂溶液、KOH溶液
（1）为除去水中含有的Ca^2＋、Mg^2＋、HCO₃^-、Cl^－、SO₄^2-，试剂a代表两种化学物质，主要是除去水中SO₄^2-、Mg^2＋和HCO₃^-，这两种试剂是________和________(只填化学式)。
（2）凝聚剂A常用FeSO₄·7H₂O，最终生成红褐色胶体沉淀，该胶状沉淀的化学式为________，可以除去其中的悬浮固体颗粒，该过程是________(填序号)。
A．只有物理变化，无化学变化
B．只有化学变化，无物理变化
C．既有化学变化，又有物理变化
（3）通入CO₂的目的是__________和__________。
（4）传统的氧化剂是Cl₂，现代工艺用ClO₂取代Cl₂，通入ClO₂的作用是________________________；优点是________________________________。
（5）离子交换柱X、Y中有一种是H^＋型交换柱，另一种是OH^－型离子交换柱，目的是除去水中残留的杂质离子，则X应是哪种交换柱？________(填“H^＋型”或“OH^－型”)；如果两个交换柱位置颠倒会产生什么后果？_______________________________________
________________________________________________________________________。

水处理技术在生产、生活中应用广泛。
（1）工业上常用绿矾作混凝剂除去天然水中含有的悬浮物和胶体，为了达到更好的效果，要将待处理水的pH调到9左右，再加入绿矾。请解释这一做法的原因：_______________________________________________________________________。
(用必要的离子方程式和文字做答)
（2）根据水中Ca^2＋、Mg^2＋的多少，把天然水分为硬水和软水，硬水必须经过软化才能使用。①硬水软化的方法通常有________、________和离子交换法。离子交换树脂使用一段时间后，逐渐由NaR型变为CaR₂(或MgR₂)型，而失去交换能力。把CaR₂(或MgR₂)型树脂置于________中浸泡一段时间，便可再生。
②当洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比，________洗涤效果较好，原因是________________________________________________________________________。
（3）我国某地苯胺大量泄漏于生活饮用水的河道中，当地采取的应急措施之一是向河水中撒入大量的活性炭，活性炭的作用是________________________________________。
（4）若生活污水中含大量的氮化合物，通常用生物膜脱氮工艺进行处理。首先在硝化细菌作用下将NH₄⁺氧化为NO₃^-：________NH₄⁺＋________O₂=________NO₃^-＋________H^＋＋______H₂O，然后，加入甲醇与NO₃^-生成N₂：______NO₃^-＋______CH₃OH=________N₂↑＋________CO₂↑＋________H₂O＋________OH^－。
试配平以上两个离子方程式。

（1）火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用如图所示的工艺流程生产硫酸。

请回答下列问题：
①为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装             （填设备名称）。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是                         。
②为使硫黄充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%。为提高SO₂转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为       。假设接触室中SO₂的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为       。（空气中氧气的体积分数按0.2计），该尾气的处理方法是                                                     _。
③与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是       （可多选）。
A．耗氧量减少
B．二氧化硫的转化率提高
C．产生的废气减少
D．不需要使用催化剂
（2）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面       （可多选）。
A．橡胶的硫化
B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产
D．过磷酸钙的制备
（3）矿物燃料的燃烧是产生大气中SO₂的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO₂的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式                                                                                                                                               。

煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识，解答下列问题：
（1）煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。煤的液化技术又分为          和               
（2）在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理如下图所示：

这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为                       ；第二步反应的离子方程式为                 。
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、             、              等。
（4）湿式石灰石—石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是：烟气经锅炉预热器出来，进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，再经过一个专门的热交换器，然后进入吸收塔，烟气中的SO₂与含有石灰石的浆液进行气液接触，通入空气后生成石膏，经脱硫的烟气，应用循环气体加热器进行再加热，进入烟囱，排入大气。
①写出湿法石灰石—石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式：______________________。
②用石灰石浆液作SO₂吸收剂而不用熟石灰吸收SO₂的原因是：_________________________
③上述过程中得到的石膏，如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过杂质极限值，则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是____________________________________  。
（5）某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO₄·xH₂O)即测定x值，做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。数据表明当固体的质量为2．72g后不再改变。①石膏的化学式为_______________。②图像中AB段对应化合物的化学式为_________________。