高中化学选修2《空气资源 海水资源》

高中化学选修2《空气资源 海水资源》

例析双氧水和臭氧的性质 、用途 例1、使用假冒伪劣化妆品，脸上有时会出现一些黑色斑点。这主要是伪劣化妆品里含有铅白2PbCO3·Pb(OH)2与皮肤中的硫化物产生黑色硫化铅的缘故。除去这种黑色斑点的主要方法是选用合宜的氧化剂将其氧化为难溶于水和酸的白色化合物。供选择的氧化剂有：①漂白粉②高锰酸钾③H2O2（双氧水），试回答： ‎ ‎    （1）应选用何种氧化剂去掉PbS，是 。 ‎ ‎    （2）去掉PbS时可能的化学方程式是 。 ‎ 解析 首先看清题意是将黑色的硫化铅氧化为难溶于水和酸的白色化合物。铅盐中PbSO3为白色但溶于酸，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-在这个过程中显然要有氧。再从几种供选用的氧化剂考虑，不应该在脸上使用漂白粉，因为它会腐蚀皮肤。若用消毒剂KMnO4虽然能使PbS氧化，但人的皮肤近中性，KMnO4的还原产物不是Mn2+盐而是MnO2，MnO2显黑褐色比PbS更难消除，显然也不行。而H2O2的还原产物是H2O，是合理的选择。 ‎ 答案 （1）选用适宜浓度的H2O2溶液。H2O2把PbS氧化成PbSO4而不留下其他难以消除的固体，也不会对人体产生危害。‎ ‎（2）PbS + 4H2O2 == PbSO4 + 4H2O 例2、下图是一套实验室制取气体的装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能用这套装置进行的是（ ） ‎ A．MnO2和浓盐酸 B．Zn和稀H2SO4 ‎ C．MnO2和H2O2 D．CaCO3和盐酸 ‎ 解析 上述装置用于反应不需加热、生成的气体可用浓H2SO4干燥、并使用向上排空气法收集的气体的制取。结合上述条件，A中制取Cl2需加热，B中制H2只能用向下排空气法收集，而C中制O2和D中制CO2均符合。   ‎ 答案 C D   ‎ 知识剖析 双氧水是一种无色粘稠状液体，呈弱酸性。市售双氧水中H2O2的质量分数一般约为30%。双氧水化学性质不稳定，容易分解产生氧气，具有强氧化性，在化学反应中作强氧化剂。利用其强氧化性，双氧水可作漂白剂、消毒剂。‎ 例3、下列关于臭氧性质的叙述中不正确的是    ‎ 臭氧比氧气的氧化性更强，能将Ag、Hg等较不活泼的金属氧化 臭氧可以杀死许多细菌，是一种良好的消毒剂 臭氧和活性炭一样，能够吸附有机色素，是一种很好的脱色剂 臭氧和氧气在一定条件下可以相互转化 例4、下列各组物质属于同素异形体的是（ ）。‎ A．63 Li与73 Li B．氧气与臭氧（O3）‎ C．CH3COOH与HCOOCH3 D．C2H6与C3H8‎ 例5、 臭氧（O3）与次氯酸（HClO）一样具有较强的氧化性，在日常生活中可用作 剂和 剂。‎ 解析 臭氧具有极强的氧化性，元素周期表中几乎所有元素都能与它反应。有些染料受到臭氧的强烈氧化作用会褪色，臭氧还可以杀死许多细菌，因此，臭氧是一种很好的脱色剂和消毒剂。臭氧还具有不稳定性，会分解产生氧气。同时，氧气在高压放电时会形成臭氧。例3中的A、B、D项是正确的，C项中臭氧和活性炭作为脱色剂时原理不一样，所以C项是错误的。例4中63 Li与73 Li互为同位素，属常识性认识的内容，本题让学生根据同素异形体的概念进行排除选择；C项中CH3COOH与HCOOCH3互为同分异构体，D项中C2H6与C3H8互为同系物。‎ ‎ 例5中臭氧的性质和用途由次氯酸的性质和用途迁移得出。‎ 答案 例3：C 例4：B 例5：漂白 消毒 知识剖析 自然界存在两种氧单质O3和O2，它们互为同素异形体。在常温常压下，臭氧是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，它的密度比氧气的密度大。臭氧具有极强的氧化性， 除铂、金、铱、氟以外，臭氧几乎可与元素周期表中的所有元素反应。地球高空中的臭氧层能吸收来自太阳的紫外线辐射，是人类和生物的保护伞。氟氯烃是破坏臭氧层的“元凶”。同素异形体是指同一元素构成的不同单质，同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核数。‎ 氧气的制法 燃烧 氧气的工业制法有分离液态空气制氧气即深冷分离法，将空气变压吸附分离、膜分离可获得富氧空气。氧气的实验室制法有加热氯酸钾和二氧化锰的混合物、加热高锰酸钾等方法。燃烧是指发光发热的剧烈的化学反应。氧气具有氧化性，是一种能够支持燃烧的气体。下面我将通过如下几道例题，让大家掌握氧气的制法和氧气的性质，并进一步探索有氧气参与的燃烧和与此有关的生活常识。‎ 例1、实验室制取氧气大至可分为下列步骤：a、点燃酒精灯，加热试管；b、检查装置气密性；c、将高锰酸钾装入试管，用带导气管的塞子塞紧试管，并把它固定在铁架台上；d、用排水法收集氧气；e、熄灭酒精灯；f、将导管从水槽中取出。正确操作的顺序是（ ）‎ ‎(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：进行实验一定要以安全，不发生意外事故，现象明显，结果正确，且节约药品为原则。所以实验室制取气体应按照一定的正确步骤顺序进行。‎ 在实验室制取氧气时，实验开始时的操作顺序尤为重要。首先应检验装置的气密性，再向试管中装入药品，用带导气管的塞子塞紧试管，并把试管固定在铁架台上，如果两者顺序颠倒，一旦仪器的气密性不好，则造成药品的浪费。实验室完成时应先将导气管从水槽中取出，然后熄灭酒精灯，如果两者的顺序相反，则易使水槽中的水沿导气管进入热试管内，使试管发生炸裂事故。所以应选C。‎ 例2、下列变化中,与其它三种变化有着本质区别的是 A.工业上用分离液态空气的方法制氧气 B.实验室中用加热高锰酸钾的方法制氧气 C.铁在潮湿的空气中生锈 D.用铁矿石冶炼成铁 例3、当液态空气温度升高达到刚沸腾时，在蒸发出的气体中：‎ A.基本上不含氧气 B.氮气占体积的78%‎ C.基本上不含氮气 D.氮气含量稍高于体积的78%‎ 解析：例2考查的是物理变化和化学变化的区别，同学们要会判断上述变化是物理变化还是化学变化。A项工业制氧气是根据空气中各组分的沸点不同进行精馏分离，属物理变化。B 、C、D项都属于化学变化，所以此题选A。例3中工业上用分离液态空气的方法制氧气，是根据空气中各组分的沸点不同进行精馏分离，由于氧气的沸点比氮气高，当液态的空气温度升高达到刚沸腾时，首先蒸发出来的气体是氮气，所以基本上不含氧气。液态空气刚沸腾时，逸出的气体全部是氮气，所以B、C、D项不正确。正确答案是A。‎ 例4、‎ 做家庭小实验：取2个石棉网，分别放上一小匙白糖，在其中的一小匙白糖上面洒满普通香烟的烟灰然后用燃着的木条分别点燃二处的白糖，观察现象并回答问题：哪一块石棉网上的白糖燃烧？火焰 的焰色呈什么色？把燃烧后的剩余物质洒在另一块未燃烧的白糖上面，再用燃着的木条点燃，观察现象。请回答烟灰在这个反应中的作用。‎ 解析：这是一组对比实验，做实验时要仔细观察实验现象，要联想学过的知识进行分析、判断，运用化学知识理解一些简单化学问题。并在获取知识和技能的同时，提高实验能力，发扬探索精神。‎ 洒满烟灰的白糖能够被点燃，未洒烟灰的白糖不能点燃，这说明烟灰能改变白糖着火点。把燃烧后的剩余物质，洒在未燃烧的白糖上面，白糖依旧可以被点燃，这说明烟灰在白糖燃烧前后化学性质没有改变。所以说烟灰在这个反应中起催化作用，烟灰是这个反应的催化剂。‎ 答案是未洒香烟灰的白糖点燃时不燃烧。洒满烟灰的白糖点燃能够燃烧，发出蓝色火焰。把燃烧后的剩余物质，洒在另一块未燃烧的白糖上面，再用燃着的木条点燃，白糖燃烧，发出蓝色火焰。烟灰在这个反应中起催化作用，烟灰是这个反应中的催化剂。 ‎ 例5、每个人都应懂得防火知识，并学会火灾时如何逃走。例如，当高层楼房下层起火，火势凶猛无法扑灭时，下列逃生措施中正确的是（         ）‎ ‎①沿楼梯迅速下楼；‎ ‎②用湿毛巾堵住口鼻；‎ ‎③匍匐前进，寻找安全出口；‎ ‎④封闭房门；‎ ‎⑤迅速转移到阳台，用绳索下坠； ‎ ‎⑥跳楼。‎ A、①②③④     B、③④⑤⑥ C、①②④⑤     D、②③④⑤‎ 解析：遇险可求助他人，但在等待救助的同时，首先应想到自救，自救一定要从安全出发，选择适当的方式迅速脱离险境。‎ 高层楼房下层起火，沿楼梯迅速下楼已不可能。跳楼会被摔伤，这是危险之举，不可取。用湿毛巾堵口鼻，可避免吸入有害气体；封闭房门，可减缓大火袭击；匍匐前进，能防止被烟呛倒；迅速转移到阳台，用绳索下坠可逃生。另一方面，转移到阳台也有利于他人救助。所以答案应选D。‎ 例6、1992年海湾战争期间，科威特大批油井被炸起火燃烧，我国救援人员在灭火工作中作出了贡献。下列措施不可能用于油井灭火的是（         ）‎ A、设法降低石油的着火点 B、设法使火焰隔绝空气 C、设法阻止石油喷射 D、设法降低油井井口的温度 解析：可燃物燃烧，需要同时满足两个条件，一是可燃物要与氧气接触，二是要使可燃物达到着火点。知道可燃物的燃烧条件，也就不难理解灭火原理。‎ 着火点是使物质能够持续燃烧的最低温度，着火点是物质本身的性质，一般是不能改变的。油井已经起火燃烧，即石油已达到着火点。灭火应从将可燃物跟空气隔绝或将可燃物的温度降到着火点以下的思路去考虑。从本题实验出发，还可以考虑切断可燃物的来源，即阻止石油喷射。答案是A ‎“氨的工业合成”例题解析 ‎[例1]在总压强为3×105帕下，将氮、氢混和气体通入合成塔，反应达平衡时，按的体积百分含量为20%，平衡时压强为（ ）‎ A、1×107帕 B、2.5×107帕 C、5×107帕 D、10×107帕 ‎[解析]如按常规法计算，则很繁琐。对于本题，不妨将压强转化为气体的物质的量，即看成为3mol氮、氢混和气体参加反应，求平衡时气体物质的总物质的量。假设N2、H2按物质的量1：3混和并完全反应生成NH3，从反应式N2+3H2 2NH3，可看出，3mol反应物最多能生成1.5molNH3‎ ‎，也即平衡时气体总压强必在3×107帕~1.5×107帕之间。‎ ‎[例2]下列有关合成氨工业的途述，可用勒沙特列原理来解释的是（）‎ A、使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 B、高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C、500．C左右比室温更有利于合成氨的反应 D、合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 ‎[解析]由于使用铁触媒能同等程度地加快正、逆反应速度，V正和V逆仍然保持相等，所以它不破坏化学平衡状态，平衡不发生移动，只能缩短达到合成氨平衡的时间，显然，选项A不能用勒沙特列原理解释。合成NH3的反应特点之一是正反应是气体体积缩小的反应，当其他条件不变时，增大压强平衡向减小压强即向气体体积减少方向移动，所以高压将有利于NH3的合成，选项B符合。合成NH3的另一特点是正反应为放热反应，低温虽有利于平衡向正反应方向移动，但反应速率太慢，生产周期太长，所以在生产上一般采用提高温度（500。C）加快反应速率的方法来提高NH3的生产率。另一方面，选用500。C是考虑到此温度下催化剂活性最大，因此选项C不能用勒沙特列原理来解释。合成氨采用循环操作，并没有涉及化学平衡的移动，因此选项D也不能用勒沙特列原理解释。‎ ‎[例3]合成氨工业上采用循环操作的主要是因为（ ）‎ A． 加快反应速率 B． 能提高NH3的平衡浓度 C． 降低NH3的沸点 D． 提高N2和H2的利用率 ‎[解析]：循环操作后由于增大了反应物N2、H2的浓度，加快了反应的速率，从而也提高了氨气的平衡浓度，但是主要目的是提高N2和H2的利用率。‎ ‎[例4]把氮气和氢气以1：1的物质的量比混匀后分成四等分，分别同时充入A、B、C、D四个装有催化剂的真空容器中（容器的容积固定），在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应相继达到化学平衡状态，分析表中实验数据后回答问题（用A、B、C、D填空）‎ 容器代号 A B C D 平衡时混合物的平均相对分子质量 ‎16‎ ‎17‎ 平衡时N2的转化率 ‎20%‎ 平衡时H2的转化率 ‎30%‎ ‎（1）都达到平衡时，_______________容器中NH3的物质的量所占的比例最大。‎ ‎（2）达到平衡时所需时间最长的容器是___________________________。‎ ‎（3）四个容器容积由小到大的排列次序是________________________。‎ ‎[解析]先求出平衡时物质N2或H2的转化率，说明压强越大，体积越小，浓度越大，反应速率越快，达到平衡时间越短。‎ N2 + 3H2 2NH3‎ 起始（mol） 1 1 0‎ 变化（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的转化率：xA>xD>xB>xC 所以体积：VAvD>vB>vc 平衡时间：tA Na+。氢离子易失去电子，生成氢气。阴离子：Cl—、OH—。还原性：Cl— > OH—。氯离子易失去电子，生成氯气。相应的电极反应为：阳极反应：2Cl——2e— =Cl2↑阴极反应：2H+  + 2e—  =H2↑‎ 因此在阳极产生氯气，在阴极生成氢气与氢氧化钠。总的电极反应方程式为：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2↑可以总结出氯碱工业的化学原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2↑，‎ 氯气可以与碱反应，氢气与氯气混合是一件很危险的事情。这都是在氯碱工业中应避免的问题，因此工业上采取的方法是利用离子交换法制烧碱，具体装置如图：‎ 通电时，水在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl—则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出。‎ 离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下所示：‎ A a X Y 为什么电解氯化钠水溶液是Cl-和H+被电解出来，其他离子不能，因为用惰性电极电解时，各阳离子的放电顺序：Ag+﹥Cu2+﹥H+﹥Pb2+﹥Sn2+﹥Fe2+﹥Zn2+﹥Al3+﹥Mg2+﹥Na+﹥Ca2+﹥K+(和金属活动顺序刚好相反)；阴离子的放电顺序：S2-﹥I-﹥Br-﹥Cl-﹥OH-﹥含氧酸根离子。‎ 例1：（2004年全国理综）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，‎ 装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。‎ 请回答以下问题：‎ ‎（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同 时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 ‎①电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。　‎ ‎②Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。‎ ‎（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则 ‎ ①X电极的材料是 ，电极反应式是 。‎ ‎　 ②Y电极的材料是 ，电极反应式是 。‎ ‎　（说明：杂质发生的电极反应不必写出）‎ 解析：依照2004年考纲的要求，让学生回归教材，关注化学主干知识，引导学生自编知识网络，把知识转化为能力。考查电解原理在氯碱工业和铜的电解精炼中的应用，让学生写出电极反应式，这些式子在教材中都是现成的，但在2004年高考中，有很多学生写错或不会写，得分率不高，就说明复习备考中，忽略了“双基”，没有很好的回归教材，对这种复习的误区，因此我们平时一定要注意“双基”训练，要避免这种情况发生，这也是新课程标准的基本要求。‎ ‎⑴根据图形，可以判断：X为阴极，H+在X极得到电子，生成氢气；Y为阳极，Cl-在Y极失去电子，生成氯气。‎ ‎⑵是对电解运用于电镀的基本考察。‎ 答案：⑴①2H+ + 2e - = H2↑ 放出气体，溶液变红。‎ ‎ ②2Cl - - 2e - = Cl2 ↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。‎ ‎⑵①纯铜 Cu2+ + 2e - = Cu ②粗铜Cu - 2e - = Cu2+ ‎ 例2：（2004江苏）下列反应的离子方程式书写正确的是 （ ）‎ 电解 ‎ A．硫酸铝溶液中加入过量氨水 Al3++30H—══Al(OH)3↓‎ ‎ B．电解饱和食盐水 2Cl—+2H2O H2↑+C12↑+20H—‎ ‎ C．碳酸钙与盐酸反应 CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑ +H2O ‎ D．硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的过氧化氢溶液 Fe2++2H++H2O2══Fe3++2H2O 解析：把电解氯化钠溶液的化学反应写成离子形式与其他粒子方程式写在一起，运用判断离子方程式正误的方法、电荷守恒和质量守恒来判断，A中氨水要写化学式，D中电荷不守恒 ‎ 答案：BC 例3：（2004上海）下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是 （ D）‎ ‎ ‎ 解析：本题是工业电解食盐水的简易装置，H+在阴极得到电子，生成氢气，用向下的排气法收集然后检验，溶液变红；Cl-在阳极失去电子，生成黄绿色氯气，酚酞变色后又被漂白，尾气用氢氧化钠吸收。‎ 答案：D 例4 ：（2004年重庆理综）在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：‎ ‎（1）阳极上的电极反应式为_____________________。‎ ‎（2）阴极上的电极反应式为_____________________。‎ ‎（3）原上层液体是_____________________________。‎ ‎（4）原下层液体是______________________________。‎ ‎（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是________‎ ‎ 。‎ ‎（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是_____________________________，‎ ‎ 现象是_____________________________________________________________ ‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ 解析：运用电解原理可以知道在阳极周围生成碘单质，从而可以证明原来溶液中含有碘离子；在阴极上有氢气产生，所以上层为KI或者NaI溶液，下层液体密度大于水的密度，与水不互溶，并且碘单质在下层溶液中的溶解度远远大于水中的，碘单质能被下层液体从水中萃取出来，所以为四氯化碳或者氯仿，用焰色反应来确定阳离子是哪一种，若为黄色火焰，就是碘化钠。‎ ‎（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，所以绝大部分I2都转移到CCl4中 ‎（6）焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色（其它合理答案同样给分。例如，若③中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色。‎ 例5 ：工业上用立式隔膜电解槽电解饱和食盐水制取氯气和烧碱时，要用石棉绒隔开阴、阳两极。现在将用如右图所示的装置电解饱和食盐水。烧杯中的搅拌子在搅拌器的作用下可以不断地旋转搅拌溶液，使其充分混合。当用石墨棒为阳极，铁棒为阴极进行电解时：‎ ‎ (1)开动电磁搅拌器前的电解反应方程式是 ，若共收集标准状况下的气体 ‎22.4 L，则另一种产品的物质的量为 mol。‎ ‎ (2)开动电磁搅拌器后，阴极电极反应是 ，阳极电极反应是 。‎ ‎ (3)搅拌后，溶液中发生反应的离子方程式是 。‎ ‎(4)电解总反应方程式是 。‎ 解析：惰性电极碳棒作为阳极，铁棒作为阴极。H+在阴极的到电子，生成氢气；Cl-在阳极失去电子，生成氯气。‎ ‎ 【答案】(1)2NaCl + 2H2O = H2↑+ Cl2↑ + 2NaOH；1。‎ ‎ (2) 阴极反应：2H+＋ 2e- = H2↑‎ ‎ 阳极反应：2Cl- - 2e- ＝ Cl2↑‎ ‎ (3)2OH- + Cl2 ＝ Cl- + ClO- + H2O ‎ (4)NaCl + H2O = H2↑ + NaClO 例6：下图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物：‎ ‎ ‎ ‎ 物质A跟B反应生成物质E、F和G；物质C跟D反应生成物质I，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上表格所示。请填写下列空白：‎ ‎ (1)物质H的分子式是 。‎ ‎ (2)反应①的化学方程式是 。‎ ‎(3)反应②的化学方程式(须注明反应条件)是 。‎ 解析：这是一典型的推断题，从电解饱和食盐水电解产物可知，A、B、C应该是Cl2、H2、NaOH溶液，结合A和B反应生成物有三种，B和C反应产物只有一种、是个化合反应，所以，B是Cl2、A是NaOH、C是H2 ,接下来就一目了然了！‎ 高温高压 催化剂 ‎ 【答案】(l)HCl (2)Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O ‎ (3)N2 + 3H2 2NH3‎ 空气资源、海水资源例题解析 空气中的各种气体和海水资源中的丰富元素在工业生产中有着广泛的应用。如：合成氨技术,海水提镁,氯碱工业等等。但工业生产除了理论知识还涉及实际生产中的许多问题,比如原料来源,反应速率,原料价格,是否污染环境等。‎ 【例1】 联合国气候变化框架公约《京都议定书》要求发达国家限定二氧化碳等温室气体的排放量,以控制日趋严重的温室效应。请回答下列问题：‎ ‎⑴绿色植物通过 吸收二氧化碳,然后将产生的氧气释放到大气中。‎ ‎⑵科学家采取“组合转化”技术,将二氧化碳和氢气按一定比例混合，在一定条件下反应（反应方程式如下），生成一种重要的化工原料和水。请在括号中填写该化工原料的化学式。‎ ‎ CO2 + H2 === 1（ ） + 4H2O ‎⑶为了减缓大气中二氧化碳含量的增加,以下建议可行的是（填序号） ‎ ① 开发太阳能、水能、风能、地热等新能源；‎ ② 禁止使用煤、石油、天然气等化石原料；‎ ③ 大量植树造林,禁止乱砍乱伐。‎ ‎〖解析〗⑴绿色植物在光照下利用太阳能,在叶绿体中吸收空气中二氧化碳,和水合成有机物葡萄糖,同时释放出氧气6CO2 + 6 H2O === C6H12O6 + 6O2‎ ‎⑵依据质量守恒定律,该化工原料的组成中有两个碳原子和四个氢原子,该物质的化学式为C2H4 。‎ ‎⑶为减缓大气中二氧化碳含量的增加,开发无污染的新能源,如太阳能等,可减少化石燃料的使用,但化石燃料仍是主要能量来源,所以说禁止使用是不现实的；增大绿地面积,大量植树造林可增加二氧化碳的吸收量,减少大气中二氧化碳的含量。‎ ‎ 答案：⑴光合作用 ⑵C2H4 ⑶ ①③ ‎ ‎【例2】下列有关合成氨工业的叙述,可用勒沙特列原理来解释的是（ ） ‎ A. ‎ 使用铁触媒,使N2和H2的混合气体有利于合成氨 B. 高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C. ‎500℃‎左右比室温更有利于合成氨的反应 D. 合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率 ‎【解析】 由于使用铁触媒能等同程度地加快正、逆反应速率,V正和V逆仍然保持相等所以它不影响化学平衡移动,因此,选项A不能用勒沙特列原理解释。合成氨的反应特点之一是正反应是气体体积缩小的反应,其他条件不变时,增大压强平衡向压强减小即向气体体积减小的方向移动,所以高压将有利于氨气合成,选项B符合。合成氨的另一个特点是正反应是放热反应,低温虽有利于平衡向正反应方向移动,但反应速率太慢,生产周期太长,所以在生产线上一般采用提高温度（‎500℃‎）加快反应速率的方法来提高氨气的生产率,另一方面选用‎500℃‎考虑到催化剂活性最大,因此C不能用勒沙特列原理解释。合成氨采用循环操作,并没有涉及化学平衡的移动。因此,选项D不能用勒沙特列原理解释。‎ 答案：B ‎【例3】合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率。某工厂测得合成塔中N2和H2的混合气体的密度为‎0.6116g/L（标准状况），从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为‎0.8500g/L。求出该合成氨厂N2的转化率。‎ ‎【解析】设N2和H2起始时总的物质的量为1mol, N2为x mol, H2为(1－x )mol，由题意得出 ‎ 28 x + 2(1－x ) = 0.6116× 22.4‎ ‎ 解得 x = 0.45（N2） 故H2为0.55 mol ‎ 又设0.45 mol N2有y发生了反应,则H2有3y发生反应 N2 + 3 H2 2 NH3‎ ‎ 起始时物质的量mol 0.45 0.55 0‎ 平衡时物质的量mol 0.45－y 0.55－3 y 2y ‎ n总= 0.45－y + 0.55－3 y + 2y = 1－2y 反应前后,气体总量为一定值,则有关系式：‎ ‎ 1×22.4 ×0.6116 = （1－2y）×22.4 ×0.8500‎ ‎ y = 0.14 ‎ N2的转化率是 0.14/0.45×100% = 31%‎ ‎【例4】海水资源丰富,其中“卤块”的主要成分为氯化镁（含Fe2+ 、Fe3+、Mn2+等杂质离子），若以它为原料,按下图可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子,而且成本较低。流程所用试剂或PH控制可参考下列附表确定。‎ 卤块 溶液 滤液 沉淀物 气体 溶液 HCl ‎①‎ 加X ‎②‎ 加Y ‎③‎ 过滤 加Z ‎④‎ 沉淀物 ‎⑤ 水中煮沸 沉淀物 灼热 ‎⑥‎ 轻质氧化镁 PH=9.8‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 表1 生成氢氧化物沉淀的PH 物质 开始沉淀 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+的氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常将它氧化成为Fe3+,生成Fe(OH)3沉淀除去。 ‎ ‎ 表2 化学试剂价格表 试剂 价格/（元/吨）‎ 漂液(含NaClO 25.2%)‎ ‎450‎ Na2O2（30%）‎ ‎2400‎ NaOH（固98%）‎ ‎2100‎ Na2CO3（固99.5%）‎ ‎600‎ 卤块含(MgCl230%)‎ ‎310‎ ‎ 请填写以下空白：‎ ‎⑴在步骤②加入的试剂X,最佳选择是 ；其作用是 。‎ ‎⑵在步骤③加入的试剂Y应是 ；之所以要控制PH=9.8,其目的是 。‎ ‎⑶在步骤⑤时发生的化学反应方程式是 。 ‎ ‎ 【解析】本题涉及到化工生产实际问题,步骤简单,解题时只要按流程图步骤顺序思考,关键是如何选取试剂合理,既要达到产品的质量要求,又要成本低廉。表1数据很明显,步骤③‎ 强调PH=9.8,是为了将所有杂质金属离子都变为氢氧化物沉淀除去。因此, 试剂Y应是NaOH,尽管此时Mg2+也可能部分生成Mg(OH) 2沉淀影响产率,但能保证产品(MgO)的纯度,且卤块价格便宜。步骤②,由表1可知,Fe(OH)2沉淀不易从溶液中除去,而Fe(OH)3却极易沉淀完全PH≥3.7, 因此加入的试剂X应是一种氧化剂,使Fe2+变成Fe3+,‎ ‎ 由表2看出,选用廉价的漂液最合适,其反应是2Fe2+ + ClO— + 2H+ ==2 Fe3+ + Cl— + H2O,‎ ‎ 步骤④Z为Na2CO3,反应式Mg2++ CO32— == MgCO3 ↓,而MgCO3的溶解度大于Mg(OH) 2,所以步骤⑤发生的化学反应方程式是MgCO3 + H2O == Mg(OH) 2 + CO2↑ ‎ ‎ 二氧化碳的产生使氢氧化镁沉淀疏松,灼烧产物氧化镁具有轻质的特点。‎ 答案：⑴漂液(NaClO) 把 Fe2+氧化成Fe3+ ‎ ‎⑵NaOH 将使Mg2+以外的所有杂质金属离子都变为氢氧化物沉淀除去 ‎⑶MgCO3 + H2O == Mg(OH) 2 + CO2↑ ‎ ‎【例5】氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液的方法获得氢氧化钠,我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽。‎ ‎⑴写出电解饱和氯化钠溶液时电极反应和总的离子反应方程式：‎ 阳极： ；阴极： ；总反应： 。‎ ‎⑵离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极,其原因是 。阴极一般用碳钢网 制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是 。‎ ‎⑶为使电解氯化钠的速度加快,下列措施可行的是（ ）‎ A.增大阴极碳钢网的面积 B.提高饱和氯化钠溶液的温度 ‎ C.加大阴极与阳极间的距离 D.提高电解时电源电压 ‎⑷如果将某离子交换膜电解槽的①电解时电压增大到原来的2倍； ②电解时的电流强度增大到原来的2倍；③电解时温度从‎30℃‎提高到‎60℃‎,则电解速率一定会达到原来2倍的是 其原因是： 。‎ ‎【解析】电解氯化钠的速率与单位时间通过的电量、离子迁移的速率有关。依据电解反应原理⑴阳极反应：2Cl—－2e—→Cl2↑（氧化反应）；阴极反应：2H+＋2e—→H2↑（还原反应）；电解饱和食盐水的总反应可以表示为：‎ ‎⑵阳极产生的Cl2不易腐蚀金属钛；既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免氯气和氢氧化钠溶液作用而影响烧碱的质量。‎ ‎⑶由以上的知识很容易判断出A,B,D能是反应速度加快。‎ ‎⑷实质上就是单位时间内流过电路的电量。当电解时电压增大到原来的2倍,电解池的电阻可能发生变化,电解时的电流强度不一定增大到原来的2倍；电解时温度从‎30℃‎提高到‎60℃‎，电解池的内阻会有所降低,但并不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流强度增大到原来的2倍，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍。‎ ‎【答案】 见解析。‎ ‎【例6】通过比较联合制碱法与氨碱法的原理,试说明联合制碱法的优点。‎ ‎【解析】 氨碱法(索尔维制碱法) ‎ 向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后在加压下通入CO2（由CaCO3煅烧而得），因NaHCO3溶解度较小，故有下列反应发生： ‎ NH3 + CO2 + H2O ==== NH4HCO3 ‎ NaCl + NH4HCO3 ==== NaHCO3↓ + NH4Cl ‎ 将析出的NaHCO3晶体煅烧，即得Na2CO3： ‎ ‎２NaHCO3 === Na2CO3 ＋ H2O ＋ CO2↑ ‎ 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循环使用： ‎ ‎2NH4Cl ＋ Ca(OH)2 ==== CaCl2 + 2NH3↑ ＋2H2O ‎ 此法优点：原料经济，能连续生产，CO2和NH3能回收使用。 ‎ 缺点：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70﹪，约有30﹪的NaCl留在母液中。‎ 联合制碱法(侯氏制碱法) ‎ 根据NH4Cl在常温时的溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在 ‎278K～283 K(‎5℃‎～‎10℃‎)时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。‎ 此法优点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96﹪；NH4Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。 ‎