专题25 化学与技术（选修）-三年高考（2015-2017）化学试题分项版解析 Word版含解析

1．【2016新课标1卷】高锰酸钾（KMnO4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：

回答下列问题：

（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是                         。

（2）“平炉”中发生的化学方程式为                        。

（3）“平炉”中需要加压，其目的是                        。

（4）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。

①“歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4、MnO2和      （写化学式）。

②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为           ，阴极逸出的气体是               。

 ③“电解法”和“歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为               。

（5）高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800 g样品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL，该样品的纯度为

          （列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）。

【答案】（1）增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；

（2）2MnO2+4KOH + O22K2MnO4+2H2O；

（3）提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；

（4）①KHCO3；②MnO42−−e−=MnO4−；H2；③3:2；

（5）。

【解析】

3K2MnO4+ 4CO2+2H2O = 2KMnO4+MnO2+4KHCO3；②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，在电解槽阳极，MnO42−失去电子，发生氧化反应，产生MnO4−。阳极的电极反应式是：MnO42−−e−=MnO4−；在阴极，溶液中的水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，阴极的电极反应式是：2H2O+2e−=H2↑+2OH−。所以阴极逸出的气体是H2；总反应方程式是：

2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH；③根据“电解法”方程式

2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH 可知，K2MnO4完全转化为KMnO4，所以K2MnO4的理论利用率是100%；而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+ 4CO2+2H2O＝2KMnO4+MnO2+4KHCO3；中，反应的K2MnO4中只有2/3反应转化为KMnO4，所以K2MnO4的理论利用率是2/3，故“电解法”和“CO2歧化法”制取KMnO4时K2MnO4的理论利用率之比为1:2/3=3:2；（5）根据离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+ 6H+= 2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，KMnO4与草酸反应的关系式是：2KMnO4～5H2C2O4。取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL，则配制的溶液的浓度为：

。则1.0800 g样品中含KMnO4的物质的量为：n(KMnO4)＝c·V＝

，由于样品的质量是1.0800g，则该样品含有的KMnO4的的纯度为：

Ω＝。

【考点定位】考查物质制备工艺流程的知识。

【名师点睛】化学反应速率和化学平衡理论是重要的化学原理。影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂等。对于固体来说，其浓度不变，所以要使反应速率加快，可通过将固体粉碎成细小的颗粒、搅拌等方法进行。外界条件对化学平衡移动的影响可通过勒夏特列原理进行分析，但是平衡移动的趋势是微弱的，不能改变这种改变。要会根据反应方程式分析判断物质的转化率的大小，转化率大的反应速率不一定快，物质的转化率大小与反应快慢是不同的概念，要掌握其区别与联系。要会根据方程式中相应物质之间的关系进行有关物质的量的化学计算。本题将化学反应速率、化学平衡、电解原理、滴定方法的应用综合一起考查，反映了考生的综合应用知识分析、解决问题的能力。

2．【2016新课标2卷】双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。生产双氧水常采用蒽醌法，其反应原理和生产流程如图所示：

A．氢化釜B．过滤器C．氧化塔D．萃取塔E.净化塔F.工作液再生装置G.工作液配制装置

生产过程中，把乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液，在一定的温度、压力和催化剂作用下进行氢化，再经氧化、萃取、净化等工艺得到双氧水。回答下列问题：

（1）蒽醌法制备双氧水理论上消耗的原料是_______，循环使用的|原料是______，配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是______。

（2）氢化釜A中反应的化学方程式为_______，进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为_______。

（3）萃取塔D中的萃取剂是____，选择其作萃取剂的原因是______。

（4）工作液再生装置F中要除净残留的H2O2，原因是______。

（5）双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定，该反应的离子方程式为_______。一种双氧水的质量分数为27.5%，（密度为1.10g·cm3），其浓度为______mol/L。

【答案】（1）氢气和氧气乙基蒽醌乙基蒽醌（乙基氢蒽醌）不溶于水，易溶于有机溶剂

（2）乙基氢蒽醌

（3）水   H2O2溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水

（4）H2O2分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸 

（5）6H++5H2O2+2MnO4-=2Mn2++5O2↑+8H2O ；8.9

（4）H2O2分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸，工因此作液再生装置F中要除净残留的H2O2。

（5）双氧水在酸性条件下与KMnO4发生氧化还原反应，Mn元素的化合价由+7价降低到+2价，O元素的化合价由-1价升高到0价，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平，该反应的离子方程式为6H++5H2O2+2MnO4-=2Mn2++5O2↑+8H2O；c=1000×1.10×27.5%÷34=8.9mol/L。

【考点定位】考查工业制双氧水的工艺流程分析等知识。

【名师点睛】本题以蒽醌法生产双氧水的工业制备作为背景，考查了化工中的基本操作和常见工艺流程分析，虽然背景陌生，但考点并不突兀，根据反应原理和生产流程分析可知，氢气与乙基蒽醌在氢化釜中反应生成乙基氢蒽醌，乙基氢蒽醌再与氧气反应乙基蒽醌与H2O2，利用乙基蒽醌与H2O2的物理性质将其分离，知识来源于课本，高于课本，学生读题不会感到陌生，有利于考查学生的基础知识。

3．【2016新课标3卷】聚合硫酸铁（PFS）是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。

回答下列问题

（1）废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁，铁锈的主要成分为_________。粉碎过筛的目的是_______。

（2）酸浸时最合适的酸是_____，写出铁锈与酸反应的离子方程式____________。

（3）反应釜中加入氧化剂的作用是_________，下列氧化剂中最合适的是____（填标号）。

a．KMnO4b．c．d．

（4）聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。pH偏小时Fe3+水解程度弱，pH偏大时则_______。

（5）相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是______。

（6）盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，定义式为（n为物质的量）。为测量样品的B值，取样品mg，准确加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水，以酚酞为指示剂，用c的标准NaOH溶液进行中和滴定（部分操作略去，已排除铁离子干扰）。到终点时消耗NaOH溶液V mL。按照上述步骤做空白对照试验，消耗NaOH溶液，已知该样品中Fe的质量分数w，则B的表达式为__________。

【答案】（1）Fe2O3·xH2O     选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率

（2）硫酸   Fe2O3·xH2O+6H+=2Fe3++(x+3)H2O  （3）使Fe从+2价变成+3价   c 

（4）pH过大，容易生成Fe（OH）3沉淀，产率降低 （5）降低蒸发温度，防止产物分解（6）

（3）由于溶液中含有亚铁离子，则反应釜中加入氧化剂的作用是氧化Fe2+，由于不能引入杂质，则氧化剂中最合适的是绿色氧化剂双氧水。

【考点定位】考查化学与技术模块分析，侧重于物质制备

【名师点睛】本题考查工艺流程问题，涉及元素及其化合物的性质、环境保护、压强和沸点的关系等知识，从能力上考查了学生的阅读能力以及分析问题、处理问题、解决问题的能力。体现了化学是一门实用性，从而提高学生学习化学的积极性和学习的兴趣。化学反应中影响反应速率因素有：温度、浓度、催化剂、压强、固体颗粒等，粉碎的目的：增加和硫酸接触面积，加快反应速率。物质的制备中除去杂质，不能引入新杂质，因此酸浸，审清目标产物，故应选择硫酸。在工业生产中，要注意环境的保护，过氧化氢被称为“绿色氧化剂”，还原产物是水，对环境无污染。工业生产中除了提高目标产物的产量，同时还要注意节省原料，达到利益最大，不能加入原料过多，容易造成原料的浪费。本题有些难度。

4．【2016海南卷】Ⅰ下列单元操作中采用了热交换设计的有

A．电解食盐水制烧碱                   

B．合成氨中的催化合成

C．硫酸生产中的催化氧化                      

D．氨碱法中的氨盐水碳酸化

Ⅱ海水晒盐的卤水中还有氯化镁，以卤水为原料生产镁的一中工艺流程如下图所示。

回答下列问题：

（1）脱硫槽、搅拌槽均用于脱除卤水中的（填离子符号），M的主要成分是__________（填化学式）。

（2）除溴塔中主要的离子方程式为。

（3）沸腾炉①和②的主要作用是。沸腾炉③通入热氯化氢的主要目的是。

（4）电解槽中阴极的电极反应方程式为。

（5）电解槽中阳极产物为，该产物可直接用于本工艺流程中的。

【答案】Ⅰ BC  Ⅱ（1）SO42－BaSO4(每空1分，共2分）  （2）Cl2+2Br－==2Cl－+Br2(2分)

（3）脱除氯化镁晶体中的部分水防止氯化镁晶体进一步脱水过程中发生水解（每空2分，共4分）

（4）Mg2++2e－==Mg   （2分）  （5）氯气；除溴塔（除溴工段）（每空2分，共4分）

（3）沸腾炉①和②的主要作用是脱除氯化镁晶体中的部分水。沸腾炉③通入热氯化氢的主要目的是防止氯化镁晶体进一步脱水过程中发生水解。

（4）电解槽中为电解熔融的MgCl2，故阴极的电极反应方程式为Mg2++2e－==Mg。

（5）电解槽中阳极产物为Cl2，可直接用于本工艺流程中的除溴阶段。

考点：考查海水的综合应用及海水提镁的方法。

【名师点睛】“化学与技术”模块试题紧扣绿色化学与可持续发展、环境保护、水处理技术等主题。重点考查了海水资源合开发利用、化学反应中的原子经济性、有毒有害废水的处理、生产工艺等内容；同时考查了学生正确运用化学用语和有关化学知识解释及解决生活与生产实际中化学问题的能力。本课程模块的内容以化学知识为基础，考查自然资源的开发利用，材料制造和工农业生产中的应用，考查学生运用所学知识解决与化学有关的一系列技术问题做出合理的分析，强化应用意识和实践能力。

5．【2015新课标1卷】（15分）氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：

（1）步骤①中得到的氧化产物是_________，溶解温度应控制在60～70度，原因是__________。

（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式___________。

（3）步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_________（写名称）。

（4）上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是                               。

（5）步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有__________（填字母）

A．分馏塔      B．离心机       C．反应釜      D．框式压滤机

（6）准确称取所制备的氯化亚铜样品m g，将其置于若两的FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用a mol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反应中Cr2O72-被还原为Cr3+，样品中CuCl的质量分数为__________。

【答案】（1）CuSO4或Cu2+； 温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解

（2）2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+   （3）硫酸

（4）醇洗有利加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化

（5）B、D   （6）

【解析】（1）海绵铜的主要成分是Cu与CuO，溶解所需试剂中有硝酸铵、水、硫酸，则Cu被氧化为铜离子；在稀溶液中，硝酸根离子作氧化剂，硫酸没有氧化性，作酸性介质，因此Cu2+和NH4+都会变成对应的硫酸盐。

（5）用于分离固体和液体的设备与实验室中的过滤的原理是相似的。A、分馏塔是用于分离互溶的液体的设备，错误；B、离心机可利用离心力的作用使液体中的固体沉降，达到固液分离的目的，正确；C、反应釜为发生反应的设备，错误；D、框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出，达到固液分离的目的，正确，答案选BD；

（6）根据题意，CuCl与K2Cr2O7发生氧化还原反应，K2Cr2O7被还原为Cr3+，则bmL、a mol/L K2Cr2O7溶液发生反应时，转移电子的物质的量是ab×10-3×2×3mol=6ab×10-3mol，+1价Cu会被氧化为Cu2+，根据得失电子守恒，则CuCl的物质的量是6ab×10-3mol，则样品中CuCl的质量分数是(6ab×10-3mol×99.5g/mol)/mg×100%=0.597ab/m×100%。

【考点定位】考查对工业流程的分析、物质制备原理的分析判断、质量分数的计算；试题难度为较难等级。

6．【2015新课标2卷】【化学——选修2：化学与技术】苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：

相关化合物的物理常数

回答下列问题：

（1）在反应器A中通入的X是        。

（2）反应①和②分别在装置          和           中进行（填装置符号）。

（3）在分解釜C中加入的Y为少置浓硫酸，其作用是______，优点是用量少，缺点是_______________。

（4）反应②为      （填“放热”或“吸热”）反应。反应温度控制在50-60℃，温度过高的安全隐患是            。

（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是           （填编号。已知苯酚是一种弱酸）。

a. NaOH        b. CaCO        c. NaHCO          d. CaO

（6）蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为        和        ，判断的依据是          。

（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是            。

【答案】（1）氧气（或空气）  （2）A；C  （3）催化剂（提高反应速率）；腐蚀设备

（4）放热；可能会导致（过氧化物）爆炸  （5）c 

（6）丙酮、苯酚；苯酚的沸点高于丙酮   （7）原子利用率高

（5）苯酚与碳酸氢钠不反应，所以选择碳酸氢钠。

（6）由于苯酚的沸点高于丙酮，丙酮先气化，所以蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为丙酮和苯酚。

（7）根据以上分析可知用该方法合成苯酚和丙酮的优点是原子利用率高、没有副产物。

【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程图的分析与应用，涉及试剂的选择、物质的分离与提纯、反应条件控制、实验方案设计与探究。

7．【2015山东卷】(12分)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：

已知：Na2CO3＋NO＋NO2=2NaNO2＋CO2

（1）中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有__________(填化学式)。

（2）中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是___。蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的____(填操作名称)最合理。

（3）母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是____。母液Ⅱ需回收利用，下列处理方法合理的是_____。

a．转入中和液       b．转入结晶Ⅰ操作  

c．转入转化液       d．转入结晶Ⅱ操作

（4）若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2：1，则生产1.38吨NaNO2时，Na2CO3的理论用量为______吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。

【答案】（1）NaNO3（2）防止NaNO2的析出；溶碱  （3）将NaNO2氧化为NaNO2；c、d；（4）1.59

【考点定位】本题通过化学工艺流程考查了化学在工业实践中的应用，包含了物质的推断、操作的作用的分析和选择、化学计算。

8．【2015海南卷】

Ⅰ（6分）下列有关海水综合利用的说法正确的是

A．电解饱和食盐水可制得金属钠  B．海带提碘只涉及物理变化

C．海水提溴涉及到氧化还原反应  D．海水提镁涉及到复分解反应

Ⅱ（14分）

铁在自然界分别广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题：

（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的高炉如图（a）所示。原料中除铁矿石和焦炭外含有    。除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2 ）的化学反应方程式为       、      ；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2 和     (填化学式)。

（2）已知：①Fe2O3 (s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+494kJ·mol-1

②CO(g)+O2(g)=CO2(g)  ΔH=-283kJ·mol-1

③C(s)+ O2(g)=CO(g)  ΔH=-110kJ·mol-1

则反应Fe2O3 (s)+3 C(s)+ O2(g)=2Fe(s)+3CO2 (g) 的ΔH=     kJ·mol-1。理论上反应      放出的热量足以供给反应     所需的热量（填上述方程式序号）

（3）有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图(b)所示，其中，还原竖炉相当于高炉的    部分，主要反应的化学方程式为          ；熔融造气炉相当于高炉的      部分。

（4）铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2 污染空气，脱SO2 的方法是     。

【答案】ⅠCD。Ⅱ（1）石灰石， CaCO3CaO+CO2↑ 、 CaO+SiO2CaSiO3 ； CO。

（2）-355 ；②③，①。（3）炉身，Fe2O3 + 3CO2Fe+3CO2；炉腹。

（4）用碱液吸收（氢氧化钠溶液或氨水等）。

【解析】Ⅰ A．电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，不能制得金属钠，金属钠的制备方法是电解熔融的氯化钠，错误；B．海带中的碘元素以碘离子形式存在，海带提碘过程中碘离子被氧化为碘单质，涉及化学变化，错误；C．海水中溴元素以溴离子形式存在，海水提溴过程中溴离子被氧化为单质溴，涉及到氧化还原反应，正确；D．海水提镁过程中向海水中加石灰乳生成氢氧化镁沉淀、氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水均为复分解反应，正确，选CD。

Ⅱ（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的原料中除铁矿石和焦炭外含有石灰石，用以除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2 ），化学反应方程式为CaCO3CaO+CO2↑ 、 CaO+SiO2CaSiO3 ；反应过程中一氧化碳可能有剩余，则高炉排出气体的主要成分有N2、CO2 和CO。

（4）SO2为酸性氧化物可与碱反应，工业上脱SO2 的方法是用碱液吸收（氢氧化钠溶液或氨水等）。

【考点定位】本题考查化学与技术模块从自然资源到化学品，涉及海水的综合利用及高炉炼铁工艺。

9．【2016上海卷】在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室（见图）。下列说法错误的是

A．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同

B．c、d两处的混合气体成分含量相同，温度不同

C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体

D．c处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率

【答案】B

【解析】

试题分析：A．根据装置图可知，从a进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从b处出来的是热的气体，成分与a处相同，正确；B．在c处出来的气体SO2、O2在催化剂表面发生反应产生

【考点定位】考查工业制硫酸中SO2催化氧化的设备及工作原理。

【名师点睛】化学工业是历次考试题的重要组成部分，虽然完全考查设备的题型不是特别多，但是往往以工业流程为载体考查元素化合物知识，所以教材中的几个重要工业（工业生产中均有重要应用）的整体流程、主要设备、反应条件的选择等是我们学习的重要内容之一。需要关注的有：工业制硫酸、合成氨工业、硝酸工业、纯碱工业、氯碱工业、海水资源的综合利用及镁的冶炼、铝的冶炼、铜的精炼等。要求会正确书写相关的化学方程式，理解硫酸工业、合成氨工业条件的选择依据。