化學與技術整合能力測評試題一、選擇題（每題3分，共30分）工業(yè)合成氨反應中，N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH=-92.4kJ/mol，下列技術手段與化學原理匹配錯誤的是（）A.采用鐵觸媒降低反應活化能B.高壓條件促進平衡正向移動C.循環(huán)利用未反應的N?和H?提高原料轉化率D.高溫條件加快反應速率并提高氨產率某化工廠采用膜分離技術處理含Cr?O?2?的酸性廢水，裝置示意圖如下（電極均為惰性電極）。下列說法正確的是（）氧乙烷（原子利用率100%）體現(xiàn)原子經(jīng)濟性原則B.用生物酶催化淀粉水解制備葡萄糖可降低反應溫度并減少污染C.用可降解塑料聚乳酸（PLA）替代聚乙烯塑料可解決“白色污染”D.用工業(yè)廢渣生產建筑材料（如石膏板）不符合循環(huán)經(jīng)濟理念某科研團隊開發(fā)“人工光合作用”裝置，利用太陽能將CO?和H?O轉化為HCOOH和O?，裝置中光催化劑表面發(fā)生如下反應：還原反應：CO?+2H?+2e?=HCOOH氧化反應：2H?O-4e?=O?↑+4H?下列說法正確的是（）A.該裝置將化學能轉化為太陽能B.每生成1molHCOOH，理論上生成0.5molO?C.H?由陰極區(qū)向陽極區(qū)遷移D.反應過程中不需要補充H?O工業(yè)上用侯氏制堿法制備Na?CO?的流程如下：飽和NaCl溶液$\xrightarrow[①]{NH?、CO?}$NaHCO?$\xrightarrow[②]{\Delta}$Na?CO?下列說法錯誤的是（）A.步驟①中先通入NH?再通入CO?可提高NaHCO?的析出率B.步驟①的離子方程式為Na?+NH?+CO?+H?O=NaHCO?↓+NH??C.步驟②中NaHCO?分解時需要使用蒸發(fā)皿D.該流程可循環(huán)利用的物質有CO?和NH?Cl某工廠用如圖所示裝置處理含氰化物（CN?）的廢水，電解池中CN?在陽極被氧化為CO?和N?，下列說法正確的是（）A.陽極反應式為CN?+2OH?-5e?=CO?↑+N?↑+H?OB.陰極區(qū)溶液pH降低C.電解過程中，每處理1molCN?，轉移5mol電子D.若將陽極產生的氣體通入澄清石灰水，可觀察到白色沉淀下列關于化學傳感器的說法正確的是（）A.血糖傳感器利用葡萄糖氧化酶將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，通過檢測O?消耗量確定血糖濃度B.pH傳感器通過測量溶液中H?的遷移速率來確定pH值C.氣體傳感器（如CO傳感器）均基于氧化還原反應原理D.離子選擇性電極（如氟離子電極）的電勢與溶液中特定離子濃度的對數(shù)呈線性關系工業(yè)上用電解法制備金屬鋁的工藝中，下列技術措施與化學原理不匹配的是（）A.用冰晶石（Na?AlF?）作助熔劑，降低Al?O?的熔點B.電解槽中石墨作陽極，發(fā)生氧化反應：2O2?-4e?=O?↑C.電解過程中定期補充陽極石墨，因為石墨會被O?氧化為CO?D.電解產物鋁在陰極以液態(tài)形式析出，通過電解槽底部的出口流出某研究團隊開發(fā)“CO?電化學還原”技術，在常溫常壓下將CO?轉化為乙烯（C?H?），裝置如圖所示（電解液為KHCO?溶液）。下列說法錯誤的是（）A.陰極反應式為2CO?+12H?+12e?=C?H?+4H?OB.陽極區(qū)溶液中HCO??濃度增大C.該技術可實現(xiàn)CO?的資源化利用D.每生成1molC?H?，理論上消耗6molCO?下列關于化學與信息技術整合的說法正確的是（）A.利用量子化學計算可預測化學反應的活化能和反應速率B.紅外光譜（IR）可用于測定分子的相對分子質量C.核磁共振氫譜（1H-NMR）中峰的面積與氫原子的化學環(huán)境有關D.實驗室用pH計測量溶液pH時，利用了原電池原理二、非選擇題（共70分）（14分）工業(yè)上用黃鐵礦（主要成分為FeS?）制備硫酸的流程如下：黃鐵礦$\xrightarrow[沸騰爐]{①}$SO?$\xrightarrow[接觸室]{②}$SO?$\xrightarrow[吸收塔]{③}$H?SO?（1）步驟①中FeS?與O?反應的化學方程式為____________________，該反應中氧化產物是________（填化學式）。若有1molFeS?完全反應，轉移電子的物質的量為________mol。（2）步驟②中SO?催化氧化的反應為2SO?(g)+O?(g)?2SO?(g)ΔH=-196.6kJ/mol，工業(yè)上采用常壓（1atm）、400~500℃和V?O?作催化劑的條件，試分析選擇該條件的原因：常壓：____________________；400~500℃：____________________。（3）步驟③中用98.3%的濃H?SO?吸收SO?而不用水吸收的原因是____________________，吸收塔中導出的尾氣需處理后排放，處理方法是____________________（任寫一種）。（4）某工廠用含F(xiàn)eS?80%的黃鐵礦100t（雜質不含硫元素）制備硫酸，若生產過程中硫元素的損失率為10%，則理論上可制得98%的濃H?SO?________t。（16分）某科研小組設計了一種“全固態(tài)鋰硫電池”，其工作原理如圖所示，電池反應為2Li+S?=Li?S?（放電時）。（1）該電池的負極材料是________，放電時負極的電極反應式為____________________。（2）充電時，陽極的電極反應式為____________________，Li?通過________（填“陽離子交換膜”或“陰離子交換膜”）向________（填“陽極”或“陰極”）遷移。（3）已知S?的結構為皇冠形（8個S原子形成環(huán)狀結構），則Li?S?中S的化合價為________。若該電池放電時轉移0.4mol電子，則正極消耗S?的質量為________g（S的相對原子質量為32）。（4）與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，全固態(tài)鋰硫電池的優(yōu)點有____________________（至少答兩點）。（5）若用該電池為電解池供電，電解含Cu2?的溶液，當電池中消耗0.1molLi時，電解池陰極析出Cu的質量為________g（假設電解過程中無其他副反應）。（14分）工業(yè)上用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO?，含F(xiàn)e?O?、SiO?等雜質）制備金屬鈦的流程如下：鈦鐵礦$\xrightarrow[①]{濃H?SO?、加熱}$TiOSO?溶液$\xrightarrow[②]{H?O、加熱}$H?TiO?$\xrightarrow[③]{\Delta}$TiO?$\xrightarrow[④]{C、Cl?、高溫}$TiCl?$\xrightarrow[⑤]{Mg、Ar、高溫}$Ti（1）步驟①中FeTiO?與濃H?SO?反應的化學方程式為____________________，該反應中Ti元素的化合價由________變?yōu)開_______。（2）步驟②中加入H?O并加熱的目的是____________________，該反應的離子方程式為____________________。（3）步驟③中H?TiO?分解的化學方程式為____________________，實驗室進行該操作時需要用到的儀器有________（填字母）。A.坩堝B.燒杯C.酒精燈D.蒸發(fā)皿（4）步驟④中TiO?與C、Cl?在高溫下反應生成TiCl?和CO，該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為________。（5）步驟⑤中“Ar氣氛”的作用是____________________，該反應的化學方程式為____________________，若反應中轉移8mol電子，則生成Ti的質量為________g（Ti的相對原子質量為48）。（16分）某化學興趣小組設計了如圖所示裝置（夾持裝置略），探究“電解法制備Fe(OH)?并觀察其氧化變色過程”。（1）裝置中，a為________（填“陽極”或“陰極”），電極材料可以是________（填“Fe”或“石墨”）。（2）實驗開始時，先關閉止水夾K，打開分液漏斗活塞，向裝置中滴加NaOH溶液至淹沒電極，此時觀察到的現(xiàn)象是____________________，反應的離子方程式為____________________。（3）關閉分液漏斗活塞，打開止水夾K，通電一段時間后，陰極的電極反應式為____________________，陽極的電極反應式為____________________，U形管中觀察到的現(xiàn)象是____________________。（4）若將裝置中的NaOH溶液換為NaCl溶液，通電后陽極產生的氣體為________（填化學式），此時U形管中發(fā)生的總反應方程式為____________________。（5）實驗結束后，該小組發(fā)現(xiàn)Fe(OH)?的氧化變色速率比預期快，可能的原因是____________________（任寫一種），改進措施是____________________。（10分）化學與技術的整合在環(huán)境治理中具有重要應用。（1）用“催化還原法”去除NO?：在催化劑作用下，NH?將NO?還原為N?和H?O，反應的化學方程式為____________________。（2）用“沉淀法”處理含Pb2?的廢水：向廢水中加入Na?S溶液，當Pb2?恰好完全沉淀（c(Pb2?)≤10??mol/L）時，溶液中c(S2?)=________mol/L（已知Ksp(PbS)=9.0×10?2?）。（3）用“生物修復法”降解土壤中的石油烴：微生物將石油烴氧化分解為CO?和H?O，該過程中起催化作用的物質是________，體現(xiàn)了技術在________方面的優(yōu)勢。（4）用“光催化氧化法”去除水中的有機物：在TiO?催化劑和紫外光照射下，有機物（以C?H??O?為例）被氧化為CO?和H?O，該反應的化學方程式為____________________。三、綜合應用題（共20分）（20分）某化工廠擬用以下流程綜合利用工業(yè)廢料（含ZnO、CuO、Fe?O?及少量SiO?）制備ZnSO?·7H?O晶體和CuSO?·5H?O晶體。流程如下：廢料$\xrightarrow[①]{稀H?SO?、加熱}$浸出液$\xrightarrow[②]{過濾}$濾液1$\xrightarrow[③]{加入試劑X}$濾液2$\xrightarrow[④]{加入試劑Y}$$\begin{cases}\xrightarrow[⑤]{過濾}濾渣2\\xrightarrow[⑥]{蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶}CuSO?·5H?O\end{cases}$濾液1$\xrightarrow[⑦]{調節(jié)pH=5.2}$$\begin{cases}\xrightarrow[⑧]{過濾}濾渣1\\xrightarrow[⑨]{蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶}ZnSO?·7H?O\end{cases}$已知：金屬離子沉淀的pH范圍：Fe3?（2.7~3.7）、Cu2?（4.4~6.4）、Zn2?（6.4~8.0）；SiO?不溶于稀H?SO?。（1）步驟①中，為提高浸出速率，可采取的措施有____________________（任寫兩種），浸出時ZnO與稀H?SO?反應的化學方程式為____________________。（2）步驟②過濾所得濾渣的主要成分是________，濾液1中含有的金屬陽離子有________。（3）步驟③中加入的試劑X可以是________（填字母），其作用是____________________。A.Zn粉B.Cu粉C.H?O?溶液D.NaClO溶液（4）步驟④中加入的試劑Y是________，調節(jié)pH的范圍為________，目的是____________________。（5）步驟⑤過濾所得濾渣2的主要成分是________，步驟⑥中“蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶”時，需要控制溫度的原因是____________________。（6）若廢料中含ZnO40%、CuO20%（雜質不含Zn、Cu元素），處理100kg廢料，假設各步反應均完全轉化，且無損失，則理論上可制得ZnSO?·7H?O晶體________kg（ZnSO?·7H?O的相對分子質量為287）、CuSO?·5H?O晶體________kg（CuSO?·5H?O的相對分子質量為250）。（7）該流程的優(yōu)點是_______________