[课下——达标检测]
(时间：60分钟，满分100分)
1．(16分)(2012·海南高考模拟)南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28°(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：
(1)该泉水属于________硬水(填写“暂时”或“永久”)。
(2)若要除去Ca2＋、Mg2＋可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加顺序为________，原因是________________________。
(3)目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化，水中的Ca2＋、Mg2＋与交换树脂的________起离子交换作用。当阴离子交换树脂失效后可放入________溶液中再生。
(4)岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：
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：________________；阴极区的现象是___________。
解析：(1)钙、镁离子的硫酸盐形成的硬水属于永久硬水。
(2)若先加纯碱再加石灰，则过量的Ca2＋无法除去。
(3)除去Ca2＋、Mg2＋用的是阳离子交换树脂，Ca2＋、Mg2＋和H＋交换，即H＋起交换作用。阴离子交换树脂中，OH－起交换作用，失效后应放到强碱溶液中再生。
(4)由图可知，电解池的左端电极为阳极，右端电极为阴极，通电后阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则B应为阳离子交换膜才能实现海水变为淡水的转化。阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极区2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Ca2＋＋2OH－===Ca(OH)2(微溶)。
答案：(1)永久
(2)先加石灰后加纯碱 过量的钙离子可通过纯碱使之沉淀下来
(3)H＋ 强碱
(4)①B ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀
2．(14分)(2012·威海模拟)工业上通常用接触法制硫酸，采用的主要原料是硫铁矿和空气。
(1)接触法制硫酸的生产过程大致可分为三个阶段：二氧化硫的制取和净化；二氧化硫转化为三氧化硫；________________。
①设空气中N2、O2的含量分别为0.80和0.20(体积分数)，则110 L空气和足量的FeS2完全反应后，气体体积(同温同压)变为________ L。
②硫酸生产中，根据化学平衡原理来确定的条件或措施有________(填字母序号)。
A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎
B．使用V2O5作催化剂
C．接触室中不使用很高的温度
D．净化后的炉气中要有过量的空气
E．接触氧化在常压下进行
F．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3
(2)硫酸工厂排放的尾气中含少量的二氧化硫。
①通常用足量石灰水吸收二氧化硫，然后再用稀硫酸处理。写出上述过程的化学反应方程式：________________________，________________________。
②目前美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法治理SO2污染。第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2，第二步是加热吸收液，可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。这种尾气处理方法与①相比的优点是________________________。
解析：(1)①完全反应后的气体包括反应生成的SO2和未反应的N2，生成的SO2的体积为(110×0.20×8÷11) L，反应后气体总体积为104 L。②A项粉碎矿石是为了提高反应速率；B项加催化剂是为了缩短反应达到平衡的时间；C项SO2接触氧化是一个放热的可逆反应，不使用很高的温度有利于反应正向进行；D项过量的空气是为了加大O2的含量，使平衡正向移动；E项接触氧化在常压下进行，主要是从成本考虑；F项用浓硫酸吸收SO3可防止形成酸雾，提高吸收率。
答案：(1)三氧化硫的吸收和硫酸的生成 ①104 ②CD
(2)①SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O ②Na2SO3可循环使用
3．(14分)(2012·河南三市调研)纯碱是一种重要的化工原料，目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题。
(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：________________________。
(2)写出“联合制碱法”中有关反应的化学方程式：________________、
________________。
(3)CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？________________。
(4)“联合制碱法”是对“氨碱法”的改进，其相对优点有________(填字母序号)。
A．提高了原料利用率
B．降低了生产成本
C．减少了环境污染
D．减轻了对设备的腐蚀
(5)产品纯碱中常含有碳酸氢钠，如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，已知所取产品的质量为m1 g，加热后所剩固体的质量为m2 g，则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为________________。
解析：(1)“氨碱法”中产生的CaCl2是其副产物NH4Cl与熟石灰反应生成的，目的是为循环利用NH3，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
(2)“氨碱法”和“联合制碱法”的反应原理相同，即NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。[来源:学科网ZXXK]
(3)“联合制碱法”中CO2来自合成氨厂的废气，而“氨碱法”中CO2来源于石灰石的煅烧。
(4)“联合制碱法”相对于“氨碱法”，提高了NaCl的利用率，不用生产CO2和NH3，而产物中没有需要处理的CaCl2。
(5)应用差量法要求。设m1 g产品中NaHCO3的质量为m。
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm
2×84g 62 g
m (m1－m2)g[来源:学_科_网Z_X_X_K]
m＝(m1－m2)g，
w(NaHCO3)＝×100%。
答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(3)“氨碱法”中CO2来源于石灰石的煅烧，“联合制碱法”中CO2来源于合成氨工业的废气
(4)ABC
(5)w(NaHCO3)＝×100%
4．(18分)(2012·郑州模拟)水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存的物质，水质的优劣直接影响人体的健康。请回答下列问题。
(1)天然水中溶解的气体主要有________________，利用________的方法可以将水中溶解的气体除去。
(2)含有较多________________的水称为硬水，若用阳离子交换树脂(HR)将硬水软化，发生的反应可表示为________________。
(3)通常具有净水作用的物质有________(任写一种)，其净水原理是________________。
(4)净化后的水还需杀菌消毒才能饮用，下列物质适用于给自来水消毒的有________。[来源:学&科&网Z&X&X&K]
A．KMnO4 B．Cl2
C．KAl(SO4)2·12H2O D．活性炭
(5)在一次展销会上，某自来水净化器推销员为证明其产品的功能，取未经处理的自来水样A以及经净化器处理后的水样B，并做了如下两个实验。
实验Ⅰ：分别测定水样A、B的电导率为384和15(单位和数量级略。)
实验Ⅱ：用同样的装置分别对水样A、B进行电解。电解水样A时出现非常明显的灰绿色沉淀，而同样时间内电解水样B时则无明显现象。
①实验Ⅰ中水样B导电性减弱的原因可能是____________。
②实验Ⅱ中所用电解装置的阳极材料应该是________，阳极发生的电极反应为________________________。
③从网上查得该品牌净水器的相关资料，其净水滤芯主要由PP棉(聚丙烯材料)、RO反渗透膜(一种孔径小于0.000 1微米的膜)、活性炭等材料组成。其净化过程主要使用了以下方法中的________________________________。
A．沉淀法 B．吸附法
C．蒸馏法 D．过滤法[来源:学§科§网]
解析：(1)天然水中溶解的气体有O2、CO2，用加热煮沸的方法可赶出溶解的气体。[来源:Z.xx.k.Com]
(2)含Ca2＋、Mg2＋较多的水称为硬水，用离子变换法可以软化硬水，离子方程式为：Ca2＋＋2HR===CaR2＋2H＋，Mg2＋＋2HR===MgR2＋2H＋。
(3)Al3＋、Fe3＋因水解能得到氢氧化物的胶体、胶体具有很强的吸附能力，能够净化水。
(4)Cl2与水反应生成具有强氧化性的HClO，能杀菌消毒，KMnO4尽管也有强氧化性，但其还原产物为重金属盐，能使蛋白质变性，故不采用KMnO4给自来水消毒。明矾能净化水，活性炭具有吸附作用，也能净化水，但不能杀菌消毒。
(5)①实验B中导电性减弱，原因是B中离子浓度减小；②Fe作阳极时，Fe失去电子转化为Fe2＋，最终变为灰绿色沉淀；③PP棉用于吸附，RO反渗透膜用于过滤。
答案：(1)CO2、O2等 加热煮沸
(2)Ca2＋、Mg2＋ Ca2＋＋2HR===CaR2＋2H＋，Mg2＋＋2HR===MgR2＋2H＋[来源:学&科&网]
(3)明矾、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁(其他合理答案也给分) 铝盐(或铁盐)在水中水解生成相应的氢氧化物胶体，它可吸附水中的悬浮物并使其沉降下来，从而达到净水目的
(4)B
(5)①B中的离子大大减少
②金属铁 Fe－2e－===Fe2＋ ③BD
5．(19分)(2012·大连双基测试)硅在材料王国中具有举足轻重的地位。请解答下列试题。
(1)硅的制备方法是制约太阳能发展的瓶颈，石英与焦炭在高温电炉中反应可以制得硅。该反应的化学方程式是____________________。该反应的气体产物是一氧化碳，不是二氧化碳，其原因是________________。
(2)氮化硅(Si3N4)是一种高温结构材料，粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。粉末状Si3N4遇空气和水都不稳定。但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185℃的密闭容器中进行热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料，同时还得到遇水不稳定的Mg3N2。
①写出由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学方程式____________________________。
②现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，使生成的Si3N4沉积在石墨表面可得较高纯度的氮化硅，该制造方法称为________________；反应的化学方程式为______________________________________；该法还可以以甲烷为原料制造金刚石薄膜，反应的化学方程式为____________________。
③Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185℃的密闭容器中进行热处理的过程中，除生成Mg3N2外，还可能生成________物质。热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是______________________________________。[来源:学科网]
解析：(1)石英与焦炭反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，若产生CO2，则CO2与焦炭反应又生成CO，因此产物为CO而不是CO2。
(2)①SiCl4和NH3反应生成Si3N4，由元素守恒知还应生成HCl，化学方程式为3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl；
②由题条件可判断该制造方法称为化学气相沉积法；SiCl4与N2、H2反应生成Si3N4，还应生成HCl，化学方程式为3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl；而由甲烷(CH4)制造金刚石，则需使甲烷分解生成金刚石(碳单质)和氢气，化学方程式为CH4C＋2H2；
③由元素守恒判断，Si3N4与MgO反应除生成Mg3N2外还可能生成SiO2，利用SiO2与盐酸不反应，而Mg3N2、MgO溶于盐酸的性质，可采用加入足量稀盐酸的方法，使MgO、Mg3N2溶解后过滤。
答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑ 高温条件下焦炭和二氧化碳不共存，即焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳
(2)①3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl
②化学气相沉积法
3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl
CH4C(金刚石)＋2H2
③SiO2(写MgSiO3也可)加足量稀盐酸过滤
6．(19分)(2012·南昌模拟)某工业废水中含有CN－和Cr2O等离子，需经处理达标后才能排放，污水处理厂拟用下列流程进行处理。
回答下列问题。[来源:学.科.网Z.X.X.K]
(1)上述处理废水流程中主要采用的方法是________。
(2)流程②中，反应后无气体放出，该反应的离子方程式为________________。
(3)含Cr3＋的废水需进一步处理，请你设计一个处理方案：________________________。
(4)反应③中，每消耗0.4 mol Cr2O转移2.4 mol e－，该反应的离子方程式为______________________________。
(5)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，继续加NaOH溶液至不再产生蓝色沉淀为止，再向溶液中加入足量Na2S溶液，蓝色沉淀转化成黑色沉淀，解释产生该现象的原因：________________(用离子方程式表示)。
解析：(1)污水处理后，CN－→CNO－，Cr2O→Cr3＋，因此，处理污水采用的主要方法是氧化还原法。
(2)反应中CN－被氧化CNO－，则ClO－被还原，由于反应后无气体放出，ClO－的还原产物只能为Cl－，反应的离子方程式为CN－＋ClO－===CNO－＋Cl－。
(3)除去含Cr3＋的废水，可采用沉淀法，通过调节废水的pH使Cr3＋转为Cr(OH)3沉淀。
(4)0.4 mol Cr2O转移2.4 mol e－，则1 mol Cr2O转移6 mol e－，铬元素化合价变化为＋6→＋3，Cr2O反应后转化为Cr3＋，而S2O反应后转化为SO，废水的pH为2～3，属于酸性环境，其反应的离子方程式为3S2O＋4Cr2O＋26H＋===6SO＋8Cr3＋＋13H2O。
(5)蓝色沉淀为Cu(OH)2，黑色沉淀为CuS，是因为在溶液Cu(OH)2沉淀转化为更难溶于水的CuS沉淀，离子方程式为Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓，Cu(OH)2(s)＋S2－(aq)===CuS(s)↓＋2OH－(aq)。
答案：(1)氧化还原法
(2)CN－＋ClO－===CNO－＋Cl－
(3)调节废水pH，使其转化成Cr(OH)3沉淀除去(其他合理答案也可)
(4)3S2O＋4Cr2O＋26H＋===6SO＋8Cr3＋＋13H2O
(5)Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓、
Cu(OH)2(s)＋S2－(aq)===CuS(s)↓＋2OH－(aq)
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