题目内容

    [化学一选修2:化学与技术](15分）已知：
①工业上用硫酸与-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)反应，生成Li2SO4、MgSO4等，最终制备金属锂。
②氢氧化锂在一定温度下可转化为氧化锂。用-锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如下图：

请回答：
(1)沉淀Y的主要成分的化学式是____________。
(2)流程中使用了不同浓度的Na2CO3溶液，从物质溶解度大小的角度解释其使用的原因____________
(3 )操作1涉及的实验方法是__________________。
(4 )写出用铝粉还原法制取金属锂的化学反应方程式。________________________
(5) LiCl溶液加热蒸干后，所得固体在熔融状态下电解制备锂。电解时产生的氯气中混有少量氧气，产生氧气的原因是__________________
(6) 目前电池通常使用金属锂的优点是__________________
(1) Li2CO3（2分）
(2) CaCO3的溶解度小于Li2CO3，加稀Na2CO3溶液既能除去溶液中的Ca2+，又不生成Li2CO3沉淀；（2分）加饱和Na2CO3溶液的目的是使Li +转化生成Li2CO3沉淀。（2分）
(3) 过滤 洗涤（2分）    (4)2Al+3Li2O6Li + Al2O3 （2分）
（5）LiCl溶液在加热蒸干过程中有部分LiOH生成，LiOH受热分解为Li2O，熔融的Li2O电解生成氧气。（3分） 
（6）锂的质量轻，负电位高、比能量高；锂电池为可充电绿色环保电池。（2分，其它合理答案也给分）
本题以工业制锂为载体考查了沉淀溶解平衡，水解、原电池和电解等相关原理
（1）硫酸锂和碳酸钠饱和溶液反应，生成碳酸锂沉淀和硫酸钠，根据Y灼烧的产物是氧化锂可知， Y是碳酸锂。
（2）X是氢氧化镁和碳酸钙沉淀，由于CaCO3的溶解度小于Li2CO3，加稀Na2CO3溶液既能除去溶液中的Ca2+，又不生成Li2CO3沉淀；而后来加饱和Na2CO3溶液的目的是使Li +转化生成Li2CO3沉淀。
（3）从溶液中分离出固体的方法应是过滤，过滤后晶体必须洗涤。
（4）在加热的条件下，铝可以发生铝热反应，方程式为2Al+3Li2O6Li + Al2O3。
（5）混有O2的原因必须从反应物特征入手寻找，由于加热蒸干LiCl溶液可获得固体，但是由于LiCl受热易水解成LiOH，LiOH受热分解产生的Li2O电解时会产生O2。
（6）锂的质量轻，负电位高、比能量高，且锂电池为可充电绿色环保电池。
练习册系列答案
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对于可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）（正反应为放热反应），下列说法中正确的是（　　）。
A．达到平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，H2的浓度比原平衡也大
B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应的速率，又提高了NH3的产率
C．达到平衡后，缩小容器的体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率
D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大了，逆反应速率减小
氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
（1）传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为： 。
①该反应的平衡常数K的表达式为：K＝_________。升高温度，K值________（填“增大”“减小”或“不变”）。
②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1：3）。分析表中数据，__________（填温度和压强）时H2转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是________________。

③下列关于合成氨说法正确是___________（填字母）
A. 使用催化剂可以提高氮气的转化率
B. 寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C. 由于△H<0、△S>0，故合成氨反应一定能自发进行
（2）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。它既有液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足。其装置为用铂黑作为电极，加入电解质溶液中，一个电极通人空气，另一电极通入氨气。其电池反应为
你认为电解质溶液应显______性（填“酸性”、“中性”、“碱性”），写出负极电极反应式________。
（14分）工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g)，其部分工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)  已知： N2(g) + O2(g)  2NO(g)  ΔH+180.5kJ/mol 
4NH3(g) + 5O2(g)  4NO(g) + 6H2O(g) ΔH?905kJ/mol
2H2(g) + O2(g)  2H2O(g)  ΔH?483.6kJ/mol
则N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g) ΔH________________。
(2)  如果工业上，在一定温度下，将1.5 mol N2气体和6 mol H2气体通入到体积为1升的密闭容器中。当反应达到平衡时，容器内气体的压强为起始时的80%，则其平衡常数为_______。改变下列条件，能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是__________。
①增大压强                  ②增大反应物的浓度           ③使用催化剂        ④降低温度
(3)  合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列方法中的________（填编号），其理由是__________。
①过滤    ②蒸馏    ③渗析   ④萃取
(4)  可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气，如果漏气则会有白烟（成分为氯化铵）生成，该反应的化学方程式为__________。
(5)  假如该厂生产氨水的物质的量浓度为20 mol/L，实验室若需用80 mL浓度为5 mol/L的氨水时，需取20 mol/L的氨水__________mL（用100 mL的容量瓶）。假如该氨水的，加入相同体积的盐酸时，溶液呈中性，则此盐酸的pH__________（填“大于”、“小于”或“等于”）。
[化学——选修化学与技术]（15分）
硫酸是工业生产中最为重要的产品之一。
（1）工业上制硫酸主要分为_________、________、_________三个阶段。
（2）下列是第二阶段反应的有关实验数据，请选择最合适的生产条件____________。

（3）现在欲提高反应速率和SO2的转化率，下列措施可行的是（   ）
A．向装置中通入氮气且保持体积不变
B．向装置中通入氧气且保持体积不变
C．添加更多的催化剂
D．降低温度，及时转移SO3
（4）硫酸生产的尾气中含有少量SO2，可有石灰水吸收后，再用硫酸处理。此过程涉及的化学反应方程式为__________________，______________。
（5）若进入第二阶段所用设备中气体的体积分数为：SO27%、O211%、N282%。现有100体积这样的混合气体在反应后变成96.7体积，则反应后混合气体中N2和SO3的体积比为___________，此时SO2转化率为__________。
（本题共12分）
硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下：

根据题意回答：
1．实验中需用0.8mol/L的硫酸800 mL，若用98%的浓硫酸（ρ=" 1.84" g/mL）来配制，量取浓硫酸时，需使用的量筒的规格为       
A．10 mLB．20 mLC．50 mLD．100 mL
2．加入的NaClO可与Mn2+反应：Mn2+ + ClO- + H2O → MnO2↓ + 2H+ + Cl-，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为                                  。
3．滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，还有                            。
4．在“除钙”前，需检验滤液中Fe3+是否被除尽，简述检验方法                   。
5．已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：
温度（℃）
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明操作步骤                                    。“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，          ，便得到了MgSO4·7H2O。
6．实验中提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO4·7H2O为172.2 g，则MgSO4·7H2O的产率为       。
（4分）农业生产中常用的化肥有氮肥、______、钾肥及______。常见的染发剂有______、无机染发剂和______等三大类。
（14分）工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

完成下列填空：
（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、溶解、沉淀、　　　　、蒸发、冷却结晶、　　　　、烘干。
（2）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是　　　　　　　　　　　　　。
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是　　　　　　　　　　　　　　。
（3）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是　　　　　　　　　　　　　　（填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是：　　　　　　　　　　　　　。
（4）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰乳产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）产品纯碱中含有碳酸氢钠。取a克产品用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，充分加热并在干燥器中冷却得b克固体。 纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：              。
以下物质的工业制备所用主要原料(括号内物质)不符合事实的是
A．碘（海带）B．氢氧化钠（食盐水）
C．乙烯（乙醇）D．铁（铁矿石）

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