内容正文:
综合练习
化学部分
特别提示:
选择题未标注说明的,为单选题,每题只能选一个选项;标注“不定项”的,每题应选至少一个选项。
相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 Cl-35.5
一 月球基地资源循环利用(13分)
1. 月球基地要长期运行,必须解决供氧、废气处理、水循环和燃料储备等问题。科研人员提出如下设想:①月壤中有很多氧化亚铁,可高温处理得到铁和氧气;②回收月面水,通电得到氢气和氧气;③航天员呼吸产生的废气,通过低温分离得到CO2,将CO2和H2催化转化为常温下呈液体的甲醇(CH3OH)。
(1)氧化亚铁(FeO)中Fe的化合价为______。
(2)你认为设想①和②得到氧气的方法中,哪一种较为合理_____(填①或②),理由是______。
(3)“利用沸点不同分离废气中的CO2”属于_____(填“化学变化”或“物理变化”)。为提高“废气中CO2分离和再利用”的效率,需要考虑的是______。
A.利用月夜的低温条件,降低CO2分离能耗 B.装置的气密性确保良好,减少气体泄漏
C.通过过滤的方式实现CO2的分离 D.分离后CO2的储存和后续利用方式
(4)CO2+3H2CH3OH+X,X的化学式为______,甲醇可作燃料,有关甲醇的说法正确的是______。
A.甲醇中碳元素的质量分数为×100% B.甲醇是可再生能源 C.甲醇由三种元素组成 D.甲醇属于有机物
(5)分析上述设想③的优点有哪些_____。
【答案】(1)+2 (2) ①. ② ②.
①需要高温反应能耗高,②可回收月面水资源,反应条件更易实现,且生成的氢气可作为后续二氧化碳转化的原料,资源利用率更高
(3) ①.
物理变化 ②. ABD
(4) ①. ②. BCD
(5)
可回收处理航天员呼出的二氧化碳废气,生成的甲醇可作为燃料储存,实现资源循环利用,降低月球基地对地球物资补给的依赖
【解析】
【小问1详解】
化合物中氧元素通常显-2价,根据化合物中各元素正负化合价代数和为0,可算出的化合价为+2。
【小问2详解】
高温反应在月球基地实现成本高、能耗大,电解水的方案可实现资源循环,更适配月球基地的运行需求。
【小问3详解】
利用沸点差异分离物质的过程没有新物质生成,属于物理变化。
A、借助月夜天然低温可降低分离能耗,正确;
B、装置气密性良好可减少二氧化碳泄漏,正确;
C、过滤用于分离固液混合物,无法分离气体,错误;
D、分离后二氧化碳的储存和后续利用是提高再利用效率的必要环节,正确。
【小问4详解】
根据质量守恒定律,反应前后原子种类、数目不变,反应前共1个碳原子、2个氧原子、6个氢原子,反应后甲醇中含1个碳原子、1个氧原子、4个氢原子,因此X由2个氢原子和1个氧原子构成,为。
A、甲醇相对分子质量为,碳元素质量分数为 ,错误;
B、甲醇可由废气二氧化碳和氢气人工合成,属于可再生能源,正确;
C、甲醇由三种元素组成,正确;
D、甲醇是含碳化合物,属于有机物,正确。
【小问5详解】
该方案同时解决了废气处理和燃料储备两个问题,提升了资源利用效率,适配月球基地长期运行的需求。
二 从白云石到阻燃剂—Mg(OH)2的制备(10分)
2. Mg(OH)2是一种阻燃剂。以白云石(主要成分为MgCO3和CaCO3)为原料制备Mg(OH)2的主要流程如图1所示(部分产物略去),回答下列问题。
(1)元素周期表中镁元素的相关信息如图3所示,据此可知_____。
A. 镁的原子序数为12 B. 镁离子的符号为Mg
C. 镁属于非金属元素 D. 每个镁原子的质量为24.31
(2)氢氧化镁属于______。
A. 酸 B. 碱 C. 盐 D. 氧化物
(3)氧化钙与水发生反应的化学方程式是_____。
(4)①煅烧时产生的有很多用途,下列用途与它的物理性质和化学性质都有关的是_____。
A.灭火 B.人工增雨 C.储存食物 D.气体肥料
②若用足量NaOH溶液吸收,写出反应的化学方程式______。
(5)煅烧窑中的温度会影响最终得到的的纯度,由图2可知,该实验条件下较适宜的煅烧温度为_____℃,判断理由是______。
(6)图1中涉及的基本反应类型有_____。
A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应
【答案】(1)A (2)B
(3)
(4) ①. A ②.
(5) ①. 960 ②. 960℃时的纯度最高 (6)ABD
【解析】
【小问1详解】
A、根据元素周期表的信息可知,左上角的数字表示原子序数,则镁的原子序数为12,故选项说法正确。
B、原子中原子序数=质子数=核外电子数,镁原子的核外电子数为12,最外层电子数为2,镁离子是镁原子失去最外层2个电子形成的,其离子符号为,故选项说法不正确。
C、镁元素名称带“钅”字旁,属于金属元素,故选项说法不正确。
D、根据元素周期表的信息可知,元素名称下方的数字表示相对原子质量,则镁的相对原子质量为24.31,而不是每个镁原子的质量为24.31,故选项说法不正确。
【小问2详解】
氢氧化镁是由金属离子(镁离子)和氢氧根离子构成的化合物,属于碱。
【小问3详解】
氧化钙与水反应生成氢氧化钙,反应的化学方程式为。
【小问4详解】
①A、二氧化碳用来灭火是利用二氧化碳不燃烧,也不支持燃烧的化学性质和密度比空气大的物理性质,故选项符合题意。
B、人工增雨,是利用干冰升华时吸热,使周围的温度降低的物理性质,故选项不符合题意。
C、储存食物,是利用常温下二氧化碳化学性质不活泼,故选项不符合题意。
D、气体肥料,是利用二氧化碳能促进光合作用,制造并贮存有机物的化学性质,故选项不符合题意。
②二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,反应的化学方程式为。
【小问5详解】
由图2可知,当温度为960℃时,的纯度最高,因此该实验条件下煅烧白云石较适宜的温度为960℃。
【小问6详解】
由流程图可知,碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳、碳酸镁高温煅烧生成氧化镁和二氧化碳,都属于分解反应;氧化钙与水反应生成氢氧化钙,氧化镁与水反应生成氢氧化镁,均属于化合反应;氯化镁与氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,属于复分解反应,但该流程中未涉及置换反应。
三 校园“多源取水”系统(14分)
3. 某校建设了一套“多源取水”系统,用于劳动实践与科学探究。
甲系统——雨水净化:屋顶雨水→储水池静置→过滤→活性炭吸附→日常用水箱
乙系统——苦咸水淡化:苦咸水→加热蒸发→水蒸气冷凝→淡水箱
(1)对甲系统中“储水池静置”的说法正确的是______。
A. 可除去可溶性杂质 B. 能使较大的悬浮杂质沉降
C. 能杀灭细菌 D. 可以省去该装置
(2)乙系统中苦咸水可以看作NaCl的水溶液。已知20℃时NaCl的溶解度为36g,若该温度下136g苦咸水中含NaCl的质量为30g(其余溶质忽略不计),该苦咸水属于NaCl的______溶液(填“饱和”或“不饱和”)。如温度保持不变,蒸发过程中溶液的溶质质量分数的变化情况是______。
(3)乙系统中“苦咸水→淡水”的主要原理是______。
A. 过滤 B. 蒸发和冷凝 C. 吸附 D. 电解水
(4)关于甲、乙两个系统,下列说法正确的有______。
A. 过滤能除去水中的难溶性杂质
B. 经过活性炭后得到的水一定是纯净水
C. 乙系统中水分子本身没有发生改变
D. 蒸馏是一种净化程度较高的净水方法
(5)甲系统处理后的水为什么更适合作为“日常用水”而不适合直接饮用?
(6)同学们还开展了水的组成的实验探究,电解水的化学方程式是_____。说明该实验为什么能够证明“水由氢元素和氧元素组成”_____。
(7)氢气在氧气中燃烧也能证明水的元素组成,该反应的微观粒子示意图如图,微观粒子变化顺序正确的是_____(用符号表示)。
由此可以得出化学反应的实质是_____。
【答案】(1)B (2) ①. 不饱和 ②. 先增大,后不变 (3)B (4)ACD
(5)甲系统只经过静置沉降、过滤、活性炭吸附,没有进行杀菌消毒,水中仍含有细菌和可溶性杂质,因此只适合作为非饮用的日常用水,不能直接饮用
(6) ①. ②. 根据质量守恒定律,反应前后元素种类不变,生成物氢气含氢元素、氧气含氧元素,因此可证明水由氢元素和氧元素组成
(7) ①. acb ②. 分子分裂为原子,原子重新组合成新的分子
【解析】
【小问1详解】
静置沉降的作用是使水中较大的悬浮不溶性杂质沉降,不能除去可溶性杂质、也不能杀菌消毒,该步骤可减轻后续过滤的负担,故不能省去,只有B正确。
【小问2详解】
20℃时的NaCl溶解度为36g,即该温度下100g水最多溶解36gNaCl;136g该苦咸水中含30g NaCl,溶剂水质量为106g,溶解的溶质小于溶解度对应的质量,因此属于不饱和溶液。温度不变时,蒸发过程中,不饱和溶液蒸发溶剂,溶质质量不变,溶质质量分数逐渐增大;溶液饱和后,温度不变溶解度不变,饱和溶液的溶质质量分数不再改变,因此蒸发过程中溶液的溶质质量分数的变化情况为:先增大,后不变。
【小问3详解】
乙系统通过加热蒸发水、再冷凝水蒸气得到淡水,主要原理是蒸发和冷凝,因此选B。
【小问4详解】
A、过滤的作用就是除去水中的难溶性杂质,正确;
B、活性炭只能吸附色素和异味,无法除去所有可溶性杂质,得到的水不是纯净物,错误;
C、乙系统发生的是水的三态变化,属于物理变化,水分子本身不改变,正确;
D、蒸馏得到的水几乎不含杂质,是净化程度较高的净水方法,正确。
【小问5详解】
略。
【小问6详解】
略。
【小问7详解】
化学反应的微观过程为:反应物分子先存在(图a为氢分子和氧分子),随后分子破裂为单个原子(图c为氢原子、氧原子),原子再重新组合为生成物水分子(图b为水分子),因此顺序为acb,化学反应的实质就是分子破裂为原子,原子重新组合成新分子。
四 海上风电设备的维护与防腐(13分)
4. 某海上风电钢制品部分出现生锈现象,需要进行年度检修。维修工艺流程如图1,维修后的废液处理过程如图2。
(1)有关维修工艺的说法正确的是_____。
A. NaOH溶液可用于去除表面油污
B. 酸洗过程中,铁锈消失,溶液变为黄色
C. 为了确保除锈效果,酸洗时间越长越好
D. 酸洗后清水漂洗有利于减少残余酸继续腐蚀金属
(2)铁锈的主要成分是Fe2O3,用稀盐酸除锈,反应的化学方程式是______。
(3)图2中加入NaOH溶液时,应少量多次的原因是______。
(4)现取100g废液样品,将其中酸性主要看作由残余HCl引起。若恰好反应时,共加入20%的NaOH溶液20g,请计算该废液中HCl的质量。(根据化学方程式列式计算)
(5)检测后废液呈中性,此时溶液的pH为_____7(填“>”“<”“=”),为何废液已接近中性,仍要求集中回收处理,而不是直接随意排放?______。
(6)同学们对维修流程中最后一步“涂锌底漆”的目的产生了好奇。查阅资料后,获得如下信息:锌在空气中能与氧气等物质反应,在表面形成一层较致密的保护膜。若保护层局部破损,较活泼的金属会优先反应,从而对另一种金属起保护作用。请结合上述资料,解释“涂锌底漆”能防止铁生锈的原因。
【答案】(1)ABD (2) (3)防止氢氧化钠过量
(4)解:设该废液中的质量为x
答:该废液中的质量为。
(5) ①. ②. 废液中可能含有可溶性有害物质,不能直接随意排放
(6)“涂锌底漆”一方面利用锌与氧气等物质反应生成的较致密的保护膜使铁与氧气和水隔绝,起到防锈的作用。另一方面锌比铁活泼,若保护层局部破损,锌会优先反应,从而对铁起保护作用。
【解析】
【小问1详解】
A.能与油脂发生反应,所以溶液可用于去除表面油污。此选项正确。
B.酸洗过程中,铁锈的主要成分与盐酸反应,生成氯化铁和水,氯化铁溶液呈黄色,故酸洗过程中,观察到铁锈消失,溶液变为黄色。此选项正确。
C.酸洗时间过长,盐酸除了与铁锈反应,还会与铁反应,损坏钢构件。此选项错误。
D.酸洗后清水漂洗,可以将钢构件表面的酸稀释,有利于减少残余酸继续腐蚀金属。此选项正确。
【小问2详解】
略。
【小问3详解】
加入NaOH溶液的目的是中和酸洗废液中的盐酸,少量多次可以防止氢氧化钠过量。
【小问4详解】
见答案。
【小问5详解】
①时,溶液呈中性。
②略
【小问6详解】
根据信息可知,锌在空气中能与氧气等物质反应,在表面形成一层较致密的保护膜。保护膜使铁与氧气和水隔绝,起到防锈作用。
根据信息可知,若保护层局部破损,较活泼的金属会优先反应,从而对另一种金属起保护作用。锌比铁活泼,若保护层局部破损,锌会优先反应,从而对铁起保护作用。
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特别提示:
选择题未标注说明的,为单选题,每题只能选一个选项;标注“不定项”的,每题应选至少一个选项。
相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 Cl-35.5
一 月球基地资源循环利用(13分)
1. 月球基地要长期运行,必须解决供氧、废气处理、水循环和燃料储备等问题。科研人员提出如下设想:①月壤中有很多氧化亚铁,可高温处理得到铁和氧气;②回收月面水,通电得到氢气和氧气;③航天员呼吸产生的废气,通过低温分离得到CO2,将CO2和H2催化转化为常温下呈液体的甲醇(CH3OH)。
(1)氧化亚铁(FeO)中Fe的化合价为______。
(2)你认为设想①和②得到氧气的方法中,哪一种较为合理_____(填①或②),理由是______。
(3)“利用沸点不同分离废气中的CO2”属于_____(填“化学变化”或“物理变化”)。为提高“废气中CO2分离和再利用”的效率,需要考虑的是______。
A.利用月夜的低温条件,降低CO2分离能耗 B.装置的气密性确保良好,减少气体泄漏
C.通过过滤的方式实现CO2的分离 D.分离后CO2的储存和后续利用方式
(4)CO2+3H2CH3OH+X,X的化学式为______,甲醇可作燃料,有关甲醇的说法正确的是______。
A.甲醇中碳元素的质量分数为×100% B.甲醇是可再生能源 C.甲醇由三种元素组成 D.甲醇属于有机物
(5)分析上述设想③的优点有哪些_____。
二 从白云石到阻燃剂—Mg(OH)2的制备(10分)
2. Mg(OH)2是一种阻燃剂。以白云石(主要成分为MgCO3和CaCO3)为原料制备Mg(OH)2的主要流程如图1所示(部分产物略去),回答下列问题。
(1)元素周期表中镁元素的相关信息如图3所示,据此可知_____。
A. 镁的原子序数为12 B. 镁离子的符号为Mg
C. 镁属于非金属元素 D. 每个镁原子的质量为24.31
(2)氢氧化镁属于______。
A. 酸 B. 碱 C. 盐 D. 氧化物
(3)氧化钙与水发生反应的化学方程式是_____。
(4)①煅烧时产生的有很多用途,下列用途与它的物理性质和化学性质都有关的是_____。
A.灭火 B.人工增雨 C.储存食物 D.气体肥料
②若用足量NaOH溶液吸收,写出反应的化学方程式______。
(5)煅烧窑中的温度会影响最终得到的的纯度,由图2可知,该实验条件下较适宜的煅烧温度为_____℃,判断理由是______。
(6)图1中涉及的基本反应类型有_____。
A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应
三 校园“多源取水”系统(14分)
3. 某校建设了一套“多源取水”系统,用于劳动实践与科学探究。
甲系统——雨水净化:屋顶雨水→储水池静置→过滤→活性炭吸附→日常用水箱
乙系统——苦咸水淡化:苦咸水→加热蒸发→水蒸气冷凝→淡水箱
(1)对甲系统中“储水池静置”的说法正确的是______。
A. 可除去可溶性杂质 B. 能使较大的悬浮杂质沉降
C. 能杀灭细菌 D. 可以省去该装置
(2)乙系统中苦咸水可以看作NaCl的水溶液。已知20℃时NaCl的溶解度为36g,若该温度下136g苦咸水中含NaCl的质量为30g(其余溶质忽略不计),该苦咸水属于NaCl的______溶液(填“饱和”或“不饱和”)。如温度保持不变,蒸发过程中溶液的溶质质量分数的变化情况是______。
(3)乙系统中“苦咸水→淡水”的主要原理是______。
A. 过滤 B. 蒸发和冷凝 C. 吸附 D. 电解水
(4)关于甲、乙两个系统,下列说法正确的有______。
A. 过滤能除去水中的难溶性杂质
B. 经过活性炭后得到的水一定是纯净水
C. 乙系统中水分子本身没有发生改变
D. 蒸馏是一种净化程度较高的净水方法
(5)甲系统处理后的水为什么更适合作为“日常用水”而不适合直接饮用?
(6)同学们还开展了水的组成的实验探究,电解水的化学方程式是_____。说明该实验为什么能够证明“水由氢元素和氧元素组成”_____。
(7)氢气在氧气中燃烧也能证明水的元素组成,该反应的微观粒子示意图如图,微观粒子变化顺序正确的是_____(用符号表示)。
由此可以得出化学反应的实质是_____。
四 海上风电设备的维护与防腐(13分)
4. 某海上风电钢制品部分出现生锈现象,需要进行年度检修。维修工艺流程如图1,维修后的废液处理过程如图2。
(1)有关维修工艺的说法正确的是_____。
A. NaOH溶液可用于去除表面油污
B. 酸洗过程中,铁锈消失,溶液变为黄色
C. 为了确保除锈效果,酸洗时间越长越好
D. 酸洗后清水漂洗有利于减少残余酸继续腐蚀金属
(2)铁锈的主要成分是Fe2O3,用稀盐酸除锈,反应的化学方程式是______。
(3)图2中加入NaOH溶液时,应少量多次的原因是______。
(4)现取100g废液样品,将其中酸性主要看作由残余HCl引起。若恰好反应时,共加入20%的NaOH溶液20g,请计算该废液中HCl的质量。(根据化学方程式列式计算)
(5)检测后废液呈中性,此时溶液的pH为_____7(填“>”“<”“=”),为何废液已接近中性,仍要求集中回收处理,而不是直接随意排放?______。
(6)同学们对维修流程中最后一步“涂锌底漆”的目的产生了好奇。查阅资料后,获得如下信息:锌在空气中能与氧气等物质反应,在表面形成一层较致密的保护膜。若保护层局部破损,较活泼的金属会优先反应,从而对另一种金属起保护作用。请结合上述资料,解释“涂锌底漆”能防止铁生锈的原因。
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