选考部分 选修2-2
1．(2009·海南高考)下列有关硬水及其软化的说法中错误的是( )
A．离子交换法可以软化硬水
B．硬水中含有较多Ca2＋、Mg2＋
C．生产、生活使用的天然水必须经软化
D．加热可使暂时硬水中的Ca2＋生成CaCO3沉淀
解析： A、B、D是一些常识，C中生活使用的硬水不是“必须”经软化使用。
答案： C
2．目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是( )
A．硬水的软化 B．电解饱和食盐水制造NaOH
C．电渗析淡化海水 D．海水中提取金属Mg
解析： A项中离子交换法使用了离子交换树脂；B项中通常选用石棉隔膜，可阻止气体通过，而不阻止水分子和离子通过；C项，通常选用阴、阳离子交换膜；只有D项没直接使用离子交换技术。
答案： D
3．从海水中提取以下物质的过程中未发生化学变化的是( )
A．Mg B．NaCl
C．Br2 D．重水
答案： B
4．精制食盐水时下列物质中，不必用到的有( )
①NaOH溶液 ②盐酸 ③K2CO3溶液 ④BaCl2溶液 ⑤硫酸 ⑥Na2CO3溶液 ⑦Ba(NO3)2溶液
A．③④⑤ B．③⑤⑦
C．②⑤⑥ D．②④⑤⑦
解析： 精制食盐水时要除去粗盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42－分别用到的试剂为Na2CO3、NaOH、BaCl2，最后再加盐酸除多余的CO32－、OH－。
答案： B
5．下列关于离子交换膜电解槽的叙述，错误的是( )
A．精制的饱和食盐水进入阳极室 B．纯水(加少量NaOH)进入阴极室
C．阴极产物为NaOH和氢气 D．电解槽的阳极用金属铁网制成
解析： 离子交换膜电解槽产品为阳极Cl2，阴极NaOH和H2，阳极发生氧化反应，2Cl－－2e－===Cl2 ↑，若是铁做阳极，则Fe原子失去电子，阳极不会得到Cl2，阴极发生还原反应，2H＋＋2e－===H2↑，需补充H2O，Na＋自阳极室进入阴极室后，与OH－形成NaOH。故选D。
答案： D
6．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是( )
A．②④⑤③① B．③②④①⑤
C．③④②⑤① D．②④③⑤①
答案： D
7．下列说法中，不正确的是( )
A．石油化学工业是以石油为原料，既生产石油产品又生产化学品的石油加工业
B．石油的催化裂化既能提高汽油产量，又能提高汽油的质量
C．石油的裂解和裂化都是化学变化，但二者的目的不一样
D．烷烃在裂解过程中既可发生断链裂解又可发生脱氢裂解
解析： 此题意在考查学生对石油炼制及石油化工基本工艺的原料、原理的了解。石油化学工业的原料是石油和天然气，因此A不正确。石油催化裂化既能提高汽油产量又能提高汽油质量，裂解是深度裂化，以获取化工原料——乙烯、丙烯、丁烯为生产目的，故B、C均正确。烷烃裂解方式主要有两种，即断链和脱氢，可表示为Cm＋nH2(m＋n)＋2―→CnH2n＋CmH2m＋2，CnH2n＋2―→CnH2n＋H2，故D正确。
答案： A
8．观察如下图，下列叙述中错误的是( )
A．图中操作发生了化学变化
B．液体X的pH>7，液体Y是一种黑色黏稠状液体
C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D．试管A中产生浓的白色的烟
解析： 煤的干馏属于化学变化，所以A项正确；煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气、焦炭等，粗氨水中含有NH3·H2O，因此X显弱碱性，pH>7，煤焦油的状态为黑色黏稠状液体，所以B项正确；焦炉气的主要成分为氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳，氢气、一氧化碳能够还原氧化铜，乙烯可使溴水褪色，H2、CH4、C2H4、CO都易燃，所以C项正确。煤的干馏无白烟生成，D项错误。
答案： D
9．(2009·浙江高考)以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答有关问题：
(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(可多选)________。
由上述四个反应可归纳出，原子经济性最高的是________反应(填反应类型)。
(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂，还可将废水中少量的S2－、NO2－和CN－等有毒有害的还原性酸根离子氧化去除。
请写出用ClO2将废水中剧毒的CN－氧化成无毒气体的离子方程式________________ ____________________，并说明该方法的优点____________________。
(3)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图：
活性炭的作用是_______________________；O3消毒的优点是________________。
A、B中放置的物质名称分别是：A________________；B________________。
解析： (1)原子经济性是指原子利用率，应为加成反应原子是百分之百利用。(2)根据电荷守恒、电子守恒、元素守恒可配平。(3)活性炭能吸附水中某些有毒或有异味的分子，O3消毒不引入新杂质A、B应为离子交换树脂，其中阴离子交换树脂不能在前，因为离子交换过程中产生的OH－与Ca2＋、Mg2＋离子形成不溶性物质而造成堵塞。
答案： (1)AD 加成
(2)2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－
产生了无毒的CO2、N2
(3)吸附水中的有机物(或去除水中的异味) 反应产物无毒无害 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂
10．地球的海水总量约有1.4×1018t，是人类最大的资源库。
(1)如下图利用海水得到淡水的方法为________。
(2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图。
a是电源的________极；Ⅰ口排出的是________(填“淡水”或“浓水”)。
(3)海水淡化后的浓水中含大量盐分，排入水中会改变水质，排到土壤中会导致土壤盐碱化，故不能直接排放，可以与氯碱工业联产。
①电解前需要把浓水精制，加入试剂的顺序为_____________________________；
②用离子膜电解槽电解食盐水的化学方程式为________________________________ _______________________________________。
(4)铀是核反应最重要的燃料，其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平，海水中铀以UCl4形式存在，每吨海水只含3.3毫克铀，海水总量极大，铀总量相当巨大。不少国家正在探索海水提铀的方法。现在，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的铀，而不吸附其他元素。其反应原理为______________ ______________(树脂用HR代替)，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为____________________________________________________ ___________________________________________________________________________。
解析： (1)海水经过蒸发和冷凝得到淡水，原理与蒸馏相同，故方法可归类为蒸馏法；(2)从阴极接电源负极，阳极接电源正极可知a是电源的负极；利用电场作用，使海水中阴、阳离子分别向阳、阴极定向移动，但在阳膜和阴膜的离子选择性透过作用下，使有的间隔内离子浓度变大(如②间隔)，有的间隔内离子浓度变小(如①间隔)，即Ⅰ口排出的是淡水；(3)浓水需精制后才能电解，精制时一般先加烧碱除去Mg2＋、Fe3＋等，再加氯化钡除去SO42－，再加碳酸钠除去Ca2＋和过量的Ba2＋，过滤出沉淀后加盐酸调节pH；(4)根据离子交换树脂交换溶液中阳离子的离子方程式，迁移到交换铀离子，一定注意铀离子带4个正电荷，用酸处理交换后的树脂又得到铀离子和树脂。
答案： (1)蒸馏法 (2)负 淡水 (3)①NaOH、BaCl2(NaOH和BaCl2位置可互换)、Na2CO3、盐酸 ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(4)4HR＋U4＋===UR4＋4H＋ UR4＋4H＋===4HR＋U4＋
11．工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示。
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是________。电解槽中的阳极材料为________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？________(填“是”或“否”)。原因是____________________________________。
(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是____________________________________ ________________________________________________________________。
解析： (1)电解饱和食盐水用的是阳离子交换膜，而在食盐水中的阳离子只有H＋和Na＋，电解时，H＋在阴极上生成氢气，Na＋在外加电场作用下向阴极运动，所以通过离子膜和隔膜的是Na＋。由于阳极上发生氧化反应，是溶液中Cl－放电生成Cl2，所以必须用惰性电极，工业上一般用钛(表面涂有钌氧化物)，也可以用石墨电极。
(2)在该流程开始时向苦卤中加入硫酸，因CaSO4微溶于水，先形成CaSO4沉淀而将Ca2＋除去。若先制取Mg(OH)2，加入的石灰水会有部分与硫酸反应生成CaSO4而使制得的Mg(OH)2不纯净。
(3)CCl4是一种易挥发、有毒的液体，所以此流程中不用CCl4萃取的方法，而是利用溴的挥发性，向得到的含溴水的海水中吹入热空气，使溴挥发出来。与萃取相比，该方法简单、实用、经济、无污染。
答案： (1)阳离子(或Na＋) 钛(或石墨)
(2)否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯
(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低；环境污染严重
12．如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。
资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。
资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。
某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如上图：实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。
(1)该装置仪器连接的顺序遵循原则为__________________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是______________________，装置中较长导管的作用是_______________ _______________。
(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了____________________________________________ ____________________________。
(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了_________________________________________________。
(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是______________________ _________ ___________________________________________________________________________。
(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式_____________________________ ___________________________________________。
(6)石油裂化的重要意义是__________________________________________________。
解析： 仪器连接的顺序应遵循：从下往上，从左到右的原则，装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：
a．C20H42C10H20＋C10H22
b．C10H22C5H12＋C5H10
c．C5H12C2H4＋C3H8
d．C5H12CH4＋C4H8
试管Ⅱ中有液体生成，说明生成5个碳原子数以上的烃，因为常温常压下，5个碳原子数以上的烃大都呈液体，试管Ⅲ中KMnO4溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的5个碳原子以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用于卤素单质萃取；从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油，特别是汽油的产量和质量。
答案： (1)从下往上，从左往右 检验装置的气密性 导气、冷凝气体 (2)裂化生成了5个碳原子数以上的烃
(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
(4)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应，不能萃取溴
(5)C20H42C10H22＋C10H20
(6)可提高石油产品中轻质燃油，特别是汽油的产量和质量
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