第一节 自然资源的开发利用
学习目标 重点难点
1.以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例,了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。 2.认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 重点 金属冶炼原理,海水提溴的工艺流程、原理和分离提纯方法。
难点 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系;物质提取的一般思路和方法。
第1课时 金属矿物的开发利用 海水资源的开发利用
新知探究(一)——金属矿物的开发利用
1.金属元素在自然界中的存在形态
2.金属的冶炼
概念 将金属矿物中的金属从其化合物中 出来,用于生产各种金属材料,这一过程在工业上称为金属的冶炼
原理 利用氧化还原反应原理,在一定条件下,使金属离子得到电子被还原成金属原子,从而获得金属单质。即Mn++ne-M
3.金属的冶炼方法
(1)加热分解法(写出化学方程式)
制Hg: 。
(2)电解法(写出化学方程式)
①制Mg: 。
②制Al: 。
③制Na: 。
[微点拨] ①冶炼Mg时不能电解熔融MgO,因为MgO的熔点很高,耗能高。②冶炼Al时不能电解熔融AlCl3,因为AlCl3是共价化合物,熔融时不电离。③冶炼Al时用冰晶石在较低温度下熔解Al2O3,作助熔剂。
(3)热还原法:在高温加热条件下用还原剂把金属还原出来
①常用的还原剂有 等。
②高炉炼铁:CO还原Fe2O3的化学方程式为 。
③铝热反应:Al还原Fe2O3的化学方程式为 。
[微点拨] 铝热反应是利用铝的强还原性,在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来,因此只有Al和比Al活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂,Al和MgO组成的混合物不能称之为铝热剂。
4.金属矿物资源的开发和利用措施
(1)提高金属矿物的利用率。
(2)开发环保高效的金属冶炼方法。
(3)防止金属的腐蚀。
(4)使用其他材料代替金属材料,减少金属的使用量。
(5)加强废旧金属的回收和再利用。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)利用化合物冶炼金属时,金属元素一定发生还原反应。 ( )
(2)越活泼的金属元素,人类利用得越晚。 ( )
(3)用热还原法冶炼金属时,可以用H2将Mg从其化合物中还原出来。 ( )
(4)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al。 ( )
2.(2024·合肥市庐阳区高一期末)下列冶炼金属的方法错误的是 ( )
A.电解NaCl溶液制钠
B.高温加热HgO制汞
C.高温下用CO还原Fe2O3制铁
D.高温下用H2还原CuO制铜
3.下列关于金属冶炼的说法错误的是 ( )
A.铝热反应可用于工业冶炼高熔点金属,如铬、锰
B.“曾青得铁则化为铜”利用的是置换反应的原理
C.高炉炼铁过程中会发生反应CO2+C2CO
D.工业冶炼铝时,加冰晶石的主要作用是提高铝的产量
4.诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程为
①2MoS2+7O22MoO3+4SO2;
②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O;
③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl;
④H2MoO4MoO3+H2O;
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。
下列说法正确的是 ( )
A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排放
B.MoO3属于金属氧化物,也属于碱性氧化物
C.进行②③④步反应的目的是提纯MoO3
D.利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3,所消耗还原剂的物质的量之比为2∶2∶3
|归纳拓展|金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
新知探究(二)——海水资源的开发利用
1.海水水资源的利用
(1)海水水资源的利用,主要包括 和直接利用海水进行循环冷却等。
(2)海水淡化:通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去,都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有 、 和 等。其中 的历史最久,技术和工艺也比较成熟。
2.海水中化学资源的开发利用
(1)海水中的化学元素
海水中溶解和悬浮着大量的 和 。海水中含量最多的O、H两种元素,加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素,其总含量超过99%,其他元素为微量。虽然海水中元素的种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度却很低。
(2)海水制盐
从海水中制得的氯化钠,可以食用,同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等的化工原料。
①氯碱工业:电解饱和食盐水,可生产氢氧化钠、氢气和氯气。
化学方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
②制钠和氯气: 。
③制盐酸:H2+Cl22HCl。
④制漂白剂(84消毒液): 。
⑤制纯碱:NaCl+CO2+H2O+NH3NH4Cl+NaHCO3↓, 。
(3)海水提溴
①海水提溴工艺流程如图所示:
②海水提溴的主要操作
浓缩 海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br-得到浓缩
氧化 向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化成Br2,其离子方程式为
吹出 利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出溴蒸气
吸收 吹出的溴蒸气用SO2吸收,其吸收塔发生反应的化学方程式为
蒸馏 再用Cl2将HBr氧化得到产品溴后蒸馏分离,其离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-
(4)海带提碘
其中第④步涉及的离子方程式为 。
(5)海水中提镁
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)海洋约占地球表面积的71%,因此地球不缺水,人类可以任意使用,不用节约。 ( )
(2)海水淡化的目的是除去海水中的盐类物质。 ( )
(3)海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素。 ( )
(4)海水中各种化学资源的开发过程中,必须都要发生化学反应。 ( )
(5)蒸馏操作时,温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口处,测量蒸气的温度。 ( )
2.下列关于海水资源综合利用的说法中,正确的是 ( )
A.海水蒸发制海盐的过程只发生化学变化
B.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法等
C.从海水中可以得到MgCl2,可电解MgCl2溶液制备Mg
D.只通过物理变化即可从海水中提取溴单质
3.从海带中提取碘单质,工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法错误的是 ( )
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液
A.实验室灼烧干海带在坩埚中进行
B.沸水浸泡的目的是使I-充分浸出
C.由滤液获得碘水,发生的离子反应为2I-+H2O2I2+2OH-
D.可以用淀粉溶液检验碘水中的I2
4.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
B.海水中Br- 经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集
C.“吸收塔”内反应的化学方程式:SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr
D.“吸收塔”内也可用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2: Br2+2Na2CO3+H2ONaBr+NaBrO3+2NaHCO35.(2024·丹东高一质检)某工厂对海水提纯后的母液(苦卤)进行综合开发利用的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.步骤②中可用热空气对Br2进行富集
B.可以用NaBr溶液除去工业Br2中微量的Cl2
C.工业上可通过电解MgCl2溶液的方法获得镁单质
D.用石灰乳沉淀Mg2+的好处是原料易得、价格低廉
|归纳拓展|萃取与分液
1.萃取
(1)利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法叫萃取。
(2)萃取后,可以用分液漏斗把互不相溶的两种液体分开,从而达到提取某物质的目的。
2.操作步骤
3.注意事项
(1)萃取剂必须具备的三个条件:
①萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;
②萃取剂和溶质互不发生反应;
③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
(2)萃取和分液的主要仪器是分液漏斗。
第1课时 金属矿物的开发利用 海水资源的开发利用
新知探究(一)
1.单质 化合物 2.还原 3.(1)2HgO2Hg+O2↑
(2)①MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
②2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
③2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
(3)①焦炭、CO、H2 ②3CO+Fe2O32Fe+3CO2
③2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)×
2.选A 电解NaCl溶液生成氢气、氯气、NaOH,应电解熔融氯化钠制钠,故A错误;Hg为较不活泼金属,则高温加热HgO制汞,故B正确;Fe为较活泼金属,则高温下用CO还原Fe2O3制铁,故C正确;高温下用H2还原CuO生成Cu和水,可用于制铜,故D正确。
3.选D 工业冶炼铝时,加冰晶石的作用是作助熔剂,降低Al2O3熔化时的温度,D项错误。
4.选C A项,生成物SO2对环境污染严重,不可直接排放,错误;B项,MoO3能与NH3·H2O反应,故MoO3不属于碱性氧化物,错误;D项,1 mol H2、1 mol CO和1 mol Al作还原剂时,失去的电子分别为2 mol、2 mol和3 mol,还原等量的MoO3时,转移电子数相同,此时消耗的n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,错误。
新知探究(二)
1.(1)海水淡化 (2)蒸馏法 反渗透法 电渗析法 蒸馏法
2.(1)无机物 有机物 (2)②2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
④Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
⑤2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(3)②Cl2+2Br-Br2+2Cl-
Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4
(4)2I-+H2O2+2H+I2+2H2O
[题点多维训练]
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2.选B 海水蒸发制海盐,氯化钠溶解度随温度变化不大,蒸发溶剂析出氯化钠晶体的过程是物理变化,故A错误;蒸馏法、电渗析法、反渗透法是海水淡化的主要方法,故B正确;电解氯化镁溶液得到氢氧化镁、氢气和氯气,不能得到金属镁,工业上是电解熔融氯化镁得到金属镁,故C错误;海水中溴元素是溴离子,海水提溴的工业生产过程是先氧化溴离子为溴单质,再用热空气吹出等一系列步骤得到,过程中有氧化还原反应,故D错误。
3.选C 干海带灼烧得到海带灰,海带灰溶于沸水,过滤得到含有碘离子的滤液,加入酸化的过氧化氢溶液氧化碘离子生成碘单质,加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液。固体灼烧应在坩埚中进行,A正确。沸水浸泡海带灰的目的是加快I-的溶解,并使之溶解更充分,B正确。由滤液获得碘水,正确的离子方程式为2I-+2H++H2O2I2+2H2O,C错误。淀粉遇I2变蓝,D正确。
4.选D 由图可知,向浓缩、酸化后的海水中通入氯气,氯气与海水中的溴离子发生置换反应生成溴,用空气将溴从吹出塔中吹出,向吸收塔中通入二氧化硫气体和水,二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,向蒸馏塔中通入氯气和水蒸气,氯气与氢溴酸发生置换反应生成溴,蒸馏出的溴经冷凝得到产品。由流程信息分析可知,“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节,选项A正确。海水中Br- 经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集,选项B正确。吸收塔中发生的反应为二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,选项C正确。
5.选C A项,苦卤中主要含K+、Mg2+、Br-,步骤①中发生反应:2Br-+Cl2Br2+2Cl-,Br-被氧化为Br2,可利用溴的挥发性分离溴单质,利用热空气吹出Br2,达到富集的目的,正确;B项,Cl2可与NaBr反应得到Br2,正确;C项,工业上可通过电解熔融MgCl2的方法获得镁单质,而不是电解MgCl2溶液,错误。(共84张PPT)
化学与可持续发展
第八章
第一节
自然资源的开发利用
学习目标 重点难点 1.以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例,了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。 2.认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 重点 金属冶炼原理,海水提溴的工艺流程、原理和分离提纯方法。
难点 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系;物质提取的一般思路和方法。
第1课时 金属矿物的开发利用
海水资源的开发利用
目录
新知探究(一)——金属矿物的开发利用
新知探究(二)——海水资源的开发利用
课时跟踪检测
新知探究(一)
金属矿物的开发利用
1.金属元素在自然界中的存在形态
单质
化合物
2.金属的冶炼
概念 将金属矿物中的金属从其化合物中 出来,用于生产各种金属材料,这一过程在工业上称为金属的冶炼
原理 利用氧化还原反应原理,在一定条件下,使金属离子得到电子被还原成金属原子,从而获得金属单质。即Mn++ne-==M
还原
3.金属的冶炼方法
(1)加热分解法(写出化学方程式)
制Hg: 。
(2)电解法(写出化学方程式)
①制Mg: 。
②制Al: 。
③制Na: 。
[微点拨] ①冶炼Mg时不能电解熔融MgO,因为MgO的熔点很高,耗能高。②冶炼Al时不能电解熔融AlCl3,因为AlCl3是共价化合物,熔融时不电离。③冶炼Al时用冰晶石在较低温度下熔解Al2O3,作助熔剂。
(3)热还原法:在高温加热条件下用还原剂把金属还原出来
①常用的还原剂有 等。
②高炉炼铁:CO还原Fe2O3的化学方程式为 。
③铝热反应:Al还原Fe2O3的化学方程式为 。
[微点拨] 铝热反应是利用铝的强还原性,在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来,因此只有Al和比Al活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂,Al和MgO组成的混合物不能称之为铝热剂。
焦炭、CO、H2
4.金属矿物资源的开发和利用措施
(1)提高金属矿物的利用率。
(2)开发环保高效的金属冶炼方法。
(3)防止金属的腐蚀。
(4)使用其他材料代替金属材料,减少金属的使用量。
(5)加强废旧金属的回收和再利用。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)利用化合物冶炼金属时,金属元素一定发生还原反应。( )
(2)越活泼的金属元素,人类利用得越晚。( )
(3)用热还原法冶炼金属时,可以用H2将Mg从其化合物中还原出来。( )
(4)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al。( )
[题点多维训练]
√
√
×
×
2.(2024·合肥市庐阳区高一期末)下列冶炼金属的方法错误的是 ( )
A.电解NaCl溶液制钠
B.高温加热HgO制汞
C.高温下用CO还原Fe2O3制铁
D.高温下用H2还原CuO制铜
√
解析:电解NaCl溶液生成氢气、氯气、NaOH,应电解熔融氯化钠制钠,故A错误;Hg为较不活泼金属,则高温加热HgO制汞,故B正确;Fe为较活泼金属,则高温下用CO还原Fe2O3制铁,故C正确;高温下用H2还原CuO生成Cu和水,可用于制铜,故D正确。
3.下列关于金属冶炼的说法错误的是 ( )
A.铝热反应可用于工业冶炼高熔点金属,如铬、锰
B.“曾青得铁则化为铜”利用的是置换反应的原理
C.高炉炼铁过程中会发生反应CO2+C 2CO
D.工业冶炼铝时,加冰晶石的主要作用是提高铝的产量
解析:工业冶炼铝时,加冰晶石的作用是作助熔剂,降低Al2O3熔化时的温度,D项错误。
√
4.诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程为
①2MoS2+7O2 2MoO3+4SO2;
②MoO3+2NH3·H2O==(NH4)2MoO4+H2O;
③(NH4)2MoO4+2HCl==H2MoO4↓+2NH4Cl;
④H2MoO4 MoO3+H2O;
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。
下列说法正确的是 ( )
A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排放
B.MoO3属于金属氧化物,也属于碱性氧化物
C.进行②③④步反应的目的是提纯MoO3
D.利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3,所消耗还原剂的物质的量之比为2∶2∶3
√
解析:A项,生成物SO2对环境污染严重,不可直接排放,错误;B项,MoO3能与NH3·H2O反应,故MoO3不属于碱性氧化物,错误;D项,
1 mol H2、1 mol CO和1 mol Al作还原剂时,失去的电子分别为2 mol、2 mol和3 mol,还原等量的MoO3时,转移电子数相同,此时消耗的n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,错误。
|归纳拓展|金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
新知探究(二)
海水资源的开发利用
1.海水水资源的利用
(1)海水水资源的利用,主要包括 和直接利用海水进行循环冷却等。
(2)海水淡化:通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去,都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有 、______
和 等。其中 的历史最久,技术和工艺也比较成熟。
海水淡化
蒸馏法
反渗
透法
电渗析法
蒸馏法
2.海水中化学资源的开发利用
(1)海水中的化学元素
海水中溶解和悬浮着大量的 和 。海水中含量最多的O、H两种元素,加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素,其总含量超过99%,其他元素为微量。虽然海水中元素的种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度却很低。
无机物
有机物
(2)海水制盐
从海水中制得的氯化钠,可以食用,同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等的化工原料。
①氯碱工业:电解饱和食盐水,可生产氢氧化钠、氢气和氯气。
化学方程式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
②制钠和氯气: 。
③制盐酸:H2+Cl2 2HCl。
④制漂白剂(84消毒液): 。
⑤制纯碱:NaCl+CO2+H2O+NH3==NH4Cl+NaHCO3↓,
。
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O
+H2O
(3)海水提溴
①海水提溴工艺流程如图所示:
②海水提溴的主要操作
浓缩 海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br-得到浓缩
氧化 向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化成Br2,其离子方程式为
___________________
吹出 利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出溴蒸气
吸收 吹出的溴蒸气用SO2吸收,其吸收塔发生反应的化学方程式为_____________________________
蒸馏 再用Cl2将HBr氧化得到产品溴后蒸馏分离,其离子方程式为2Br-+Cl2==Br2+2Cl-
Cl2+2Br-==Br2+2Cl-
Br2+SO2+2H2O==2HBr+H2SO4
(4)海带提碘
其中第④步涉及的离子方程式为 。
2I-+H2O2+2H+==I2+2H2O
(5)海水中提镁
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)海洋约占地球表面积的71%,因此地球不缺水,人类可以任意使用,不用节约。( )
(2)海水淡化的目的是除去海水中的盐类物质。( )
(3)海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素。( )
[题点多维训练]
×
√
×
(4)海水中各种化学资源的开发过程中,必须都要发生化学反应。( )
(5)蒸馏操作时,温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口处,测量蒸气的温度。( )
×
√
2.下列关于海水资源综合利用的说法中,正确的是 ( )
A.海水蒸发制海盐的过程只发生化学变化
B.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法等
C.从海水中可以得到MgCl2,可电解MgCl2溶液制备Mg
D.只通过物理变化即可从海水中提取溴单质
√
解析:海水蒸发制海盐,氯化钠溶解度随温度变化不大,蒸发溶剂析出氯化钠晶体的过程是物理变化,故A错误;蒸馏法、电渗析法、反渗透法是海水淡化的主要方法,故B正确;电解氯化镁溶液得到氢氧化镁、氢气和氯气,不能得到金属镁,工业上是电解熔融氯化镁得到金属镁,故C错误;海水中溴元素是溴离子,海水提溴的工业生产过程是先氧化溴离子为溴单质,再用热空气吹出等一系列步骤得到,过程中有氧化还原反应,故D错误。
√
3.从海带中提取碘单质,工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法错误的是 ( )
A.实验室灼烧干海带在坩埚中进行
B.沸水浸泡的目的是使I-充分浸出
C.由滤液获得碘水,发生的离子反应为2I-+H2O2===I2+2OH-
D.可以用淀粉溶液检验碘水中的I2
解析:干海带灼烧得到海带灰,海带灰溶于沸水,过滤得到含有碘离子的滤液,加入酸化的过氧化氢溶液氧化碘离子生成碘单质,加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液。固体灼烧应在坩埚中进行,A正确。沸水浸泡海带灰的目的是加快I-的溶解,并使之溶解更充分,B正确。由滤液获得碘水,正确的离子方程式为2I-+2H++H2O2===I2+2H2O,C错误。淀粉遇I2变蓝,D正确。
4.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
B.海水中Br- 经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集
C.“吸收塔”内反应的化学方程式:SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr
D.“吸收塔”内也可用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2: Br2+2Na2CO3+H2O===NaBr+NaBrO3+2NaHCO3
√
解析:由图可知,向浓缩、酸化后的海水中通入氯气,氯气与海水中的溴离子发生置换反应生成溴,用空气将溴从吹出塔中吹出,向吸收塔中通入二氧化硫气体和水,二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,向蒸馏塔中通入氯气和水蒸气,氯气与氢溴酸发生置换反应生成溴,蒸馏出的溴经冷凝得到产品。由流程信息分析可知,“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节,选项A正确。海水中Br- 经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集,选项B正确。吸收塔中发生的反应为二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr,选项C正确。
5.(2024·丹东高一质检)某工厂对海水提纯后的母液(苦卤)进行综合开发利用的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.步骤②中可用热空气对Br2进行富集
B.可以用NaBr溶液除去工业Br2中微量的Cl2
C.工业上可通过电解MgCl2溶液的方法获得镁单质
D.用石灰乳沉淀Mg2+的好处是原料易得、价格低廉
√
解析:A项,苦卤中主要含K+、Mg2+、Br-,步骤①中发生反应:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,Br-被氧化为Br2,可利用溴的挥发性分离溴单质,利用热空气吹出Br2,达到富集的目的,正确;B项,Cl2可与NaBr反应得到Br2,正确;C项,工业上可通过电解熔融MgCl2的方法获得镁单质,而不是电解MgCl2溶液,错误。
|归纳拓展|萃取与分液
1.萃取
(1)利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法叫萃取。
(2)萃取后,可以用分液漏斗把互不相溶的两种液体分开,从而达到提取某物质的目的。
2.操作步骤
3.注意事项
(1)萃取剂必须具备的三个条件:
①萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;
②萃取剂和溶质互不发生反应;
③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
(2)萃取和分液的主要仪器是分液漏斗。
课时跟踪检测
(选择题第1~9小题,每小题3分,第12小题5分,本检测满分70分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
1.中华文化博大精深,蕴含了很多化学原理和规律,下列文中描述的变化过程与金属冶炼原理无关的是 ( )
A.《浪淘沙》:“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”
B.《天工开物》:“炉甘石(ZnCO3)与煤饼混合,密封加热”
C.《梦溪笔谈》:“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”
D.《抱朴子》:“丹砂(HgS)烧之成水银”
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
2.金属锂是密度最小的金属,等质量的不同金属,锂可以释放出更多的电子,故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,则冶炼金属锂应采用的方法是 ( )
A.电解法 B.热还原法
C.热分解法 D.铝热法
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系:
金属锂的活动性介于钠与镁之间,应采用电解法冶炼金属锂。
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3.下列有关金属的工业制法中,正确的是 ( )
A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
B.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
C.制铁:以铁矿石、焦炭为原料,用焦炭经一系列反应产生的CO还原得铁
D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融氯化铝得到铝
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解析:工业上用电解熔融氯化钠的方法制得金属钠,电解氯化钠溶液生成NaOH、氢气和氯气,无法制得金属钠,故A错误;工业上用海水为原料,经一系列过程制得氯化镁固体,用电解熔融氯化镁的方法制得金属镁,不用热还原法制得金属镁,故B错误;工业上以铁矿石、焦炭为原料,用焦炭经一系列反应产生的一氧化碳还原铁矿石制得铁,故C正确;氯化铝是共价化合物,熔融状态时不能导电,电解熔融氯化铝无法制得金属铝,工业上从铝土矿中获得氧化铝,用电解熔融氧化铝的方法制得金属铝,故D错误。
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4.海水资源的利用具有非常广阔的前景。下列关于海水资源利用的说法不合适的是 ( )
A.电解法分解海水,制取洁净的热能资源氢气
B.采用太阳光照射法晒制工业用食盐
C.针对能源现状,大力开发潮汐能
D.从海水中提取铀用于核工业
解析:电解法分解海水制取氢气,消耗大量的电能,经济效益差,发展前景不乐观。
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5.(2024·安徽宿州高一检测)下列关于金属的说法不正确的是 ( )
A.在Ar气氛中发生反应TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti,是为了防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气、二氧化碳等作用
B.古代炒钢技术是将生铁加热成半液体和液体状,加入铁矿粉不断搅拌,即成熟铁。该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
C.中国银行发行的中国航天普通纪念币,材质为双色铜合金,该纪念币能完全溶解于稀硫酸中
D.C919国产大飞机采用了大量先进的复合材料和第三代铝锂合金,其中铝单质在工业上采用电解熔融氧化铝制取
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解析:高温下Mg、Ti与氧气、二氧化碳反应,因此TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti在Ar气氛中发生反应,Ar作保护气,防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气、二氧化碳等作用,故A正确;古代炒钢技术是将生铁加热成半液体和液体状,加入铁矿粉不断搅拌,主要是生铁中的碳与空气中氧气反应而降低碳的含量,即成熟铁,该法与近代往生铁水中吹空气炼钢原理相似,故B正确;铜不与稀硫酸反应,因此该纪念币不能完全溶解于稀硫酸中,故C错误;在工业上采用电解熔融氧化铝制取铝单质,故D正确。
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6.(2024·济南高一检测)钛(Ti)有“未来钢铁”之称,工业上常以反应:TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2获得海绵状钛,该反应进行时是在( )
A.稀有气体中 B.空气中
C.氮气中 D.CO2气体中
解析:因为镁可以与氧气、氮气和二氧化碳反应,所以应选择没有这些气体存在的反应环境,故A正确。
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7.海水淡化可采用膜分离技术。如图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中其他各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水。对加压后右侧海水成分变化分析正确的是 ( )
A.溶质质量增大 B.溶剂质量不变
C.溶液质量不变 D.溶质质量分数增大
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解析:根据题目信息“对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中其他各种离子不能通过淡化膜”可知,加压后右侧溶剂质量减小,溶质质量不变,溶液质量减小,溶质质量分数增大。
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8.(2024·江苏如皋高一调研)海水中含有丰富的化学资源,可从中提取多种化工原料。某工厂从海水中制得精盐并用于生产烧碱、氯气等的工业流程如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
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A.步骤②所加试剂的顺序可为:Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液
B.步骤③发生的反应是氯碱工业的主要反应
C.步骤④用到的仪器有酒精灯、玻璃棒、坩埚等
D.步骤①中涉及化学变化
解析:A项,步骤②所加试剂顺序应该是Na2CO3在BaCl2之后,错误;C项,步骤④是蒸发结晶,用到蒸发皿不是坩埚,错误;D项,步骤①只是蒸发,不涉及化学变化,错误。
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9.海水提镁的主要流程如下:
下列说法正确的是( )
①试剂M是盐酸 ②流程中的反应全部都是非氧化还原反应
③操作b只是过滤
④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2
⑤电解熔融MgCl2比电解熔融MgO制金属镁更节约能量
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A.①②③④⑤ B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
解析:电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,因此②是错误的。③操作b应是蒸发、结晶、过滤,因此③是错误的。
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10.(11分)冶炼金属常用以下几种方法:①以C、CO或H2作还原剂还原 ②利用铝热反应原理还原 ③电解法 ④热分解法
下列金属各采用哪种方法还原最佳 填序号。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。
解析:Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法制取,故选①;
①
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(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。
解析:Na、Mg、Al性质活泼通常用电解法制取,故选③;
(3)Hg等不活泼金属 。
解析:Hg等不活泼金属,通常用热分解法制取,故选④;
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。
解析:V、Cr、Mn、W等高熔点金属通常用铝热反应制取,故选②。
③
④
②
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11.(12分)(2024·广东肇庆高一检测)浩瀚的大海具有丰富的可以开发和利用的化学资源。根据如图所示流程回答下列问题:
(1)①操作A是 (填实验操作名称)和过滤。
蒸发结晶
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②粗盐中常含有少量泥沙及Ca2+、Mg2+、等杂质离子,除杂步骤中试剂①~③可行的添加顺序有 (填字母)。
A.①Na2CO3 ②BaCl2 ③NaOH
B.①BaCl2 ②NaOH ③Na2CO3
C.①NaOH ②Na2CO3 ③BaCl2
D.①BaCl2 ②Na2CO3 ③NaOH
BD
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解析:海水经过蒸发结晶和过滤得到粗盐,除去Ca2+、Mg2+、等杂质离子需要用到试剂Na2CO3 、NaOH、BaCl2,然后蒸发结晶得到精盐;苦卤中加入石灰乳得到氢氧化镁,加盐酸得到氯化镁,浓缩后降温结晶得到氯化镁固体,电解后得到单质镁;苦卤中还有溴,通入氯气后,得到溴水,通入二氧化硫后反应生成氢溴酸,通入氯气和水蒸气生成溴水,用萃取剂萃取后蒸馏得到单质溴。
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(1)操作A是蒸发结晶和过滤。加入过量BaCl2 除去,加入过量NaOH除去Mg2+,加入过量Na2CO3 除去Ca2+,同时还可以除去多余的BaCl2 ,加入过量HCl除去多余的NaOH和Na2CO3 ,加热蒸发除去HCl,同时得到精盐,B符合;加入过量BaCl2 除去,加入过量Na2CO3 除去Ca2+,同时还可以除去多余的BaCl2 ,加入过量NaOH除去Mg2+,加入过量HCl除去多余的NaOH和Na2CO3 ,加热蒸发除去HCl,同时得到精盐,D符合。
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(2)结合原料来源及经济效益,最适合作为试剂④的是 (填字母)。
A.烧碱 B.纯碱溶液
C.石灰乳 D.澄清石灰水
C
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解析:海水经过蒸发结晶和过滤得到粗盐,除去Ca2+、Mg2+、等杂质离子需要用到试剂Na2CO3 、NaOH、BaCl2,然后蒸发结晶得到精盐;苦卤中加入石灰乳得到氢氧化镁,加盐酸得到氯化镁,浓缩后降温结晶得到氯化镁固体,电解后得到单质镁;苦卤中还有溴,通入氯气后,得到溴水,通入二氧化硫后反应生成氢溴酸,通入氯气和水蒸气生成溴水,用萃取剂萃取后蒸馏得到单质溴。
(2)石灰乳成本比氢氧化钠和碳酸钠便宜,浓度比澄清石灰水浓度大,最适合作为试剂④。
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(3)①写出操作C中通Cl2发生反应的离子方程式:
;可以用水蒸气将Br2吹出的原因是___________
;图中虚线框内流程的主要目的是 。
②操作D中用到的装置为 (填字母)。
2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
Br2受热易
挥发
富集Br2
a
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解析:海水经过蒸发结晶和过滤得到粗盐,除去Ca2+、Mg2+、等杂质离子需要用到试剂Na2CO3 、NaOH、BaCl2,然后蒸发结晶得到精盐;苦卤中加入石灰乳得到氢氧化镁,加盐酸得到氯化镁,浓缩后降温结晶得到氯化镁固体,电解后得到单质镁;苦卤中还有溴,通入氯气后,得到溴水,通入二氧化硫后反应生成氢溴酸,通入氯气和水蒸气生成溴水,用萃取剂萃取后蒸馏得到单质溴。
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(3)操作C中通Cl2,HBr被氧化生成Br2,反应的离子方程式为2Br-+Cl2===Br2+2Cl-; Br2的沸点低,受热易挥发,可以用水蒸气吹出Br2;图中虚线框内流程的主要目的是使Br2的浓度提高,富集Br2;操作D为萃取后蒸馏得到Br2,用蒸馏装置,故选a。
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高阶思维训练(选做题)
12.据《天工开物》记载,我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌),其原理如图2。已知锌的熔点为420 ℃、沸点为906 ℃。则下列说法不正确的是( )
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A.升炼倭铅过程包含氧化还原反应
B.“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的
C.“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化
D.冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体
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解析:“升炼倭铅”发生的化学反应:ZnCO3 CO2↑+ZnO、CO2+C 2CO、ZnO+CO Zn(g)+CO2,有氧化还原反应,A正确;“锌火”是未反应完的CO和Zn蒸气从“兜室”逸出燃烧形成的,B正确;Zn易被空气氧化,为防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔绝空气,C正确;反应区温度达到1 100~1 300 ℃时,Zn变为蒸气与杂质分离,在“兜室”冷凝为液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点而低于Zn的沸点),D错误。
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13.(15分)(2024·甘肃陇南高一检测)钛(Ti)被誉为“第三金属”,广泛用于航天、国防领域。以金红石(主要成分是TiO2)为原料制备高纯度钛的流程如图。回答下列问题:
已知:常温下,钛不与7%以下的盐酸、5%以下的硫酸反应,能与浓盐酸、浓硫酸反应。
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(1)TiO2中Ti的化合价为 。
解析:根据题意知,焦炭、金红石粉、氯气灼烧时发生反应2C+TiO2+2Cl2 2CO+TiCl4,“还原”步骤中利用Mg的还原性强于Ti,发生反应2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti,得到Mg、Ti混合物,根据题中所给信息,加入3%硫酸,过滤,得到Ti单质,据此分析。
(1)TiO2中氧元素显-2价,由化合价代数和为0,因此Ti的化合价为+4价。
+4
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(2)“灼烧”时生成TiCl4反应的化学方程式为___________________
,在该反应中氧化剂是 (填化学式),标准状况下生成11.2 L氧化产物时转移电子的物质的量为 。
解析:根据题意知,焦炭、金红石粉、氯气灼烧时发生反应2C+TiO2+2Cl2 2CO+TiCl4,“还原”步骤中利用Mg的还原性强于Ti,发生反应2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti,得到Mg、Ti混合物,根据题中所给信息,加入3%硫酸,过滤,得到Ti单质,据此分析。
2C+TiO2+2Cl2
2CO+TiCl4
Cl2
1 mol
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(2)根据流程图可知,C转化成CO,TiO2转化成TiCl4,因此反应的化学方程式为2C+TiO2+2Cl2 2CO+TiCl4,氯元素的化合价降低,因此Cl2为氧化剂,氧化产物为CO,因此标况下生成11.2 L CO时转移电子的物质的量为×2=1 mol。
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(3)“还原”中通入氩气(Ar)的作用是_________________________
。由冶炼钛的原理可推知,钛在金属活动顺序表中的位置可能是 (填字母)。
A.铝之前 B.镁与铜之间 C.铜之后
解析:根据题意知,焦炭、金红石粉、氯气灼烧时发生反应2C+TiO2+2Cl2 2CO+TiCl4,“还原”步骤中利用Mg的还原性强于Ti,发生反应2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti,得到Mg、Ti混合物,根据题中所给信息,加入3%硫酸,过滤,得到Ti单质,据此分析。
隔绝空气,防止Mg、Ti与空
气发生反应
B
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(3)Mg能与空气发生反应,因此在“还原”步骤中通入氩气的作用是隔绝空气,防止Mg、Ti与空气中的成分发生反应;由冶炼钛的原理可知,钛在金属活动顺序表中比镁弱,但是其在常温下能与浓盐酸、浓硫酸反应,则其金属活动性比铜强,即在金属活动顺序表中可能介于Mg与Cu之间。
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(4)“酸浸”之后,过滤、洗涤、干燥后得到钛。检验钛是否洗净的操作是_____________________________________________________
。
解析:根据题意知,焦炭、金红石粉、氯气灼烧时发生反应2C+TiO2+2Cl2 2CO+TiCl4,“还原”步骤中利用Mg的还原性强于Ti,发生反应2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti,得到Mg、Ti混合物,根据题中所给信息,加入3%硫酸,过滤,得到Ti单质,据此分析。
取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加氯化钡溶液,若产生白
色沉淀,则钛未洗涤干净,反之则洗涤干净
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(4)“酸浸”后检验Ti是否洗涤干净,需要检验表面是否含有S,具体操作是取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加氯化钡溶液,若产生白色沉淀,则钛未洗涤干净,反之则洗涤干净。
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(5)“浸液”经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤,得到晶体W,若W的摩尔质量为246 g·mol-1,则W的化学式为 。
解析:根据题意知,焦炭、金红石粉、氯气灼烧时发生反应2C+TiO2+2Cl2 2CO+TiCl4,“还原”步骤中利用Mg的还原性强于Ti,发生反应2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti,得到Mg、Ti混合物,根据题中所给信息,加入3%硫酸,过滤,得到Ti单质,据此分析。
MgSO4·7H2O
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(5)“浸液”中的溶质为MgSO4,硫酸镁的摩尔质量为120 g·mol-1,则W中含有结晶水,结晶水的数目为=7,因此W的化学式为MgSO4·7H2O。课时跟踪检测(二十五) 金属矿物的开发利用 海水资源的开发利用
(选择题第1~9小题,每小题3分,第12小题5分,本检测满分70分)
1.中华文化博大精深,蕴含了很多化学原理和规律,下列文中描述的变化过程与金属冶炼原理无关的是 ( )
A.《浪淘沙》:“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”
B.《天工开物》:“炉甘石(ZnCO3)与煤饼混合,密封加热”
C.《梦溪笔谈》:“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”
D.《抱朴子》:“丹砂(HgS)烧之成水银”
2.金属锂是密度最小的金属,等质量的不同金属,锂可以释放出更多的电子,故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,则冶炼金属锂应采用的方法是 ( )
A.电解法 B.热还原法
C.热分解法 D.铝热法
3.下列有关金属的工业制法中,正确的是 ( )
A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
B.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
C.制铁:以铁矿石、焦炭为原料,用焦炭经一系列反应产生的CO还原得铁
D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融氯化铝得到铝
4.海水资源的利用具有非常广阔的前景。下列关于海水资源利用的说法不合适的是 ( )
A.电解法分解海水,制取洁净的热能资源氢气
B.采用太阳光照射法晒制工业用食盐
C.针对能源现状,大力开发潮汐能
D.从海水中提取铀用于核工业
5.(2024·安徽宿州高一检测)下列关于金属的说法不正确的是 ( )
A.在Ar气氛中发生反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti,是为了防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气、二氧化碳等作用
B.古代炒钢技术是将生铁加热成半液体和液体状,加入铁矿粉不断搅拌,即成熟铁。该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
C.中国银行发行的中国航天普通纪念币,材质为双色铜合金,该纪念币能完全溶解于稀硫酸中
D.C919国产大飞机采用了大量先进的复合材料和第三代铝锂合金,其中铝单质在工业上采用电解熔融氧化铝制取
6.(2024·济南高一检测)钛(Ti)有“未来钢铁”之称,工业上常以反应:TiCl4+2MgTi+2MgCl2获得海绵状钛,该反应进行时是在 ( )
A.稀有气体中 B.空气中
C.氮气中 D.CO2气体中
7.海水淡化可采用膜分离技术。如图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中其他各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水。对加压后右侧海水成分变化分析正确的是 ( )
A.溶质质量增大 B.溶剂质量不变
C.溶液质量不变 D.溶质质量分数增大
8.(2024·江苏如皋高一调研)海水中含有丰富的化学资源,可从中提取多种化工原料。某工厂从海水中制得精盐并用于生产烧碱、氯气等的工业流程如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.步骤②所加试剂的顺序可为:Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液
B.步骤③发生的反应是氯碱工业的主要反应
C.步骤④用到的仪器有酒精灯、玻璃棒、坩埚等
D.步骤①中涉及化学变化
9.海水提镁的主要流程如下:
下列说法正确的是 ( )
①试剂M是盐酸 ②流程中的反应全部都是非氧化还原反应 ③操作b只是过滤 ④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2 ⑤电解熔融MgCl2比电解熔融MgO制金属镁更节约能量
A.①②③④⑤ B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
10. (11分)冶炼金属常用以下几种方法:①以C、CO或H2作还原剂还原 ②利用铝热反应原理还原
③电解法 ④热分解法
下列金属各采用哪种方法还原最佳 填序号。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。
(3)Hg等不活泼金属 。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。
11. (12分)(2024·广东肇庆高一检测)浩瀚的大海具有丰富的可以开发和利用的化学资源。根据如图所示流程回答下列问题:
(1)①操作A是 (填实验操作名称)和过滤。
②粗盐中常含有少量泥沙及Ca2+、Mg2+、等杂质离子,除杂步骤中试剂①~③可行的添加顺序有 (填字母)。
A.①Na2CO3 ②BaCl2 ③NaOH
B.①BaCl2 ②NaOH ③Na2CO3
C.①NaOH ②Na2CO3 ③BaCl2
D.①BaCl2 ②Na2CO3 ③NaOH
(2)结合原料来源及经济效益,最适合作为试剂④的是 (填字母)。
A.烧碱 B.纯碱溶液
C.石灰乳 D.澄清石灰水
(3)①写出操作C中通Cl2发生反应的离子方程式: ;可以用水蒸气将Br2吹出的原因是 ;图中虚线框内流程的主要目的是 。
②操作D中用到的装置为 (填字母)。
高阶思维训练(选做题)
12.据《天工开物》记载,我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌),其原理如图2。已知锌的熔点为420 ℃、沸点为906 ℃。则下列说法不正确的是 ( )
A.升炼倭铅过程包含氧化还原反应
B.“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的
C.“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化
D.冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体
13.(15分)(2024·甘肃陇南高一检测)钛(Ti)被誉为“第三金属”,广泛用于航天、国防领域。以金红石(主要成分是TiO2)为原料制备高纯度钛的流程如图。回答下列问题:
已知:常温下,钛不与7%以下的盐酸、5%以下的硫酸反应,能与浓盐酸、浓硫酸反应。
(1)TiO2中Ti的化合价为 。
(2)“灼烧”时生成TiCl4反应的化学方程式为 ,在该反应中氧化剂是 (填化学式),标准状况下生成11.2 L氧化产物时转移电子的物质的量为 。
(3)“还原”中通入氩气(Ar)的作用是 。由冶炼钛的原理可推知,钛在金属活动顺序表中的位置可能是 (填字母)。
A.铝之前 B.镁与铜之间 C.铜之后
(4)“酸浸”之后,过滤、洗涤、干燥后得到钛。检验钛是否洗净的操作是 。
(5)“浸液”经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤,得到晶体W,若W的摩尔质量为246 g·mol-1,则W的化学式为 。
课时跟踪检测(二十五)
1.A
2.选A 金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系:
金属锂的活动性介于钠与镁之间,应采用电解法冶炼金属锂。
3.选C 工业上用电解熔融氯化钠的方法制得金属钠,电解氯化钠溶液生成NaOH、氢气和氯气,无法制得金属钠,故A错误;工业上用海水为原料,经一系列过程制得氯化镁固体,用电解熔融氯化镁的方法制得金属镁,不用热还原法制得金属镁,故B错误;工业上以铁矿石、焦炭为原料,用焦炭经一系列反应产生的一氧化碳还原铁矿石制得铁,故C正确;氯化铝是共价化合物,熔融状态时不能导电,电解熔融氯化铝无法制得金属铝,工业上从铝土矿中获得氧化铝,用电解熔融氧化铝的方法制得金属铝,故D错误。
4.选A 电解法分解海水制取氢气,消耗大量的电能,经济效益差,发展前景不乐观。
5.选C 高温下Mg、Ti与氧气、二氧化碳反应,因此TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中发生反应,Ar作保护气,防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气、二氧化碳等作用,故A正确;古代炒钢技术是将生铁加热成半液体和液体状,加入铁矿粉不断搅拌,主要是生铁中的碳与空气中氧气反应而降低碳的含量,即成熟铁,该法与近代往生铁水中吹空气炼钢原理相似,故B正确;铜不与稀硫酸反应,因此该纪念币不能完全溶解于稀硫酸中,故C错误;在工业上采用电解熔融氧化铝制取铝单质,故D正确。
6.选A 因为镁可以与氧气、氮气和二氧化碳反应,所以应选择没有这些气体存在的反应环境,故A正确。
7.选D 根据题目信息“对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中其他各种离子不能通过淡化膜”可知,加压后右侧溶剂质量减小,溶质质量不变,溶液质量减小,溶质质量分数增大。
8.选B A项,步骤②所加试剂顺序应该是Na2CO3在BaCl2之后,错误;C项,步骤④是蒸发结晶,用到蒸发皿不是坩埚,错误;D项,步骤①只是蒸发,不涉及化学变化,错误。
9.选D 电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,因此②是错误的。③操作b应是蒸发、结晶、过滤,因此③是错误的。
10.解析:(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法制取,故选①;(2)Na、Mg、Al性质活泼通常用电解法制取,故选③;(3)Hg等不活泼金属,通常用热分解法制取,故选④;(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属通常用铝热反应制取,故选②。
答案:(1)① (2)③ (3)④ (4)②
11.解析:海水经过蒸发结晶和过滤得到粗盐,除去Ca2+、Mg2+、等杂质离子需要用到试剂Na2CO3 、NaOH、BaCl2,然后蒸发结晶得到精盐;苦卤中加入石灰乳得到氢氧化镁,加盐酸得到氯化镁,浓缩后降温结晶得到氯化镁固体,电解后得到单质镁;苦卤中还有溴,通入氯气后,得到溴水,通入二氧化硫后反应生成氢溴酸,通入氯气和水蒸气生成溴水,用萃取剂萃取后蒸馏得到单质溴。
(1)操作A是蒸发结晶和过滤。加入过量BaCl2 除去,加入过量NaOH除去Mg2+,加入过量Na2CO3 除去Ca2+,同时还可以除去多余的BaCl2 ,加入过量HCl除去多余的NaOH和Na2CO3 ,加热蒸发除去HCl,同时得到精盐,B符合;加入过量BaCl2 除去,加入过量Na2CO3 除去Ca2+,同时还可以除去多余的BaCl2 ,加入过量NaOH除去Mg2+,加入过量HCl除去多余的NaOH和Na2CO3 ,加热蒸发除去HCl,同时得到精盐,D符合。
(2)石灰乳成本比氢氧化钠和碳酸钠便宜,浓度比澄清石灰水浓度大,最适合作为试剂④。
(3)操作C中通Cl2,HBr被氧化生成Br2,反应的离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-; Br2的沸点低,受热易挥发,可以用水蒸气吹出Br2;图中虚线框内流程的主要目的是使Br2的浓度提高,富集Br2;操作D为萃取后蒸馏得到Br2,用蒸馏装置,故选a。
答案:(1)①蒸发结晶 ②BD (2)C
(3)①2Br-+Cl2Br2+2Cl- Br2受热易挥发 富集Br2 ②a
12.选D “升炼倭铅”发生的化学反应:ZnCO3CO2↑+ZnO、CO2+C2CO、ZnO+COZn(g)+CO2,有氧化还原反应,A正确;“锌火”是未反应完的CO和Zn蒸气从“兜室”逸出燃烧形成的,B正确;Zn易被空气氧化,为防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔绝空气,C正确;反应区温度达到1 100~1 300 ℃时,Zn变为蒸气与杂质分离,在“兜室”冷凝为液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点而低于Zn的沸点),D错误。
13.解析:根据题意知,焦炭、金红石粉、氯气灼烧时发生反应2C+TiO2+2Cl22CO+TiCl4,“还原”步骤中利用Mg的还原性强于Ti,发生反应2Mg+TiCl42MgCl2+Ti,得到Mg、Ti混合物,根据题中所给信息,加入3%硫酸,过滤,得到Ti单质,据此分析。
(1)TiO2中氧元素显-2价,由化合价代数和为0,因此Ti的化合价为+4价。
(2)根据流程图可知,C转化成CO,TiO2转化成TiCl4,因此反应的化学方程式为2C+TiO2+2Cl22CO+TiCl4,氯元素的化合价降低,因此Cl2为氧化剂,氧化产物为CO,因此标况下生成11.2 L CO时转移电子的物质的量为×2=1 mol。
(3)Mg能与空气发生反应,因此在“还原”步骤中通入氩气的作用是隔绝空气,防止Mg、Ti与空气中的成分发生反应;由冶炼钛的原理可知,钛在金属活动顺序表中比镁弱,但是其在常温下能与浓盐酸、浓硫酸反应,则其金属活动性比铜强,即在金属活动顺序表中可能介于Mg与Cu之间。
(4)“酸浸”后检验Ti是否洗涤干净,需要检验表面是否含有S,具体操作是取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加氯化钡溶液,若产生白色沉淀,则钛未洗涤干净,反之则洗涤干净。
(5)“浸液”中的溶质为MgSO4,硫酸镁的摩尔质量为120 g·mol-1,则W中含有结晶水,结晶水的数目为=7,因此W的化学式为MgSO4·7H2O。
答案:(1)+4 (2)2C+TiO2+2Cl22CO+TiCl4 Cl2 1 mol
(3)隔绝空气,防止Mg、Ti与空气发生反应 B
(4)取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加氯化钡溶液,若产生白色沉淀,则钛未洗涤干净,反之则洗涤干净
(5)MgSO4·7H2O
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