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第2课时 海水资源的开发利用
1.水资源是发展国民经济不可缺少的重要自然资源。在世界许多地方,对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度,同时有许多地区也濒临水资源利用的不平衡。下列关于水的说法错误的是( )
A.蒸馏法是海水淡化的方法之一
B.淡水的密度小于海水的密度
C.融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D.0 ℃以上,温度越高,水的密度越小
解析:海水中溶有Na+、M、Cl-和S等,这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高,可用蒸馏法将其分离,A正确;上述杂质的溶入使水溶液的密度增大,B正确;雪和雨水成分相同,是水蒸发形成的水蒸气凝结而成的,含矿物质很少,而深井中的水不断地与硅酸盐矿物质接触,其中溶有许多矿物质,C正确;由于水在4 ℃时密度最大,在0~4 ℃之间时,密度逐渐增大,而在4 ℃以上时水的密度逐渐减小,D错误。
答案:D
2.从海水中提取金属镁的生产步骤有:①浓缩结晶、②加熟石灰、③加盐酸、④过滤、⑤熔融电解,正确的生产顺序是( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③①②
C.②④③①⑤ D.③④②①⑤
解析:海水中含有M,加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀:M+2OH-Mg(OH)2↓,过滤可得到Mg(OH)2固体。将Mg(OH)2转化为MgCl2,MgCl2溶液经浓缩结晶,然后电解熔融MgCl2可得金属镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
答案:C
3.从海水中提取溴的主要反应为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,下列说法正确的是( )
A.溴离子具有氧化性
B.氯气是还原剂
C.该反应属于复分解反应
D.氯气的氧化性比溴单质的强
解析:溴离子中的Br为-1价,处于最低价态,没有氧化性;在反应中Cl2中的Cl价态由0价降低到-1价,作氧化剂;从基本反应类型来看,该反应属于置换反应;氯气为氧化剂,Br2为氧化产物,因此,氯气的氧化性比溴单质的强。
答案:D
4.海洋是非常巨大的资源宝库,以下有关海洋资源开发和利用的说法,不正确的是( )
A.海水中的元素种类很多,富集程度大
B.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等
C.海水中除H2O外,还含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、F等多种元素
D.由于与岩石、大气和生物相互作用,海水中溶解和悬浮着大量无机物和有机物
解析:海水中的元素种类很多,但很多元素的富集程度却很低。
答案:A
5.从海带中提取碘的实验过程中,涉及下列操作,其中正确的是( )
解析:物质的灼烧应该选用耐高温的坩埚,A错;过滤操作中,向漏斗中加液要用玻璃棒引流,B错;碘的苯溶液在上层,应由分液漏斗的上口倒出,C错;溶于苯的碘可以用蒸馏法分离,D对。
答案:D
6.NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料,下列以NaCl为原料的产品(物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A.①②③④⑤ B.①②③④
C.①②③⑤ D.①②④⑤
解析:电解NaCl的水溶液可制得NaOH、H2、Cl2;H2、Cl2可合成HCl;NaCl溶液又可与CO2、NH3反应来制备NaHCO3,NaHCO3热分解可得Na2CO3;电解熔融的NaCl可制备金属钠。
答案:A
7.在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采取下面的工艺流程生产单质碘。
试回答下列问题:
(1)乙、丁中溶质的化学式为 、 。
(2)第③步操作中主要反应的离子方程式是 (填序号)。
A.Fe+2Ag+Fe2++2Ag
B.Fe+3Ag+Fe3++3Ag
C.Fe+2AgIFe2++2Ag+2I-
D.Fe+3AgIFe3++3Ag+3I-
(3)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是 。
(4)第⑤步操作的反应原理:3Ag+4HNO33AgNO3+NO↑+2H2O,其中,HNO3的作用是( )
A.氧化剂 B.还原剂 C.酸 D.催化剂
(5)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是 和 (不要求写具体步骤)。
(6)检验得到I2的方法是 。
解析:根据框图可知,向含I-的卤水中加入AgNO3溶液,则甲为AgI,加入过量铁屑,置换出AgI中的银,则乙为FeI2,单质银中过量铁屑可用稀硫酸除去;FeI2中通入过量Cl2得到I2和FeCl3,则丁为FeCl3;第⑤步操作的反应中硝酸部分价态降低,说明硝酸起氧化剂和酸的作用;利用碘单质的特性,可以用升华或萃取的方法提取出碘;一般用淀粉能否变蓝检验是否得到单质碘。
答案:(1)FeI2 FeCl3 (2)C
(3)用稀硫酸除去银中过量铁屑 (4)AC
(5)升华法 溶剂萃取法
(6)取少量加入淀粉溶液,若变蓝,说明得到了单质碘,若不变蓝,则没有得到单质碘
8.海洋中有大量的宝贵资源。被称为“海洋元素”的溴,其工业制法为把海水浓缩得盐卤,然后加热到363 K,控制pH为3.5,通入氯气把溴置换出来,然后用一种气体X把溴吹出,再用纯碱溶液吸收,这时,溴转化为溴离子和溴酸根,最后用硫酸酸化,单质溴可从溶液中析出。
(1)把溴吹出的气体X,最可能用下面的 (填序号)。
A.乙烯 B.空气 C.氩气 D.CO2
(2)某同学对上述工艺提出改进意见,认为氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可,你认为其建议是否合理。 (填“是”或“否”),并说出理由 。
(3)提取溴的工厂往往会因为溴的挥发而造成空气污染,某实验小组准备收集工厂的空气测定溴的含量,提供乙醇溶液、蒸馏水、饱和Na2SO3溶液、饱和NaBr溶液,请你为他们设计收集一瓶工厂的空气的方法 。
(4)纯碱溶液吸收溴的化学方程式为 ,硫酸酸化得到单质溴的离子方程式为 。
解析:(1)吹出的溴单质用Na2CO3溶液吸收,不能用CO2吹出Br2,是因为CO2与Na2CO3能发生反应,乙烯与溴单质发生加成反应,氩气的使用在工业上成本较高,因此最可能用的是空气。
(2)直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂,还会造成一部分溴流失,且需从萃取剂中分离出液溴,使成本增加。
(3)收集工厂内的空气,只需把装满饱和NaBr溶液的试剂瓶带到工厂后,把其中的液体倒出,然后密封试剂瓶,即得一瓶工厂内的空气。
(4)根据题中提供的信息,Br2与Na2CO3反应的化学方程式为3Br2+3Na2CO35NaBr+NaBrO3+3CO2↑,然后用硫酸酸化得单质溴的离子方程式为5Br-+6H++Br3Br2+3H2O。
答案:(1)B
(2)否 需大量萃取剂,污染大,利用率低
(3)把装满饱和NaBr溶液的试剂瓶带到工厂,在工厂内把其中的液体全部倒出,然后加盖密封
(4)3Br2+3Na2CO35NaBr+NaBrO3+3CO2↑ 5Br-+6H++Br3Br2+3H2O
9.(2013·福建福州高一检测)从海水中可提取多种化工原料,下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题:
(1)粗盐中含有C、M、S等杂质离子,精制时所用试剂为:A.盐酸;B.BaCl2溶液;C.NaOH溶液;D.Na2CO3溶液。则加入试剂的顺序是 (填序号)。
(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式: 。
(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2,其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为 。
(4)用海滩上的贝壳制取Ca(OH)2,而不从异地山中开凿石灰石制取,主要考虑到什么问题 。
(5)从经济效益角度看,该化工厂厂址应选在 。
解析:(1)该小题属于离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2+、Mg2+、S时,不能带入新的杂质离子。所以,解此题的关键是把握好加入离子的顺序:①Ba2+必须在C之前加入;②C、OH-必须在H+之前加入,所以B、C不分先后,而D、A本身既分先后,又必须放在B、C之后才能满足条件。
(2)由贝壳制取Ca(OH)2的过程为CaCO3CaOCa(OH)2。
(3)漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,可将Cl2通入石灰乳中制得。
(4)海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件,不用运输,就地取材,从经济效益角度考虑是有利的。
(5)由此可见,应在海滩建化工厂或在沿海陆地建厂。
答案:(1)B—C—D—A或C—B—D—A
(2)CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2OCa(OH)2
(3)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(4)经济效益
(5)海边
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第四章 化学与自然资源的开发利用
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
第1课时 金属矿物的开发利用
1.(2013·湖北黄石高一检测)化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用。下列认识正确的是( )
A.人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其在自然界的分布无关
B.人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品
C.工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、Al
D.工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4
解析:选项A,人类对金属的认识与其在自然界中的分布有着密切的关系。选项B,石油是不可再生资源,总有一天,石油会消耗殆尽,它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法。选项C,AlCl3是共价化合物,电解熔融AlCl3得不到Al。选项D,将铜粉放在稀硫酸中,不断通入空气,加热即可生成CuSO4。
答案:D
2.(2013·河北衡水高一检测)在冶金工业上,均不能用通常的化学还原剂制得的一组是( )
A.Na、Ca、Mg、Al、K
B.Na、K、Zn、Fe、Hg
C.Zn、Fe、Cu、Ag、Sn
D.Mg、Al、Zn、Fe、Pb
解析:A项中的金属均为活泼金属,通常用电解法冶炼。
答案:A
3.(2013·山东临沂高一检测)成语、诗词话科学——对下列成语或诗句所描述现象的解释,你认为错误的是( )
成语或诗句 用化学知识解释
A 唐代李白诗句“风吹柳花满店香” 这是生活中常见的一种分子扩散运动
B “烈火见真金” 金的性质稳定,在烈火中也不会发生反应
C 明代于谦诗句“粉身碎骨浑不怕” 它指石灰石碾碎成粉末状的物理变化过程
D 成语“百炼成钢” 通过反复锤炼,减少铁合金中碳元素的质量分数
解析:诗句“粉身碎骨浑不怕”,描述的是生石灰遇水由块状变成粉末状的过程,是化学过程。
答案:C
4.下列化工原理生产中错误的是( )
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠 ②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁 ③用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝 ④工业上用电解氯化镁的方法制取金属镁
A.②③ B.①③
C.①②③ D.②③④
解析:工业上一般采用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠;若将钠加入到氯化镁溶液中,发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl,所以不能冶炼金属镁;氯化铝属于共价化合物,因此不能用氯化铝作原料,通过电解的方法得到金属铝;由于MgO、MgCl2均为离子化合物且熔点:MgCl2答案:A
5.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )
A.金属的化合价高低
B.金属的活动性强弱
C.金属的导电性强弱
D.金属在地壳中的含量多少
解析:金属开发利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关,而金属冶炼的难易程度取决于金属的活动性强弱。
答案:B
6.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不与非金属、强酸反应,红热时,却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛铁矿石之一是金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是:
第一步:金红石、炭粉混合,在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 ,该反应的还原剂是 。
第二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。
(1)写出此反应的化学方程式: ;
(2)简述从上述所得产物中获取金属钛的步骤: 。
解析:①常温时钛不与非金属、强酸反应;②红热时钛可与常见非金属单质反应。可类比一般不活泼金属氧化物,选用碳作还原剂制得金属,金属再与Cl2生成氯化物。两反应合并的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。
(1)Mg为活泼金属,在氩气作为保护气的环境中还原TiCl4:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。(2)还原出的Ti与Mg混合,分离时用强酸,因钛不与强酸反应,所以可将上述产物溶于过量的盐酸中,然后过滤、洗涤,即可得到纯净的钛。
答案:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO C
(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti
(2)将还原后的产物溶于过量的盐酸中,过滤、洗涤,即可得到纯净的钛
7.黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可制备硫和铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是 (填元素符号)。
(2)上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是 (填序号)。
a.高空排放
b.用于制备硫酸
c.用纯碱溶液吸收制Na2SO3
d.用浓硫酸吸收
(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。方法为:
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤。
②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
根据以上信息回答下列问题:
a.除去Al3+的离子方程式是 。
b.选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。
所选试剂为 。证明炉渣中含有FeO的实验现象为 。
解析:(1)分析化学方程式中各元素化合价可知:Cu由+2价→0价,O由0价→-2价,铜元素、氧元素在反应中被还原。
(2)二氧化硫污染环境,不能排入空气中。浓硫酸不能吸收二氧化硫,也不能消耗二氧化硫。二氧化硫可以“变废为宝”制硫酸,也可以用纯碱吸收制亚硫酸钠。
(3)Al3+与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,而Fe3+与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀,过滤,将Al3+除去。反应的离子方程式为A+4OH-Al+2H2O。若要证明炉渣中含有FeO需要首先将其溶解,生成可溶性的亚铁盐,结合试剂分析可知,将该溶液加入到高锰酸钾溶液中,亚铁离子具有强还原性,因此,可以使高锰酸钾溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。
答案:(1)Cu、O
(2)bc
(3)a.A+4OH-Al+2H2O
b.稀硫酸、KMnO4溶液 用稀硫酸浸取炉渣所得的溶液能使KMnO4溶液褪色
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