第八章 化学与可持续发展 综合训练 （含解析） 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第八章 化学与可持续发展
一、单选题
1．我国海带产量居世界第一位，除供食用外，主要用于制碘。实验室提取碘的途径如下：
下列有关叙述错误的是
A．实验室可在表面皿中焙烧干海带
B．“氧化”时，可选用的试剂有O2、H2O2等
C．海带灰中含有难溶于水的无机物
D．“系列操作”有过滤、萃取、分液、蒸馏等
2．化学与生产、生活等密切相关。下列说法错误的是（ ）
A．“光化学烟雾”的形成与氮氧化合物有关
B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C．于谦诗句“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”描述的大理石分解是吸热反应
D．屠呦呦因发现青蒿素(C15H22O5)荣获诺贝尔奖。青蒿素是可以人工合成的有机高分子化合物
3．化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是( )
A．明矾、漂白粉、臭氧的净水原理相同
B．硅胶可用作干燥剂
C．煤的干馏和石油的分馏都属于物理变化
D．亚硝酸钠是一种食品防腐剂，使用时其用量可以不加限制
4．下列有关煤和石油的说法正确的是
A．石油分馏的产品是纯净物 B．石油的裂解可得到乙烯
C．煤中含有苯、甲苯和粗氨水 D．裂化汽油不能使酸性溶液褪色
5．海水中含有丰富的化学资源，可从中提取多种化工原料。某工厂对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示。下列说法不正确的是
A．步骤①可先依次加入过量 BaCl2、Na2CO3和 NaOH 溶液，过滤后再加入盐酸调节 pH
B．步骤②发生的反应是氯碱工业的主要反应
C．步骤③通入 Cl2可制得 Br2，说明 Cl2的氧化性大于 Br2
D．工业上可通过电解 MgCl2溶液的方法获得镁单质
6．下列做法利于环境保护的是
A．燃烧废旧电线提取铜线
B．工业废水直接排入河流、湖泊中
C．淘汰落后产能，将污染严重的企业从城市迁往农村
D．减少化石能源的使用，大力发展太阳能、风能等新能源
7．下列说法不正确的是
A．从煤焦油中可以分离得到苯、甲苯、二甲苯等有机化合物
B．可燃冰是不可再生能源
C．胶棉是含氮量低的硝化纤维
D．石油的分馏属于化学变化
8．下列说法不正确的是
A．电解熔融氯化镁可制取金属镁
B．生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和石英
C．可用蒸发结晶的方法从碘水中提取碘单质
D．工业制备硫酸的主要设备为沸腾炉、接触室和吸收塔
9．下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(　　)
A．煤就是碳，属于单质
B．石油产品都可用于加成反应
C．天然气是一种清洁的化石燃料
D．石油裂解得到的汽油是纯净物
10．下列有关叙述正确的是
A．氧化还原反应中，一种元素被氧化，一定有另一种元素被还原
B．镁铝合金材料比镁和铝熔点高，硬度大
C．在合金中加入适量合适的稀土金属，能大大改善合金的性能
D．实验室中少量金属钠常保持在煤油中，实验时多余的钠不能放回原瓶中
11．下列关于物质的制备、生产的说法正确的是（ ）
A．实验室制取Cl2：盛浓盐酸的分液漏斗不能用长颈漏斗代替
B．工业制取金属铝：电解熔融AlCl3
C．实验室制取NH3：可用无水CaCl2干燥
D．实验室制取NO：可用上排空气法收集
12．工业上冶炼金属镁采用的方法是
A．电解法 B．热分解法 C．热还原法 D．热氧化法
13．下列关于有机物的说法错误的是
A．可由制得，可萃取碘水中的碘
B．石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物
C．苯不能使溶液褪色，因此苯不能发生氧化反应
D．乙醇、乙酸和乙酸乙酯能用饱和溶液鉴别
14．下列说法正确的是（　　）
A．烷烃的同分异构体只有2种
B．淀粉、纤维素和蛋白质在酸催化下完全水解后的产物都是葡萄糖
C．、HCOOH和都能与银氨溶液发生银镜反应
D．煤的气化、液化和干馏发生的是物理变化
二、填空题
15．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以较活泼金属Na、Mg等还原。
③利用铝热反应原理用Al还原。
④电解法。
⑤热分解法。
下列金属各采用哪种方法还原最佳：
（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）V、Cr、Mn、W等不活泼金属______________________ 。
（4）K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是______________________ 。
16．回答下列问题
(1)汽车尾气(含CO、SO2、NO等)是城市空气的污染源之一，治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”(用铂、钯合金作催化剂)，它能使一氧化碳跟一氧化氮反应生成可参与大气循环的无毒气体。在汽车排气管上加装“催化转化器”，可使CO和NO反应产生可参与大气循环的无毒气体，请写出该反应的化学方程式：___________ 。该反应的还原剂为：___________氮元素的化合价___________(填“升高”或“降低”)。
(2)野外焊接铁轨常常采用铝热反应。
已知铝热反应的化学方程式为Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe，该反应所属基本反应类型是___________，在反应中铁元素的化合价___________(填“升高”或“降低”)，该元素的原子___________(填“失去”或“得到”)电子。发生氧化反应的是___________(填化学式，下同)，发生还原反应的是___________。
(3)用双线桥法标出电子转移的方向和数目
①Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe ___________
②Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑___________
三、计算题
17．取一定质量的Al粉和一定质量的某种铁的氧化物混合进行铝热反应，两者恰好完全反应。若在反应后混合物中加入足量的稀硫酸，产生H2的体积为V1L,另取相同质量的Al粉，加入足量稀硫酸，产生H2的体积为V2L（V1，V2均在标况下测定），则V2：V1=4：3。另取相同质量的铁的氧化物，加入盐酸溶解，消耗盐酸的物质的量为2.4mol；则：
(1)写出铝热反应方程式（以FexOy表示铁的氧化物）__________________。
(2)此铁的氧化物的化学式为_________。
(3)铝粉的物质的量为____________。
18．现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应，将反应后的固体分为两等份，进行如下实验(计算pH时假定溶液体积没有变化)：
①向其中一份固体中加入100 mL2.0 mol/L的NaOH溶液，加热使其充分反应后过滤，测得滤液的pH=14。
②向另一份固体中加入140 mL 4.0 mol/L的HCl溶液，使固体全部溶解，测得反应后所得溶液中只有H+、Fe2+和Al3+三种阳离子且pH=0。
(1)写出该铝热反应的化学方程式_____________________________
(2)这包铝热剂中铝粉的质量为_________ , 氧化铁粉末的质量______________
四、实验题
19．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，主要以碘化物形式存在。有一化学课外小组用海带 为原料制取少量碘单质，他们将海带灼烧成灰，用水浸泡一段时间(让碘化物充分溶解在水中)， 得到海带灰悬浊液，然后按以下实验流程提取单质碘：
（1）指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：①_______，③_______。
（2）操作③中所用的有机试剂可以是________(填序号)A．四氯化碳 B．乙醇，简述选择其理由________。
（3）操作过程③可以分解为如下几步：
A．检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；
B．把50mL碘水和15mL 有机溶剂(你所选的)加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；
C．倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；
D．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；
E．静置、分层。
F．将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准；
G．旋开活塞，用烧杯接收下层溶液；
H．从分液漏斗上口倒出上层液体；
①上述F步操作的目的是：____；
②最后碘的有机溶液是通过_____获得(填“漏斗上口”或“漏斗下口”)。
（4）从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液，还需要经过蒸馏，观察如图所示实验装置，指出其错误之处并加以改正_____。
（5）进行上述蒸馏操作时，使用水浴的原因是 _______，最后晶态碘在________里聚集。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【分析】海带干焙烧成海带灰，加水溶解，悬浊液中含有KI，过滤、加氧化剂，将I-氧化成I2，加CCl4或者苯萃取碘，分液，蒸馏得到碘单质。
【详解】A．实验室焙烧干海带应该在坩埚中灼烧，故A错误；
B．“氧化”KI时，可选用的试剂有O2、H2O2等，故B正确；
C．海带灰溶于水呈悬浊液，含有难溶于水的无机物，故C正确；
D．根据分析可知“系列操作”有过滤、萃取、分液、蒸馏等，故D正确；
故答案为A。
2．D
【详解】A．以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成“光化学烟雾”的主要气体，故A正确；
B．绿色化学是对环境友好型化学，要求原料物质中所有的原子完全被利用且全部转入期望的产品中，原子的利用率100%，无污染、无公害的化学，故B正确；
C．于谦诗句“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”描述的大理石分解要拆开化学键，是吸热反应，故C正确；
D．屠呦呦因发现青蒿素(C15H22O5)荣获诺贝尔奖。青蒿素是从中药青篙中提取的高效、速效抗疟药，故D错误；
故选D。
3．B
【详解】A．明矾净水原理是利用铝离子水解生成胶体，漂白粉、臭氧的净水是利用强氧化性，故A错误；
B．硅胶具有吸水性可以做干燥剂，故B正确；
C．煤的干馏属于化学变化，故C错误；
D．亚硝酸钠有毒，故使用时其用量应限制，故D错误；
故答案为B。
4．B
【详解】A．石油分馏是根据沸点不同分离各组分，产品不是纯净物，A错误；
B．石油的裂解可获得乙烯、丙烯、丁二烯、丁烯等短链烯烃，B正确；
C．煤中不含有苯、甲苯和粗氨水，煤干馏后可以得到苯、甲苯和粗氨水，C错误；
D．裂化汽油中含有不饱和烃，能使酸性KMnO4溶液褪色，D错误；
答案选B。
5．D
【详解】A．氯化钡可以除去硫酸根，碳酸钠可以除去钙离子和过量的钡离子，NaOH除去镁离子，为了除去过量钡离子，碳酸钠需要在氯化钡之后加入，然后过滤，向滤液中加入适量盐酸调节pH即可得精制的NaCl溶液，故A正确；
B．氯碱工业的主要反应即电解饱和食盐水得到NaOH和氯气的过程，故B正确；
C．步骤③通入Cl2可制得Br2，Cl2为氧化剂，Br2为氧化产物，说明Cl2的氧化性大于 Br2，故C正确；
D．电解氯化镁溶液得到的是氢氧化镁沉淀，应电解熔融氯化镁制取镁单质，故D错误；
综上所述答案为D。
6．D
【详解】A.燃烧废旧电线提取铜线，燃烧会产生大量有毒气体，污染环境，故A错误；
B.工业废水不可直接排入河流、湖泊中，否则会造成严重公害，故B错误；
C.淘汰落后产能，将污染严重的企业从城市迁往农村，污染严重的企业迁往农村照样会引起污染，不能解决环境污染问题，故C错误；
D.减少化石能源的使用，大力发展太阳能、风能等新能源，才能真正解决污染问题，故D正确；
故答案选D。
7．D
【详解】A．煤干馏所得煤焦油中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物，利用蒸馏法可将它们分离出来，A正确；
B．天然气水合物又称“可燃冰”，分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成，是不可再生能源，B正确；
C．纤维素与混酸反应，可得纤维素硝酸酯，依据含氮量的不同，可分为胶棉和火棉，其中胶棉是含氮量低的硝化纤维，C正确；
D．石油的分馏是利用馏分沸点的差异进行的分离操作，属于物理变化，D不正确；
故选D。
8．C
【详解】A．电解熔融氯化镁，镁离子被氧化得到镁单质，A正确；
B．石英的主要成分是二氧化硅，石灰石成分为碳酸钙，二氧化硅与碳酸钙反应生成硅酸钙和二氧化碳，与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳，硅酸钠和硅酸钙为玻璃的主要成分，B正确；
C．碘易升华，不能蒸发结晶，C错误；
D．工业上制硫酸的设备分为三大部分，一是沸腾炉、二是接触室、三是吸收塔；在沸腾炉内煅烧黄铁矿生成二氧化硫，在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气结合，生成三氧化硫，三氧化硫流经吸收塔时，采用98.3%的浓硫酸吸收，使三氧化硫最终与水化合形成硫酸，D正确；
综上所述答案为C。
9．C
【分析】根据题中煤、石油、天然气可知。本题考查煤、石油、天然气的性质，运用煤、石油、天然气的性质分析。
【详解】A. 煤是由复杂的有机物和无机物组成的混合物，主要元素是碳，故A错误；
B.石油产品中的烷烃不能发生加成反应，故B错误；
C. 天然气的燃烧产物是二氧化碳和水，对环境污染小，是一种清洁的化石燃料，故C正确；
D. 石油裂解得到多种烃的混合物，故D错误；
答案选C。
10．C
【详解】A. 反应中只有硫元素的化合价变化，故A错误；
B. 合金的熔点一般低于各成分金属的熔点，故B错误；
C. 在合金中加入适量稀土金属或稀土金属的化合物，就能大大改善合金的性能，故C正确；
D. 实验室中少量金属钠常保持在煤油中，实验时多余的钠要放回原瓶中，故D错误；
故答案为：C。
11．A
【详解】A．实验室制取Cl2：盛浓盐酸的分液漏斗可以控制盐酸的用量，若使用长颈漏斗，则不能控制盐酸的用量；而且浓盐酸具有挥发性，挥发的HCl会导致大气污染，因此不能用长颈漏斗代替，A正确；
B．AlCl3是共价化合物，由分子构成，由于熔融状态时没有自由移动的离子，因此不能导电；要使用电解熔融Al2O3的方法治炼Al，B错误；
C．NH3会被无水CaCl2吸收，因此不能使用无水CaCl2干燥NH3，C错误；
D．NO容易与空气中的O2发生反应变为NO2，因此不能用排空气方法收集，应该使用排水方法收集，D错误；
故答案选A。
12．A
【详解】镁属于活泼金属，MgCl2是离子化合物，工业上常采用电解熔融状态下的MgCl2得到金属镁单质，故选项A正确；
答案选A。
13．C
【详解】A．甲烷与氯气发生取代反应生成四氯化碳，且碘不易溶于水，易溶于四氯化碳，则四氯化碳可萃取碘水中的碘，故A正确；
B．石油是指气态、液态和固态的烃类混合物，天然气的主要成分是甲烷，因此都是碳氢化合物，故B正确；
C．苯不能使KMnO4溶液褪色，苯可发生燃烧反应，则苯能发生氧化反应，故C错误；
D．乙醇与碳酸钠互溶，乙酸与碳酸钠反应生成二氧化碳，乙酸乙酯与碳酸钠溶液分层，现象不同可鉴别，故D正确；
故选C。
14．C
【详解】A．分子为C5H12为戊烷，戊烷的同分异构体有3种，正戊烷、异戊烷和新戊烷，分别为CH3-CH2-CH2-CH2-CH3、、，同分异构体3种，故A错误；
B．淀粉和纤维素在酸催化下完全水解后的产物都是葡萄糖，蛋白质含-CONH-，可水解最终生成氨基酸，故B错误；
C．HCOOCH3、HCOOH和CH3CH2CHO分子结构中都含有醛基，都能与银氨溶液发生银镜反应，故C正确；
D．煤的气化是生成一氧化碳和氢气、煤的液化是生成液态燃料如甲醇等，煤的干馏是隔绝空气加强热生成新物质，均有新物质生成，故均为化学变化，故D错误；
故选C。
15． ① ④ ③ ②。
【分析】(1) 冶炼Fe、Zn、Cu等中等活泼金属采用热还原法；
(2) 冶炼Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属采用电解法；
(3) 冶炼V、Cr、Mn、W等不活泼金属铝热法；
(4) 冶炼K、Rb、Cs、Ti等金属通常以活泼金属还原。
【详解】(1)冶炼Fe、Zn、Cu等中等活泼金属采用热还原法，常用C、CO或H2作还原剂，故答案为：①；
(2)冶炼Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属采用电解法，故答案为：④；
(3)冶炼V、Cr、Mn、W等高熔点金属采用铝热法，即利用铝热反应原理将这些金属的氧化物用金属铝还原成它们的单质，故答案为：③；
(4)冶炼K、Rb、Cs、Ti等金属通常以活泼金属Na、Mg等还原，故答案为：②。
16．(1) 2CO＋2NO=2CO2＋N2 CO 降低
(2) 置换反应 降低 得到 Al Fe2O3
(3)
【分析】(1)
根据题给信息： CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，该气体是CO2和N2，故化学反应方程式为：2CO+2NO 2CO2+N2 ；反应中一氧化碳中碳元素的化合价为+2价，二氧化碳中碳元素的化合价为+4价，化合价升高，失去电子，作还原剂，一氧化氮中氮元素的化合价为+2价，氮气中氮元素的化合价为0价，化合价降低，得到电子，作氧化剂；
(2)
该反应是由一种单质与一种化合物反应生成了另一种单质与另一种化合物，属于置换反应，反应中Fe2O3铁化合价+3价，生成物为铁单质化合价为0，所以铁元素的化合价降低，得电子，化合价降低发生还原反应，而铝元素的化合价升高，是失电子发生氧化反应，发生氧化反应的是Al，发生还原反应的是Fe2O3；
(3)
有电子转移的化学反应是氧化还原反应，其特征是有元素化合价升降，①中Fe元素化合价由变为0价、Al元素化合价由0价变为+3价，转移电子数为6，所以用双线桥表示为转移电子数为：
②Fe元素化合价由0价变为+2价、H元素化合价由+1价变为0价，所以属于氧化还原反应，转移电子数为2，所以用双线桥表示：
17．(1)2yAl+3FexOy3xFe+yAl2O3
(2)Fe3O4
(3)0.8mol
【分析】(1)根据铝热反应的概念及质量守恒；
(2)根据V1求出铁的质量，根据V2求出铝的质量，依据铝热反应的化学方程式及V2：V1=4：3；
(3)根据铁的氧化物与盐酸反应求出铁的氧化物的物质的量，再根据铝热反应求出铝粉的质量。
【详解】（1）因铝热反应是铝与金属氧化物反应生成氧化铝和金属，所以2yAl+3FexOy3xFe+yAl2O3；
（2）因两者恰好完全反应后，反应后混合物的成分为Fe和Al2O3，加入加入足量的稀硫酸后，铁能与稀硫酸反应：
解得：n(Fe)=mol；
另取相同质量的Al粉，加入足量稀硫酸，Al粉能与稀硫酸反应：
解得：n(Al)=mol；
根据
得：=，所以铁的氧化物的化学式为Fe3O4；
（3）因Fe3O4能与盐酸反应：
根据
故铝粉的物质的量为0.8mol。
18．(1)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
(2) 5.4g 9.6g
【详解】（1）铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；故答案为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；
（2）①中反应后氢氧根离子的物质的量为：1mol/L×0.1L=0.1mol，反应中消耗的氢氧化钠的物质的量为：2mol/L×0.1L－0.1mol=0.1mol，氢氧化钠与铝反应生成偏铝酸钠，则偏铝酸钠的物质的量为0.1mol，根据铝原子守恒可知原混合物中金属铝的物质的量0.2mol，质量是0.2mol×27g/mol＝5.4g；
②中反应后pH=0，则反应后氢离子的物质的量是0.14mol，由①可知，在第二个反应中Al3+的物质的量是0.1mol，氯离子的物质的量是0.56mol，所以根据氯离子守恒可知亚铁离子的物质的量为：(0.56-0.14-0.1×3)mol÷2=0.06mol；由Fe元素守恒可知，每份铝热剂中氧化铁的物质的量是0.03mol，则整包铝热剂中氧化铁的物质的量是0.06mol，质量是0.06mol×160g/mol=9.6g。故答案为：5.4g；9.6g；
【点睛】明确反应原理、发生的反应是解答的关键，注意守恒法的灵活应用。常见的守恒关系有：①反应前后元素种类和某种原子总数不变的原子守恒；②电解质溶液中的电荷守恒；③氧化还原反应中得失电子数守恒、原电池或电解池中两极通过的电子总数相等；④从守恒思想出发还可延伸出多步反应中的关系式，运用关系式法等计算技巧巧妙解题。
19． 过滤 萃取分液 A 不溶于水且溶解碘的能力远大于水 平衡压强，便于液体流出 漏斗下口 未垫石棉网加热，应垫石棉网加热；温度计水银球插到了液面下，应该在支管口附近的位置；冷却水方向反了，应该是下口进上口出 易控制温度，使蒸馏烧瓶内液体受热均匀 蒸馏烧瓶
【分析】以海带为原料获得少量碘单质：将海带在坩埚中灼烧得到海带灰，将海带灰浸泡得到海带灰悬浊液，然后采用过滤的方法将残渣和溶液分离，得到含有碘离子的溶液，向水溶液中通入适量Cl2，发生反应为2I-+Cl2=2Cl-+I2，向含有碘单质的水溶液中加入萃取剂，得到含碘有机溶液，最后蒸馏得到碘单质。据此分析解答。
【详解】(1)操作①是将溶液和不溶性固体分离，是过滤，操作③是从碘水中获取含碘有机溶液，可以采用萃取、分液的方法，故答案为过滤；萃取、分液；
(2)碘在萃取剂中的溶解度要大于在水中的溶解度，萃取剂和水不互溶，且萃取剂和碘不反应，可以选择四氯化碳，不能选用乙醇，因为乙醇易溶于水，故答案为A；四氯化碳不溶于水，且溶解碘的能力远大于水，乙醇易溶于水；
(3)①将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准，可以平衡压强，便于液体流出，故答案为平衡压强，便于液体流出；
②分液漏斗中的下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出，四氯化碳的密度大于水，含有碘单质的四氯化碳在下层，从漏斗下口放出，故答案为漏斗下口；
(4)由图可知，烧杯底部表面积大，加热需要石棉网使其受热均匀；温度计的水银球应与烧瓶支管口相平，测蒸汽温度；冷却水应下进上出，故答案为未垫石棉网加热，应垫石棉网加热；温度计水银球插到了液面下，应该在支管口附近的位置；冷却水方向反了，应该是下口进上口出；
(5)用酒精灯直接加热，温度变化快，而水浴加热，易于控制温度，能够使蒸馏烧瓶内溶液受热比较均匀；碘的沸点比四氯化碳高，最后碘在蒸馏烧瓶内聚集，故答案为易控制温度，使蒸馏烧瓶内液体受热均匀；蒸馏烧瓶