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
一、选择题(本题共6个小题，每小题5分，共计30分，1～4小题只有一个选项符合题意，5、6两个小题有两个选项符合题意)
1．下列说法错误的是
( )。
A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再用
B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步
C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液
D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等
解析 活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。
答案 C
2．下列金属一般用电解熔融盐的方法冶炼的是
( )。
A．活动性强的金属 B．活动性弱的金属
C．人类较早使用的金属 D．明代作货币的金属
解析 金属活动性强的金属如Na、K、Mg、Ca等，一般用电解熔融盐的方法冶炼。
答案 A
3．用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是
( )。
A．MnO2 B．WO3 C．Cr2O3 D．Co3O4
解析 用铝热法还原金属氧化物时，Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂。在反应中金属氧化物被还原为单质，显然，在氧化物中金属化合价越高，变为单质时需获得的电子就越多，消耗铝也越多；金属氧化物中金属的化合价分别为Mn(＋4)、W(＋6)、Cr(＋3)、Co(＋8/3)，Co耗铝最少。
答案 D
4．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼出来的金属是
( )。
A．Fe B．Cu C．Ag D．Hg
解析 铜的盐溶液与铁等较活泼的金属可发生置换反应。
答案 B
5．下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是
( )。
A．加热Al2O3 B．加热CuO
C．电解熔融NaCl D．铝粉和Fe2O3共热
解析 金属钠是活泼金属，用电解法制取；CuO和Al2O3加热难以分解；D项中铝粉和Fe2O3组成铝热剂，可将Fe2O3中的铁还原成单质。
答案 AB
6．铝用来焊接钢轨是利用
( )。
A．铝同氧气反应生成稳定的保护层
B．铝是强还原剂
C．铝热反应放出大量热
D．铝合金强度大
解析 铝是强还原剂，铝热反应放出大量的热，可达到很高的温度，生成了氧化铝和液态铁，从而将钢轨焊接在一起。
答案 BC
二、填空题(本题共2个小题，共计20分)
7．(10分)铁是地壳中含量很丰富的元素， 金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常用焦炭来冶炼铁。
(1)写出焦炭在高炉中所参与的两个反应的化学方程式：
___________________________。
(2)写出赤铁矿被CO还原成铁的化学方程式：________________。
(3)实验室中可用CO还原Fe2O3，在加热Fe2O3前应________，直到无________现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生________现象，未反应完全的CO________(填“能”或“不能”)排放到大气中，应做________处理。
解析 (1)在冶炼铁的过程中，为提高C的利用率，先发生反应C＋O2CO2，再发生反应：CO2＋C2CO，用CO还原Fe2O3，接触更充分，效果更好。
(3)加热Fe2O3之前应先检验CO的纯度，否则会发生爆炸，由于CO有毒，故未完全反应的CO应点燃，以防污染环境。
答案 (1)C＋O2CO2，C＋CO22CO
(2)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(3)验纯 爆鸣 爆炸 不能 点燃
8．(10分)钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用以冶炼钛，主要有以下五个反应：
①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4
③H2TiO3TiO2＋H2O
④TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4↑＋2CO↑
⑤TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
(1)针对以上五个反应，下列叙述错误的是________。
A．反应①是非氧化还原反应
B．反应②生成了两种酸
C．反应④中的TiO2是氧化剂
D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强
(2)钛具有很强的耐腐蚀性，以下对其原因的分析正确的是________。
A．钛是像金、铂一样的不活泼金属
B．金属钛的表面易形成致密的氧化膜
C．钛与氧气、酸等腐蚀剂不反应
D．钛有很高的强度
解析 (1)在反应①中没有化合价的变化，反应②中，化学式H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式。反应④中，钛元素的化合价保持不变，氯气是氧化剂，碳是还原剂，反应⑤，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。
(2)题目中一开始就指出：钛是一种活泼的金属，但是钛耐腐蚀性强，联系金属铝的性质，铝表面易形成致密的保护膜，阻止反应继续进行，以此类推钛，很容易选择B。
答案 (1)C (2)B
一、选择题(本题共4个小题，每小题5分，共计20分，1～3小题只有一个选项符合题意，4小题有两个选项符合题意)
1．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，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
解析 可以根据金属活泼性与金属冶炼方法之间的联系解答本题，锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即电解法。
答案 A
2．下列化工生产原理错误的是
( )。
①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠 ②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 ③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝 ④炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
A．②③ B．①③
C．①②③ D．②③④
解析 钠特别活泼，加入氯化镁溶液时钠先与水反应生成NaOH和H2，Mg2＋和OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，②错；冶炼铝使用的是Al2O3，③错；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但仍需要高温，④错。
答案 D
3．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是
( )。
A．Na，Mg，Al B．Na，K，Zn，Fe
C．Zn，Fe，Cu，Ag D．Mg，Al，Zn，Fe
解析 根据金属的活动性顺序有下列冶炼方法：①从K～Al，用电解法；②Zn～Cu用还原剂(如H2，CO等)还原法；③Hg和Ag用加热分解法2HgO2Hg＋O2↑。
答案 A
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＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl ④H2MoO4MoO3＋H2O
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是
( )。
A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排放
B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物
C．H2MoO4是一种弱酸
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3∶3∶2
解析 A项明显错误，生成物SO2对环境污染严重；B项，根据②中生成物(NH4)2MoO4可知，该化合物属于盐，对应的酸是H2MoO4，故MoO3不属于碱性氧化物，B项错；C项，根据反应③H2MoO4是一种不溶性酸，故H2MoO4是弱酸；D项，1 mol H2、1 mol CO和1 mol Al作还原剂时，失去的电子数分别为2 mol、2 mol和3 mol，还原等量的MoO3，故转移电子相同，此时n(H2)∶n(CO)∶n(Al)＝3∶3∶2。
答案 CD
二、填空题(本题共3个小题，共计30分)
5．(10分)如图所示：
用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层滤纸取出，在底部剪一个小孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置一盛沙的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题：
(1)写出该反应的化学方程式：__________，
在该反应中________是氧化剂，________是还原剂，该反应称为________反应。
(2)选出该实验的实验现象(填写在横线上)：________。
①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；③纸漏斗的下部被烧穿；④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。
(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：________；蒸发皿盛沙：________；镁条：________；氯酸钾：________。
解析 (1)铝热反应为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。
(2)①②③④全为该铝热反应的现象。
(3)铝热反应实验中①为使熔融物易落下通常在内层纸漏斗底部剪一个孔；②为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛沙子；③反应中镁条引起氯酸钾分解；④氯酸钾引发铝热反应。
答案 (1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 Fe2O3 Al 铝热 (2)①②③④ (3)使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引起氯酸钾分解 引发铝热反应
6．(8分)钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下，钛不和非金属、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。地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2)目前大规模生产钛的方法是：
第一步：金红石、碳粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式是______________________，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)此反应的化学方程式是__________________。
(2)简述由上述所得产物中获取金属钛的步骤______________。
解析 化学方程式的书写可直接根据题中所给出的条件和反应物、生成物来写。提取金属钛时，结合题目所给信息，常温下钛不和强酸反应，但镁能溶解，从而选择盐酸提纯。
答案 第一步：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO 碳粉
第二步：(1)TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2
(2)加入足量盐酸，除去过量金属镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体得金属钛
7．(12分)实验室中用含少量CO2杂质的CO来还原铁的氧化物FexOy并证明CO能够还原FexOy，且本身被氧化为CO2，实验所提供的各种仪器和药品如下：
(1)实验时，上述仪器装置的正确连接顺序是(填写各接口的代号)。混合气体―→________，________接(F)，(E)接________，________接________，________接________。
(2)在装置乙中发生反应的化学方程式是_______________________。
(3)在装置甲中发生反应的化学方程式是______________。
(4)丙装置中澄清石灰水的作用是_______________。
(5)经定量测定，0.4 g FexOy与CO反应生成的气体通入过量的澄清石灰水中，生成0.75 g白色沉淀，则FexOy中x值是________，y值是________。
(6)实验过程中，能说明CO能够还原FexOy的实验现象是___________。能够说明CO被氧化成CO2的实验现象是____________。
解析 据实验目的，分析每个装置的作用，然后连接；x、y值的计算依据C守恒关系CO～CO2～CaCO3
n(CaCO3)＝n(CO)＝＝7.5×10－3mol
FexOy中氧的质量为44 g·mol－1×7.5×10－3mol－28 g·mol－1×7.5×10－3mol＝0.12 g
n(Fe)＝＝0.005 mol，
n(O)＝＝0.007 5 mol，
＝
答案 (1)D C A B H G I
(2)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
(3)FexOy＋yCOxFe＋yCO2
(4)检验CO2是否除净
(5)2 3
(6)固体粉末从红色变黑色 丁中澄清石灰水变浑浊
第2课时 海水资源的开发利用
一、选择题(本题共6个小题，每小题5分，共计30分，1～4小题只有一个选项符合题意，5、6两个小题有两个选项符合题意)
1．水资源非常重要，虽然地球70%的面积被海水所包围，但淡水的比例只有2.5%，且其中绝大部分以冰川和其他形式存在，实际能够用来饮用的水不足全球淡水总量的1%。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 海水中含有Na＋、Mg2＋、Cl－及SO等，这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高，可用蒸馏的方法将其分离，A项正确；上述杂质的溶入使海水的密度大于淡水，B项正确；雪与雨水成分相同，是水蒸发后凝结而成的，含矿物质很少，而深井中的水不断与硅酸盐矿物质接触，其中溶有许多矿物质，C项正确；由于水在4 ℃时密度最大，因此在0～4 ℃之间，温度越高水的密度越大，而在4 ℃以上时，温度越高水的密度越小，D项错误。
答案 D
2．许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能从海水中获得的物质是
( )。
A．Cl2、Br2、I2 B．Na、Mg、Al
C．食盐、淡水 D．NaOH、H2
解析 A、B、D中的物质必须经化学变化，才能够从海水中获取。
答案 C
3．从海水中提取的溴约占世界溴年产量的，从海水中提取溴的主要步骤可表示为
( )。
A．氧化→吸收→吹出 B．氧化→吹出→吸收
C．吹出→氧化→吸收 D．吹出→吸收→氧化
解析 从海水中提取溴，先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质，再用热空气吹出后用碱液吸收。
答案 B
4．NaCl是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(或物质)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 在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
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 灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取后的混合溶液中苯在上层，应从分液漏斗上口倒出，C项错误。
答案 D
6．海水淡化可采用膜分离技术，如下图所示，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，而海水中的各种离子不能透过淡化膜。下列对加压后右侧海水成分变化的分析正确的是
( )。
A．溶质质量不变 B．溶液质量不变
C．溶质的质量分数增大 D．溶质的质量分数不变
解析 根据题给信息：水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜可知，淡化膜右侧溶质不变，溶剂减少，溶液质量减小，故溶质的质量分数增大。
答案 AC
二、填空题(本题共2个小题，共计20分)
7．(10分)海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
(1)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。__________________________
(2)实验室将粗盐制成精盐的过程中，溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：
①溶解：________________。
②过滤：__________________________。
③蒸发：________________。
解析 (1)为防止引入新杂质，可用MgCl2溶液或Mg(NO3)2溶液将Ca(OH)2转化为Mg(OH)2，然后过滤洗涤得Mg(OH)2。
(2)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速固体的溶解；在过滤时使用玻璃棒引流，可防止液体外溅；蒸发结晶过程中，使用玻璃棒搅拌，可防止因局部过热而使液体或晶体飞溅。
答案 (1)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤 (2)搅拌，加速固体溶解 引流，防止液体外溅 搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅
8．(10分)溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg·L－1。实验室模拟海水中溴的提取。
实验方法：将适量新制氯水加入到20 mL富含溴离子的海水中(海水可以用0.1 mol·L－1的NaBr溶液代替)，把溴置换出来。氯水中的氯气作________________剂，涉及反应的离子方程式为__________________。
得到的单质溴可以用有机溶剂在________(仪器)中实现萃取富集，萃取试剂用________、苯等，得到的有机层显________色。
解析 把溴离子转化为溴单质时，溴离子发生氧化反应，因此需要氧化剂，氯气可以将Br－氧化为Br2。根据萃取的原理，要从水溶液中萃取某种溶质，所选择的萃取剂一定要和水互不相溶。溴单质在有机溶剂中的颜色是橙色到橙红色。
答案 氧化 Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 分液漏斗 四氯化碳 橙(橙红)
一、选择题(本题共4个小题，每小题5分，共计20分，1～3小题只有一个选项符合题意，4小题有两个选项符合题意)
1．从海水中提取的溴占世界溴年产量的左右。已知溴水呈橙色，将SO2气体通入溴水时，可以使溴水褪色。则下列有关叙述中正确的是
( )。
A．SO2使溴水褪色，显示了SO2的漂白性
B．SO2使溴水褪色，显示了SO2的还原性
C．从溴水中提取单质溴，可以用乙醇进行萃取
D．SO2是形成酸雨的唯一污染物
解析 因为SO2具有较强的还原性，而溴单质具有较强的氧化性，将SO2气体通入溴水时，发生反应：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr而使溴水褪色。由于乙醇和水互溶，故不能作萃取剂(从溴水中提取溴)。酸雨有硫酸型酸雨(主要由SO2导致)和硝酸型酸雨(主要由NO和NO2导致)两种。
答案 B
2．海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源。下图是从海水中提取某些原料的流程图。
下列有关说法正确的是
( )。
A．第①步中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液―→NaOH溶液―→BaCl2溶液―→过滤后加盐酸
B．工业上通过氯碱工业制取金属钠
C．从第③步到第⑤步的目的是浓缩、富集溴单质
D．第②步的反应条件是高温加热
解析 分析流程图，除去粗盐中的杂质时，应先加氯化钡溶液再加碳酸钠溶液，以除去过量的钡离子，A错；氯碱工业的产品是氢氧化钠、氯气和氢气，得不到金属钠，B错；溴离子在海水中的浓度较小，必须经过浓缩、富集才有利于得到溴单质，C对；MgCl2·6H2O高温加热时，由于镁离子水解，最终得到的是氧化镁，得不到氯化镁，D错。
答案 C
3．甲、乙、丙三溶液各含有一种X－(X－为Cl－、Br－或I－)，向甲中加入淀粉溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有
( )。
A．Br－、I－、Cl－ B．Br－、Cl－、I－
C．I－、Br－、Cl－ D．Cl－、I－、Br－
解析 向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，应是溴水的颜色，则甲中必含有Br－，被Cl2置换生成了Br2，由此否定了C、D；再加丙溶液，颜色无明显变化，说明丙溶液中不含I－，否则加入后应被Br2所置换，生成I2，溶液应为蓝色，与题给条件不符，则丙溶液只能含有Cl－，I－必在乙溶液中。因此甲、乙、丙溶液依次含有Br－、I－、Cl－。
答案 A
4．检验海带中碘元素的实验中，发生如下反应：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O，下列对该反应的叙述中不正确的是
( )。
A．I2为氧化产物
B．H2O2既作氧化剂又作还原剂
C．氧化性强弱顺序为H2O2＜I2
D．生成1 mol I2时转移2 mol电子
解析 该反应中I2为氧化产物，H2O2作氧化剂，根据氧化性由强到弱的顺序为氧化剂>氧化产物，所以氧化性H2O2>I2；反应中每生成1 mol I2，转移2 mol电子。
答案 BC
二、填空题(本题共3个小题，共计30分)
5．(8分)随着全球淡水资源危机日益严重，世界各国都把目光投向了占全球总水量约97%的汪洋大海，希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。
(1)海水淡化由来已久。二次大战时，一艘为盟军运送军事物资的商船遇难漂流到一座荒岛上。为了获取淡水，船员们将救生艇上的铜皮空气箱拆下，在空气箱上加盖一块边缘向内卷曲形成水槽的铜盖，做成一个简易蒸馏器。加热箱内的海水，水蒸气在盖顶冷凝后顺着边缘流进水槽。再滴入淡水桶内。根据上述文字的描述，为下图简易蒸馏器示意图补画铜盖。
(2)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列属于海水预处理的是________(填序号)。
①淡水收集 ②除掉悬浮物 ③杀灭海洋生物 ④除掉海水中的盐分 ⑤水质检测 ⑥降低海水浑浊度
(3)为了检验所收集的淡水中是否含有氯离子，通常采用的试剂是_________。
解析 (2)中①⑤属于海水淡化后的处理，④属于脱盐，②③⑥属于海水预处理。 (3)检验Cl－的方法是加入硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。
答案 (1)如图
(2)②③⑥ (3)AgNO3溶液和稀硝酸
6．(10分)镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下：
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用________，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂的量应为________________。
(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是_____________。
(3)试剂②选用________；写出其反应的离子方程式_______。
(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后产生镁和氯气，该反应的化学方程式为________。
解析 (1)工业上常加入廉价的石灰乳使海水中的MgSO4转化为Mg(OH)2；为使MgSO4完全转化为Mg(OH)2，应加入过量石灰乳。
(2)加入石灰乳产生Mg(OH)2，通过过滤将Mg(OH)2分离出来。
(3)用盐酸溶解Mg(OH)2，反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
(4)工业上电解熔融MgCl2制取Mg，反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
答案 (1)石灰乳 过量 (2)过滤 (3)盐酸 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O (4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
7．(12分)利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下。
(1)提取溴的过程中，经过两次Br－→Br2转化的目的是________，吸收塔中发生反应的离子方程式是__________。用平衡移动原理解释通空气的主要目的是_______。
(2)从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶体的主要操作是________________、过滤、洗涤、干燥。
(3)依据上述流程，若将10 m3海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl2的体积为________L(忽略Cl2的溶解)。
解析 (2)由于得到的是MgCl2·6H2O，所以需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等步骤，而不能直接将溶液蒸干。(3)10 m3海水中Br－的质量为104L×64×10－3 g·L－1＝640 g，根据Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，可知一次转化消耗89.6 L Cl2(标准状况下)，两次需要179.2 L Cl2(标准状况下)。
答案 (1)对溴元素进行富集 SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO 通入空气将溴蒸气带出，使Br2(aq)Br2(g)平衡向右移动 (2)加热浓缩、冷却结晶
(3)179.2
第二节 资源综合利用 环境保护
一、选择题(本题共6个小题，每小题5分，共计30分，1～4小题只有一个选项符合题意，5、6两个小题有两个选项符合题意)
1．在石油工业中，将重油制成乙烯的方法是
( )。
A．裂化 B．裂解 C．干馏 D．分馏
解析 将重油制成气态不饱和烃，应采取比裂化更高的温度才可以实现，即采用裂解的方法。
答案 B
2．下列石油的炼制和加工过程，属于物理变化的是
( )。
A．分馏 B．重整 C．裂化 D．裂解
答案 A
3．有关煤的叙述中不正确的是
( )。
A．煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质
B．煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分
C．煤除了含有C元素外，还含有少量的N、H、S、O等元素
D．煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键
解析 该题主要考查煤的成分及利用，煤是有机物和少量无机物组成的混合物，煤焦油是煤干馏的产物之一，不属于煤本身的成分，故选B项。
答案 B
4．环境污染已成为人类社会面临的重大问题，各种污染数不胜数，下列词语与环境污染无关的是
( )。
①温室效应 ②赤潮 ③酸雨 ④光化学污染 ⑤臭氧空洞 ⑥水俣病 ⑦潮汐 ⑧大脖子病 ⑨水华
A．①③④⑨ B．⑦⑧
C．⑥⑦⑧ D．②⑤⑦
解析 ⑦潮汐是由地球自转引起的自然现象，⑧大脖子病是人体缺碘引起的，它们与环境污染无关。
答案 B
5．“预防污染”要求我们利用各种手段减少各种污染物的排放，提高资源和能源的利用效率，绿色化学是“预防污染”的基本手段，下列各项中属于绿色化学的是
( )。
A．处理废弃物 B．治理污染点
C．减少有毒物排放 D．杜绝污染源
解析 “绿色化学”力求副产品的“零排放”采用的是“预防污染”的手段，杜绝污染源。
答案 D
6．空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持，下列措施不利于“蓝天工程”建设的是
( )。
A．推广使用燃煤脱硫技术，防治污染
B．政府推行购车补贴政策，促进汽车消费
C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染
D．加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应速度
解析 联系题给的信息“蓝天工程”，再结合选项中的“污染物质”，很容易得出正确结论。需要注意的是，学生往往忽略“不利于”三个字，而选错答案。
答案 BD
二、填空题(本题共2个小题，共计20分)
7．(8分)石油裂化和裂解过程得到的CH2===CH2，在一定条件下可以聚合成高分子化合物。含有结构的化合物与CH2===CH2一样，可在一定条件下聚合成高分子化合物。
(1)广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑料，是由聚合成的，其化学方程式是____________。
(2)电器包装中大量使用的泡沫塑料的主要成分是聚苯乙烯()，它是由________________(写结构简式)聚合而成的。
解析 加聚反应方程式的书写：a.反应物分子前面要写上n，表示n个分子参加反应；b.生成物就是把反应物分子中的双键打开一个，在双键两端的碳原子上各伸出一条短线，然后用[ ]括起来，最后在右下角写上n；c.一定要注意加聚时只是双键碳反应，写聚合物时原来的主链不一定是链节上的主链。
8．(12分)由于我国煤储藏量相对比石油和天然气丰富，能源消费以煤为主。将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，效率又不高，因而国家大力提倡煤的综合利用。实施“煤变油”，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气(CO和H2)，再催化合成甲醇或烃类等液态能源。
(1)用CO和H2合成甲醇的化学方程式是_________________。
(2)用CO和H2合成烃(CnHm)的化学方程式是__________。
(3)气化和液化的优点是___________________________。
解析 根据题目中的信息，结合化学反应前后原子守恒写出方程式；优点是清洁和高效。
答案 (1)CO＋2H2CH3OH
(2)nCO＋
(3)使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率
一、选择题(本题共4个小题，每小题5分，共计20分，1～3小题只有一个选项符合题意，4小题有两个选项符合题意)
1．下列说法正确的是
( )。
A．煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，是取之不尽的
B．煤是由无机物和有机物组成的复杂的混合物，主要含有碳和氢两种元素
C．石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素
D．煤和石油都是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的
解析 煤、石油、天然气三大矿物燃料在地球上的蕴藏量是有限的，不是取之不尽的，A错；煤主要含有碳元素，而不是碳和氢两种元素，B错，C正确；石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化形成的，D中只说是由古代植物遗体形成，还有动物遗体，D错。
答案 C
2．将煤块粉碎，经脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是
( )。
①使煤充分燃烧，提高煤的利用率 ②减少SO2的产生，避免造成“酸雨” ③减少有毒的CO产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析 将煤块粉碎，目的是使煤充分燃烧，提高煤的利用率；对煤进行脱硫处理，目的是减少煤燃烧过程中产生过多的SO2；将煤在适当过量的空气中燃烧，是使煤充分燃烧，减少CO的产生，减轻空气污染，但不会减少CO2的产生，无法避免“温室效应”。
答案 A
3．“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应符合绿色化学概念的是
( )。
A．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
B．制CuSO4：2Cu＋O22CuO
CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O
C．制Cu(NO3)2：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
D．制Cu(NO3)2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
解析 本题考查有关浓硫酸和硝酸与金属反应的产物特点、制取方案的优化和绿色化学知识。思考时注意反应物和产物的物理、化学性质，考虑其是否会带来污染、是否额外消耗能量、是否有腐蚀性、毒性、爆炸危险以及成本等，注意采用对比的方法。在选项A、C、D的产物中有二氧化硫和氮氧化物，有毒且污染环境，硫酸和硝酸的利用率低。而B选项没有气体产物，无污染物排放，硫酸的利用率高。
答案 B
4．下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列叙述错误的是
( )。
A．上图实验中发生了化学变化
B．液体X的pH＜7，液体Y是黑色黏稠状的煤焦油
C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D．液体Y是一种纯净物
解析 煤的干馏产物有NH3，易溶于水而呈碱性，pH>7，同时还生成了煤焦油，它的主要化学成分为芳香族化合物，是难溶于水的黏稠液体。煤干馏的气体产物中的氢气、一氧化碳具有还原性，可以还原CuO，气体产物中的C2H4可使溴水褪色。
答案 BD
二、填空题(本题共3个小题，共计30分)
5．(10分)已知煤的近代结构模型如图所示。
回答下列问题：
(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得____________的重要来源。
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的____________、____________等气体物质，造成严重的大气污染。
(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物苯并[α]芘的排放量也减少，同时节煤20%～30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其固硫过程________________、________________。
(4)为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有____________、____________、____________等。
解析 从煤的结构模型图可以看出，它是工业上芳香烃的重要来源；直接燃烧会产生SO2及氮氧化物而污染大气；石灰石固硫实际上是利用CaCO3分解产生的CaO结合SO2，在煤燃烧时生成CaSO4；煤的干馏、气化、液化等是对煤的综合利用的重要方法。
答案 (1)芳香烃 (2)SO2 氮氧化物 (3)CaCO3CaO＋CO2↑ 2CaO＋2SO2＋O22CaSO4 (4)干馏 气化 液化
6．(8分)为了防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上采用生石灰和含硫的煤混合使用以“固硫”(避免硫的化合物进入大气)，最后生成石膏。试回答：
(1)整个“固硫”反应所涉及的反应类型包括：①化合反应②分解反应 ③置换反应 ④复分解反应 ⑤氧化还原反应 ⑥非氧化还原反应 ⑦离子反应 ⑧非离子反应(分子反应)。其中正确的是
( )。
A．①⑤⑥⑦ B．①②③⑤⑧
C．①⑤⑥⑧ D．②④⑤⑦
(2)第一步“固硫”反应的化学方程式中所需气态物质的化学计量数为
( )。
A．1 B．2 C．3 D．4
(3)比较此法与石灰石粉末与含硫煤混合法哪个更好些________(A.生石灰 B．石灰石)，原因是________。
(4)你认为减少酸雨产生可采取的措施是
( )。
①少用煤作燃料 ②把工厂的烟囱造高 ③先将燃料煤脱硫 ④在土壤中加石灰防止酸化 ⑤开发新能源，避免含S、N的氧化物大量排放
A．①②③ B．②③④⑤ C．①③⑤ D．①③④⑤
解析 (1)在含硫的煤中加生石灰“固硫”的反应是CaO＋SO2===CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4，可见所涉及到的反应类型有化合反应、氧化还原反应、非氧化还原反应和非离子反应。
(2)易错选B。主要是不清楚哪一个反应是第一步“固硫”反应。
(3)有的学生误答石灰石粉末与含硫煤混合法更好。忽略了石灰石分解为CaO需消耗很高能量，浪费煤，使生产成本提高。
(4)易错选A、B或D。错误的原因是不能正确应用已有知识来全面分析具体问题。把烟囱造高不能减少SO2的排放量；在土壤中施加石灰虽可中和酸雨造成的酸性，但不属于减少酸雨而采取的措施。
答案 (1)C (2)A (3)A 此法节约煤，成本低 (4)C
7．(12分)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，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化，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应遵循的原则为__________________，
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，装入药品之前要检查装置的气密性。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；试管Ⅱ中有液体生成，说明生成4个碳原子数以上的烃，因为常温、常压下，4个碳原子数以上的烃大都呈液态，试管 Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生成常温、常压下呈气态的5个碳原子数以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取卤素单质；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，特别是提高汽油的产量和质量。
答案 (1)从下往上，从左往右 检查装置的气密性 导气和冷凝气体
(2)裂化生成了碳原子数大于4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
(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
