课时作业18 金属矿物的开发利用
一、选择题
1．下列金属：①铁 ②镁 ③锰 ④钒 ⑤铬，可用铝热法制备的有( )
A．①②④ B．①②③⑤
C．①③④⑤ D．①②③④⑤
【解析】 铝热法冶炼金属是利用了Al的还原性及反应过程中放出大量的热，可用于金属活动性比Al弱的金属的冶炼，题给五种金属中只有Mg的活动性比Al强，不能用铝热法制备。
【答案】 C
2．下列反应原理中，不符合工业冶炼金属实际情况的是( )
A．2HgO2Hg＋O2↑
B．4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn
C．2MgO2Mg＋O2↑
D．4CO＋Fe3O43Fe＋4CO2
【解析】 A项，Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将Hg从其化合物中还原出来，正确；B项，Mn、W等高熔点金属可利用铝热法冶炼，正确；C项，Mg为活泼金属，MgO在加热条件下难以分解，通常采用电解熔融MgCl2的方法冶炼，错误；D项，Fe处于金属活动性顺序表中的中间位置，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将Fe从其化合物中还原出来，正确。
【答案】 C
3．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。如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．金属的导电性强弱
B．金属在地壳中的含量多少
C．金属的化合价高低
D．金属的活动性强弱
【解析】 由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。
【答案】 D
4．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能治炼出金属锂的方法是( )
A．电解法 B．热还原法
C．热分解法 D．铝热法
【解析】 锂的金属性介于钠、镁之间，应该与Na、Mg的冶炼方法相同。
【答案】 A
5．在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na＋KCl??NaCl＋K，通过调整温度，可利用金属Na来制取K。
物质
K
Na
KCl
NaCl
熔点/℃
63.6
97.8
770
801
沸点/℃
774
883
1500
1413
根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为( )
A．770 ℃ B．801 ℃
C．850 ℃ D．770～801 ℃
【解析】 K、Na的活泼性相近，要从上述可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K气化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。在801～883℃合理。
【答案】 C
6．用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1 mol，消耗铝最少的是( )
A．MnO2 B．Cr2O3
C．WO3 D．CuO
【解析】 制备1 mol金属，根据氧化还原反应中得失电子数相等的原理，金属离子得电子数越多，需要铝的质量越大。而生成1 mol金属，该金属在化合物中化合价越高，则消耗铝越多；反之则越少。在这四种化合物中只有D项中Cu的化合价最低，故选D。
【答案】 D
7．下列说法错误的是( )
A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
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、氢气和活泼金属等
【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
8．以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2S＋O22Cu＋SO2。下列说法不正确的是( )
A．化合价发生变化的元素有3种
B．Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂
C．1 mol O2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4 mol
D．SO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料
【解析】 分析反应中化合价的变化：2＋2＋2＋2，反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生改变；Cu2S中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；根据S元素化合价的改变可知，当1 mol O2参加反应时，共转移电子6 mol；SO2催化氧化可得SO3，SO3被水吸收可得H2SO4。
【答案】 C
9．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
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
【解析】 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中，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。
【答案】 C
二、非选择题
10．(1)Al与Fe3O4发生铝热反应的化学方程式为______________________________，该反应中氧化剂是________，还原剂是________。
(2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为________________________________________________。若电路中通过1 mol电子，可以得到Al________ g。
【答案】 (1)8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe Fe3O4 Al
(2)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 9
11．冶炼金属一般有下列方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。
(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格：
(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
【答案】 (1)① ③ ③ ④
(2)①3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑
②3H2＋WO3W＋3H2O
③3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3
④2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
12．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＋Fe2O3Fe＋3CO2
(3)验纯 爆鸣 爆炸 不能 点燃
13．铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石英、石灰石等混合物。某化学兴趣小组从铁砂中分离出磁性氧化铁，并进行铝热反应实验，实验装置如图所示。
(1)取磁性氧化铁按图所示装置进行铝热反应，引发铝热反应的实验操作是____________________________。取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变为血红色。出现这种现象，一方面可能因为“铁块”中混有没反应的磁性氧化铁，另一方面可能因为____________________________________。
(2)请写出此铝热反应的化学方程式：________________，1 mol Al参与反应，转移的电子数为________。
(3)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的“铁块”中含有金属铝。该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为__________________________。
(4)除了磁性氧化铁可做铝热反应实验，下列试剂也可以发生铝热反应的是________(填字母，双选)。
A．CuO B．Na2O2
C．MnO2 D．MgO
【解析】 (1)铝热反应的引发：铝热剂上铺KClO3，插镁条并将其点燃，利用金属镁燃烧产生的大量的热来引发实验。取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变为血红色，证明存在Fe3＋，原因可能是金属中混有没反应的磁性氧化铁或是生成的红热的铁在掉落到蒸发皿的过程中，表面被空气氧化为Fe3O4。
(2)Al和Fe3O4发生铝热反应的化学方程式为8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe，每8 mol Al参与反应，转移电子24 mol，所以1 mol Al参与反应，转移的电子数为3NA。
(3)Fe和NaOH溶液不反应，但Al可以和NaOH溶液反应产生H2，因此证明上述所得的“铁块”中含有金属铝，可以向混合物中加入NaOH溶液，看是否产生气体，若有气体产生，则“铁块”中含有金属铝，反之则没有。
(4)铝热反应适用于高熔点金属的冶炼：如铁、铜、铬、锰等，这些金属的活泼性比金属铝的弱，所以Na2O2和MgO都不适合，CuO、MnO2适合。
【答案】 (1)在铝热剂上铺KClO3，插镁条并将其点燃 生成的红热的铁在掉落到蒸发皿的过程中，表面被空气氧化为Fe3O4
(2)8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3
3NA(或3 mol)
(3)NaOH溶液
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(4)AC
14．从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝通常有两种工艺，如图所示。因向铝土矿中加入NaOH时形成的赤泥(残渣)中常含有铝硅酸钠，故流程乙常处理SiO2含量小于8%的铝土矿，若SiO2含量较高则可采用流程甲来处理。
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为__________________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为____________________________________。
(3)流程甲滤液D中通入过量CO2反应的化学方程式为________________________________。
(4)“通入过量CO2”能否改用盐酸________(填“能”或“不能”)，原因是________________________________________。
(5)滤液E、K中溶质的主要成分是________(填化学式)，写出该溶质的一种用途______________________。
【解析】 (1)流程甲加入盐酸后，铝土矿中的Al2O3、Fe2O3、MgO能和盐酸反应，Al2O3和盐酸反应生成AlC13和H2O，生成Al3＋的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。
(2)流程乙加入NaOH后，铝土矿中的Al2O3、SiO2能和NaOH反应，其中SiO2与NaOH反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。
(3)流程甲加入盐酸后，铝土矿中的Al2O3、Fe2O3、MgO能和盐酸反应，所得的滤液B有AlCl3、FeCl3、MgCl2以及过量的盐酸，向其中加过量的烧碱，所得滤液D的主要成分为NaAlO2，通入过量CO2反应的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。
(4)NaAlO2和过量的盐酸反应生成AlCl3、NaCl和H2O，不会获得Al(OH)3。
(5)滤液Y和D的成分主要是NaAlO2，向其中通入过量CO2得到含有NaHCO3溶质的溶液，所以NaHCO3是滤液E、K中溶质的主要成分，NaHCO3可以制纯碱或作发酵粉等。
【答案】 (1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(4)不能 Al(OH)3沉淀会溶于过量的盐酸中
(5)NaHCO3 制纯碱或作发酵粉等
课时作业19 海水资源的开发利用
一、选择题
1．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质
B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C．从海水中可以得到NaC1，电解熔融NaCl可制备Cl2
D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
【解析】 海水中的钾元素是以化合态形式存在，化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，A不正确；海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，B错误；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，D不正确。
【答案】 C
2．若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是( )
A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B．利用太阳能使海水蒸馏淡化
C．利用电渗析法可以获取淡化的饮用水
D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
【解析】 明矾只能使海水中的悬浮物沉淀下来，不能使可溶性的盐沉淀。
【答案】 A
3．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
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．某同学设计实验从海带中提取碘：
①滴加稀硫酸和双氧水 ②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌 ③加四氯化碳并振荡 ④过滤 ⑤分液
该实验的合理操作顺序是( )
A．①③⑤②④ B．②①③④⑤
C．②④①③⑤ D．③①②⑤④
【解析】 从海带中提取I2的流程为
海带(加少量酒精)海带灰含I－的水溶液I2的水溶液I2的有机溶液，故正确步骤为②④①③⑤，选C。
【答案】 C
6．下列有关说法不正确的是( )
A．工业上可利用海水制取镁
B．实验室可用海带为原料获得碘
C．工业上可用还原剂还原赤铁矿(含Fe2O3)获得铁
D．从海水中提取溴元素(以Br－形式存在)，可以考虑向其中通入F2
【解析】 海水中含大量Mg2＋，海带中含碘元素，因此工业上可利用海水制镁，实验室中用海带制碘，A、B正确；赤铁矿主要成分为Fe2O3，可用还原剂如焦炭还原Fe2O3获得铁，C正确；因F2能与水剧烈反应，化学方程式：2F2＋2H2O===4HF＋O2，D错误。
【答案】 D
7．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是( )
A．酸性KMnO4溶液 B．氯水
C．FeCl3溶液 D．碘水
【解析】 Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强。C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但KMnO4价格比较贵，不适合工业生产用。
【答案】 B
8．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
9．海洋中蕴藏着巨大的化学资源，下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A．蒸发海水可以生产单质碘
B．蒸馏海水可以得到淡水
C．电解海水可以得到单质镁
D．电解海水可以制得金属钠
【解析】 A项，海水中的碘元素以I－的形式存在，可以加氧化剂将I－氧化为I2，最后再萃取蒸馏即可得到碘单质，错误；B项，利用蒸馏法使水变为水蒸气，然后通过冷凝得到蒸馏水，能使海水淡化，正确；C项，电解熔融MgCl2可以获得金属Mg，电解海水得不到金属Mg，错误；D项，电解熔融NaCl可以获得金属Na，电解海水得不到金属Na，错误。
【答案】 B
10．海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收
【解析】 苦卤中含有Br－，通入Cl2可将Br－氧化生成Br2，A正确；粗盐中含有Ca2＋、SO等杂质离子，故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液，而NaCl的溶解度随温度变化不大，故采用重结晶可以得到纯净的NaCl，B正确；工业上沉淀海水中的Mg2＋，采用Ca(OH)2，不用NaOH，因为NaOH的价格较贵，C错误；Br2易挥发，用热蒸气吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4和HBr，富集后再用Cl2处理HBr生成Br2，D正确。
【答案】 C
二、非选择题
11．海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下：
(1)请写出一种海水淡化的方法：____________________。
(2)步骤Ⅰ获取Br2的离子方程式为____________________________________________。
(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，在该反应中，还原剂是________(填化学式)。若反应中生成4 mol HBr，则消耗________mol SO2。
【解析】 海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水淡化后得到NaCl，电解其熔融态可生成Na和Cl2。利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br－得到Br2，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，然后通入空气，吹出Br2，再用SO2吸收Br2，发生反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成4 mol HBr，则消耗2 mol SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。
【答案】 (1)蒸馏法(或电渗析法，离子交换法等)
(2)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ (3)SO2 2
12．某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了相关资料，Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如图所示装置简图：
请你参与分析讨论：
(1)图中仪器B的名称：________。
(2)整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是__________________________。
(3)实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：____________________________。
(4)C中液体产物颜色为________。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是________________________。
【答案】 (1)冷凝管 (2)Br2腐蚀橡胶 (3)控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分 (4)深红棕色 分馏(或蒸馏)
13．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：
(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：
①____________，③____________，反应②的离子方程式____________________________。
(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是________。
A．甲苯、酒精 B．四氯化碳、苯
C．汽油、乙酸 D．汽油、甘油
(3)为使海藻中I－转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。还缺少的仪器是______________。
(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸馏装置中的错误之处____________________________________。
(5)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是__________________________________________，最后晶态碘在________中。
【解析】 (1)为了从悬浊液中分离I－，应用过滤；从I2的水溶液中把它提取出来，应用萃取。
(2)A中酒精，C中乙酸，D中甘油，都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。
(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗，过滤时所需仪器必有普通漏斗。
【答案】 (1)过滤 萃取 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ (2)B
(3)分液漏斗，普通漏斗
(4)①没有石棉网；②温度计插入液面以下；③冷凝管进、出水方向颠倒
(5)萃取剂沸点较低，I2易升华 烧瓶
14．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________________。
(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________；其反应的离子方程式为________________________。
(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↑
课时作业20 资源综合利用 环境保护
一、选择题
1．在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是( )
①置换反应 ②化合反应 ③分解反应 ④取代反应 ⑤加成反应 ⑥加聚反应 ⑦酯化反应
A．②⑤⑥ B．②④⑤
C．只有⑥ D．只有⑥⑦
【解析】 据四种基本反应类型的定义即判断出只有化合反应产物唯一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一，而加成产物、加聚产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为100%。
【答案】 A
2．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( )
A．石油裂解得到的汽油是纯净物
B．石油产品都可用于聚合反应
C．天然气是一种清洁的化石燃料
D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
【解析】 汽油是由含碳原子数为5～11的烷烃和烯烃等组成的混合物，A项错误；石油产品中有些不含双键的烃类物质不能用于聚合反应，B项错误；以甲烷为主要成分的天然气是一种很好的清洁燃料，C项正确；水煤气是通过煤的气化得到的气体燃料，D项错误。
【答案】 C
3．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
4．下列叙述不正确的是( )
A．天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁、不可再生的化石燃料
B．煤的干馏、气化和液化都发生了化学变化
C．石油的分馏、裂化和裂解都发生了化学变化
D．煤干馏和石油分馏都能获得烃类物质
【答案】 C
5．下列关于有机高分子化合物的说法不正确的是( )
A．有机高分子化合物称为聚合物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应制得的
B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复
C．对于一种高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的
D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
【解析】 有机高分子化合物分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，合成高分子化合物可由小分子通过聚合反应制备。对于高分子化合物来说，它们的结构均是由若干个链节组成的，但聚合度n不是确定值，通常其相对分子质量是一个大致范围。故选项C错误。
【答案】 C
6．下列说法中正确的是( )
A．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
B．将煤在空气中加强热使之分解的过程，称为煤的干馏，也叫煤的焦化
C．将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料
D．用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油
【解析】 A项，煤中不含苯和甲苯，煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出来苯和甲苯，错误；B项，煤在隔绝空气加强热的情况下分解的过程称为煤的干馏，而不是在空气中，错误；C项，石油分馏主要得到汽油、煤油等，乙烯、丙烯等可通过石油裂化、裂解获得，错误；D项，分馏获得的汽油主要成分是饱和烃，裂化获得的汽油中含有不饱和烃，二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别，正确。
【答案】 D
7．下列有关说法正确的是( )
①石油裂解得到的汽油可与溴水反应
②石油的分馏是化学变化
③石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度
④石油分馏得到的汽油仍是混合物
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
【解析】 石油的分馏是依据各物质的沸点不同经加热汽化和冷凝而分离的操作，故为物理变化，②错；石油分馏实验中，温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处，以测量馏出蒸气的温度，故③错。
【答案】 C
8．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】 D
9．利用石油裂化和裂解得到的乙烯、丙烯合成丙烯酸乙酯的路线如图：
已知：—CHO—COOH
下列判断正确的是( )
A．生成有机物⑥的原子利用率为100%
B．有机物①②③④⑤⑥在一定条件下均可发生加聚反应
C．丙烯酸乙酯在稀硫酸中不能发生水解反应
D．有机物③④在一定条件下发生加聚反应可得
【解析】 A项，生成有机物⑥的反应还有H2O生成，原子利用率不是100%，错误；B项，有机物②为CH3CH2OH，不能发生加聚反应，错误；C项，丙烯酸乙酯结构简式为CH2===CHCOOCH2CH3，该有机物在稀硫酸中能发生水解反应，错误；D项，CH3—CH===CH2和CH2===CH－CHO在一定条件下发生加聚反应可生成
，正确。
【答案】 D
10．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。部分城市已将PM2.5列入空气质量播报指标。下列有关说法中不正确的是( )
A．空气中PM2.5含量较高时，容易引起呼吸系统疾病
B．国家应该大力开发和使用太阳能、风能、天然气等可再生能源来降低环境污染
C．PM2.5在空气中不一定能形成气溶胶
D．研制开发燃料电池汽车，减少机动车尾气排放，在某种程度上可以减少空气中PM2.5含量
【解析】 A项，空气中PM2.5含量较高时，由于微粒粒径较小，易被人直接吸入呼吸道内，从而引起呼吸系统疾病，正确；B项，天然气是不可再生能源，错误；C项，PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，如果其直径介于1～100 nm之间，则能形成气溶胶，否则不能，正确；D项，研制开发燃料电池汽车，就可以减少机动车化石燃料的燃烧，进而可以减少汽车尾气的排放，因此可以减少固体颗粒物的排放，所以在某种程度上可以减少空气中PM2.5含量，正确。
【答案】 B
二、非选择题
11．绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。
(1)下列各项符合“绿色化学”要求的是________。
A．处理废弃物 B．治理污染点
C．减少有毒物 D．杜绝污染源
(2)在我国西部大开发中，某地为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是________。
A．建在西部干旱区可以脱贫致富
B．应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区
C．企业有权自主选择厂址
D．不宜建在人口稠密的居民区
(3)某化工厂排放的污水中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋、Hg2＋四种离子。某同学设计了从该污水中回收纯净的金属铜的方案。
在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？
________。应增加哪些措施防止污染________________________________。
【解析】 (1)根据题干描述：绿色化学是“预防污染”的根本手段，因此应从“源头”上杜绝。
(2)化工基地的筹建首先不宜建在人口稠密的居民区，同时要考虑水资源和交通问题。
(3)第③步由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。
【答案】 (1)D (2)BD (3)第③步 增加冷凝回收装置
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，装置如图所示(部分夹持装置已略)。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KMnO4溶液褪色，实验后试管Ⅱ中液体具有汽油的气味。
(1)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？________(填“能”或“不能”)，理由是______________________________。
(5)石油裂化的重要意义是______________________________。
(6)假设石蜡分子式为二十烷(C20H42)，写出石蜡催化裂化生成烯烃C5H10的化学反应方程式________________________________________。
【解析】 (1)装入药品之前要先检验装置的气密性。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，还可以冷凝气体。(2)依据催化裂化原理，试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了含有5个碳原子以上的烃。(3)试管Ⅲ中的酸性KMnO4溶液褪色说明生成了常温、常压下呈气态的含5个碳原子以下的烯烃。(4)由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取溴水中的溴。(5)石油裂化的主要目的是获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量和质量。(6)C20H42第一步裂化生成C10H22和C10H20，C10H22再裂化生成C5H12和C5H10。
【答案】 (1)检验装置的气密性 导气、冷凝气体
(2)裂化生成了含有5个碳原子以上的烃
(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
(4)不能 裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应
(5)可以提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量
(6)C20H42C10H22＋C10H20
二十烷 癸烷 癸烯
C10H22C5H12＋C5H10
癸烷 戊烷 戊烯
13．(1)如图是石油分馏塔的示意图。关于a，b，c三种馏分，下列说法正确的是________(填字母)。
A．a的沸点最高
B．b的熔点最低
C．c的平均相对分子质量最大
D．每一种馏分都是纯净物
(2)裂化汽油中除含有C5～C11的烷烃外，还含有C5～C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。已知甲苯、二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物，实验步骤为
①先逐滴加入________振荡，如果看到________，则证明有________存在。
②继续逐滴加入________至________为止，静置，用分液漏斗分出________(填“上”或“下”)层的裂化汽油样品，再加入________振荡，如果看到________，则证明裂化汽油中有________存在。
【解析】 (1)由题图可知，a先分馏出来，c较a、b最后分馏出来，故熔沸点高低顺序为a(2)因为烯烃可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液褪色，根据这一性质差异，则先用溴水检验烯烃的存在，再用酸性KMnO4溶液检验苯的同系物的存在。①向样品中逐滴加入溴水，振荡，如看到溴水褪色，则证明有烯烃存在。②继续逐滴加溴水至不再褪色为止，用分液漏斗分出上层的裂化汽油样品，因为加足量溴水后，生成的卤代烷及水的密度均比烷烃和苯的同系物大，所以上层应是烷烃和苯的同系物的混合物。向分出的上层样品中加入酸性KMnO4溶液，如果紫色褪去，则证明有苯的同系物存在。
【答案】 (1)C (2)①溴水 溴水褪色 烯烃 ②溴水 不褪色 上 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 苯的同系物
14．直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。
请回答下列问题：
(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有________。(填写字母编号)
A．温室效应 B．酸雨
C．粉尘污染 D．水体富营养化
(2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。
①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为________。
②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化成硫酸钙的化学方程式为__________________________________________________。
【解析】 (1)煤燃烧的产物中有CO2、烟尘以及SO2，分别导致温室效应、粉尘污染和酸雨。没有营养元素排入水中，不会引起水体富营养化。
(2)CO2与CaCO3反应生成易溶的Ca(HCO3)2。亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙。
【答案】 (1)A、B、C
(2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氢钙)
②Ca(HSO3)2＋O2===CaSO4＋H2SO4
