课件64张PPT。第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物的开发利用
海水资源的开发利用一、金属矿物的开发利用
1.金属冶炼原理与实质
(1)原理:将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。
(2)实质:用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质,即:Mn++ne-====M。2.金属冶炼的常用方法【情境·思考】
当铁轨有缝隙时,维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物点燃,让熔融的铁水流入铁轨的裂缝,冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起。你知道其工作原理吗?提示:高温条件下,铝粉与Fe2O3发生反应,化学反应方
程式为Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe。3.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。二、海水资源的开发利用
1.海水资源的利用
(1)利用途径:海水的淡化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,但成本较高。
蒸馏法电渗析法离子交换法膜分离法蒸馏法2.海水制盐
(1)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、盐酸的工业原料。
(2)从海水中可以提取___________及其他化工产品。镁、钾、溴(3)海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合,成为海水综合利用的重要方向。如图为海水综合利用的示意图。3.从海水中获取能量
(1)从海水中提取铀和重水,用于_____开发。
(2)开发_______、_______等新型能源。核能潮汐能波浪能【巧判断】
(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法
等。 ( )
(2) 海水中含有钾元素,仅通过物理变化就可以得到金
属钾。 ( )××(3) 海水各种化学资源的开发过程中,必须都要发生化
学反应。 ( )
(4) 实验室从海带中提取单质碘的方法是取样→灼烧
→溶解→过滤→萃取。 ( )
××知识点一 金属的冶炼
【重点释疑】
1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系: 金属单质还原性、失电子能力依次减弱,金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强。【易错提醒】常见几种金属的冶炼误区
(1)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3,因为AlCl3为共价化合物,熔化后不导电。但冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6),以降低熔化温度。
(2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO,因为MgO的熔点很高,耗能大。(3)Au、Pt一般用物理法提取。
(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属,如Mg、Na等。
2.铝热反应实验(1)铝热反应的引燃剂为镁条,助燃剂为氯酸钾。
(2)铝热剂为混合物,是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。
(3)镁条要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃;氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的;铝粉要用没有被氧化的,否则反应难以进行。(4)蒸发皿中的细沙要适量,既要防止蒸发皿炸裂,又要防止熔融的液体溅出伤人。
【思考·讨论】
(1)能否通过电解熔融的MgO制取金属镁?
提示:不能。MgO的熔点比MgCl2的熔点高,需要消耗很大的能量,成本太高。(2)能否通过电解AlCl3制取金属铝?
提示:不能。氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,没有自由移动的离子,不发生电离。(3)如图是我国古代和现代冶金的两张图片,那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系?提示:金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼,冶炼的方法越简单,人们使用的时间越早,所以有青铜、铁器等时代的发展历程。【案例示范】
【典例】下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )【解题指南】解答本类试题应注意根据金属活动性顺序选择合适的冶炼方法。
【解析】选C。活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B、D正确,C项,不属于分解反应,错误。【迁移·应用】
1.冶炼金属一般有下列四种方法: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。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜;现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁,对它们的冶炼方法的分析不正确的是 ( )
A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④【解析】选B。选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然
界中存在的状态及金属的活动性。
(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是
(Ⅰ):Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O,C+2CuO 2Cu+CO2↑,符合①;
(Ⅱ):Fe+CuSO4====FeSO4+Cu,符合③;(Ⅲ):2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr,符合③;
(Ⅳ):先从光卤石中提取MgCl2,再电解MgCl2:
MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑,符合④。
2.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。把内层漏斗取出,在底部剪一个
孔,用水润湿,再跟另一纸漏斗套在一起,架在铁圈上,
下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉末和
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。(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:________________。?
(4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁?
【解析】铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物叫铝热剂,在高温下发生铝热反应,可用来冶炼难熔的相对较不活泼的金属(如V、Cr、Mn等)、焊接钢轨等。利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应,同时促使KClO3分解产生O2,使镁条快速燃烧。答案:(1)2Al+Fe2O3 2Fe+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 引燃剂,引起氯酸钾分解 助燃剂,为镁条继续燃烧提供氧气,引发铝热反应 (4)用磁铁吸引生成物,磁铁上有黑色物质被吸附,则证明生成物中有金属铁。【补偿训练】
下列说法中,正确的是 ( )
A.金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来
B.金属冶炼过程中,被冶炼的金属只能被氧化
C.金属冶炼过程中,被冶炼的金属只能被还原
D.金属冶炼过程中,被冶炼的金属既可被氧化,也可被还原【解析】选C。金属冶炼的原理是利用氧化还原反应,把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。在金属的冶炼过程中,被冶炼的金属只能得到电子被还原。知识点二 海水提溴的工艺
【重点释疑】
1.工艺流程2.主要过程【思考·讨论】
(1)已知2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O====
+2Br-+4H+,根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种
物质氧化性由强到弱的顺序是怎样的?
提示:氧化剂氧化性大于氧化产物,则氧化性为
Cl2>Br2>SO2。(2)有人说步骤①通入氯气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?
提示:不合理,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,使成本增加。【案例示范】
【典例】海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示:(1)步骤①反应的离子方程式是______________。?
(2)步骤③反应的化学方程式是______________。?
(3)从理论上考虑,下列物质也能充分吸收Br2的是________(填字母)。?
A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O(4)步骤⑤蒸馏过程中,温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,若温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴蒸气中水分增加;若温度过低,则__________________。?【解析】(1)海水中的溴离子容易被氯气氧化为溴的单
质,氧化性氯气比溴强,反应的离子方程式为2Br-+Cl2
====Br2+2Cl-;(2)溴单质有氧化性,二氧化硫具有还原
性,溴和二氧化硫在水溶液中易发生氧化还原反应,反
应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr;
(3)NaOH溶液和溴单质反应生成溴化钠、次溴酸钠和水,可以吸收,故A正确; FeCl2溶液具有还原性,可以被溴
单质氧化为氯化铁,可以吸收溴单质,故B正确;Na2SO3
溶液具有还原性,可以被溴单质氧化,能吸收溴单质,故
C正确;H2O和溴单质反应微弱,不能充分吸收溴单质,故
D错误,故答案为ABC;(4)在溴水中,溴的沸点是58.5 ℃,
水的沸点是100 ℃,温度过高,大量水蒸气随之排出,溴
蒸气中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低。答案:(1)2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O====H2SO4+2HBr
(3)ABC (4)溴不能完全蒸出,产率低【母题追问】(1)在步骤①③④中溴元素均被氧化?
提示:不是。步骤①和④2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,溴被氧化。步骤③SO2+Br2+2H2O====H2SO4+2HBr,溴元素被还原。(2)如何分离溴的四氯化碳溶液?
提示:蒸馏。溴易溶于四氯化碳,根据沸点不同用蒸馏的方法分离。【迁移·应用】
从淡化海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是 ( )
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2====2Cl-+Br2
C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏【解析】选C。Na2SO3+Br2+H2O====Na2SO4+2HBr,A正确;
步骤Ⅲ利用氯元素的非金属性比溴元素强,可以利用置
换反应制取Br2,B正确;反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2,
故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气,但未标明氯气所处的
温度和压强,无法计算消耗氯气的体积,C错误;从浓溴
水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液
得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得到纯净的溴,D正确。【补偿训练】
1.目前从海水中提取的溴约占世界溴年产量的三分之一,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】选B。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。2.(2019·黄冈高一检测)“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如下:
下列说法中,不正确的是 ( )
A.实验室保存溴通常加少量水
B.海水提溴与海水提镁发生的所有反应均为氧化还原反应
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中还发生了化学变化【解析】选B。溴易挥发,加水液封可以减少挥发损失,故A 正确;海水提镁的过程中,发生了镁盐与碱反应生成氢氧化镁的复分解反应,为非氧化还原反应,故B 错误;经过吸收塔后,溶液中的Br-浓度远大于进入吹出塔之前的海水中的Br-浓度,因此得到了富集,故C正确;蒸馏塔中发生的反应为2Br-+Cl2====2Cl-+Br2,故D正确。【素养提升】
海洋约占地球表面积的71%,具有十分丰富的资源。
海洋资源包括:①海洋生物资源(图1);②海底矿产资源(包括石油天然气等,图2);③海洋能源,包括潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。它们是 “再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成环境污染(图3)。 问题1. 海水总量极大,金、铀等微量元素在海水中的总量自然也大,但从海水中获取这些微量元素的成本很高。试分析其原因。提示:由于金、铀等微量元素在海水中的含量很低,从海水中富集含微量元素的化合物需要很高的成本。问题2.潮汐能是一种应用前景广阔的绿色能源,试分析开发利用潮汐能的途径有哪些?
提示:人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为潮汐能。潮汐能的利用一般分两种形式:一是利用潮汐的动能,直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或水轮发电机;二是利用潮汐的位能,在电站上下游有落差时引水发电。【课堂回眸】课件37张PPT。第2课时
煤、石油和天然气的综合利用 一、煤的综合利用
1.煤的组成2.煤的综合利用【微思考】
若从煤焦油中分离出芳香烃,应采用什么方法?
提示:煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。【巧判断】
(1)煤俗称煤炭,因此可看作碳元素形成的单质。 ( )
提示:×。煤是由无机化合物和有机化合物组成的复杂的混合物。(2)煤里主要含碳及少量的其他元素,但绝大多数都含硫,工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”。 ( )
提示:√。煤中的硫元素在燃烧时会生成SO2气体,SO2气体是形成酸雨的主要污染物之一。二、天然气的综合利用【情境·思考】
我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试开采获得成功,标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家,为可燃冰的开采迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温(0～10℃)、高压(>107Pa)条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气水合物。
有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想”,这种说法对吗?
提示:不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O,可燃冰中并不是只有H2O,是其中的可燃性成分CH4的作用。三、石油的综合利用【巧判断】
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源,也是新型清洁能源。 ( )
提示:×。煤、石油和天然气不是新型清洁能源。(2)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。 ( )
提示:×。二氧化碳不是大气污染物。
(3)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。 ( )
提示:√。裂化汽油含有不饱和烃,会与溴反应。四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
1.三大合成材料:_____、_________、_________,这三
大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
2.合成材料的大量生产和使用,急剧增加的废弃物对人
类社会造成巨大的环境压力。塑料合成橡胶合成纤维知识点 煤、石油、天然气的综合利用
【重点释疑】
1.化学“三馏”的比较2.化学中“两裂”的比较3.化学“六气”的主要成分【思考·讨论】
(1)如何从石油中得到乙烯?
提示:乙烯是石油裂解得到的,是石油深度裂化的产物。(2)裂化和裂解有何区别和联系?
提示:二者均属于化学变化。裂化和裂解的目的不同,裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。裂化的目的是提高优质、轻质油的产量,特别是提高汽油的产量。【案例示范】
【典例】如图是实验室干馏煤的装置图,根据图示回答下列问题。(1)指出图中仪器名称:b________;d________。?
(2)装置c的作用是_________________,?
d中的液体有________和________。煤焦油可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。?(3)e处点燃的气体是_____,火焰的颜色是______色。?
(4)下列叙述错误的是________。?
A.煤发生了化学变化
B.d中液体的pH>7
C.d中液体只有一层
D.e处的气体可以还原氧化铜,可以使溴水褪色【解题指南】解答本题应该注意以下两点:
(1)煤干馏的产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。
(2)分离有机物液体混合物常用分馏的方法。【解析】煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气,出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等,经c装置的降温和冷凝,粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集,则液体显碱性;焦炉气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性,可用于还原氧化铜,这些气体燃烧产生蓝色火焰;焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色;煤焦油是有机物的液态混合物,应采用分馏的方法分离。答案:(1)硬质玻璃管 U形管
(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝 粗氨水 煤焦油
分馏
(3)焦炉气 蓝 (4)C【母题追问】(1)b中剩余的固体是什么?
提示:焦炭。煤干馏后剩余的固体是焦炭。
(2)点燃e处的气体之前,必须进行哪项操作?
提示:检验气体的纯度。点燃气体之前应检验气体的纯度,防止爆炸。【迁移·应用】
1.下列关于化石燃料的加工说法正确的是 ( )
A.石油裂化主要得到乙烯
B.石油分馏是化学变化,可得到汽油、煤油
C.煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
D.煤制煤气是物理变化,是高效、清洁地利用煤的重要
途径【解析】选C。石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质燃料油,而石油裂解的目的才是获得乙烯,A项错误;石油分馏是物理变化,B项错误;煤制煤气是化学变化,D项错误;煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气,C正确。2.下列说法中错误的是 ( )
A.石油中含有C5～C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到
汽油
B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物
D.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【解析】选D。石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料,但产量不高。通常采用裂化的方法,提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素,并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物,可以生产芳香族化合物苯和甲苯。【素养提升】
我国的煤炭资源相对比较丰富,加快“煤制油”的发展,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。(1)写出煤气化反应的化学方程式?思考说明煤气化的
意义。
提示:C+H2O(g) CO+H2。煤气化能够减少煤燃烧时
的粉尘污染,提高煤燃烧的效率,气化后的产品可以用
于化工生产,提高煤的综合利用价值。(2)如图中由石油获得相应产品的方法是什么?该方法是物理变化还是化学变化?得到的各种分馏产品是纯净物吗?
提示:图中由石油获得相应产品的方法是分馏,属于物理变化,所得产品是混合物。(3)石油裂化是为了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原因是什么?
提示:裂化汽油中含有烯烃,能与Br2发生加成反应,可以使溴的四氯化碳溶液褪色。【课堂回眸】温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。
课堂检测·素养达标
1.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】选D。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。
2.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】选C。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。
3.把铝粉和氧化亚铁粉末配成铝热剂,分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后,再与足量盐酸反应;另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是 ( )
A.3∶2 B.2∶3 C.1∶1 D.28∶9
【解析】选C。本题应分析两个过程中电子转移的数目。铝置换出铁,铁再和盐酸反应生成H2,和铝直接与烧碱反应生成H2转移的电子数目应该相同,化学方程式如下:2Al+3FeOAl2O3+3Fe,3Fe+6HCl3FeCl2+3H2↑; 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑;由此可看出两种情况下生成的气体的质量比为1∶1。
【补偿训练】
下列说法中正确的是 ( )
A.金属的冶炼原理,就是利用氧化还原反应原理,在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B.冶炼金属时,必须加入一种物质作为还原剂
C.金属由化合态变为游离态,可能被还原,也可能被氧化
D.金属单质被发现和应用得越早,其在地壳中的含量越大
【解析】选A。A项,金属冶炼是将金属化合物转化为金属单质,正确;B项,冶炼金属并不一定要加入还原剂,如电解法制取钠和镁,错误;C项,金属由化合态变为游离态,都是由高价态降低到0价,故一定被还原,错误;D项,金属被发现的早晚与其在地壳中的含量无关,如在地壳的金属中铝的含量虽然最大,但被发现的时间却比铁、铜晚得多,错误。
4.某同学设计了从海水中提取镁单质的四种方法,从化学原理和经济效益角度分析,最可行的是 ( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水MgCl2Mg
C.海水Mg(OH)2MgOMg
D.海水Mg(OH)2MgCl2Mg
【解析】选D。海水中Mg2+的含量很低,直接蒸发得到的主要成分是NaCl,B不符合题意;海水中加入碱可生成氢氧化镁沉淀,一般使用比较廉价的石灰乳,而不用价格较贵的NaOH,A不符合题意;MgO熔点很高,故工业上从经济效益方面考虑,不采用电解MgO的方法,而采用电解MgCl2的方法,C不符合题意,D符合题意。
5.(教材变式题)已知海水提取镁的主要步骤如下:
(1)关于加入试剂①作沉淀剂,有以下几种不同方法,请完成下列问题。
方法
是否正确
简述理由
方法1:直接往海水中加入沉淀剂
不正确
a
方法2:高温加热蒸发海水后,再加入沉淀剂
b
c
你认为最合理的其他方法是d
a.?___________________________________________________;?
b.?___________________________________________________;?
c.?___________________________________________________;?
d.?___________________________________________________。?
(2)框图中加入的试剂①应该是________________(填化学式);加入的试剂②是________________(填化学式);工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为
__?___________________________________________________。?
【解析】本题考查的是从海水中提取镁的流程。试剂①应是石灰乳,发生的反应是MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCl2;试剂②应是盐酸,反应是Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O,然后浓缩、结晶、脱水得无水MgCl2,再电解熔融的MgCl2便可制得Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
答案:(1)a.海水中镁离子浓度较小,沉淀剂用量大,不经济
b.不正确 c.能源消耗大,不经济
d.海滩晒盐后得到的苦卤中,加入沉淀剂
(2)Ca(OH)2 HCl
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
关闭Word文档返回原板块
温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。
课堂检测·素养达标
1.下列关于石油的说法不正确的是 ( )
A.石油主要含C、H两种元素
B.石油通过催化重整可得到环状烃
C.石油裂化是物理变化
D.石油分馏得到的汽油是混合物
【解析】选C。石油裂化是化学变化。
2.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】选B。该题主要考查煤的成分及利用,煤是由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。
3.石油裂解的目的主要是 ( )
A.提高轻质液体燃料的产量
B.提高汽油的产量
C.改善汽油的质量
D.获得短链不饱和烃
【解析】选D。石油裂解的主要目的是获得乙烯、丙烯等工业原料。
4.下列属于物理变化的是 ( )
①石油的分馏 ②煤的干馏 ③石油的裂化 ④铝热反应 ⑤由乙烯制备聚乙烯 ⑥将氧气转化为臭氧 ⑦乙烯催熟果实 ⑧将苯加入溴水中 ⑨海水蒸馏制取淡水
A.①②③④ B.①②⑤⑦ C.①⑧⑨ D.①②⑥⑨
【解析】选C。蒸馏和分馏的原理相同,都是利用沸点不同分离物质,将苯加入溴水中不发生化学反应,而是苯萃取溴水中的溴,故①⑧⑨均属于物理变化,其余各项均发生了化学变化。
5.含有6个碳原子的烷烃,经催化裂化可生成的烷烃最多有 ( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【解析】选C。C6H14裂解的方式可能有下列四种:
C6H14CH4+C5H10
C6H14C2H6+C4H8
C6H14C3H8+C3H6
C6H14C4H10+C2H4
其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷,没有同分异构体,而C4H10有2种同分异构体CH3—CH2—CH2—CH3、,因此考虑C4H10的同分异构体,最终生成的烷烃最多有5种。
6.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是 ( )
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.将煤变为煤饼作燃料
D.将石油裂解制得乙烯等化工原料
【解析】选C。煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用,而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率,不属于综合利用;石油裂解属于石油的综合利用。
7.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+H2CnHm+nH2O
(3)使煤变成清洁能源,提高煤的燃烧效率
关闭Word文档返回原板块
温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。
课时素养评价 二十
金属矿物的开发利用 海水资源的开发利用
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)
1.(2019·邢台高一检测)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
【解析】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。
2.电解无水MgCl2所得镁蒸气冷却后即得固体镁。镁可在下列哪种气体氛围中冷却 ( )
A.H2 B.CO2 C.O2 D.空气
【解析】选A。Mg在加热条件下可与O2、CO2、N2反应。
【补偿训练】
金属K与Na金属性相近,用K与钠盐共熔时,很难将Na从混合物中分离。若调整温度到一定程度,则可用Na与KCl反应制取金属K。已知四种物质的熔、沸点如下:
K
Na
KCl
NaCl
熔点/℃
63.65
97.8
770
801
沸点/℃
774
882.9
1 500(升华)
1 431
用Na与KCl反应制K的适宜温度是 ( )
A.97.8～770 ℃ B.770～774 ℃
C.774～882.9 ℃ D.1 413～1 500 ℃
【解析】选C。在金属活动性顺序表中,Na排在K的后面,似乎不能从K的熔融盐中置换出K。但将Na与KCl共熔,其共熔体中Na+、K+、Cl-和e-自由移动,如果继续加热,则Na、K、NaCl和KCl先沸腾者先逸出。工业上,就是采用这种原理用Na还原K的,因为K的沸点比Na、NaCl、KCl的沸点都低,且低于NaCl的熔点。
3.地球上的大部分水是以海水形式存在的,若能找到海水淡化的大规模生产方法,将极大地缓解目前人类面临的水资源日益紧缺的状况。下列有关海水淡化的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.将海水缓慢凝固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】选A。明矾不能使海水中的Na+、Mg2+、K+等离子沉淀,加入明矾不能使海水淡化。
【补偿训练】
(2019·西安高一检测)据报道,挪威和荷兰正在开发一种新能源——盐能。当海水和淡水混合时,温度将升高0.1 ℃,世界所有入海口的这种能源相当于电力需求的20%。海水和淡水混合时,温度升高最可能的原因是( )
A.发生了盐分解反应
B.发生了水分解反应
C.由于浓度差产生放热
D.盐的溶解度增大
【解析】选C。海水与淡水混合时,不可能发生化学反应,故A、B两项错误;温度升高可以使盐的溶解度增大,而盐的溶解度增大不可能使温度升高,所以D选项错误。
4.(2019·泰安高一检测)海水综合利用的工艺流程如图所示(粗盐中的可溶性杂质有MgCl2、CaCl2、Na2SO4)。下列说法错误的是 ( )
A.过程①加入的药品顺序为Na2CO3溶液→BaCl2溶液→NaOH溶液→过滤后加盐酸
B.从过程③到过程⑤的目的是为了浓缩富集溴
C.火力发电厂燃煤排放的含SO2的烟气经处理后可用在过程④反应中
D.在过程③或⑤反应中每氧化0.2 mol Br-需消耗标准状况下2.24 L Cl2
【解析】选A。过程①的提纯中需除去镁离子、钙离子、硫酸根离子,碳酸钠一定在氯化钡之后,可除去过量的钡离子,故A错误;溴离子被氧化为溴单质后,被二氧化硫吸收生成溴离子,加入氧化剂氧化溴离子为溴单质,富集溴元素,从过程③到过程⑤的目的是浓缩富集溴,故B正确;火力发电厂燃煤排放的含SO2的烟气经处理后可以吸收氧化得到的溴单质,发生氧化还原反应得到HBr,通入氧化剂得到单质溴,起到富集溴元素作用,故C正确;过程③或⑤发生反应的离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,每氧化0.2 mol Br-需消耗0.1 mol Cl2,0.1 mol Cl2在标准状况下的体积为2.24 L,故D正确。
【补偿训练】
利用海洋资源获得的部分物质如图所示。下列说法正确的是
( )
A.从海水中获取淡水,历史最久的方法是离子交换法
B.从海带中获得I2需要用到的主要仪器有蒸发皿、漏斗、烧杯、分液漏斗等
C.用SO2溶液吸收从苦卤中吹出的单质溴时,发生的离子反应是Br2+SO2
+2H2O4H++S+2Br-
D.用石灰石、盐酸等从苦卤中提取镁时,发生反应的反应类型有化合、分解、置换和复分解
【解析】选C。A项,从海水中获取淡水历史最悠久的方法是蒸馏,故A错误;B项,提取海带中的碘元素不需要溶液蒸发,不需要蒸发皿,故B错误;C项,用SO2溶液吸收从苦卤中吹出的单质溴时,利用二氧化硫还原性和溴单质发生氧化还原反应生成溴化氢和硫酸,发生的离子反应是Br2+SO2+2H2O4H++S+2Br-,故C正确;D项,海水提取镁单质的过程中发生的反应有CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O
Ca(OH)2、MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2、Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O、MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,所以涉及的反应有化合反应、复分解反应和分解反应,不涉及置换反应,故D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
5.(2019·武汉高一检测)海带是海洋中的一种褐藻,海带中含有丰富的碘,是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验,操作步骤如下:
①取3 g左右干海带,除去表面杂质,剪碎,用酒精润湿,放在坩埚中灼烧成灰,冷却;
②将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水,搅拌,煮沸2～3 min,使可溶物质溶解,过滤;
③向滤液中滴入几滴硫酸,再加入约1 mL 过氧化氢溶液,观察现象;
④取少量上述所得溶液,滴加几滴淀粉溶液,观察现象;
⑤向③剩余的滤液中加入1 mL 四氯化碳,振荡静置,观察现象;
⑥向加有四氯化碳的溶液中加入氢氧化钠溶液,充分振荡后,将混合液的下层液体放入指定的容器中。
请回答下列问题:
(1)海带中碘元素是________(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”),步骤①中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗,原因是____________?
__________________。?
(2)可说明海带中含有碘的现象有?__________________。?
(3)操作⑤叫做________,操作⑥的目的是__________________?__。?
【解析】海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗;实验中步骤④中加入淀粉溶液后变蓝;步骤⑤中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作⑤是萃取碘水中的碘,操作⑥是为了回收四氯化碳。
答案:(1)碘离子 防止碘元素的损失
(2)步骤④中加入淀粉溶液后变蓝,步骤⑤中下层液体呈紫红色 (3)萃取 回收四氯化碳
【补偿训练】
海水是巨大的资源宝库,可以进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和溴的过程如下:
(1)步骤Ⅰ获得Br2的化学反应的离子方程式为?__________________。?
(2)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__________________。?
在该反应中,氧化剂是________________(填化学式);若反应中生成2 mol HBr,则消耗________ mol SO2。?
(3)根据上述反应可判断出SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是
________________________________。?
【解析】海水淡化可得到NaCl,电解熔融的NaCl可得到Na和Cl2,利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br-得到Br2,发生的离子反应为Cl2+2Br-Br2+2Cl-,然后通入空气吹出Br2,再用SO2水溶液吸收Br2,发生反应Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2 mol HBr,则消耗1 mol SO2,最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2,蒸馏即可得到Br2。通过上述过程中的反应可判断出三种物质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>SO2。
答案:(1)Cl2+2Br-2Cl-+Br2
(2)Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr Br2 1
(3)Cl2>Br2>SO2
一、选择题(本题包括1小题,共8分)
6.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比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量
A.①②③④⑤ B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
【解析】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。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
7.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿,我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下:
(1)步骤①加Fe的目的是?_________________________________;?步骤②冷却的目的是?__________________。?
(2)上述制备TiO2的过程中,可以利用的副产物是________________;考虑成本和废物综合利用因素,废液中应加入________________处理。?
(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti),涉及的步骤为
反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是?_____________。?
【解析】(1)分析框图知,铁最终转化成副产品绿矾,所以要将+3价Fe转化为+2价Fe,降温减小FeSO4的溶解度,有利于绿矾结晶。
(2)水浸后发生的离子反应为TiO2++2H2OH2TiO3↓+2H+,废液主要呈酸性,所以应加入CaO、CaCO3或碱。
(3)反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应,故应在Ar气氛中进行。
答案:(1)将Fe3+还原为Fe2+ 析出绿矾(FeSO4·7H2O)
(2)绿矾(FeSO4·7H2O) 生石灰(或碳酸钙、废碱)
(3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
关闭Word文档返回原板块
温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。
课时素养评价 二十一
煤、石油和天然气的综合利用
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题6分,共24分)
1.下列说法不正确的是 ( )
A.煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
B.煤可与水蒸气反应制成水煤气,水煤气的主要成分为CO和H2
C.汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物
D.以石油、煤和天然气为原料,可生产塑料、合成橡胶和合成纤维
【解析】选C。植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物,不属于碳氢化合物。
2.煤的干馏和石油的分馏,两种变化在本质上的差别是 ( )
A.加热的温度不同
B.得到的产品不同
C.前者要隔绝空气,后者不用隔绝空气
D.干馏是化学变化,分馏是物理变化
【解析】选D。石油分馏为物理变化;煤的干馏为化学变化。
3.“煤制油”的关键技术是煤的气化,而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),该反应是吸热反应,反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供的:C+O2CO2。下面关于该过程的说法不正确的是 ( )
A.煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染
B.第一个反应需要吸热,所以煤的气化从能量角度来看,得不偿失
C.煤气化后作为燃料,燃烧充分,热利用率高
D.上述两个反应,反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体
【解析】选B。虽然在煤的气化过程中,会有一部分煤的潜在能量受到损失,但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高,且较清洁,故从总体来看煤气化后使用是较合理的,B项错误,A、C项正确。D项,因反应C+O2CO2中的氧气用空气代替,故反应后混合气体成分为N2、CO、CO2和H2等,除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2,正确。
【补偿训练】
国内能源供应紧张形势日益加剧,煤在国民经济中的重要地位非同一般。下列关于煤的说法正确的是 ( )
A.煤属于有机化合物
B.在物质变化类型上,煤的干馏包含了物理变化和化学变化
C.煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃,煤是芳香烃的主要来源
D.煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加,因此煤的气化并无意义
【解析】选B。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。苯和甲苯是煤中的某些干馏产物中的主要成分,并不是煤本身含有的,是煤干馏过程中发生化学反应生成的。煤气化后变成清洁高效的燃料,再燃烧可提高其利用率,意义重大。
4.下列关于煤、石油、天然气等能源的说法正确的是 ( )
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】选C。A项,石油的裂解是深度裂化,是将大分子烃断裂成小分子烃的过程,产物主要是短链不饱和烃的混合物,错误;B项,能发生聚合反应的分子必须含有不饱和键,但石油的分馏产品大多是烷烃、环烷烃、芳香烃,所以不是所有的石油产品都能发生聚合反应,错误;C项,天然气的主要成分是CH4,燃烧无污染,属于清洁的化石燃料,正确;D项,水煤气是由煤与水在高温条件下反应得到的,是煤的气化产物,错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
5.(2019·郑州高一检测)某市家用燃料的更新经历了如图几个过程: 世纪
请回答下列问题:
(1)为了使煤充分燃烧,可采取的措施是?_____________。?
(2)煤的气化可产生管道煤气,其主要反应是碳与水蒸气在高温下生成两种常见的可燃性气体,这两种气体是________。?
(3)液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8),丙烷完全燃烧的化学方程式是______
___________。?
(4)天然气作燃料比煤更清洁的原因是________________________________(答一条即可)。?
【解析】(1)为了使煤充分燃烧,可以通入足量的空气或增大固体表面积(即将煤粉碎)。
(2)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),即碳与水蒸气在高温条件下反应生成CO和H2。
(3)丙烷完全燃烧生成二氧化碳和水:C3H8+5O23CO2+4H2O。
(4)天然气燃烧生成二氧化碳和水,无粉尘污染。
答案:(1)通入足量的空气或将煤粉碎
(2)CO和H2
(3)C3H8+5O23CO2+4H2O
(4)减少了粉尘污染(答案合理即可)
一、选择题(本题包括1小题,共6分)
6.下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置,下列有关叙述错误的是 ( )
A.图示实验中发生了化学变化
B.实验后水溶液的pH>7,溶液Y是黑色黏稠的煤焦油,上层X是粗苯等
C.气体Z易燃,可以还原氧化铜
D.液体Y是一种纯净物
【解析】选D。煤的干馏是化学变化,A项正确;所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、粗氨水、焦炭等,焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜,且易燃,C项正确;氨水的pH>7,煤焦油居于水层以下,粗苯密度小于水,在上层,故B项正确;煤焦油中含有多种物质,属混合物,D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
7.(2019·洛阳高一检测)煤是一种重要能源,工业上常把煤进行气化和液化处理,变为清洁能源。由水蒸气
和炽热的无烟煤作用可得水煤气,水煤气是混合气体,主要由两种无色无味气体组成,是重要的工业原料。
(1)在工业生产水煤气时,燃料层的温度会下降,这说明__________________
__________。?
(2)提出猜想:水煤气的成分可能是①________和氢气,②________和氢气(填化学式);提出以上猜想的依据是____________________________________。?
设计实验:请从下列装置中选择一种,设计简单的实验证明猜想。
(3)你选择的装置是(填字母代号)________。?
(4)实验结论:如果____________,那么猜想________(填序号)合理。?
【解析】(1)因碳和水蒸气的反应是吸热反应,则随着反应的进行燃料层的温度会下降。(2)碳和水蒸气的反应,根据质量守恒定律,元素的种类在化学反应前后没有变化,由此可以推测水煤气的成分可能是CO和氢气或CO2和氢气。(3)二氧化碳一般用澄清的石灰水检验。(4)如果石灰水不变浑浊,那么成分可能是CO和氢气;如果石灰水变浑浊,那么成分可能是CO2和氢气。
答案:(1)碳和水蒸气的反应是吸热反应
(2)CO CO2 化学反应前后元素种类不变
(3)B
(4)澄清石灰水不变浑浊
① (或澄清石灰水变浑浊 ②)
(注:第(2)问CO与CO2两空可调换位置,与第(4)问两空答案对应合理即可)
关闭Word文档返回原板块
