课时作业
A篇·知识对点训练
知识点1 金属矿物的开发利用
1．下列变化过程不属于金属冶炼的是( )
A．电解氧化铝
B．铁在氧气中燃烧
C．金属氧化物与焦炭在高温下反应
D．高温下CO还原CuO
答案 B
解析 A项，电解氧化铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑；B项，铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，不属于金属冶炼；C项，焦炭具有还原性，可以在高温条件下把金属从金属氧化物中还原出来；D项，高温下CO可还原CuO生成Cu。
2．铝的活泼性较强，直到十八世纪人类才开始将铝从它的化合物中冶炼出来，当时铝十分昂贵，拿破仑的头盔就是用铝制作的，现在还保存在大英博物馆中。下列有关炼铝的方法正确的是( )
A．Al2O3Al
B．Al2O3AlCl3Al
C．Al(OH)3Al
D．Al2O3Al
答案 A
解析 由于铝的活泼性较强，故一般不能用还原剂还原铝的化合物冶炼铝。用电解熔融Al2O3的方法，而不用电解熔融AlCl3的方法，是因为AlCl3是共价化合物，熔融态不导电，且加热后会升华。
3．下列关于铝热反应2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe的说法不正确的是( )
A．该反应中Al作还原剂
B．该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．该反应中冶炼1 mol Fe转移2 mol电子
D．该反应可用于焊接钢轨
答案 C
解析 Fe2O3中Fe呈＋3价，每冶炼1 mol Fe转移3 mol电子，故C错。
4．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
答案 D
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。
5．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
答案 C
解析 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转移的电子数目相同，化学方程式如下：2Al＋3FeOAl2O3＋3Fe，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；由此可看出两种情况下生成的气体的质量比为1∶1。
知识点2 海水资源的开发利用
6．水资源非常重要，虽然地球约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
答案 D
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。
7．下列关于海水知识不正确的是( )
A．海水资源的利用包括海水水资源的利用和化学资源的利用
B．海水既苦又涩，不能直接利用
C．海水中某些金属元素总储量很大，但富集程度却很低
D．海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合
答案 B
解析 海水资源的利用包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用，海水水资源的利用包括海水淡化(同化工生产和能源技术相结合)和直接利用(循环冷却，冲厕等)，海水化学资源利用包括海水制盐，海水提Mg、Br2、I2等，虽然海水中某些金属元素的总储量很大，但富集程度却很低，故A、C、D正确，B错误。
8．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。其中正确的生产顺序是( )
A．①②③④⑤ B．⑤④③①②
C．②④③①⑤ D．③④②①⑤
答案 C
解析 海水中含有Mg2＋，加入Ca(OH)2可生成
Mg(OH)2沉淀，过滤可得到Mg(OH)2固体。加盐酸将Mg(OH)2转化为MgCl2溶液，浓缩结晶得到MgCl2固体，电解熔融的MgCl2可得到金属镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
9．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
(2)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____________________。
答案 (1)②③⑥ (2)硝酸银溶液和稀硝酸
解析 ①⑤均属于淡化水的后处理，④属于脱盐，②③⑥属于海水预处理。
10．海带中含有丰富的碘，为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了如下图所示的实验：
请回答下列问题：
(1)实验时灼烧海带应在________(填仪器名称)内进行。
(2)步骤④中反应的离子方程式是__________________________________。
(3)步骤⑤中选用的溶剂X可以是________(填试剂名称)。
(4)上述流程中的实验操作包括下列选项中的________(按操作顺序选填代号)。
(5)请设计一个简单的实验方案，检验提取碘后的溶液中是否还含有单质碘：_______________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案 (1)坩埚
(2)2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
(3)苯(或四氯化碳)
(4)BADC
(5)取少量溶液于试管中，滴入2～3滴淀粉溶液，如果溶液变蓝，说明溶液中还有碘；如果溶液不变蓝，说明溶液中没有碘
解析 (1)固体物质的灼烧应在坩埚内进行。
(2)步骤④是利用H2O2将I－氧化成I2的过程。
(3)步骤⑤是将生成的I2萃取分离出来，可用的有机溶剂是苯或四氯化碳。
(4)流程图中的操作包括灼烧、过滤、萃取分液、蒸馏(分离萃取液中的有机溶剂和碘)。
(5)淀粉遇I2变蓝色，这一显色反应常用于二者的相互检验。
B篇·综合提升训练
11．海洋是一个名副其实的“聚宝盆”，下列对海洋资源开发利用的说法不正确的是( )
A．海底如“土豆”般的金属结核矿含有铁、镁、钴等多种元素，可用铝热法冶炼并分离得到各种金属单质
B．海水淡化工厂可与化工生产结合，如淡化后的浓海水，可用于提溴、镁等
C．海水中的金、铀等元素储量高、浓度低，提炼时，须先富集
D．海水提镁过程中，所需的石灰乳，可用贝壳煅烧后加水得到，体现了就地取材、降低成本的生产理念
答案 A
解析 镁比铝活泼，不能用铝热法冶炼镁。
12．NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质，其转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．25 ℃时，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂
C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与Fe反应
D．图示转化反应都是氧化还原反应
答案 B
解析 25 ℃时，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的小，A项不正确；石灰乳与Cl2的反应方程式为，氯元素的化合价既有升高，又有降低，故Cl2既是氧化剂又是还原剂，B项正确；Cl2与Fe在加热或潮湿的环境下易发生反应，常温干燥环境下Fe与Cl2不反应，C项不正确；制备NaHCO3和NaHCO3分解的反应都不是氧化还原反应，D项不正确。
13．下列化工生产原理正确的是( )
A．可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠
B．可以将钠加入饱和氯化镁溶液中制取镁
C．用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝
D．炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
答案 A
解析 钠特别活泼，将钠加入饱和氯化镁溶液中，首先钠与水反应生成NaOH和H2，然后Mg2＋与 OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，B错误；AlCl3为共价化合物，Al2O3为离子化合物，故冶炼铝使用的是Al2O3，C错误；高炉炼铁中所发生的反应既有放热反应也有吸热反应，但仍需要高温条件，D错误。
14．在冶金工业上，通常不能用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
答案 A
解析 根据金属活动性顺序有下列冶炼方法：①K～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。
15．从海水中提取溴的流程如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．X为SO2气体，也可将SO2换成Na2SO3
B．设备Y为蒸馏塔
C．在提取溴的过程中一定有Br－被氧化
D．工业上，每获得1 mol Br2，需要消耗Cl2的体积最多为44.8 L(标准状况)
答案 D
解析 由流程图可知，在提取溴的过程中发生两次反应Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，同时过程中会有部分Cl2损耗，故工业上获得1 mol Br2，需要消耗Cl2的体积大于44.8 L(标准状况)，D项错误。
16．空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一，其工艺流程如下：
(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是____________________________________。
(2)步骤④利用了SO2的还原性，反应的离子方程式为____________________________________。
(3)步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因_____________________________________________。
(4)步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离，分离仪器的名称是________。
(5)步骤①、②之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是______________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
(2)2H2O＋SO2＋Br2===4H＋＋SO＋2Br－
(3)温度过高，产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气增加。温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低
(4)分液漏斗
(5)“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”过程实际上是一个Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2海水相比效率更高，消耗能源少，成本降低
解析 (1)氯气、溴单质与水之间能发生反应，酸化可抑制它们与水的反应，所以步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率。
(2)SO2和氯气、水反应生成硫酸和氢溴酸：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，离子方程式为Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO。
(3)溴的沸点是58.5 ℃，水的是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。
(4)溴在水中达到饱和后，溴不再溶于水，液溴和溴水密度不同而分层，然后用分液漏斗分离。
(5)海水中溴离子的含量较少，在海水提取溴之前，必须进行浓缩。
第一节 自然资源的开发利用
第一课时 金属矿物及海水资源的开发利用
[明确学习目标] 1.了解金属在自然界中的存在形式及金属的冶炼方法。2.了解铝热反应的原理，了解金属回收和资源保护的意义。3.了解海水资源、海水淡化的方法。4.了解海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴、海带提碘。5.了解海水综合利用的重要方向。
学生自主学习
金属矿物的开发利用
1．金属在自然界中的存在形态
2．金属的冶炼方法
3．金属资源的合理开发利用
(1)合理开发利用金属资源
金属的冶炼需要消耗大量的资源和能源，还会造成环境污染，地球上的金属资源是有限的，是不可再生的，因此金属资源应合理开发和利用。
(2)有效利用金属资源的途径
①提高金属矿物的利用率，开发环保高效的金属冶炼方法；
②加强废旧金属的回收和再利用；
③使用其他材料代替金属材料。
海水资源的开发利用
(一)海水中的水资源
1．海水中水的储量约占地球上总水量的97%。
2．海水中水资源的利用
(二)海水中的化学资源
1．海水中化学资源的特点
多样性
常量元素(>99%)：除H、O外，含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素；微量元素(<1%)
分散性
虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低
2．海水化学资源的开发利用
(1)海水制盐
把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。
(2)海水提溴
工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法”，其过程主要包括氧化(用氯气氧化海水中的溴离子)、吹出(用空气将生成的溴吹出)、吸收(用二氧化硫作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离)、蒸馏(再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离)等环节。
(3)其他物质和能量
从海水中不仅可以制得氯化钠、镁、钾、溴等化工产品，还可以获得其他物质和能量，如铀和重水是核能开发的重要原料，潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视的新型能源。
1．为什么越活泼的金属被人类利用的越晚？
提示：因为金属越活泼，其离子的氧化性越弱，就越难被还原，故制取和利用的时间越晚。
2．用海水蒸馏法制取淡水有哪些优缺点？
提示：优点是设备简单，易操作，淡水质量好。缺点是耗能大，成本较高。
课堂互动探究
知识点一 金属矿物的开发利用
1．金属的冶炼原理
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：Mn＋＋ne－===M。
2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
3．热还原法的分类及优缺点
(1)用氢气还原法冶炼金属，纯度高，但成本也高。
(2)用一氧化碳和碳还原法冶炼金属，纯度低，冶炼成本也低。
(3)用铝热法可以冶炼熔点高、难冶炼的金属，成本较高。
1．铝热反应的实验探究
2．铝热反应的原理及特点
1 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg＋O2↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
电解法
C
Cu2S＋O22Cu＋SO2
热分解法
D
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
热还原法
[批注点拨]
[解析] 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项为火法炼铜，错误。
[答案] C
[练1] 冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4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(MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是( )
A．Ⅰ，① B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④
答案 B
解析 金属冶炼方法的选择与金属在自然界中存在的状态、金属活动性等有关，需要在理解的基础上加以记忆。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ发生的反应分别是：
Ⅰ.Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
Ⅱ.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
Ⅲ.2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr
Ⅳ.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融的MgCl2：
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
则Ⅰ属于方法①，Ⅱ属于方法③，Ⅲ属于方法③，Ⅳ属于方法④。综上分析，B选项不正确。
[练2] (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
解析 铝热反应中铝失电子作还原剂，Fe3O4得电子化合价降低作氧化剂。工业制铝用电解熔融Al2O3的方法，冰晶石降低Al2O3熔点，作助熔剂。由方程式知转移12 mol e－得到铝4×27 g，转移1 mol e－得到铝9 g。
规律方法
利用铝热反应推断混合物的组成，根据得失电子守恒即可计算转移1 mol电子可以还原的金属元素的质量，用极端假设法和平均值原理判断。
知识点二 海水资源的开发利用
1．海水的蒸馏
(1)主要仪器：A蒸馏烧瓶，B冷凝管，C锥形瓶。
(2)冷凝水的流向：a口进；b口出。
(3)A中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。
2．海带中提碘
(1)海带中含有碘元素的检验原理
2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
(2)从海带中提取碘的方法
①工艺流程
②主要的反应原理
Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
3．海水提溴
(1)生产流程图
(2)主要化学(离子)方程式
①Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2；
②Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。
4．海水提镁
(1)反应流程
(2)有关反应的化学方程式
①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O；
④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
2 从苦卤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．从溴的浓溶液中提取单质溴，可以用乙醇进行萃取
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
[批注点拨]
[解析] A项，X试剂应选用还原性物质，可用Na2SO3饱和溶液；B项步骤Ⅲ的离子反应为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；C项由于乙醇和水互溶，故不能作为从溴水中提取溴的萃取剂，错误；D项步骤Ⅳ是将Br2的浓溶液中的溴提取出来，因此过程包含萃取、分液和蒸馏。
[答案] C
[练3] 下列方法中，不能实现海水淡化的是( )
A．蒸馏法 B．电渗析法
C．过滤法 D．离子交换法
答案 C
解析 海水淡化常用的方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法。
[练4] 下列说法正确的是( )
A．海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约
B．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、膜分离法和离子交换法
C．海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本最低
D．以上说法都正确
答案 B
解析 地球表面咸水多，淡水少，许多国家面临着淡水资源的危机，故不可以随意浪费水资源，A错误；海水淡化的方法中蒸馏法的成本较高，C错误。
本课归纳总结
1.金属冶炼的实质是金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质。
2．常见金属的冶炼方法：K、Ca、Na、Mg、Al―→电解法，Zn～Cu―→热还原法，Hg、Ag―→热分解法。
3．必记七反应
(1)2HgO2Hg＋O2↑。
(2)2Ag2O4Ag＋O2↑。
(3)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
(4)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(5)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(6)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。
(7)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
4．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。
5．海水提溴
(1)工艺流程：海水Br2溴蒸气HBrBr2蒸馏,液溴。
(2)反应原理：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。
学习效果检测
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，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．金属的活动性大小
答案 D
解析 金属的冶炼就是使化合态的金属阳离子被还原为游离态的金属单质，金属越活泼，对应离子得电子能力越弱，越难被还原，冶炼时所需条件越高。从题给图示可以归纳出越不活泼的金属(如铜)越早被开发利用，故选D。
2．下列关于金属的冶炼方法的叙述不正确的是( )
A．热分解法适用于制备不活泼金属
B．热还原法常用的还原剂是C、H2、CO、Al等
C．电解法适用于制备不活泼金属
D．水溶液中置换法适用于用活泼金属制备不活泼金属
答案 C
解析 电解法适用于制备活泼性强的金属，如Na、Mg、Al。
3．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
答案 A
解析 明矾净水是利用Al3＋反应生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些泥沙，并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化。利用太阳能使海水蒸馏淡化，是有研究价值的一种淡化途径。海水缓慢凝固后可结成冰，在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化。将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。
4．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
答案 B
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二氧化硫水溶液吸收。
5．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为原料可制取的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸 ⑥漂白粉
A．全是 B．只有①②③④
C．只有①②③⑤ D．只有①②④⑤⑥
答案 A
解析 从海水中制得的氯化钠，可作化工产品，工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，如盐酸、漂白粉等；电解熔融的NaCl可得金属钠和氯气，以NaCl为原料，也可制取Na2CO3。
6．如图是一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置。请回答下列问题：
(1)判断硬质玻璃管中已开始发生反应的现象是__________________；反应过程中产生的现象是________________________。
(2)在A处点燃可见淡蓝色火焰的原因是_____________________________
_________________________________________________________________。
(3)实验结束时正确的操作是________。
①先停止通入CO
②先熄灭酒精灯，并继续通入CO
③熄灭酒精灯，同时停止通入CO
④先熄灭酒精灯，继续通入CO，并点燃排出的CO气体
答案 (1)B中澄清石灰水变浑浊 玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑，B中澄清石灰水变浑浊
(2)从A导管逸出的尾气中有未反应的CO，而CO燃烧时，火焰呈淡蓝色
(3)④
解析 (1)硬质玻璃管中发生反应：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，故硬质玻璃管中红棕色固体变黑。
(2)通过硬质玻璃管时，CO不完全反应，在A处点燃，有未反应的CO燃烧，火焰呈淡蓝色。
(3)实验过程中若先停止通CO，则生成的铁可能被氧化，而且可能发生倒吸现象，故应先熄灭酒精灯，继续通CO至玻璃管冷却，CO为有害气体，需进行点燃处理。
课时作业
A篇·知识对点训练
1．下列变化不属于化学变化的是( )
A．煤的干馏 B．石油分馏
C．由乙烯制聚乙烯 D．重油裂化
答案 B
解析 石油的分馏是利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程，属于物理变化。
2．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( )
A．石油裂化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
答案 C
解析 裂化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正确；水煤气是通过煤的气化得到的气体燃烧，D错误。
3．有关煤的说法正确的是( )
A．煤中含有碳的单质、苯、二甲苯、焦炉气
B．煤的干馏是物理变化
C．煤由复杂的有机物和无机物组成，煤的干馏是化学变化
D．煤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
答案 C
解析 煤主要含有碳元素，同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素；煤是由复杂的有机物和无机物组成的。煤的干馏可获得焦炭、苯、二甲苯、焦炉气等，属于化学变化。
4．石油裂化的主要目的是为了( )
A．提高轻质液体燃料的产量
B．便于分馏
C．获得短链不饱和气态烃
D．提高汽油的质量
答案 A
解析 石油裂化的目的是为了提高轻质液体燃料的产量和质量，其中以提高产量为主要目的。
5．煤在干馏时得到的气态产物是( )
A．天然气 B．水煤气
C．焦炉气 D．高炉煤气
答案 C
解析 煤干馏时得到的气体是焦炉气，主要成分为氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳。
6．我国冀东渤海湾有储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是( )
A．石油属于可再生矿物能源
B．石油的裂化是物理变化
C．石油主要含有碳、氢两种元素
D．石油分馏的各馏分均是纯净物
答案 C
解析 石油属于不可再生资源，A错误；石油的裂化有新物质生成，属于化学变化，B错误；石油分馏的各馏分为混合物，D错误。
7．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是( )
A．地球上最基本的能源是化学能
B．太阳能热水器、沼气的使用、玉米制乙醇都涉及生物质能的利用
C．利用二氧化碳制造全降解塑料能有效减少“白色污染”
D．人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值
答案 C
解析 地球上最基本的能源是太阳能，A错误；生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能并存储在生物质内部的能量，所以使用太阳能热水器不涉及生物质能的利用，B错误；降解塑料在自然环境中能分解为无害物质，从而减少“白色污染”，C正确；吸热反应也有利用价值，如有时需要通过吸热反应吸收热量来降低环境温度，D错误。
8．下列有关石油和煤的利用叙述不正确的是( )
A．煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解，得到焦炭、煤焦油等物质的过程
B．煤的液化就是将煤转化成甲醇、乙醇等液态物质的过程
C．煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程
D．石油通过催化裂化，可以获得碳原子数较少的轻质油
答案 C
解析 A项，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，煤的干馏产品主要有焦炭、煤焦油、焦炉气等；B项，煤的液化是将煤转化为液体燃料(如甲醇等)的过程；C项，煤的气化是将煤转化为气体燃料(如CO、H2)的过程，为化学变化；D项，石油的催化裂化是将相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程，从而获得轻质油。
9．如何实现化石燃料的综合利用，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是( )
A．煤的气化是指将固态煤粉碎成气态煤，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧
B．天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产甲醇等
C．石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同
D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料
答案 A
解析 A中，煤的气化是将固态煤转化为可燃性气体的过程，主要反应的化学方程式为C＋H2O(g)CO＋H2。
10．由石油裂化和裂解得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：
根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：
(1)由CH2CH2制得有机物A的化学方程式是_________________，反应类型是________。
(2)由A与B合成丙烯酸乙酯的化学方程式是_________________，反应类型是________。
(3)由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是______________。
答案 (1)CH2CH2＋H2OCH3CH2OH 加成反应
(2)CH2CHCOOH＋CH3CH2OH
CH2CHCOOCH2CH3＋H2O 取代反应(或酯化反应)
(3)nCH2CH2?CH2—CH2?
解析 类比制取乙酸乙酯的反应可知有机物A为CH3CH2OH，B为CH2CHCOOH，故A为乙烯与H2O发生加成反应的产物。聚乙烯是以乙烯为单体，通过加聚反应制得的。
B篇·综合提升训练
11．如图所示是石油分馏塔的示意图，a、b、c三种馏分中( )
A．a的沸点最高
B．b的沸点最低
C．c的平均相对分子质量最大
D．每一种馏分都是纯净物
答案 C
解析 石油分馏得到的每一种馏分都是混合物，a、b、c三种馏分中，a馏分的沸点最低，c馏分的沸点最高，沸点最高的馏分含碳原子数最多，即平均相对分子质量最大。
12．关于石油炼制的说法正确的是( )
A．石油的炼制过程是将相对分子质量较大的分子变成相对分子质量较小的分子的过程
B．石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先汽化，经冷凝而分离出来
C．石油经过分馏、裂化等工序后得到大量乙烯、苯等不饱和烃
D．石油经分馏得到的各馏分仍然是多种烃的混合物
答案 D
解析 石油的炼制包括分馏、裂化和裂解等；石油的分馏为物理变化，A错误；石油分馏可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子数较少的轻质油，B错误；石油经过裂解得到乙烯、丙烯、丁二烯等，石油经催化重整可得到苯和甲苯等，C错误；石油分馏得到的各馏分中含有多种烃类物质，是混合物，D正确。
13．天然气的主要成分——CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下列是有关天然气的几种叙述，其中正确的是( )
①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源 ②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大 ③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一 ④CH4作为化工原料可用于合成氨、生产甲醇
A．①②③ B．①②④
C．③④ D．②③
答案 B
解析 ①天然气与煤、柴油相比，是相对清洁的能源；②CH4的摩尔质量为16 g·mol－1，CO2的摩尔质量为44 g·mol－1，则等质量时，CH4产生的温室效应大于CO2；③天然气燃烧不产生硫、氮的氧化物，不会形成酸雨；由CH4的用途知④正确。
14．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”将煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是( )
①煤粉加压气化制备合成气的过程涉及化学变化和物理变化 ②煤粉加压气化制备合成气的过程仅涉及化学变化 ③该技术实现了煤的清洁利用 ④该技术实现了煤的高效利用
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
答案 C
解析 煤粉加压气化制备合成气的过程将煤变成了以CO和H2为主要成分的合成气，此过程涉及化学变化和物理变化，减少了煤直接燃烧造成的污染，提高了煤的利用率。
15.将煤直接作为燃料燃烧，不但热效率较低，且产生烟尘、二氧化硫、氮的氧化物等物质，造成严重的环境污染。煤的干馏是提高煤的利用率、生产重要化工原料、降低污染物排放量的有效措施之一。某化学学习小组在实验室条件下探究煤干馏的现象及产物，装置如图所示，请回答有关问题：
(1)煤干馏的条件是____________________________。
(2)盛有冷水的烧杯的作用是____________________________。
(3)实验后检验有粗氨水生成的操作是________________。
(4)已知CO不能使溴水褪色，若将从具支试管支管口处逸出的气体通入溴水中，发现溴水褪色，则说明煤的干馏产生了________________________。
(5)点燃尾气，火焰的颜色为________。
答案 (1)隔绝空气加强热
(2)使粗氨水和煤焦油冷凝液化
(3)将具支试管取出，塞上试管塞并加热，将湿润的红色石蕊试纸放在支管口处，若试纸变蓝，则说明有粗氨水生成
(4)乙烯等不饱和烃类物质
(5)淡蓝色
解析 (1)根据煤干馏的定义可知其条件为隔绝空气加强热。
(2)冷水浴的作用是冷凝，使粗氨水和煤焦油冷凝液化。
(3)可用湿润的红色石蕊试纸检验是否有NH3逸出。
(4)溴水褪色，证明煤干馏过程产生了乙烯等不饱和烃类物质。
(5)CO、CH4、H2等气体燃烧时火焰呈淡蓝色。
16．煤气化是有效利用化石能源的手段之一，有关反应为①C＋H2O(g)CO＋H2、②CO＋H2O(g)CO2＋H2，获得的气体称为水煤气。某研究性学习小组为探究气体的成分，进行了如下实验。
【实验】 使水蒸气通过灼热的焦炭，收集反应后流出的气体。
【提出假设】 对气体的成分提出了三种假设。
假设1：该气体是CO、H2、H2O。
假设2：该气体是CO2、H2、H2O。
(1)假设3：____________________________。
【设计实验方案，验证假设】
拟用图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，验证上述假设3。(加热装置和导管等在图中略去，实验前装置内部的空气已经排尽)
(2)按气流从左至右连接各仪器，用题中小写字母表示接口的连接顺序(仪器可重复使用)：混合气→dc→________→________→ ________→________→________→ij。
(3)仪器A中需加入的试剂名称是________，其中反应的化学方程式可能有________________________。
(4)仪器B中需加入试剂的名称是________，其作用是________________________。
【思考与交流】
(5)本实验的尾气需要处理，处理的方法为________________________________。
答案 (1)该气体是CO、H2、H2O、CO2
(2)ij gh ef ab dc
(3)氧化铜(或其他合理答案) CuO＋H2Cu＋H2O、CuO＋COCu＋CO2
(4)无水硫酸铜 检验混合气体中是否有水
(5)可在装置最后的导气管口放一燃着的酒精灯将气体燃烧(或其他合理答案)
解析 (1)根据反应原理，混合气体组成存在三种情况，第三种情况的气体组成的CO、H2、H2O、CO2。
(2)为了验证混合气中含CO、H2、H2O、CO2，实验仪器的先后连接顺序为检验水分→检验二氧化碳→除掉二氧化碳→除掉水分→还原装置→检验水分→检验二氧化碳，仪器连接顺序为混合气体→dc→ij→gh→ef→ab→dc→ij。
(3)仪器A用于检验氢气和一氧化碳，可以选用氧化铜，利用氢气、一氧化碳加热还原氧化铜完成检验，反应的化学方程式为CuO＋H2Cu＋H2O，CuO＋COCu＋CO2。
(4)白色的无水硫酸铜遇水后变成蓝色，所以可在装置B中加入无水硫酸铜(CuSO4)，通过观察颜色是否改变来确定混合气体中是否有水蒸气。
(5)一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，可在装置最后的导管口处放一个点燃的酒精灯，利用燃烧的方法消除CO的污染等。
第二课时 煤、石油和天然气的综合利用
[明确学习目标] 1.了解煤、石油和天然气的组成及其综合利用。2.了解以煤、石油和天然气为原料生产合成材料。3.了解节约能源和防止污染的重要性。
学生自主学习
1．从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
(1)煤的组成和加工
①煤的组成
②煤的加工方法及产品
(2)天然气的组成和利用
21世纪的高效清洁能源——可燃冰。其主要成分是甲烷水合物，组成可表示为CH4·nH2O。
(3)石油的组成和加工
2．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
塑料、合成橡胶、合成纤维这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
1．煤中含有苯等芳香烃，通过煤的干馏可以得到粗苯，对吗？
提示：不对，煤中不含有苯等芳香烃，而是在干馏时生成了芳香烃。
2．煤的气化、液化同水的汽化、液化一样，均属于物理变化，对吗？
提示：不对，煤的气化和液化均发生了化学变化。
课堂互动探究
1．化学“三馏”的比较
2．化学“两裂”
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
3．注意事项
(1)煤干馏时一定要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧。
(2)由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。
(3)直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。
煤是“工业的粮食”，石油是“工业的血液”，有关煤和石油加工的说法正确的是( )
A．煤的干馏产物主要是各类有机物
B．石油的裂解、分馏和煤的干馏都属于化学变化
C．煤焦油经过分馏可得到苯、甲苯等，说明煤中含有苯和甲苯
D．石油的裂化，说明长链烃在高温条件下可以分解为短链烃
[批注点拨]
[解析] 煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气和焦炭等物质，其中焦炭居多，为无机物，故A错误；石油的分馏属于物理变化，故B错误；煤通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，但本身不含有苯等芳香烃，故C错误；石油的裂化、裂解是在一定条件下将长链的烃断裂为短链的烃的过程，烃在加热条件下是可以分解的，且碳链越长越易分解，故D正确。
[答案] D
[练1] 石油裂解的目的和原理是( )
A．使具有长链的烃深度裂化，断裂成各种短链的气态不饱和烃和少量液态烃
B．使直链烃转化为芳香烃
C．避免炭化结焦
D．除去石油中的杂质
答案 A
解析 石油的催化重整使直链烃转化为环状烃，B错误；石油减压蒸馏是为了避免炭化结焦，C错误；D项与石油裂解无关。
[练2] 请回答实验室分馏石油的有关问题：
(1)实验室分馏石油的正确操作顺序是
E→____→____→A→____→____→G。
A．连接接液管
B．装入碎瓷片和石油，塞上带温度计的塞子
C．检查装置气密性
D．连接冷凝管及进出水管
E．在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上石棉网
F．固定好蒸馏烧瓶
G．加热
(2)以下是石油分馏的装置图，试指出有关仪器的名称：A________；B________。
(3)分馏石油得到的各个馏分都是________(填“混合物”或“纯净物”)。
(4)图中有________处错误。
答案 (1)F D C B
(2)蒸馏烧瓶 冷凝管
(3)混合物
(4)1
解析 (1)按组装仪器的顺序从下到上，从左到右，连接好装置后，先检验装置气密性，再装入碎瓷片和石油并加热，即顺序为E→F→D→A→C→B→G。
(2)A为蒸馏烧瓶，B为冷凝管。
(3)石油分馏得到的各个馏分为烃类物质的混合物。
(4)温度计水银球应与烧瓶支管口平齐。
本课归纳总结
1.煤的干馏、气化和液化，石油的裂化和裂解均为化学变化，石油的分馏属于物理变化。
2．水煤气的主要成分是CO和H2；焦炉气的主要成分是H2、CH4、C2H4、CO。
3．石油裂化的目的是提高轻质油的产量，石油裂解的目的是获得气态短链不饱和烃作化工原料。
学习效果检测
1．下列事实、事件、事故中与甲烷无关的是( )
A．天然气的主要成分
B．石油经过催化裂化的产物
C．“西气东输”中的气体
D．煤矿中的瓦斯爆炸
答案 B
解析 “西气东输”中的气体指的是甲烷，也是天然气的主要成分，瓦斯爆炸是由甲烷燃烧引起的；石油裂化的产物是碳原子数相对较少的烷烃和烯烃，而非甲烷。
2．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
答案 C
解析 A项煤的干馏和B项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，D项石油裂解属于石油的综合利用。
3．气体产品作为现代工业重要的基础原料，应用范围十分广泛，例如冶金、钢铁、石油、化工、机械、电子、玻璃、陶瓷、建材等行业。以下气体不是从煤炭或石油工业获得的是( )
A．水煤气 B．裂解气
C．焦炉气 D．氧气
答案 D
解析 水煤气是煤气化得到的，焦炉气是煤干馏得到的，裂解气是石油裂解得到的。
4．下列关于化石燃料的说法错误的是( )
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C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C．煤是由有机化合物和无机物组成的复杂的混合物
D．煤中含有苯和甲苯，可以用分馏的方法把它们从煤中分离出来
答案 D
解析 A项，石油主要由液态烃构成，也溶有少量气态烃和固态烃，因此通过石油炼厂的分馏就可以得到汽油、煤油等分馏产品，正确；B项，采用催化裂化的方法可使长链烃分子断裂为C5～C11的烃，正确；C项，煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物，正确；D项，煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质，煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，而煤中并不含有苯和甲苯，错误。
5．煤、石油、天然气是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料，下列不属于以煤、石油和天然气为主要原料生产的合成材料是( )
A．塑料 B．合成橡胶
C．淀粉 D．合成纤维
答案 C
解析 淀粉是天然高分子化合物，其他都是以煤、石油、天然气为主要原料通过人工合成的。
6．如图所示为实验室模拟工业上催化裂化的装置示意图，根据图示回答下列问题。
(1)工业上石油裂化的主要目的是________________。
(2)A中氧化铝的作用是________，B中冷水的作用是________________。
(3)C中得到的液体具有汽油的气味，该液体________(填“能”或“不能”，下同)通过化学反应使溴水褪色，而通过石油分馏得到的汽油________通过化学反应使溴水褪色。
(4)D中酸性高锰酸钾溶液褪色，说明石蜡裂化时除有液态不饱和烃生成外，还有________生成。
答案 (1)提高汽油的产量
(2)催化剂 使裂化汽油冷凝为液体
(3)能 不能
(4)气态不饱和烃
解析 (1)由于从原油中分馏得到的直馏汽油产量少，为了提高汽油的产量，故采用裂化的方法来提高汽油的产量。
(2)石蜡的裂化需要在催化剂的作用下进行，故氧化铝作催化剂，由于裂化的温度较高，裂化后得到的是气态产物，用冷水冷却得到液态汽油。
(3)由于裂化汽油中有不饱和烃，故能发生加成反应使溴水褪色；通过石油分馏得到的汽油中不含烯烃或炔烃，故不能通过化学反应使溴水褪色。
(4)由于D中酸性高锰酸钾溶液褪色，说明有气态不饱和烃生成。
