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
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是( )
A.Na B.Al
C.Fe D.Ag
答案C
解析Na、Al很活泼,应用电解法冶炼;Ag为不活泼金属,可以用热分解法冶炼。
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
答案C
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。
3.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HgO
C.电解熔融NaCl
D.铝粉和Fe2O3共热
答案A
解析A项中Al2O3熔点高,难以分解;B项中汞可由加热HgO制取;C项中金属钠是活泼金属,用电解法制取;D项中铝粉和Fe2O3组成铝热剂,Al可将Fe2O3中的铁元素还原成单质。
4.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.金属的化合价高低
B.金属的活动性强弱
C.金属的导电性强弱
D.金属在地壳中的含量多少
答案B
解析金属开发利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关,而金属冶炼的难易程度取决于金属的活动性强弱。
5.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气(或H2或CO)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0( )
A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④
答案B
解析对于(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):Cr2O3+2Al/2Cr+Al2O3,符合③;
(Ⅳ):先从光卤石中提取MgCl2,再电解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)/Mg+Cl2↑,符合④。
6.已知酸性条件下有如下反应:2Cu+/Cu2++Cu↓。由于反应温度不同,用氢气还原氧化铜时,可能产生Cu或Cu2O,两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证,实验操作和实验现象记录如下。
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、
加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
有红色固
体剩余,
溶液变为
蓝色
产生无
色气体
产生无色
气体,溶液
变为蓝色
产生红棕色
气体,溶液变
为绿色
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )
A.是Cu
B.是Cu2O
C.一定有Cu,一定有Cu2O
D.一定有Cu2O,可能有Cu
答案D
解析浓硫酸(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O;而稀硫酸与Cu不反应,与Cu2O反应。
7.如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题:
/
(1)该实验装置中还缺 。引发铝热反应的操作为 。?
(2)若将氧化铁换成氧化镁,该反应 发生(填“能”或“不能”),理由是 。?
(3)铝热反应的用途有哪些? 。?
答案(1)镁条和氯酸钾 在混合物中间插一根长度约10厘米的镁条,上端弯曲,将氯酸钾放在镁条的周围,用燃着的小木条点燃镁条
(2)不能 镁比铝活泼,铝不能从氧化镁中置换镁
(3)用于焊接钢轨、冶炼某些熔点高的金属
解析(1)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。
(2)Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。
/提升能力·跨越等级
1.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,则下列能冶炼出金属锂的方法是0( )
A.电解法 B.热还原法
C.热分解法 D.铝热法
答案A
解析可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来判断,锂的金属性介于钠和镁之间,应该与钠、镁的冶炼方法相同,用电解法才能得到金属锂。
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反应,故无需加热
A.只有②③ B.只有①③
C.①②③ D.②③④
答案D
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,但仍需要高温条件,④错。
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
答案D
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金属单质,显然,在氧化物中金属元素化合价越高,其变为单质时需获得的电子就越多,消耗铝也越多;金属氧化物中金属元素的化合价分别为Mn(+4价)、W(+6价)、Cr(+3价)、Co(+
8
3
价),故Co3O4耗铝最少。
4.实验室欲使1.6 g氧化铁完全还原,事先应准备的CO在标准状况下的体积为( )
A.672 mL B.336 mL
C.大于672 mL D.小于336 mL
答案C
解析由3CO+Fe2O3/2Fe+3CO2可知,欲使1.6 g氧化铁完全还原需消耗CO在标准状况下的体积为672 mL,但气体在与固体反应过程中可能有损失,且反应前要先通入一会儿CO赶尽空气,故CO实际用量应大于672 mL。
5.铜的冶炼大致可分为以下几个步骤:(1)富集,将硫化物矿进行浮选;(2)焙烧,主要反应为2CuFeS2+4O2/Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);(3)制粗铜,在1 200 ℃的条件下发生的主要反应为2Cu2S+3O2/2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S/6Cu+SO2↑;(4)电解精炼。
下列说法不正确的是( )
A.上述焙烧过程中的尾气不可直接排放
B.由6 mol CuFeS2生成6 mol Cu时,在整个过程中共消耗15 mol O2
C.在反应2Cu2O+Cu2S/6Cu+SO2↑中,作氧化剂的是Cu2O
D.电解精炼属于化学变化
答案C
解析焙烧过程中产生的尾气中含有有毒的SO2气体,对环境有污染,不能直接排放,A项正确。
2CuFeS2+4O2/Cu2S+3SO2+2FeO0①
2Cu2S+3O2/2Cu2O+2SO20②
2Cu2O+Cu2S/6Cu+SO2↑0③
②+③
3
得:Cu2S+O2/2Cu+SO20④
①+④得:2CuFeS2+5O2/2Cu+4SO2+2FeO0⑤
所得⑤式表明,2 mol CuFeS2完全转化为2 mol Cu消耗5 mol O2,据此可知,由6 mol CuFeS2生成6 mol Cu时共消耗15 mol O2,B项正确。在反应2Cu2O+Cu2S/6Cu+SO2↑中,作氧化剂的是Cu2O和Cu2S两种物质,C项不正确。
6.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如下:
①2MoS2+7O2/2MoO3+4SO2
②MoO3+2NH3·H2O/(NH4)2MoO4+H2O
③(NH4)2MoO4+2HCl/H2MoO4↓+2NH4Cl
④H2MoO4/MoO3+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是一种强酸
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
答案D
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③可知H2MoO4是一种不溶性酸,结合强酸制弱酸原理,H2MoO4不可能是强酸;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转移电子相同,此时消耗n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2。
7.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不与非金属、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是金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是:
第一步:金红石、炭粉混合,在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 ,该反应中的还原剂是 。?
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)写出此反应的化学方程式:? ;?
(2)简述从上述所得产物中获取金属钛的步骤:? 。?
答案TiO2+2C+2Cl2/TiCl4+2CO C
(1)2Mg+TiCl4/2MgCl2+Ti
(2)将还原后的产物溶于过量的盐酸中,过滤、洗涤,即可得到纯净的钛
解析(1)Mg为活泼金属,在氩气作为保护气的环境中还原TiCl4:2Mg+TiCl4/2MgCl2+Ti。(2)还原出的Ti与Mg混合,分离时用强酸,因钛不与强酸反应,所以可将上述产物溶于过量的盐酸中,然后过滤、洗涤,即可得到纯净的钛。
8.工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:
/
请回答下列问题:
(1)沉淀C的化学式为 ,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作 。?
(2)电解熔融的氧化铝时,标准状况下若得到22.4 L O2,则同时生成 g铝。?
(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是 (填操作名称),实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在 装置中进行,洗涤方法是 。?
(4)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环利用外,还可以循环利用的物质有 (填化学式),用此法制取铝的副产品是 (填化学式)。?
(5)写出Na2CO3溶液与CaO反应的离子方程式: 。?
(6)若铝土矿中还含有二氧化硅,此生产过程中得到的氧化铝中将混有杂质 (填化学式)。?
答案(1)Fe2O3 颜料
(2)36
(3)过滤 过滤 向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作2~3次
(4)CaO和CO2 Fe2O3和O2
(5)C
O
3
2-
+CaO+H2O/CaCO3↓+2OH-
(6)SiO2
解析(1)因Al2O3+2NaOH/2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不与NaOH溶液反应,因此过滤得到的沉淀C为Fe2O3,Fe2O3可用作颜料。
(2)2Al2O3(熔融)/4Al+3O2↑,n(O2)=
22.4 L
22.4 L·mo
l
-1
=1 mol,则m(Al)=
4
3
mol×27 g·mol-1=36 g。
(3)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的目的均是分离固液混合物,即过滤;洗涤沉淀的方法是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作2~3次。
/贴近生活·拓展创新
黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可制备硫和铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O2/8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是 (填元素符号)。?
(2)上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是 (填序号)。?
A.高空排放
B.用于制备硫酸
C.用纯碱溶液吸收制Na2SO3
D.用浓硫酸吸收
(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。方法为:
①用稀盐酸浸取炉渣,过滤。
②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
根据以上信息回答下列问题:
a.除去Al3+的离子方程式是 。?
b.选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。
所选试剂为 。证明炉渣中含有FeO的实验现象为 。?
答案(1)Cu、O
(2)BC
(3)a.Al3++4OH-/Al
O
2
-
+2H2O
b.稀硫酸、KMnO4溶液 用稀硫酸浸取炉渣所得的溶液能使KMnO4溶液褪色
解析(1)分析化学方程式中各元素化合价可知:Cu由+2价→0价,O由0价→-2价,铜元素、氧元素在反应中被还原。
(2)二氧化硫污染环境,不能排入空气中。浓硫酸既不能吸收二氧化硫,也不能消耗二氧化硫。可将二氧化硫“变废为宝”制硫酸,也可以用纯碱溶液吸收SO2制亚硫酸钠。
(3)Al3+与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,而Fe3+与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀,过滤,将Al3+除去,反应的离子方程式为Al3++4OH-/Al
O
2
-
+2H2O。若要证明炉渣中含有FeO,可先将其溶解,生成可溶性的亚铁盐,亚铁离子具有强还原性,可以使高锰酸钾溶液褪色。故选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。
课件30张PPT。第1课时 金属矿物的开发利用知识铺垫新知预习自主测试1.地壳中含量最高的金属元素是Al,人类最早使用的金属是Cu,使用最广泛的金属是Fe。
2.金属活动性顺序的内容是什么?试比较Na+、Al3+、H+、Cu2+、Ag+的氧化性强弱并按由强到弱的顺序排列。
答案:金属活动性顺序为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au;氧化性由强到弱的顺序为Ag+>Cu2+>H+>Al3+>Na+。
3.工业上冶炼铁的化学方程式为知识铺垫新知预习自主测试一、金属在自然界中的存在形态
二、金属的冶炼
金属的冶炼:将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来,用于生产各种金属材料的过程。
1.热分解法
适用于不活泼金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。知识铺垫新知预习自主测试2.电解法
适用于非常活泼金属的冶炼。请补全下列反应的化学方程式。铝的生产原理示意图如下: 知识铺垫新知预习自主测试3.高温还原法
适用于大部分中等活泼的金属,常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、一些活泼金属等。请完成下列冶炼金属的化学方程式。【微思考】除了上述方法外,你还能列举出哪些获得金属铜的方法?知识铺垫新知预习自主测试三、有效利用金属资源的途径
1.提高金属矿物的利用率。
2.减少金属的使用量。
3.加强金属资源的回收和再利用。
4.使用其他材料代替金属材料。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)在自然界中金属都以化合态存在。( )
(2)金属冶炼过程中,金属化合物得到电子发生氧化反应。( )
(3)铝热剂是纯净物。( )
(4)铝热反应是放热反应。( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√
解析:(1)部分活动性差的金属在自然界中以游离态存在,如金。
(2)金属冶炼过程中,金属化合物得电子发生还原反应。
(3)铝热剂是铝和金属氧化物的混合物。
(4)铝热反应放出大量的热。知识铺垫新知预习自主测试2.想一想,连一连。
金属 冶炼方法
(1)Na、Mg A.热分解法
(2)Fe、Cu B.高温还原法
(3)Hg、Ag C.电解法
答案:(1)C (2)B (3)A任务一任务二素养脉络随堂检测金属的冶炼原理
问题探究
1.根据金属冶炼的方法讨论,金属冶炼的实质是什么?
提示金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程,即 +ne- === M。
2.电解法制备活泼金属时,是电解其化合物的水溶液,还是电解熔融态的化合物?用惰性电极电解氯化钠溶液时,其产物是什么?
提示熔融态的化合物;氯气、氢气、氢氧化钠。任务一任务二素养脉络随堂检测3.能否用电解熔融氯化铝的方法来制备铝?
提示不能,因为氯化铝为共价化合物,熔融态不导电,且氯化铝的沸点比熔点低,加热易升华。
4.为什么不用电解氧化镁而选用电解氯化镁的方法来制备镁?(已知:MgO的熔点为2 852 ℃,MgCl2的熔点为118 ℃)
提示氯化镁的熔点比氧化镁的熔点低,用氯化镁作原料制备镁更节约能源。任务一任务二素养脉络随堂检测知识拓展
1.金属冶炼方法的选择
少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在,如金、铂等;大部分金属以化合态形式存在于自然界。金属越不活泼,从其化合物中还原出来越容易;金属越活泼,从其化合物中还原出来越困难。
2.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测3.金属冶炼的热还原法
(1)热还原法的分类。任务一任务二素养脉络随堂检测(2)热还原法的优缺点。
①用H2作还原剂时,生成的产物H2O在高温下以水蒸气的形式蒸发出去,使制得的金属纯度较高,但成本也较高。
③用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物,得不到纯度较高的金属。
④用铝热反应冶炼金属,虽克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难冶炼的问题,但是成本较高。任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用
典例1下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )答案:C
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三项正确。C项错误,C项为火法炼铜。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练1金属材料在日常生活、生产中有着广泛的应用,下列关于金属的说法不正确的是( )
A.越活泼的金属越难冶炼
B.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
答案:D
解析:金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子,因此金属越活泼,对应金属阳离子氧化性越弱,则金属越难冶炼,A、C正确;合金一般比各成分金属的熔、沸点更低,硬度更大,B正确;因AlCl3为共价化合物,其熔融态不导电,因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝,而通常用电解Al2O3的方法来冶炼铝。任务一任务二素养脉络随堂检测铝热反应
问题探究
1.铝热反应实验装置如图:
【实验现象】(1)镁带剧烈燃烧。
(2)氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。
(3)反应放出大量的热,并发出耀眼的白光。
(4)纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙子中。
【实验结论】
在高温下,铝与Fe2O3发生反应,放出大量的热。任务一任务二素养脉络随堂检测2.铝热反应中,镁条和氯酸钾分别有什么作用?
提示点燃镁条用来提供引发反应的热能,氯酸钾的作用是分解提供氧气,使镁条快速充分燃烧。
3.铝与哪些物质能组成铝热剂?
提示铝与比铝活动性弱的金属形成的氧化物如V2O5、MnO2等组成的混合物才能称之为铝热剂。任务一任务二素养脉络随堂检测知识拓展
1.铝热反应任务一任务二素养脉络随堂检测2.铝热反应实验注意事项
(1)镁条要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃。
(2)氧化铁粉末要干燥,铝粉要没有被氧化,否则难以反应。
(3)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。
(4)确保实验装置与人之间有一定安全距离,防止受伤。任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用
典例2用如图所示的装置做铝热反应实验,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。?任务一任务二素养脉络随堂检测(2)选出该实验的实验现象: (填序号)。?
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: 。?任务一任务二素养脉络随堂检测(2)①②③④
(3)使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 燃烧放热,促使氯酸钾分解 引发铝热反应
(2)①②③④全为该铝热反应的现象。
(3)铝热反应实验中为使熔融物易落下,通常在内层纸漏斗底部剪一个孔;为防止溅落物炸裂蒸发皿,在蒸发皿内加入适量沙子;反应中镁条燃烧提供热量使氯酸钾分解;氯酸钾分解引发铝热反应。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2下列氧化物不能与铝粉组成铝热剂的是( )
A.Cr2O3 B.MnO2 C.Na2O D.V2O5
答案:C任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系,请你推测:下列事件发生在铁器时代之前的是( )
A.金属铝的冶炼 B.青铜器时代
C.金属钾的使用 D.戴维发现金属钠
答案:B
解析:金属越不活泼,越易被还原成金属单质,被发现和使用得越早。在四个选项中,比铁不活泼的金属只有Cu,故选B。
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
答案:A
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。任务一任务二素养脉络随堂检测3.铝能用于冶炼熔点高的金属(如Cr、V、Mn等),这是因为铝具有( )
A.两性
B.导电性好
C.熔点低
D.还原性,在冶炼反应中放出大量的热量
答案:D任务一任务二素养脉络随堂检测4.下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
答案:B
解析:K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属不能用普通的还原剂把它们从其相应的氧化物中还原出来,一般采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。任务一任务二素养脉络随堂检测5.冶炼金属常用以下几种方法:①以C、CO或H2作还原剂 ②铝热反应法 ③电解法 ④热分解法。下列金属各采用哪种方法?
(1)Fe、Zn、Cu等相对较活泼金属 (填序号,下同);?
(2)Na、Mg、Al等活泼金属 ;?
(3)Hg、Ag等不活泼金属 ;?
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。?
答案:(1)① (2)③ (3)④ (4)②第2课时 海水资源的开发利用
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法,其中原理上完全不可行的是( )
/
答案A
解析海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A,明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O,加明矾不能使海水中的盐沉淀出来,所以不能使海水淡化。
2.许多国家十分重视海水资源的综合利用,下列不需要发生化学变化就能够从海水中获得的物质是( )
A.氯、溴、碘 B.钠、镁、铝
C.烧碱、氢气 D.食盐、淡水
答案D
解析海水通过蒸发就可以得到食盐和淡水,选项中其他物质必须通过化学反应制得。
3.21世纪以来,国与国之间因对海权的争夺引起的摩擦接连不断,在捍卫主权的同时,人们看重的是海洋这个巨大宝藏,下列有关海洋资源综合利用的说法不正确的是0( )
A.利用海水波浪发电是将动能转化为电能
B.从海水中提取溴单质一定伴有化学变化
C.从海水中提取Mg时,最终须通过电解熔融态的MgO得到Mg
D.积极研发海水直接冷却技术,可减少煤炭的使用量,有利于环境保护
答案C
解析MgO熔点高,一般通过电解熔融态的MgCl2制得Mg。
4.海水提镁是镁的重要来源,其步骤是MgCl2→Mg(OH)2→MgCl2·6H2O→MgCl2→Mg。其中没有发生的反应类型是( )
A.氧化还原反应
B.化合反应
C.中和反应
D.分解反应
答案B
解析MgCl2→Mg(OH)2的反应需要加入碱,是复分解反应;Mg(OH)2→MgCl2·6H2O的反应中需要加入酸,是中和反应;MgCl2·6H2O→MgCl2的反应是在加热条件下的分解反应;MgCl2→Mg的反应是通电条件下的分解反应,同时也是氧化还原反应。
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为原料的产品(物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A.①②③④⑤
B.只有①②③④
C.只有①②③⑤
D.只有①②④⑤
答案A
解析电解NaCl的水溶液可制得NaOH、H2、Cl2;H2、Cl2可合成HCl;NaCl溶液又可与CO2、NH3反应来制取NaHCO3;NaHCO3受热分解可得Na2CO3,电解熔融的NaCl可制备金属钠。
6.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
答案B
解析/,该反应中I2为氧化产物,H2O2作氧化剂,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。
7.从海水中可以获得淡水、食盐,也可提取镁和溴等物质。
(1)海水淡化的方法主要有 (填一种)。?
(2)从海水中提取镁的流程如图所示:
/
流程中分离出Mg(OH)2沉淀的方法是 ;写出反应②的化学方程式: 。?
(3)从海水中提取溴的主要反应原理是向浓缩的海水中通入氯气,将溴离子氧化。试写出该反应的离子方程式: 。?
答案(1)蒸馏法(或电渗析法、离子交换法等)
(2)过滤 MgCl2(熔融)/Mg+Cl2↑
(3)Cl2+2Br-/Br2+2Cl-
解析(1)海水淡化的常用方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。
(2)从沉淀池中分离出Mg(OH)2沉淀使用过滤方法,反应②的化学方程式为MgCl2(熔融)/Mg+Cl2↑。
(3)Cl2能氧化Br-得到Cl-和Br2:Cl2+2Br-/2Cl-+Br2。
/提升能力·跨越等级
1.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通过淡化膜,从而得到淡水,对加压后淡化膜右侧海水成分的变化进行分析,正确的是( )
/
A.溶质质量增加
B.溶液质量不变
C.溶剂质量减少
D.溶质质量分数不变
答案C
解析水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池,而各种离子不能通过淡化膜,故右侧海水中溶质质量不变,溶剂质量减少,溶质质量分数增大。
2.已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、712 ℃,将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解,都可得到金属镁。海水中含有MgCl2,工业上从海水中提取镁,正确的方法是( )
A.海水/Mg(OH)2/Mg
B.海水/MgCl2溶液/MgCl2(熔融)/Mg
C.海水/Mg(OH)2/MgO/Mg
D.海水/Mg(OH)2/MgCl2溶液/MgCl2(熔融)/Mg
答案D
解析工业生产除需要理论上可行外,还要考虑设备、原料、成本等问题。从理论上看A项方法使用NaOH成本高,且Mg(OH)2是一种不溶性碱,加热熔融时会发生分解,因此不可行;B项方法中得不到MgCl2;C项方法中电解MgO时,由于MgO的熔点很高,耗能大,所以经济效益差。
3.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吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
答案C
解析工业上沉淀海水中的Mg2+常采用Ca(OH)2,不用NaOH,因为NaOH的价格较高,C错误。
4.海洋是一座巨大的化学资源宝库,如图所示为从海水中提取若干种化学物质的流程图,则下列说法正确的是0( )
/
A.除去粗盐中的S
O
4
2-
、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
B.②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶段
C.③④⑤中溴元素均被氧化
D.蒸馏法是技术最成熟也是最具有发展前景的海水淡化方法
答案B
解析A项中加入试剂的顺序会导致Ba2+无法除尽,A项错误;单质镁是通过电解熔融MgCl2的方法制取的,B项正确;流程图中的第④步中溴元素被还原,C项错误;蒸馏法会消耗大量的能源,不是最具有发展前景的海水淡化方法,D项错误。
5.海洋资源的利用具有广阔前景。
(1)无须经过化学变化就能从海水中获得的物质是 (填序号)。?
A.Cl2 B.淡水
C.烧碱 D.食盐
(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化,该反应的离子方程式是 。?
(3)下图是从海水中提取镁的简单流程。
/
①工业上常用于沉淀Mg2+的试剂A是 ,Mg(OH)2转化为MgCl2的离子方程式是 。?
②由无水MgCl2制取Mg的化学方程式是 。?
(4)海带灰中富含以I-形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如下所示:
/
①灼烧海带时所用的主要仪器名称是 。?
②向酸化的滤液中加H2O2溶液,写出该反应的离子方程式: 。?
答案(1)BD (2)Cl2+2Br-/Br2+2Cl-
(3)①石灰乳 Mg(OH)2+2H+/Mg2++2H2O
②MgCl2(熔融)/Mg+Cl2↑
(4)①坩埚
②2I-+H2O2+2H+/I2+2H2O
解析(1)Cl2和烧碱均需要通过电解饱和氯化钠溶液制得,反应过程中有新物质生成,属于化学变化,故A、C项错误;用蒸馏等方法可将海水转化得到淡水,属于物理变化,故B项正确;海水经太阳暴晒,水分蒸发后即得食盐,不需要化学变化就能够从海水中获得,故D项正确。
(2)氯气具有强氧化性,能和溴离子发生置换反应生成溴,离子方程式为Cl2+2Br-/Br2+2Cl-。
(3)①工业上常用石灰乳沉淀Mg2+,Ca(OH)2和镁离子反应生成Mg(OH)2,氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁和水,反应的离子方程式为Mg(OH)2+2H+/Mg2++2H2O。②镁是活泼金属,可通过电解熔融氯化镁冶炼镁,电解反应的化学方程式为MgCl2(熔融)/Mg+Cl2↑。
(4)①灼烧固体时所用的主要仪器名称是坩埚。②向酸化的滤液中加入过氧化氢,可将碘离子转化为单质碘,离子方程式为2I-+H2O2+2H+/I2+2H2O2。
6.海藻中含有丰富的碘元素(以I-形式存在)。实验室中提取碘的流程如下:
海藻/海藻灰/悬浊液/含I-的溶液/含I2溶液/碘的有机溶液/晶体碘
(1)实验操作③的名称是 ,所用主要仪器名称为 。?
(2)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是 (填序号)。?
A.酒精(沸点78 ℃) B.四氯化碳(沸点77 ℃)
C.甘油(沸点290 ℃) D.苯(沸点80 ℃)
(3)在操作②中,溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气),为消除此杂质,使碘全部游离出来,应加入适量 (填序号)溶液,反应的离子方程式为 ? 。?
A.KIO3 B.HClO
C.KI D.Br2
(4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是? 。?
答案(1)萃取、分液 分液漏斗
(2)BD
(3)C ICl+I-/I2+Cl-
(4)蒸馏法
解析从碘水中提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳,酒精和甘油均溶于水,不能作萃取剂,然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液,再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂,可采用蒸馏法。其中在操作②中,为使少量的ICl中的碘全部游离出来,应加入还原剂,故只有C项符合,发生的化学反应为ICl+KI/I2+KCl。
7.从海水中可提取多种化工原料,下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题:
/
(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、S
O
4
2-
等杂质离子,精制时所用试剂为A.盐酸 B.BaCl2溶液 C.NaOH溶液 D.Na2CO3溶液,则加入试剂的顺序是 (填字母)。?
(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式:
。?
(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2,其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为 。?
(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2,而不从山中开凿石灰石制取,主要考虑到什么问题? 。?
答案(1)BCDA(或CBDA或BDCA)
(2)CaCO3/CaO+CO2↑,CaO+H2O/Ca(OH)2
(3)2Cl2+2Ca(OH)2/CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(4)经济效益
解析化工生产是综合利用化学知识解决实际问题的过程,在此过程中,除运用到我们所学的化学知识外,还要从环境保护、能源利用、经济效益等方面考虑。
(1)该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2+、Mg2+、S
O
4
2-
时,不能引入新的杂质离子。所以,解此题的关键是把握好加入离子的先后顺序:①Ba2+必须在C
O
3
2-
之前加入;②C
O
3
2-
、OH-必须在H+之前加入,所以加入试剂的顺序为BCDA或CBDA或BDCA。
(2)由贝壳→Ca(OH)2的反应流程为CaCO3→CaO→Ca(OH)2。
(3)漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,可将Cl2通入石灰乳中制得。
(4)海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件,不用运输,就地取材,从经济效益角度考虑是有利的。
/贴近生活·拓展创新
某化学研究性学习小组为了模拟工业流程从浓缩的海水中提取液溴,查阅资料知:Br2的沸点为59 ℃,微溶于水,有毒性。设计了如下操作步骤及主要实验装置(夹持装置略去):
/
①连接A与B,关闭活塞b、d,打开活塞a、c,向A中缓慢通入Cl2至反应结束;②关闭a、c,打开b、d,向A中鼓入足量热空气;③进行步骤②的同时,向B中通入足量SO2;④关闭b,打开a,再通过A向B中缓慢通入足量Cl2;⑤将B中所得液体进行蒸馏,收集液溴。
请回答:
(1)实验室中采用固液加热制备氯气的化学方程式为 。?
(2)步骤②中鼓入热空气的作用为 。?
(3)步骤③B中发生的主要反应的离子方程式为 。?
(4)此实验中尾气可用 (填选项字母)吸收处理。?
a.水
b.浓硫酸
c.NaOH溶液
d.饱和NaCl溶液
(5)若直接连接A与C,进行步骤①和②,充分反应后,向锥形瓶中滴加稀硫酸,再经步骤⑤,也能制得液溴。滴加稀硫酸之前,C中反应生成了NaBrO3等,请写出滴加稀硫酸时发生反应的离子方程式: 。?
答案(1)MnO2+4HCl(浓)/MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)使A中生成的Br2随空气流进入B中
(3)Br2+SO2+2H2O/4H++2Br-+S
O
4
2-
(4)c
(5)5Br-+Br
O
3
-
+6H+/3Br2+3H2O
解析(1)实验室采用加热MnO2和浓盐酸制备氯气。(2)热空气可以将溴蒸气吹出,步骤②中鼓入热空气的作用是使A中生成的Br2随空气流进入B中。(3)二氧化硫具有还原性,能被溴氧化,则步骤③中发生的主要反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O/4H++2Br-+S
O
4
2-
。(4)氯气、SO2等气体可以用氢氧化钠溶液吸收,故c项正确。(5)滴加稀硫酸之前,C中反应生成了NaBrO3等,这说明溴和碳酸钠溶液发生氧化还原反应,反应的化学方程式为3Br2+3Na2CO3/5NaBr+NaBrO3+3CO2↑。滴加稀硫酸时发生反应的离子方程式为5Br-+Br
O
3
-
+6H+/3Br2+3H2O。
课件34张PPT。第2课时 海水资源的开发利用知识铺垫新知预习自主测试1.蒸馏实验中,除酒精灯、锥形瓶和牛角管外,还需要的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、冷凝管,温度计水银球应处于蒸馏烧瓶的支管口处,冷凝管中水流的方向是下口进,上口出。
2.氯气、双氧水分别将碘离子(I-)氧化成单质碘(I2)的离子方程式为
3.工业上冶炼镁采用电解法,反应的化学方程式为知识铺垫新知预习自主测试一、海水资源
1.海洋约占地球表面积的71%,海水中水的储量约占地球总水量的97%。
2.海水中的化学元素知识铺垫新知预习自主测试二、海水资源的开发利用
1.主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法等。
【微思考1】蒸馏法淡化海水有何优、缺点?
提示优点是技术和工艺比较成熟,缺点是成本较高。
2.海水制盐
(1)氯化钠除供食用外,还可用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、氢气、盐酸等。
(2)在传统海水制盐的基础上,还可从海水中制取镁、钾、溴及其他化工产品。
3.从海水中还可提取铀和重水,获得潮汐能、波浪能等新型能源。知识铺垫新知预习自主测试三、海水提溴
1.“吹出法”提溴过程
【微思考2】上述过程中有两次氧化,都是用氯气将溴离子氧化为溴,这样做的目的是什么?
提示富集溴。知识铺垫新知预习自主测试2.海水提溴工艺流程示意图 知识铺垫新知预习自主测试1.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:地球表面海水多,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项错误;海水淡化中蒸馏法的成本较高,C项错误。知识铺垫新知预习自主测试2.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→蒸馏
B.氧化→吹出→吸收→蒸馏
C.吹出→氧化→吸收→蒸馏
D.吹出→吸收→氧化→蒸馏
答案:B
解析:从海水中提取溴,先用Cl2将溴离子氧化为溴单质,再用空气吹出生成的溴,用SO2作还原剂使Br2转化为氢溴酸,最后用Cl2将氢溴酸氧化为Br2后蒸馏分离。任务一任务二素养脉络随堂检测海水提溴
问题探究
从海水中提取溴元素连续发生以下三个反应:
①Cl2+2Br- === Br2+2Cl-
②Br2+SO2+2H2O === 2HBr+H2SO4
③Cl2+2Br- === Br2+2Cl-
(1)海水中溴元素是以溴离子形式存在,只发生反应①就得到单质溴,为什么还设计②③两步反应?
(2)反应②中溴发生什么反应,表现出溴单质的什么性质?
提示(1)使溴进一步富集。
(2)溴发生还原反应,表现氧化性。任务一任务二素养脉络随堂检测知识拓展
1.海水提溴生产流程图任务一任务二素养脉络随堂检测2.海水提溴主要过程 任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用
典例1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:
(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 。?
从理论上考虑,下列也能吸收Br2的是 。?
A.NaOH B.FeCl2
C.Na2SO3 D.H2O任务一任务二素养脉络随堂检测(3)步骤⑤蒸馏的过程中,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)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴? 。?任务一任务二素养脉络随堂检测答案:(1)2Br-+Cl2 === Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O === H2SO4+2HBr ABC
(3)若温度过高,大量水蒸气随溴蒸出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低
(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高,而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了
解析:(1)2Br-+Cl2 === Br2+2Cl-,(2)SO2+Br2+2H2O === 2HBr+H2SO4;只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、具有强还原性,也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,用水不能将Br2充分吸收。(3)温度过高,大量水蒸气随溴蒸出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低。(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。经过“空气吹出、SO2吸收、Cl2氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练1从海水中可以提取溴,但得到的液溴中常常溶有少量氯气,除去氯气应该采用的方法是( )
A.加适量的KI溶液
B.通入溴蒸气
C.加入适量的NaOH溶液
D.加入适量的NaBr溶液
答案:D
解析:A项,Cl2和Br2均能与KI反应生成I2。B项,Cl2与Br2不发生反应;C项,Cl2和Br2均与NaOH发生反应;D项,Cl2与NaBr发生反应Cl2+2NaBr === 2NaCl+Br2,能除去Cl2。任务一任务二素养脉络随堂检测海带提碘、海水提镁
问题探究
1.海带中的碘元素以何种形式存在?如何将海带中的碘元素转化成单质碘?
提示海带中的碘元素以I-形式存在,可加入氧化剂把I-氧化成I2。
2.检验溶液中含有I-,所用试剂是硝酸银溶液和稀硝酸,二者的添加顺序如何?
提示先向含I-的溶液中添加硝酸银溶液,再加稀硝酸,若先加稀硝酸,I-会被氧化为I2。
3.海水提镁的过程中没有涉及的基本反应类型是哪种?
提示置换反应任务一任务二素养脉络随堂检测知识拓展
1.海带中碘元素的检验
(1)实验步骤。
(2)主要反应:2H++2I-+H2O2 === I2+2H2O。
2.海带中提碘
(1)主要流程:海带→灼烧→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质。
(2)主要反应:Cl2+2KI === 2KCl+I2。
特别提醒:(1)海水中碘的浓度很低,一般从海带或一些海藻植物中提取碘。
(2)由于I2易升华,从I2的有机溶剂溶液中提取I2时应采用水浴加热,可避免高温下I2的升华。任务一任务二素养脉络随堂检测3.海水提镁
(1)主要反应原理:任务一任务二素养脉络随堂检测(2)工艺流程。 任务一任务二素养脉络随堂检测典例2下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是( )A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2
D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气任务一任务二素养脉络随堂检测答案:B
解析:灼烧碎海带应用坩埚,A项错误;海带灰的浸泡液用过滤法分离获得含I-的溶液,B项正确;MnO2与浓盐酸反应制Cl2需要加热,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,C项错误;Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度很小,不能用饱和NaCl溶液吸收尾气Cl2,尾气Cl2应用NaOH溶液吸收,D项错误。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤,合理的操作顺序是( )
①通入足量Cl2
②将海带焙烧成灰后加水搅拌
③加CCl4振荡
④用分液漏斗分液
⑤过滤
A.①②③④⑤ B.②⑤①③④
C.①③⑤②④ D.②①③⑤④
答案:B
解析:从海带中提取碘的过程是焙烧→溶解→过滤→用Cl2把I-氧化成I2→CCl4萃取→分液。任务一任务二素养脉络随堂检测典例3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 。?任务一任务二素养脉络随堂检测答案:(1)石灰乳 过量
(2)过滤
(3)盐酸 Mg(OH)2+2H+ === Mg2++2H2O任务一任务二素养脉络随堂检测解析:(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)工业上常用电解熔融MgCl2的方法制取Mg,反应的化学方程式为MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练3海水中含有氯化镁,是镁的重要来源之一。从海水中提取镁,可按照如下步骤进行:
①把贝壳制成石灰乳;②在引入的海水中加入石灰乳,沉降、过滤、洗涤沉淀物;③将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤、干燥产物;④将所得的产物熔融后电解。关于提取镁,下列说法不正确的是( )
A.此法的优点之一是原料来源丰富
B.进行①②③步操作的目的是从海水中提取氯化镁
C.第④步电解时会产生氯气
D.以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、置换反应和复分解反应任务一任务二素养脉络随堂检测答案:D
解析:海水和贝壳都易于得到,而且十分丰富,所以此法的优点之一是原料来源丰富,故A项正确;海水中含有氯化镁,但浓度低且含有其他杂质,不能直接蒸发结晶,故B项正确;贝壳的主要成分是碳酸钙,碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳,发生的是分解反应;电解熔融氯化镁时产生氯气和镁,属于分解反应;生石灰和水反应是化合反应,氢氧化钙与氯化镁反应、氢氧化镁与盐酸反应都属于复分解反应,所以提取镁的过程中没有涉及置换反应,C项正确,D项错误。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是( )
A.蒸馏 B.蒸发
C.过滤 D.搅拌
答案:B
解析:实验室中的“蒸发”操作是利用水受热易挥发的特点,使其中的溶质因溶剂减少而析出的过程,这与海水晒盐的原理是类似的。任务一任务二素养脉络随堂检测2.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。正确的生产顺序是( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③①②
C.②④③①⑤ D.③④②①⑤
答案:C任务一任务二素养脉络随堂检测3.(双选)从海水中提取溴的主要反应为2Br-+Cl2 === Br2+2Cl-,下列说法正确的是( )
A.溴离子具有氧化性
B.氯气是氧化剂
C.该反应属于复分解反应
D.氯气的氧化性比溴单质的强
答案:BD
解析:溴离子中的Br元素显-1价,处于最低价态,没有氧化性;Cl2中Cl元素化合价由0价降低到-1价,作氧化剂;从基本反应类型来看,该反应属于置换反应;氯气为氧化剂,Br2为氧化产物,因此,氯气的氧化性比溴单质的强。任务一任务二素养脉络随堂检测4.海水占地球总储水量的97%。若把海水淡化和化工生产结合起来,既可以解决淡水资源缺乏的问题,又可以充分利用海洋资源。
(1)工业上电解饱和食盐水可制得重要化工产品,又称为“氯碱工业”。而电解熔融氯化钠可制得钠和氯气,该反应方程式为 。
?
(2)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法,该方法的流程如下:
试写出反应的化学方程式:
② ;?
③ ;?
④ 。?任务一任务二素养脉络随堂检测解析:(1)电解熔融NaCl的化学方程式为2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。
(2)该流程较清晰地展示了氯碱工业产品及NaCl循环治理含SO2的废气并回收SO2的原理,根据要求写出化学方程式即可。第3课时 煤、石油和天然气的综合利用
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.石油和煤都是重要的化石能源,下列有关石油和煤的叙述正确的是( )
A.都是纯净物
B.都含有碳元素
C.都是可再生能源
D.都有固定的沸点
答案B
解析煤、石油都属于不可再生能源,都是混合物,都没有固定的沸点,故B项正确。
2.绿色能源是指使用过程中不会对环境造成污染的能源。下列属于绿色能源的是( )
①太阳能 ②风能 ③潮汐能 ④煤 ⑤天然气 ⑥石油
A.①②③ B.③④
C.只有④ D.只有①②
答案A
解析使用①太阳能、②风能、③潮汐能等不会对环境造成污染,三者均属于绿色能源;④煤、⑤天然气、⑥石油等均是化石燃料,不属于绿色能源。
3.下列说法中正确的是( )
A.禁止使用四乙基铅作汽油抗爆震剂,可减少汽车尾气污染
B.聚乙烯可发生加成反应
C.煤的干馏和石油的分馏均属化学变化
D.石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯
答案A
解析铅是一种重要的污染物,A项正确;聚乙烯分子不含碳碳双键,不能发生加成反应,B项错误;石油的分馏属于物理变化,C项错误;石油分馏得到的是不同沸点范围的混合物,如汽油、煤油、柴油等,而通过石油裂解的方法可得到乙烯等不饱和的烃类物质,D项错误。
4.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
答案C
解析植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物,不属于碳氢化合物。
5.石油被称为工业的血液,煤被称为工业的粮食。它们的加工以及综合利用具有非常重要的意义。下列说法正确的是( )
A.煤的干馏产物主要是各类有机物
B.石油的分馏、裂化、裂解以及煤的干馏都属于化学变化
C.从煤焦油中经过分馏可以得到苯、甲苯等,说明煤中含有苯和甲苯
D.石油的裂化、裂解说明烃在加热条件下是可以分解的,且碳链越长越易分解
答案D
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,故A错误;石油的分馏属于物理变化,石油的裂化、裂解以及煤的干馏都属于化学变化,故B错误;煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物,通过干馏方能得到苯、甲苯、二甲苯等有机物,故C错误;石油的裂化、裂解是在一定条件下将长链烃断裂为相对分子质量较小的短链烃的过程,说明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。
6.石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,石油精炼可以获得多种化工原料。
/
请回答:
(1)由原油获得汽油,分离的方法是 。?
(2)该汽油中只含7种烃吗?为什么? 。?
(3)丙烯在一定条件下生成聚丙烯,这种高分子的链节为 。?
(4)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 。?
答案(1)蒸馏(或分馏) (2)不是,因为还含有同分异构体
(3)/
(4)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
/提升能力·跨越等级
1.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A项,地球上最基本的能源是太阳能,故错误;B项,使用太阳能热水器涉及太阳能的利用,不是生物质能的利用,故错误;C项,利用二氧化碳制造全降解塑料能有效减少“白色污染”,故正确;D项,有时需要利用吸热反应吸收热量降低环境温度,吸热反应同样有利用价值,故错误。
2.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
答案D
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,气体产物中的乙烯可使溴水褪色。
3.下列对乙烯和聚乙烯的描述中不正确的是( )
A.乙烯是纯净物,常温下为气态,聚乙烯为固态,是混合物
B.乙烯性质比聚乙烯活泼
C.取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的质量分别相等
D.取等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的物质的量分别相等
答案D
解析乙烯聚合成聚乙烯时分子中的双键被破坏,性质变得稳定,由于相对分子质量变大,所以从气态变为固态。有机高分子都是混合物。由于乙烯和聚乙烯的C、H质量分数分别相等,但相对分子质量不相等,所以两者等质量燃烧时生成CO2、H2O的质量分别相等,等物质的量燃烧时生成CO2、H2O的物质的量不相等。
4.以乙烯和丙烯混合物为单体,发生加聚反应,不可能得到的是( )
A./
B./
C./
D./
答案B
解析A项,可由乙烯发生加聚反应得到,不符合题意;B项,主链中不可能有5个碳原子出现,符合题意;C项,可由乙烯与丙烯发生加聚反应得到,不符合题意;D项,可由乙烯与丙烯发生加聚反应得到,不符合题意。
5.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有机高分子。含有/结构的化合物与CH2/CH2一样,可在一定条件下聚合成有机高分子。
(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。?
答案(1)///
(2)/
6.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)工业上生产水煤气时,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①CO和氢气,② (填化学式)和氢气。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。?
答案(1)碳和水蒸气的反应是吸热反应
(2)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)
解析(1)因碳和水蒸气的反应是吸热反应,故随着反应的进行燃料层的温度会下降。(2)因反应物是碳和水蒸气,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)一般用澄清的石灰水检验二氧化碳。(4)如果澄清石灰水不变浑浊,那么猜想①是合理的;如果澄清石灰水变浑浊,那么猜想②是合理的。
7.能源是经济增长与社会发展的重要物质基础,美国马奇蒂博士对世界一次能源替代趋势曾作如下预测:
/
回答下列问题:
(1)上图化石能源中属于较清洁的能源是 。?
(2)核电厂的燃料一般由0.7% 235U、99.28% 238U及0.005 8% 234U组成。
①235U、238U、234U三种核素之间的关系是互为 。?
②235 g核素
?
92
235
U发生裂变反应:
92
235
U
+
0
1
n/
?
38
90
Sr+
54
136
Xe+10
0
1
n,净产生的中子
(
n
1
n)数为 。?
(3)如图是氢能的制备及利用的途径之一,涉及的能量转化方式有 (填代号)。?
/
a.光能→化学能 b.电能→化学能
c.化学能→电能
(4)目前实现煤的综合利用的主要途径是煤的干馏、煤的气化和液化。
①煤的干馏属于 (填“物理”或“化学”)变化。?
②煤的气化过程发生的主要反应是 。?
答案(1)天然气
(2)①同位素 ②9NA(或9×6.02×1023)
(3)ac
(4)①化学 ②C+H2O(g)/CO+H2
解析(1)天然气燃烧生成CO2和H2O,因此天然气是化石燃料中较清洁燃料。
(2)①中三种核素质子数相等,中子数不同,属于同种元素的不同原子,因此三者互为同位素;②根据裂变反应,净产生中子数为9NA。
(3)燃料电池车将化学能转化为电能,太阳光使H2O分解,将太阳能转化为化学能,故a、c选项正确。
(4)①煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,属于化学变化;②煤的气化是将其转化为可燃性气体的过程,属于化学变化,主要反应是C和H2O(g)的反应,化学方程式为C+H2O(g)/CO+H2。
/贴近生活·拓展创新
(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。?
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
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,如果溶液紫色褪去,则证明有苯的同系物存在。
课件21张PPT。第3课时 煤、石油和天然气的综合利用知识铺垫新知预习自主测试1.化石燃料主要包括煤、石油、天然气,它们属于不可再生能源(填“可再生能源”或“不可再生能源”)。
2.食品周转箱、农用薄膜等塑料制品的主要成分是聚乙烯,由乙烯合成聚乙烯的化学方程式为知识铺垫新知预习自主测试1.煤的综合利用 知识铺垫新知预习自主测试2.天然气的综合利用
知识铺垫新知预习自主测试3.石油的综合利用
(1)石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
(2)石油的加工方法知识铺垫新知预习自主测试(3)重油裂化、裂解的过程 知识铺垫新知预习自主测试4.化石能源的用途
(1)多数作为燃料。
(2)作为塑料、合成纤维、合成橡胶等的合成原料,一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)煤的气化是使煤转化成清洁燃料的物理过程。( )
(2)石油的分馏得到的产品是纯净物。( )
(3)煤的干馏可得到甲烷、苯和氨等物质。( )
(4)乙烯的化学性质比聚乙烯活泼。( )
(5)石油的分馏、裂化和裂解都属于化学变化。( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
解析:(1)煤的气化是化学变化。
(2)石油的分馏产品是多种烃的混合物。
(3)煤的干馏可以得到甲烷、苯和粗氨水等物质。
(4)乙烯发生加聚反应时,碳碳双键中的一个键断裂,所得的加聚产物稳定。
(5)石油的分馏是物理变化。知识铺垫新知预习自主测试2.下列有关石油加工的叙述不正确的是( )
A.石油分馏所得的馏分仍是混合物
B.石油裂化的原料是石油分馏产品,包括石油气
C.石油裂化的主要目的是获得更多汽油等轻质油
D.石油裂解的原料是石油分馏产品,包括石油气
答案:B
解析:石油裂化和裂解都是长链烃变成短链烃的过程,裂解是深度裂化,它的原料是石油的分馏产品,裂化的主要原料为重油等。任务素养脉络随堂检测煤、石油和天然气的综合利用
问题探究
1.煤的加工方法有哪些?
提示干馏、气化、液化。
2.若从煤焦油中分离出芳香烃,应采取什么方法?
提示煤焦油是由各种芳香烃组成的混合物,利用分馏法把它们分离。
3.石油的裂化和裂解有何区别与联系?
提示裂化和裂解原理相同,只是裂解温度比裂化温度更高,裂解又叫深度裂化。
4.分馏汽油和裂化汽油有何区别?如何区分二者?
提示分馏汽油是饱和烃的混合物,裂化汽油中含不饱和烃;可用溴的四氯化碳溶液区分它们。任务素养脉络随堂检测知识拓展
1.“三馏”的比较任务素养脉络随堂检测2.“两裂”的比较 3.化学“六气”的主要成分 任务素养脉络随堂检测素能应用
典例下列说法中错误的是( )
A.石油是混合物,石油分馏得到的汽油也是混合物
B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.焦炭是煤干馏的一种重要产品
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任务素养脉络随堂检测答案:D
解析:石油通过分馏的方法可获得汽油、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,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。任务素养脉络随堂检测变式训练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: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。任务素养脉络随堂检测任务素养脉络随堂检测1.下列变化只涉及物理变化的是( )
A.煤的干馏 B.石油的裂化
C.石油的分馏 D.乙烯聚合
答案:C
解析:石油的分馏是利用各物质沸点不同进行分离,属于物理变化。任务素养脉络随堂检测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
答案:B
解析: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,故选B项。任务素养脉络随堂检测3.我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。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
答案:C
解析:石油的分馏为物理变化,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。任务素养脉络随堂检测4.下列有关聚乙烯的说法中正确的是( )
A.聚乙烯是通过加聚反应生成的
B.聚乙烯具有固定的元素组成,因而具有固定的熔、沸点
C.因聚乙烯塑料袋有毒,故不能装食品
D.因聚乙烯性质稳定,故不易造成污染
答案:A
