第四章 化学与自然资源的开发利用 章末检测试卷(四)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括18小题,每小题3分,共54分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2019·济宁一中期中)下列可被工业上采用的冶金方法是( )
A.电解熔融的氯化铝制铝
B.电解熔融的氯化镁制镁
C.电解氯化钠溶液制钠
D.高温下用H2还原氧化镁制镁
答案 B
解析 氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,基本不导电,故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝,A项错误;电解Na+、Mg2+、Al3+的水溶液时,H+得到电子,因而电解比氢活泼的金属的阳离子的水溶液是得不到金属单质,C项错误;比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如H2、CO、C等)将它们从其化合物中还原出来,而MgO的熔点很高,D项错误。
2.我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭的混合物的方法炼铜,孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3,对应的冶炼方法是( )
A.焦炭还原法 B.湿法炼铜
C.铝热还原法 D.电解冶炼法
答案 A
解析 解本题时容易犯的错误是忽视题目信息,误认为采用的是湿法炼铜而错选B。火烧孔雀石和焦炭的混合物发生的反应有Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑,2CuO+C2Cu+CO2↑,属于焦炭还原法。
3.(2019·郑州期末)21世纪以来,国与国之间因对海权的争夺引起的摩擦不断,在捍卫主权的同时,人们看重的是海洋这个巨大的资源宝藏。下列有关海洋资源综合利用的说法错误的是( )
A.从海水中提取溴单质一定伴有化学变化
B.海水资源的利用,主要指海水的淡化
C.海底多金属结核矿含有铁、锰、钴等多种金属元素
D.在研究和开发海水资源时,不能以牺牲环境为代价
答案 B
解析 A项,海水中的溴元素需要通过氧化剂把溴离子氧化为溴单质,此过程中发生化学变化,不符合题意;B项,从海水中可以提取食盐、溴、钾盐、镁及其化合物、铀、重水、卤水等,不是主要指海水的淡化,符合题意;C项,海底的资源非常丰富,海底多金属结核矿,含有铁、锰、钴等多种金属元素,不符合题意;D项,开发海洋资源不能破坏环境,应符合绿色环保的思想,不符合题意。
4.溴是海水中的重要元素,海水中溴元素的含量一般为0.067 g·L-1,晒盐浓缩后的苦卤中含有浓度较高的溴离子,向苦卤中通入氯气,可以得到单质溴。下列有关说法正确的是( )
A.向苦卤中通入氯气发生反应的离子方程式为:Br-+Cl2===Cl-+Br2
B.向苦卤中通入氯气时,溴元素化合价升高,被还原
C.将单质溴从溴水中分离出来,可以利用裂化汽油进行萃取
D.将单质溴从溴水中分离出来,可以利用苯、四氯化碳等多种有机溶剂进行萃取
答案 D
解析 A项,离子方程式未配平,错误;B项,向苦卤中通入氯气时,溴元素化合价升高,被氧化,错误;C项,裂化汽油中含有大量不饱和烃,会与溴发生加成反应,因此不能用作溴的萃取剂,错误;D项,Br2在苯、CCl4中溶解度很大,且不与之发生反应,因此可用苯、CCl4等萃取溴水中的溴,正确。
5.(2019·广州期末)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,是混合物,没有固定的沸点,故B项正确。
6.煤被誉为“工业的粮食”,下列关于煤的说法正确的是( )
A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烃
B.煤的液化是在高温时将固体煤熔化为液体煤
C.煤的气化在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用
D.向煤中加入适量CaSO4,可大大减少燃烧产物中SO2的量
答案 C
解析 A项,煤干馏可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烃,但煤本身不含有这些芳香烃,错误;B项,煤的液化是煤在高温高压的条件下转化为液体燃料的过程,分为直接液化和间接液化,错误;C项,煤气化生成CO、H2,CO和H2的燃烧高效、清洁,正确;D项,向煤中加入适量CaCO3、CaO或Ca(OH)2,可大大减少燃烧产物中SO2的量,错误。
7.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一氧化碳和氢气
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。
8.(2019·太原月考)下列说法不正确的是( )
A.与煤、柴油相比较,天然气是一种比较清洁的化石燃料
B.乙醇是一种可再生能源,作为燃料的优点是完全燃烧的产物不污染环境
C.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源能有效改善空气质量
D.煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加,因此煤的气化毫无意义
答案 D
解析 A项,天然气的主要成分是CH4,完全燃烧生成CO2和H2O,对环境无污染,而煤或柴油燃烧能产生污染环境的SO2、NOx等气体,正确;B项,C2H5OH完全燃烧生成CO2和H2O,对环境无污染,正确;C项,太阳能、风能和氢能均为绿色能源,正确;D项,煤气化的目的是获得高效清洁燃料,错误。
9.用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料,例如用由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制取聚苯乙烯。其生产过程如下:
①CH2===CH2+―→
②
③n―→
下列说法不正确的是( )
A.通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯
B.煤干馏不能直接得到苯
C.制聚苯乙烯的反应中①为加成反应
D.反应①②③的原子利用率都达到了100%
答案 D
解析 A项,石油裂解是为了得到更多的有机化工原料如乙烯等,正确;B项,煤干馏只能得到苯和苯的同系物的混合物,还要进行分馏才能得到苯,正确;C项,根据反应特点可知反应①为加成反应,正确;D项,反应①③的原子利用率都达到100%,而反应②中除生成目标产物外,还生成了H2,原子利用率小于100%,错误。
10.某高分子化合物的部分结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.聚合物的链节是
B.聚合物的分子式为(C2H2Cl2)n
C.聚合物的单体是CHCl===CHCl
D.若n为聚合度,则其相对分子质量为97n
答案 A
解析 该分子为加聚产物,其单体为CHCl===CHCl,链节为—CHCl—CHCl—,n为聚合度,相对分子质量为97n,故选项A错误。
11.化学与生活密切相关,下列说法正确的是( )
A.聚乙烯塑料不会对环境造成污染
B.煤经过气化和液化等物理变化可以转化为清洁燃料
C.通过蒸发可从海水中提取溴、碘、镁
D.利用粮食酿酒经过了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程
答案 D
12.我国最近从国外引进一套设备,它可以有效消除“白色污染”,它可把回收的废旧塑料加工成汽油、煤油等。试分析在该加工过程中发生的主要反应类型为( )
A.裂解 B.裂化 C.分馏 D.干馏
答案 B
解析 造成“白色污染”的废旧塑料一般是不饱和烃的加聚物,经过裂化可以得到碳链较短的汽油、煤油。
13.(2019·西安检测)化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是( )
A.CO2属于大气污染物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D.大气中CO2含量的增加会导致温室效应
答案 D
解析 A项,CO2不属于大气污染物,错误;B项,酸雨是pH小于5.6的雨水,错误;C项,酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的,CO2不会引起酸雨,错误。
14.(2018·厦门期末)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,错误;B项,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,错误;C项,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”,正确;D项,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,错误。
15.发展循环经济应当在技术可行、经济合理和有利于节约资源、保护环境的前提下,按照减量化优先的原则实施。下列说法有悖于循环经济的是( )
A.将有机垃圾转化为气态燃料
B.大力开采石油、煤、天然气满足社会生产需要以加快经济发展
C.将1 mol CH4转化为4 mol H2用于合成氨
D.CO、CH3OH和C3H4合成CH2===C(CH3)COOCH3
答案 B
解析 忽视合成氨过程中甲烷与H2O反应产生的CO还可继续与H2O反应生成H2而错选C。1 mol CH4在一定条件下可与H2O反应生成3 mol H2和1 mol CO,1 mol CO与H2O反应又得到1 mol H2,使CH4生产H2的量达到最大值,符合循环经济理念。不能根据CO、CH3OH和C3H4与CH2===C(CH3)COOCH3进行比较并根据原子经济概念进行判断而错选D。
16.(2019·大连调研)钛是一种用途广泛的活泼金属。工业上常用二氧化钛冶炼金属钛,主要反应有:
①TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,
②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti。
下列关于这两个反应的叙述正确的是( )
A.均属于置换反应
B.反应①中碳作氧化剂
C.钛元素在反应中均被还原
D.反应②说明金属性镁大于钛
答案 D
解析 A项,反应①中没有单质生成,不是置换反应,故错误;B项,反应①中碳的化合价升高,作还原剂,故错误;C项,反应①中Ti元素化合价没有发生变化,故错误;D项,反应②发生,说明镁的活泼性强于钛,所以金属性镁大于钛,故正确。
17.海洋中有丰富的资源,下图为海水资源利用的部分过程。
下列有关说法正确的是( )
A.用澄清石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3
B.第③步和第⑤步均发生了氧化还原反应
C.在第③④⑤步中溴元素均被氧化
D.工业上通过电解饱和MgCl2溶液制取金属镁
答案 B
解析 A项,澄清石灰水不能鉴别碳酸氢钠和碳酸钠,错误;C项,④中发生Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,Br元素被还原,错误;D项,冶炼镁常采用电解熔融状态下的MgCl2的方法,不是氯化镁溶液,错误。
18.(2019·泰安期中)实验室模拟从海水中制备NaOH溶液,其流程如下:
下列有关说法正确的是( )
A.步骤一用到的仪器有坩埚、三脚架和泥三角等
B.步骤二添加NaOH的目的是除去Ca2+
C.步骤二的过滤操作是在加入盐酸之后
D.步骤三中制取NaOH的反应为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
答案 D
解析 A项,步骤一获得粗盐,应用蒸发原理,蒸发用到的仪器有蒸发皿、酒精灯等,错误;B项,步骤二添加NaOH的目的是除去Mg2+,错误;C项,因盐酸与碳酸钙、碳酸钡反应,则步骤二是过滤后再加盐酸,即过滤操作在加盐酸之前,错误;D项,步骤三为电解精盐溶液制备NaOH溶液,反应为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,正确。
二、非选择题(本题共4个小题,共46分)
19.(10分)冬天,我国北方大部分地区出现了严重的空气污染,其主要原因是化石燃料的大量使用。提高燃料利用率,减少化石燃料的燃烧造成的环境污染,已成为人类面临的重大挑战。
(1)氢气是人类理想的能源,为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气。下列可供开发且比较经济的制氢气的方法是________(填序号)。
①电解水 ②锌与稀硫酸反应 ③光解海水
制得氢气后还需要解决的问题是________(写出其中一个)。
(2)将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多,如:
a.6CO2+6H2O+6O2
b.CO2+3H2CH3OH+H2O
c.CO2+CH4CH3COOH
d.2CO2+6H2CH2===CH2+4H2O
以上反应中,最节能的是__________,原子利用率最高的是________(填字母)。
(3)煤液化后可得到甲醇,甲醇在一定条件下与CO、H2作用生成有机物A,A发生加聚反应可生成高分子化合物,写出A的结构简式:________________。
答案 (1)③ 贮存、运输(写出一个即可) (2)a c (3)
解析 (1)①②都不符合经济原则,③既可开发又较经济。制得氢气后需要解决的问题是贮存和运输。
(2)节能中的“能”指人类提供的能量。利用太阳能是最节能的措施之一,而光合作用就是充分利用太阳能;原子利用率最高的化学反应是产物只有一种的化合反应、加成反应、加聚反应等。a利用太阳能,最节能;c中无副产物,原子利用率最高。
(3)由高分子化合物的结构可推知A的结构简式为。
20.(10分)(2019·沈阳月考)(1)如图是石油分馏塔的示意图。a、b、c三种馏分中________(填字母)。
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
(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。现用化学方法验证某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物,实验步骤如下:
①先逐滴加入________,振荡,若看到________,则证明有________存在;
②继续逐滴加入________至__________________为止,静置,用分液漏斗分离出________(填“上”或“下”)层的裂化汽油样品,再加入________,振荡,若看到________,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 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最后分馏出来,故沸点高低顺序为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。向样品中逐滴加入溴水,振荡,看到溴水褪色,则证明有烯烃存在。继续逐滴加入溴水至溴水不褪色为止,静置后用分液漏斗分离出上层的裂化汽油样品,由于加入了足量溴水后,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。向分离出的上层样品中加入酸性KMnO4溶液,如果溶液的紫红色褪去,则证明有苯的同系物存在。
21.(12分)(2019·天津模拟)工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属,回收流程如图所示:
已知部分物质沉淀的pH(如表)及CaSO4的溶解度曲线(如图):
Fe3+
Cu2+
Cr3+
开始沉淀pH
2.1
4.7
4.3
完全沉淀pH
3.2
6.7
a
(1)在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外,主要还有__________(填化学式)。
(2)在除铁操作中,需要除去Fe3+和CaSO4,请完成相关操作:①加入石灰乳调节pH到________;②将浊液加热到80 ℃,________________。
(3)写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体的离子方程式:_________________________
____________________________,此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%,若NaHSO3过量,除了浪费试剂外,还会出现的问题是__________________________________。
答案 (1)CuSO4 (2)3.2 趁热过滤 (3)2H2O+HSO+2Cu2+===Cu2O↓+SO+5H+
产生SO2污染环境
解析 (1)氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水,所以在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外,主要还有CuSO4。
(2)根据图、表可知,铁离子完全沉淀时pH为3.2,CaSO4的溶解度随温度的升高而降低,所以除去Fe3+和CaSO4的操作为①加入石灰乳调节pH到3.2;②将浊液加热到80 ℃,趁热过滤。
(3)亚硫酸氢根离子具有强还原性,能和铜离子发生反应生成硫酸根离子以及氧化亚铜,反应的离子方程式为2H2O+HSO+2Cu2+===Cu2O↓+SO+5H+。在酸性环境下,亚硫酸氢根离子和氢离子之间反应生成的二氧化硫具有毒性,会污染环境。
22.(14分)(2019·石家庄质检)为研究海水提溴工艺,甲、乙两同学分别设计了如下实验流程:
甲:
乙:
(1)甲、乙两同学在第一阶段得到含溴海水中,氯气的利用率较高的是________(填“甲”或“乙”),原因是_________________________________________________________________。
(2)甲同学步骤④所发生反应的离子方程式为________________________________________。
(3)某同学在进行蒸馏操作时,采用如图所示装置:
①写出图中两处明显的错误:____________________________________________________。
②实验时A中除加入混合溶液外,还需加入少量_____________________________________,其作用是________________________。
(4)对比甲、乙两流程,最大的区别在于对含溴海水的处理方法不同,其中符合工业生产要求的是________(填“甲”或“乙”),理由是______________________________________。
答案 (1)甲 酸化可防止Cl2与H2O反应 (2)SO2+Br2+2H2O===4H++SO+2Br- (3)①温度计的水银球没有放在蒸馏烧瓶支管口处,②冷却水没有下口进上口出
②碎瓷片(或沸石) 防止暴沸 (4)甲 含溴海水中溴的浓度低,直接蒸馏成本高,甲流程中③④⑤步实际上是溴的富集过程,可提高溴的浓度,减少能源消耗,降低成本
解析 (1)Cl2、Br2都能与H2O发生可逆反应,酸化可防止Cl2、Br2与H2O反应,减少Cl2的消耗,提高Cl2的利用率。(2)Br2与SO2水溶液反应生成HBr和H2SO4,HBr和H2SO4都是强酸。(3)温度计用来测量蒸气的温度,故温度计的水银球应在蒸馏烧瓶的支管口处;为了提高冷凝效果,冷却水应下口进上口出。为了防止暴沸,应在烧瓶中加少量的碎瓷片或沸石。(4)含溴海水中,Br2的浓度低,直接蒸馏将消耗大量能源,达不到工业生产的基本要求。