开发利用金属矿物和海水资源(5).doc

第十章 化学与资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源 级别 A级基础 1～7 13 14 B级能力 8～12 15 16 一、选择题每小题4分，共48分 1．环境与可持续发展是现在国际的主题，利用海水是可持续发展的一个任务，对于海水的 利用认识错误的是 A．海水中有大量人类需要的物质，人类可以大量开发海水中的物质，以满足资源短缺 的问题 B．海水可以成为廉价的能源基地，但不能开发过度，要适度使用和开发 C．可以用太阳能电解海水以获取氢能源 D．人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡 解析人类应该适度的开发利用海洋资源，以保持可持续发展。 答案A 2．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NaCl，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 解析海水中钾元素以离子形式存在，生成钾单质必然发生化学反应，A错；海水蒸发制海盐发生的是物理变化，B错；潮汐发电是将动能转化为电能，D错。 答案C 3．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2OH2CO3， 其冶炼方法是 A．焦炭还原法 B．湿法炼铜 C．铝热还原法 D．电解冶炼法 解析孔雀石受热分解产生CuO，焦炭与CuO反应生成Cu，发生的反应为 Cu2OH2CO32CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋C2Cu＋CO2↑，符合焦炭还原法。 答案A 4．下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是 A．Cr2O3 B．MnO2 C．MgO D．V2O5 解析铝热反应的本质是铝置换活泼性比它弱的金属。 答案C 5．2010模拟精选，山西大同一模下列说法正确的是 A．使元素的化合态转化成游离态的过程就是还原的过程 B．高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭和空气。工业上就是用焦炭还原铁矿石以制得生铁 C．电解熔融氧化铝时，每还原出1 kg铝，必有约111 mol电子转移 D．工业上常用电解NaCl水溶液的方法制取金属钠 解析元素有金属元素和非金属元素之分，使金属阳离子转化为金属单质的过程是借助 还原反应。与之相反，使非金属阴离子转化为非金属单质的过程则是借助氧化反应，如 2Br－＋Cl22Cl－＋Br2，所以选项A不正确。高炉炼铁中起还原剂作用的是CO，而并 非焦炭，B错。Al－3e－Al3＋，冶炼1 kg Al共获得电子ne－＝3＝ 111.1 mol，所以C正确。D中NaCl水溶液里的H＋得电子能力远比Na＋强，所以不可能 得到Na，只能得到H2。 答案C 6．广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是 A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应 B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输 C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的 D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg、B等金属 解析D项中硼B不是金属。 答案D 7．海洋中有丰富的食品、矿产，能源、药物和水产资源等如下图所示， 下列有关说法正确的是 A．大量的氮、磷废水排入海洋，易引发赤潮 B．第②步中结晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2 C．在第③④⑤步中溴元素均被氧化 D．第①步中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3 溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸 解析B项，第②步中结晶出的MgCl26H2O应在干燥的HCl气流中受热分解，从而制 得无水MgCl2；C项，第③、⑤步中的溴元素发生氧化反应，第④步中的溴元素被还原；D项，第①步中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸。 答案A 8．已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800℃、604℃，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MgOH2Mg B．海水MgCl2溶液→MgCl2熔融Mg C．海水MgOH2MgOMg D．海水MgOH2MgCl2溶液→MgCl2熔融Mg 解析工业问题除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方法 使用NaOH成本高，且MgOH2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解，因此不可行；B方法中得不到MgCl2，C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。 答案D 9．实验室欲使1.6 g Fe2O3完全被还原，事先应准备的CO气体的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 解析由Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2知1.6 g Fe2O3完全反应参加反应的CO的体积标 况下应为672 mL，但因为CO为易爆气体而且要使生成Fe在CO气流中冷却，必须通入更多的CO。 答案C 10．下列关于金属冶炼的说法不正确的是 A．金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的 B．天然矿藏很少只含一种金属元素，往往含有较多杂质 C．金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤 D．金属冶炼一定要用到还原剂 解析金属冶炼不一定要用到还原剂，例如热分解法就可以不用。 答案D 11．2010试题调研，广东模拟下列有关说法正确的是 A．高温加热氧化镁和碳的混合物可以制单质镁 B．铁的冶炼过程是通过置换反应得到单质铁 C．海水提溴的过程中不发生氧化还原反应 D．利用电解的方法可以从海水中获取淡水 解析高温加热氧化镁和碳的混合物时，生成的CO2或CO能不断脱离反应体系，促 使反应不断进行，因此碳可置换出镁；工业上冶炼铁用的还原剂是CO，有关反应不是置换反应；海水提溴是使Br－变成Br2，主要发生氧化还原反应；从海水中获取淡水可用蒸馏等方法，这是物理变化，电解是使水分解的化学变化。 答案A 12．钾是一种非常活泼的金属，易与氧气反应生成超氧化钾KO2，KO2具有很强的氧化性 可与钾反应而发生爆炸。在理论上我们可以用电解熔融KCl的方法来制备金属钾，而 实际我们不用此法制备钾，而用熔融状态下的KCl与Na反应并及时抽走钾蒸气的方法 制备钾，可能的原因有以下四种，其中正确的是 ①钾易溶于熔融的钾盐中 ②钾蒸气易逸出而污染环境 ③钾被氧化后的产物与钾反应具有爆炸性 ④抽走钾蒸气时有利于钠与熔化的KCl反应 A．全部 B．①③ C．①④ D．②④ 解析从题干信息可以知道③是正确的；金属钾熔化在熔融的钾盐中，将温度控制在比 钾沸点稍高，钾变为钾蒸气，将钾蒸气抽出有利于钠与熔化的KCl反应向正向移动；另外，钾蒸气易逸出会污染环境。 答案A 二、非选择题本题包括4个大题，共52分 13．13分钛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、强碱反应，红热时，却可以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金红石主要成分是TiO2。目前大规模生产钛的方法是 第一步金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为__________________。该反应的还原剂是________。 第二步在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件与TiCl4反应制得金属钛。 1写出此反应的化学方程式___________________________________________。 2简述由上述所得产物中获得金属钛的步骤_______________________________。 解析1化学方程式的书写可直接根据题中所给出的条件和反应物、生成物来写。 2提取金属钛时，结合题目中所给信息，常温下钛不与强酸反应，但镁能溶解，从而可选择用盐酸提纯。 答案TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO C 1TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2 2加入足量盐酸，除去过量金属镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体得到金属钛 14．13分海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示 1若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是MgOHCl或MgO，写出相应反应的化学方 程式_______________________________________________________________________。 用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时， 能得到无水MgCl2，其原因是_______________________________________________。 2MgOH2沉淀中混有的CaOH2应怎样除去写出实验步骤__________________。 3实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。 溶解时__________________________________________________________________。 过滤时__________________________________________________________________。 蒸发时__________________________________________________________________。 解析该题利用工业制备金属镁的工业流程综合考查了镁及其化合物的性质以及化学实验中的基本操作。 1根据Cl、H、O三种元素守恒可知，在空气中加热MgCl26H2O除生成MgOHCl或MgO外，还必须有HCl和H2O生成。 MgCl26H2OMgOHCl＋HCl↑＋5H2O MgCl26H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O或 MgOHClMgO＋HCl↑ 由上述反应可知MgCl26H2O在受热时易发生水解，为抑制其水解，在加热时应不断通入HCl气体。 2由于MgOH2难溶于水，CaOH2微溶于水，故要除去MgOH2中的CaOH2，需要加入试剂使CaOH2转化为易溶于水的物质，从而达到除去杂质CaOH2的目的。可以选可溶性镁盐，如MgCl2、MgNO32等。 3在溶解固体或稀释液体的过程中，为加速其溶解，常用玻璃棒搅拌；在过滤时，为防止液体外洒，常用玻璃棒“引流”，而在蒸发结晶的过程中，为防止局部过热或晶体飞溅，常用玻璃棒搅拌而使其受热均匀。 答案 1MgCl26H2OMgOHCl＋HCl↑＋5H2O MgCl26H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O或MgOHClMgO＋HCl↑ 在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2 6H2O受热产生的水蒸气，故能得到无水MgCl2 2加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤 3搅拌，加速溶解 使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒 搅拌，防止因局部过热而使液滴或晶体飞溅 15．13分2010模拟精选，山东烟台一模实验室中用含少量CO2杂质的CO来还原铁的氧 化物FexOy并证明CO能够还原FexOy，且本身被氧化为CO2，实验所提供的各种仪器和 药品如下 1实验时，上述仪器装置的正确连接顺序是填写各接口的代号。混合气体→ ， 接F，E接 ， 接 ， 接 。 2在装置乙中发生反应的化学方程式是____________________________________。 3在装置甲中发生反应的化学方程式是_______________________________________。 4丙装置中澄清石灰水的作用是__________________________________________。 5经定量测定，0.4 g FexOy与CO反应生成的气体通入过量的澄清石灰水中，生成0.75 g白色沉淀，则FexOy中x值是______，y值是______。 6实验过程中，能说明CO能够还原FexOy的实验现象是 ________________________________________________________________________。 能够说明CO被氧化成CO2的实验现象是______________________________________。 解析据实验目的，分析每个装置的作用，然后连接，x、y值的计算依C守恒关系CO～CO2～CaCO3 nCaCO3＝nCO＝＝7.510－3 mol FexOy中氧的质量为447.510－3－287.510－3＝0.12 g nO＝＝7.510－3 mol nFe＝＝0.005 mol，＝。 答案1D C A B H G I 22NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O 3FexOy＋yCOxFe＋yCO2 4检验CO2是否除净 5x＝2，y＝3 6甲中FexOy由红色变黑色 丁中澄清石灰水变浑浊 16．13分我国有较长的海岸线，浩瀚的海洋是一个巨大的物质资源和能量的宝库。目前， 世界各国都在研究如何充分利用海洋资源。全球海水中的溴的储量丰富，约占地球溴总 储量的99，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mgL－1。其工业提取法有 Ⅰ、空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来， 再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到单质溴。该方法涉及的反应有 ①______________________________________________________写出离子方程式； ②3Br2＋3COBrO＋5Br－＋3CO2↑；___________________写出离子方程式。 其中反应②中氧化剂是________，还原剂是________ Ⅱ、空气吹出SO2吸收法。该方法基本同1，只是将吹出的溴用SO2溶液来吸收，使溴 转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。 写出溴与二氧化硫反应的化学方程式____________________________________。 Ⅲ、溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度的不同的原理来进行的。 实验室中萃取用到的实验仪器名称是______________________________________。 下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是________。①乙醇，②四氯化碳，③硝酸 解析Ⅰ、由氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，可写出Cl2＋2Br－Br2＋2Cl－，结合氧化还原反应的归中规律可知，BrO＋5Br－ ＋ 6H＋3Br2＋3H2O；Ⅱ、溴与二氧化硫反应与氯与二氧化硫反应相似；Ⅲ、萃取用到的实验仪器有分液漏斗、烧杯，萃取剂为四氯化碳。 答案1 Ⅰ.Cl2＋2Br－Br2＋2Cl－ BrO＋5Br－ ＋6H＋3Br2＋3H2O Br2 Br2 Ⅱ.Br2＋SO2＋2H2O4H＋＋SO＋2Br－ Ⅲ.分液漏斗、烧杯 ②