第十章 第一講 金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用

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1、第十章　化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 第一講　金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用 一、選擇題 1．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展是現(xiàn)在國際的主題，利用海水是可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)任務(wù)，對于海水的利用認(rèn)識錯(cuò)誤的是(　　) A．海水中有大量人類需要的物質(zhì)，人類可以大量開發(fā)海水中的物質(zhì)，以滿足資源短缺的問題 B．海水可以成為廉價(jià)的能源基地，但不能開發(fā)過度，要適度使用和開發(fā) C．可以用太陽能電解海水以獲取氫能源 D．人類在利用海水時(shí)要兼顧海洋生物和海洋生態(tài)平衡 解析 人類應(yīng)該適度的開發(fā)利用海洋資源，以保持可持續(xù)發(fā)展。 答案 A 2．下列制備金屬單質(zhì)的方法或原理正確的是 (　　)。 A．在高溫條件下，用H

2、2還原MgO制備單質(zhì)Mg B．在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質(zhì)Al C．在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質(zhì)Na D．加強(qiáng)熱，使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu 解析　制備單質(zhì)Mg應(yīng)該用電解熔融MgCl2的方法；制備單質(zhì)Na采用電解熔融NaCl的方法；制備單質(zhì)Cu用熱還原法。 答案　B 3．每年的6月5日是“世界環(huán)境日”，今年世界環(huán)境日主題是“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”，來自全球192個(gè)國家的談判代表，召開《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第15次締約方會(huì)議，商討2012年至2020年的全球減排協(xié)議。下列行為中不符合“促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)”宗旨的是(　　) A．發(fā)展水電 ，開發(fā)新能源，如核能、太陽

3、能、風(fēng)能等，減少對礦物能源的依賴 B．限制化學(xué)發(fā)展，關(guān)停化工企業(yè)，消除污染源頭 C．推廣煤的干餾、氣化、液化技術(shù)，提供清潔、高效燃料和基礎(chǔ)化工原料，挖掘使用價(jià)值 D．推廣利用微生物發(fā)酵技術(shù)，將植物秸稈、動(dòng)物糞便等制成沼氣以替代液化石油氣 解析 推行低碳經(jīng)濟(jì)、保護(hù)環(huán)境并不是要關(guān)?；て髽I(yè)、限制化工業(yè)的發(fā)展，而是要開發(fā)新能源，提高能源利用率。 答案 B 4．右圖是模擬氯堿工業(yè)生產(chǎn)中檢查氯氣是否泄漏的裝置，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 (　　)。 A．燒瓶中立即出現(xiàn)白煙 B．燒瓶中立即出現(xiàn)紅棕色 C．燒瓶中發(fā)生的反應(yīng)表明常溫下氨氣有還原性 D．燒杯中的溶液是為了吸收有害氣體 解析　

4、此題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)、元素化合物的性質(zhì)等知識。分析裝置圖，可知氨氣和氯氣接觸時(shí)發(fā)生反應(yīng)：8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2，燒瓶中出現(xiàn)白煙，A對；不能出現(xiàn)紅棕色氣體，B錯(cuò)；該反應(yīng)中氨氣中的氮元素化合價(jià)升高，表現(xiàn)還原性，C對；燒杯中的氫氧化鈉可以吸收多余的有害氣體，D對。 答案　B 5．根據(jù)“綠色化學(xué)”的理念，某化學(xué)工作者設(shè)計(jì)了下列4步化學(xué)反應(yīng)： ①CaBr2＋H2OCaO＋2HBr ②2HBr＋HgHgBr2＋H2↑ ③HgBr2＋CaOHgO＋CaBr2 ④2HgO2Hg＋O2↑ 該方案的目的是為了制備(　　) A．HBr　　　　　　　　　　 B．CaO C．H

5、2 D．Hg 解析 將題目中提供的四個(gè)方程式疊加： ①＋②＋③＋④×可得 H2OH2↑＋O2↑ 故該方案的目的是為了制取可燃?xì)怏wH2。 答案 C 6．海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源。下圖是從海水中提取某些原料的流程圖。 下列有關(guān)說法正確的是 (　　)。 A．第①步中除去粗鹽中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì)，加入的藥品順序?yàn)镹a2CO3溶液―→NaOH溶液―→BaCl2溶液―→過濾后加鹽酸 B．工業(yè)上通過氯堿工業(yè)制取金屬鈉 C．從第③步到第⑤步的目的是濃縮、富集溴單質(zhì) D．第②步的反應(yīng)條件是高溫加熱 解析　分析

6、流程圖，除去粗鹽中的雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)先加氯化鋇溶液再加碳酸鈉溶液，以除去過量的鋇離子，A錯(cuò)；氯堿工業(yè)的產(chǎn)品是氫氧化鈉、氯氣和氫氣，得不到金屬鈉，B錯(cuò)；溴離子在海水中的濃度較小，必須經(jīng)過濃縮、富集才有利于得到溴單質(zhì)，C對；MgCl2·6H2O高溫加熱時(shí)，由于鎂離子水解，最終得到的是氧化鎂，得不到氯化鎂，D錯(cuò)。 答案　C 7．諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者施羅克等人發(fā)現(xiàn)金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學(xué)原理為： ①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2； ②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O； ③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO

7、4↓＋2NH4Cl； ④H2MoO4MoO3＋H2O； ⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。 則下列說法正確的是 (　　)。 A．MoS2煅燒產(chǎn)生的尾氣可直接排入空氣中 B．MoO3是金屬氧化物，也是堿性氧化物 C．H2MoO4的酸性比鹽酸強(qiáng) D．利用H2、CO和鋁分別還原等量的MoO3，所消耗還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶3∶2 解析　A項(xiàng)，MoS2煅燒產(chǎn)生的SO2是大氣污染物，不能直接排入空氣，A不正確；B項(xiàng)，MoO3與氨水反應(yīng)表現(xiàn)出酸性氧化物的性質(zhì)，B不正確；C項(xiàng)，H2MoO4可用鹽酸制取，酸性比鹽酸弱，C不正確；D項(xiàng)還原1 mol MoO3需要6 mol電子，消耗H2、C

8、O、Al的物質(zhì)的量分別為∶∶＝3∶3∶2，D正確。 答案　D 二、非選擇題 8．我國有較長的海岸線，浩瀚的海洋是一個(gè)巨大的物質(zhì)資源和能量的寶庫。目前，世界各國都在研究如何充分利用海洋資源。全球海水中的溴的儲量豐富，約占地球溴總儲量的99%，故溴有“海洋元素”之稱，海水中溴含量為65 mg·L－1。其工業(yè)提取法有： Ⅰ.空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入到富含溴離子的海水中，使溴置換出來，再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到單質(zhì)溴。該方法涉及的反應(yīng)有： ①____________________________________(寫出離子方程式)； ②3Br2

9、＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑； ③_____________________________________(寫出離子方程式)。 其中反應(yīng)②中氧化劑是________，還原劑是________。 Ⅱ.空氣吹出SO2吸收法。該方法基本同(Ⅰ)，只是將吹出的溴用SO2溶液來吸收，使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質(zhì)溴。 寫出溴與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________ _________________________________________________。 Ⅲ.溶劑萃取法。該法是利用單質(zhì)溴在水中和萃取劑中溶解度的不同的原

10、理來進(jìn)行的。 實(shí)驗(yàn)室中萃取用到的實(shí)驗(yàn)儀器名稱是_______________________。 下列可以用于海水中溴的萃取的試劑是________(填序號)。 ①乙醇?、谒穆然肌、巯跛? 解析?、?、由氯氣通入到富含溴離子的海水中，將溴置換出來，可寫出Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的歸中規(guī)律可知，BrO＋5Br－ ＋ 6H＋===3Br2＋3H2O；Ⅱ、溴與二氧化硫反應(yīng)和氯氣與二氧化硫反應(yīng)相似；Ⅲ、萃取用到的實(shí)驗(yàn)儀器有分液漏斗、燒杯，萃取劑為四氯化碳。 答案　(1) Ⅰ.Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　BrO＋5Br－ ＋6H＋===3Br2＋3H2O

11、　Br2　Br2 Ⅱ.Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr Ⅲ.分液漏斗、燒杯?、? 9．閱讀以下內(nèi)容，回答問題。 冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣(或H2，或CO)法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在工業(yè)上均有應(yīng)用。 (1)一種無色氣體A與紅熱的炭反應(yīng)，得到另一種無色氣體B，B與灼熱的氧化銅反應(yīng)，又得到A，則A、B分別為______(填序號)。 A．O2、CO2　　　　　 B．O2、CO C．CO2、CO　　 D．CO、CO2 (2)下列說法錯(cuò)誤的是________(填序號)。 A．對廢舊金屬最好的處理方法是回收、再利用 B．提

12、煉金屬要經(jīng)過礦石的富集、冶煉、精煉三步 C．活潑金屬的冶煉都是通過電解其鹽溶液制得 D．熱還原法中還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣或活潑金屬等 (3)鈦(Ti)有“未來鋼鐵”之稱，工業(yè)上常以TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2獲得海綿狀鈦，該反應(yīng)在下列哪種環(huán)境中進(jìn)行________(填序號)。 A．稀有氣體中　　 B．空氣中 C．氮?dú)庵小　?D．CO2氣體中 解析 (1)CO2＋C2CO，CuO＋COCu＋CO2。 (2)活潑金屬的冶煉方法主要為電解法，如Na、Mg、Al的冶煉分別為電解熔融的NaCl、MgCl2、Al2O3。 (3)空氣中的N2、O2、CO2在加熱時(shí)均與鎂反應(yīng)，

13、故反應(yīng)應(yīng)在稀有氣體中進(jìn)行。 答案 (1)C　(2)C　(3)A 10．環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)前和未來的一項(xiàng)全球性重大課題之一。為消除目前燃料使用過程中的環(huán)境污染問題，并緩解能源危機(jī)，有的專家提出利用太陽能促進(jìn)燃料循環(huán)使用的構(gòu)想(如圖)。 這種構(gòu)想或方案可用如下反應(yīng)表示： ①2CO22CO＋O2 ②2H2O2H2↑＋O2↑ ③CO＋2H2CH3OH ④CO2＋2H2OCH4＋2O2 (1)根據(jù)上述反應(yīng)歷程，該方案的主要目的是_________________________________ ____________________________________________

14、____________________________； (2)要實(shí)現(xiàn)專家的這些構(gòu)想，目前和今后要解決的關(guān)鍵問題是： ___________； (3)煤燃料的燃燒，會(huì)產(chǎn)生大量的SO2氣體污染環(huán)境，常在煤中加入Ca(OH)2，其能減少污染的化學(xué)反應(yīng)有________________________________________________ ________________________________________________________________________； (4)如果光子的能量不夠，上述反應(yīng)是無法完成的。而大自然已經(jīng)解決了這個(gè)問題，即_________

15、_______________________________________ ________________________________________________________________________，它是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)之一，請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________。 解析 (1)將反應(yīng)按①＋②＋③×2方式疊加處理得方程式CO2＋H2O＋H2CH3OH＋O2，再結(jié)合反應(yīng)④可知該方案的主要目的是將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為CH4、CH3OH等燃料。 (2)現(xiàn)實(shí)生活中，在光照的條件下上述各步反應(yīng)均不能發(fā)生，要想使它們發(fā)生必須解決“如何使物質(zhì)吸收光能

16、發(fā)生上述反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)”。 (3)與Ca(OH)2反應(yīng)的方程式為：SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O,2CaSO3＋O2===2CaSO4。 (4)綠色植物的光合作用實(shí)現(xiàn)了在日光作用下利用光能把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成碳水化合物的過程。 答案 (1)將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為CH4、CH3OH等燃料 (2)如何使物質(zhì)吸收光能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì) (3)SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O， 2CaSO3＋O2===2CaSO4 (4)綠色植物的光合作用，即在日光作用下利用光能把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成碳水化合物(糖類) 6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2 11．海

17、水資源的利用具有廣闊前景。海水中主要離子的含量如表所示。 成分 含量(mg·L－1) 成分 含量(mg·L－1) Cl－ 18 980 Ca2＋ 400 Na＋ 10 560 HCO 142 SO 2 560 Br－ 64 Mg2＋ 1 272 (1)電滲析法淡化海水的示意圖如圖所示，其中陰(陽)離子交換膜僅允許陰(陽)離子通過。 ①陽極的主要電極反應(yīng)式是_______________________________________。 ②在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，其成分有________和CaCO3，生成CaCO3的離子方程式是___

18、____________________________________________ ________________________________________________________________。 ③淡水的出口為________(填“a”、“b”或“c”)。 (2)利用海水可以提取溴和鎂，提取過程如下。 ①提取溴的過程中，經(jīng)過兩次Br－→Br2轉(zhuǎn)化的目的是________，吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________。用平衡移動(dòng)原理解釋通空氣的目的是_______________________________________________________

19、________。 ②從MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶體的主要操作是________________、過濾、洗滌、干燥。 ③依據(jù)上述流程，若將10 m3海水中的溴元素轉(zhuǎn)化為工業(yè)溴，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl2的體積為________L(忽略Cl2的溶解)。 解析　(1)①在陽極是陰離子放電。由于海水中Br－濃度太小，所以主要是Cl－放電。②在陰極是H＋放電，致使溶液中OH－濃度增大，所以Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2；OH－還能與HCO反應(yīng)生成CO，CO與Ca2＋結(jié)合生成CaCO3沉淀。(2)②由于得到的是MgCl2·6H2O，所以需要經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等步驟，而不能直接將溶液蒸干。③10 m3海水中Br－的質(zhì)量為104L×64×10－3 g·L－1＝640 g，根據(jù)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，可知一次轉(zhuǎn)化消耗89.6 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，兩次需要179.2 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。 答案　(1)①2Cl－－2e－===Cl2↑?、贛g(OH)2　Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O?、踒 (2)①對溴元素進(jìn)行富集　SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO　通入空氣將溴蒸氣帶出，使Br2(g)Br2(aq)(或Br2＋H2OHBr＋HBrO)平衡向左移動(dòng) ②加熱濃縮、冷卻結(jié)晶　③179.2