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、海水资源的开发利用基础过关练题组一　常见金属的冶炼方法1.下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是(　　)A.K、MgB.Fe、AlC.Fe、CuD.Hg、Ag2.已知一些金属的发现和使用与其金属活动性有着必然的联系。据此推测,下列事件发生在铁器时代之前的是(　　)A.金属钠的使用B.青铜器的大量使用C.海水提镁D.铝热法制铬3.(2019北京师大附中高一下期末)下列有关金属冶炼的说法中,不正确的是(　　)A.金属冶炼的实质是金属阳离子被还原成金属单质B.用碳粉或铝粉还原Fe2O3可以获取金属FeC.通过电解NaCl溶液的方法可以获取金属NaD.冶炼铜的常用方法有火法炼铜和湿法炼铜4.(2019江西南昌第十中学高一下期末)下列金属冶炼原理对应的冶炼方法,与工业上冶炼铝的方法相同的是　(　　)A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑B.Fe+CuSO4FeSO4+CuC.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,D.2Ag2O4Ag+O2↑5.(2019四川攀枝花高一下期末)下列冶炼金属的反应原理,不正确的是(　　)A.铝热法炼铁:Fe2O3+2AlAl2O3+2FeB.火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2C.电解法制钠:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑D.电解法制镁:2MgO(熔融)2Mg+O2↑6.有关金属的冶炼原理,下列说法正确的是(　　)A.肯定发生的是置换反应B.肯定发生的是分解反应C.肯定发生的是还原反应D.只能用金属作还原剂冶炼金属7.下列关于金属冶炼的说法正确的是(　　)A.由于Al的活泼性强,故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产AlB.可以用钠加入氯化镁溶液中制取镁C.炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热D.金属冶炼的方法由金属的活泼性决定8.地球上的金属矿物资源是有限的,应合理开发利用。(1)金属冶炼的实质是金属离子被　　　　(填“氧化”或“还原”)生成金属单质。 (2)铜在自然界存在于多种矿石中,如:矿石名称黄铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu2SCu2(OH)2CO3,①上表所列铜的化合物中,铜的质量分数最高的是　　　　。 ②CuFeS2中Cu为+1价、Fe为+3价,高温焙烧时发生的反应是CuFeS2+O2SO2+FeS+Cu,焙烧过程中被还原的元素有　　　　。 ③工业上以辉铜矿为原料,采用火法熔炼工艺生产铜,火法炼铜的反应为Cu2S+O22Cu+SO2,该反应中氧化剂是　　　　。 ④Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 9.(2019北京西城高一下期末)钛(Ti)及其化合物大量应用于航空、造船、电子、化学、医疗器械、电讯器材等领域,工业上常以金红石(主要成分是TiO2)、焦炭、氯气、金属镁为原料生产金属钛,其流程如下图:(1)过程Ⅰ中,可燃性气体X是　　　　。 (2)过程Ⅱ中,发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;稀有气体的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 题组二　海水资源的开发利用10.下列哪种方法不能实现海水的淡化(　　)A.蒸馏法　B.电渗析法　C.离子交换法　D.电解法11.(2019广东佛山第一中学高一下期末)下列有关海水资源的利用的说法不正确的是(　　)A.从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品,是在传统海水制盐工业上的发展B.海带中的碘以I-形式存在,向海水中滴加淀粉,有蓝色出现C.海水提溴的过程中发生的化学反应以氧化还原反应为主D.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等12.海水中含有氯化镁,下列从海水中提取镁涉及的化学方程式中,不正确的是(　　),A.制石灰乳:CaO+H2OCa(OH)2B.制Mg(OH)2:MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2C.制MgCl2:Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2OD.在MgCl2溶液中加Na制Mg:MgCl2+2Na2NaCl+Mg13.(2019吉林省实验中学高一下期末)从海带中提取碘单质,工艺流程如下图。下列关于海带制碘的说法错误的是(　　)干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液A.实验室灼烧干海带在坩埚中进行B.沸水浸泡的目的是使I-充分浸出C.由滤液获得碘水,发生的离子方程式为2I-+H2O2I2+2OH-D.碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为萃取14.我国历来十分重视海水资源的综合利用,下列有关海水综合利用的说法正确的是(　　)A.利用潮汐发电是将化学能转化为电能B.海水蒸发制海盐的过程中发生了化学变化C.海水中含有溴元素,只需经过物理变化就可以得到溴单质D.从海水中可以得到MgCl2,电解熔融MgCl2可制备Mg15.(2019安徽合肥五校高一下期末联考)如图是人类从海水资源中提取某些重要化工原料的流程示意图:请回答下列问题:(1)操作A是　　　　　　　　　和过滤(填实验基本操作名称)。 ,(2)操作B需加入下列试剂中的一种,最合适的是　　　　(填字母)。 A.氢氧化钠溶液B.澄清石灰水C.石灰乳D.碳酸钠溶液(3)向苦卤中通入Cl2,发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　,用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 (4)工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 16.海洋是巨大的资源宝库,可以对海水进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和溴的过程如下:(1)步骤Ⅰ获得Br2的反应的离子方程式为 　。 (2)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的,其反应的化学方程式为　　　　　　　　　。在该反应中,氧化剂是　　　　(填化学式);若反应中生成2molHBr,则消耗　　molSO2。 (3)根据上述反应可判断出SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是　　　　。 17.已知海水提取镁的主要步骤如下:(1)关于加入试剂①作沉淀剂,有以下几种不同方法,请回答下列问题。方法是否正确简述理由方法1:直接往海水中加入沉淀剂不正确a方法2:加热蒸发海水后,再加入沉淀剂bc,你认为最合理的其他方法是da.　; b.　; c.　; d.　。 (2)框图中加入的试剂①应该是　　　　(填化学式);加入的试剂②是　　　　(填化学式);工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为　　　　　　　　　　。 能力提升练题组一　金属冶炼的应用1.()据《天工开物》记载,我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌),其原理如图2所示。已知锌的熔点为420℃、沸点为906℃,则下列说法不正确的是(深度解析)A.升炼倭铅过程包含氧化还原反应B.“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的C.“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化D.冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体2.(2019四川成都棠湖中学高一下期末,)为了确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验。,(1)若取ag样品,向其中加入足量的氢氧化钠溶液,测得生成的气体为bL(标准状况)。反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　,样品中铝的物质的量为　　　　(用含b的代数式表示)。 (2)若取ag样品,在高温下能恰好完全反应,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　,样品中氧化铁与铝的质量比为　　　　　　　　(用含a、b的代数式表示)。 (3)待(2)中反应产物冷却后,往其中加入足量的盐酸,测得生成的气体体积为cL(标准状况),则该气体与(1)中所得的气体的体积比c∶b=　　　　。 题组二　海水资源的综合利用3.(2019江西吉安高一下期末,)根据下图海水综合利用的工业流程图,判断下列说法正确的是(　　)已知:MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。A.过程⑤反应后溶液呈强酸性,生产中需解决其对设备的腐蚀问题B.在过程③中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2C.在过程④、⑥反应中每氧化0.2molBr-需消耗2.24LCl2D.过程①的提纯是物理过程4.(2019江西南昌第二中学高一下期末,)如图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图。根据图中信息,判断下列相关分析不正确的是(　　)A.上述提取Mg的流程中,没有涉及的反应类型是置换反应B.因氮气的化学性质相对稳定,冷却电解无水氯化镁所得的镁蒸气时,可选择氮气,C.反应⑥所用的气态氧化剂可从本厂生产烧碱处循环利用或从本厂生产镁单质处循环利用D.从母液中提取Mg和Br2的先后顺序:先提取Br2,后提取Mg5.(2019湖南怀化高一下期末,)海洋资源的利用具有广阔前景。(1)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　　　　　(填化学式),Mg(OH)2转化为MgCl2的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 ②由无水MgCl2制取Mg的化学方程式是　　　　　　　　　　　　。 ③海水中部分离子的含量如下:成分含量(mg/L)成分含量(mg/L)Na+10560Cl-18980Mg2+1272Br-64Ca2+400SO42-2560若从100L该海水中提取镁,理论上可制得镁　　　g。 (2)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:干海带海带灰滤液I2①灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器是　　　　　(填名称); ②向酸化的滤液中加过氧化氢溶液,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ,答案全解全析基础过关练1.B　燃料的燃烧需要一定的条件,例如需要达到着火点和与氧气接触等,当达不到着火点时,不能燃烧,当氧气不充足的时候,化石燃料会不完全燃烧,A错误;化石燃料中含有C、S元素,燃烧时可产生CO、SO2等有害气体,B正确;,煤经深加工后变为气体燃料或液体燃料,不仅减少了SO2对大气的污染,而且能提高燃烧效率,C错误;固体煤变为气体燃料后,增大了氧气与燃料的接触面积,燃烧效率将提高,D错误。2.B　煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。苯和甲苯并不是煤本身含有的,是煤干馏过程中发生化学反应生成的。煤气化后变成清洁高效的燃料,再燃烧可提高其利用率,意义重大。3.C　煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化等。4.答案　(1)隔绝空气加强热(2)使粗氨水和煤焦油等冷凝液化(3)将具支试管取出,塞上橡胶塞并加热,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)不饱和烃类物质(5)蒸馏解析　(1)根据煤干馏的定义可知其条件为隔绝空气加强热。(2)盛有冷水的烧杯的作用是使煤焦油冷凝液化并收集粗氨水。(3)粗氨水受热生成的氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,检验生成的氨气即可。(4)产物能使溴水褪色说明产生了不饱和烃类物质。(5)煤焦油中苯及其同系物与其他成分互溶,但沸点不同,可用蒸馏的方法分离。5.B　煤的气化和液化都属于化学变化,B错误。6.D　石油的催化重整是获取芳香烃的重要途径,A正确;煤的干馏产物煤焦油中含有苯和二甲苯,苯、二甲苯等为重要的化工原料,B正确;天然气的主要成分为甲烷,可燃冰为天然气水合物,主要成分为甲烷,C正确;石油裂化的目的是得到更多的汽油,石油裂解的目的是得到乙烯等化工原料,D错误。7.A　由地沟油制成的生物柴油含碳、氢、氧三种元素,A错误;石油通过催化裂化,将大分子变为小分子,使较长碳链变短,可将重油裂化为汽油,B正确;石油是由多种烃组成的混合物,C正确;人类目前所直接利用的能量大部分是由化石燃料的燃烧提供的,主要由化学反应产生,D正确。8.B　煤、石油、天然气均是不可再生矿物能源,A错误;石油成分很复杂,主要含C、H两种元素,B正确;石油裂解气的主要成分是烯烃,C错误;石油分馏的产物有石油气、汽油、煤油、柴油、沥青等物质,各馏分均是混合物,D错误。9.A　煤的干馏是隔绝空气加强热使之分解,是化学变化,煤中不含苯、甲苯、二甲苯,A错误;石油催化裂化的目的是得到更多的轻质油,制得的汽油中含有不饱和烃,能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,B正确;石油、煤、天然气均属于不可再生能源,C正确;沼气的主要成分为甲烷,D正确。疑难突破　干馏、分馏和蒸馏的区别干馏:将某种物质在隔绝空气的条件下加热,使物质热裂解,产生挥发性的低分子化合物的整个过程叫干馏;如煤的干馏,产物有焦炭和煤焦油等。干馏属于化学变化。分馏:是对某一混合物进行加热,针对混合物中各成分的沸点范围不同进行冷却分离的过程,其特点是得到的产物一般仍是混合物,,属于物理变化。常见的分馏有煤焦油的分馏与石油的分馏。这一操作也应用于一些无机物的分离、提纯,如硅的精制过程中就会用分馏的方法提纯得到高纯度的SiHCl3。蒸馏:是将液态物质加热到沸腾变为蒸气,又将蒸气冷却为液体这两个过程联合操作。用这一操作可分离、提纯物质;蒸馏和分馏一样,也是利用混合物中各物质的沸点不同,严格控制温度,进行分离或提纯物质的操作,但是蒸馏获得的物质的纯度会更高。10.D　石油中含有C5~C11的烷烃,通过石油的分馏可以得到汽油、煤油等产品,A正确;含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油,B正确;煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物,C正确;煤中并不含有苯和甲苯,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,煤焦油中主要含有苯、甲苯、二甲苯等物质,D错误。能力提升练1.B　虽然在煤的气化过程中,会有一部分煤的潜在能量受到损失,但由于加工后得到的气态燃料的利用率高,且较清洁,故从总体来看煤气化后使用是较合理的,B项错误,A、C项正确。D项,因反应C+O2CO2中的氧气用空气代替,故反应后混合气体成分为N2、CO、CO2和H2等,除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2,正确。2.D　煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,是化学变化,A错误;煤通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物,B错误;反应②是碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,为吸热反应,C错误;甲醇(CH4O)可写为(H2)2·CO,乙酸(C2H4O2)可写为(H2)2·(CO)2,则B为甲醇或乙酸时,原子利用率均达到100%,D正确。3.答案　(1)酒精喷灯　烧杯(2)盛装冷水对蒸气进行冷却　粗氨水　煤焦油　氨　酚酞溶液(合理即可)　分馏(3)H2、CH4、CH2CH2、CO　淡蓝色解析　本题是关于煤干馏的实验,根据煤干馏的主要产品,b中得到的应是焦炭,c中得到的应是粗氨水和煤焦油,e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨,溶液呈碱性,可用酚酞溶液等检验;煤焦油中含有苯、甲苯、二甲苯等,应用分馏的方法分离;焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2CH2,燃烧时火焰呈淡蓝色。4.答案　(1)碳和水蒸气的反应是吸热反应(2)CO　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)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)二氧化碳一般用澄清的石灰水检验。(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。5.C　在蒸馏时,石油的温度逐渐升高,沸点较低的先汽化馏出,所以沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先馏出,A正确;碎瓷片具有防暴沸作用,所以蒸馏烧瓶中放入碎瓷片可防止蒸馏时发生暴沸,B正确;冷凝管中水采用逆流方式,所以冷凝水应该从b口进,从a口出,C错误;用温度计测量馏分温度,则温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处,D正确。6.C　“洧水”的主要成分是石油,石油是烃的混合物,不是油脂,A、B错误,C正确;烟的主要成分是碳粒,D错误。7.C　天然气燃烧主要产生CO2和H2O,对环境污染小,与煤、石油相比是比较清洁的能源;等质量的CH4和CO2相比,前者的物质的量大,由题给信息知产生的温室效应前者大;天然气燃烧主要产生CO2和H2O,不会形成酸雨;甲烷和氯气在光照条件下可以发生取代反应生成CCl4;甲烷燃烧时需要保持空气流通。