第十章 第一講 金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用

第十章化學與自然資源的開發(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)展的一個任務，對于海水的利用認識錯誤的是()A海水中有大量人類需要的物質，人類可以大量開發(fā)海水中的物質，以滿足資源短缺的問題B海水可以成為廉價的能源基地，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人類在利用海水時要兼顧海洋生物和海洋生態(tài)平衡解析 人類應該適度的開發(fā)利用海洋資源，以保持可持續(xù)發(fā)展。答案 A2下列制備金屬單質的方法或原理正確的是()。A在高溫條件下，用H2還原MgO制備單質MgB在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質AlC在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質NaD加強熱，使CuO在高溫條件下分解制備單質Cu解析制備單質Mg應該用電解熔融MgCl2的方法；制備單質Na采用電解熔融NaCl的方法；制備單質Cu用熱還原法。答案B3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“促進低碳經濟”，來自全球192個國家的談判代表，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“促進低碳經濟”宗旨的是()A發(fā)展水電 ，開發(fā)新能源，如核能、太陽能、風能等，減少對礦物能源的依賴B限制化學發(fā)展，關停化工企業(yè)，消除污染源頭C推廣煤的干餾、氣化、液化技術，提供清潔、高效燃料和基礎化工原料，挖掘使用價值D推廣利用微生物發(fā)酵技術，將植物秸稈、動物糞便等制成沼氣以替代液化石油氣解析 推行低碳經濟、保護環(huán)境并不是要關停化工企業(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 B4右圖是模擬氯堿工業(yè)生產中檢查氯氣是否泄漏的裝置，下列有關說法錯誤的是()。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此題考查化學實驗、元素化合物的性質等知識。分析裝置圖，可知氨氣和氯氣接觸時發(fā)生反應：8NH33Cl2=6NH4ClN2，燒瓶中出現(xiàn)白煙，A對；不能出現(xiàn)紅棕色氣體，B錯；該反應中氨氣中的氮元素化合價升高，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B5根據“綠色化學”的理念，某化學工作者設計了下列4步化學反應：CaBr2H2OCaO2HBr2HBrHgHgBr2H2HgBr2CaOHgOCaBr22HgO2HgO2該方案的目的是為了制備()AHBrBCaOCH2 DHg解析 將題目中提供的四個方程式疊加：×可得H2OH2O2故該方案的目的是為了制取可燃氣體H2。答案 C6海洋中有豐富的食品、礦產、能源、藥物和水產資源。下圖是從海水中提取某些原料的流程圖。下列有關說法正確的是()。A第步中除去粗鹽中的SO、Ca2、Mg2、Fe3等雜質，加入的藥品順序為Na2CO3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從第步到第步的目的是濃縮、富集溴單質D第步的反應條件是高溫加熱解析分析流程圖，除去粗鹽中的雜質時，應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；氯堿工業(yè)的產品是氫氧化鈉、氯氣和氫氣，得不到金屬鈉，B錯；溴離子在海水中的濃度較小，必須經過濃縮、富集才有利于得到溴單質，C對；MgCl2·6H2O高溫加熱時，由于鎂離子水解，最終得到的是氧化鎂，得不到氯化鎂，D錯。答案C7諾貝爾化學獎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分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學原理為：2MoS27O22MoO34SO2；MoO32NH3·H2O=(NH4)2MoO4H2O；(NH4)2MoO42HCl=H2MoO42NH4Cl；H2MoO4MoO3H2O；用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。則下列說法正確的是()。AMoS2煅燒產生的尾氣可直接排入空氣中BMoO3是金屬氧化物，也是堿性氧化物CH2MoO4的酸性比鹽酸強D利用H2、CO和鋁分別還原等量的MoO3，所消耗還原劑的物質的量之比為332解析A項，MoS2煅燒產生的SO2是大氣污染物，不能直接排入空氣，A不正確；B項，MoO3與氨水反應表現(xiàn)出酸性氧化物的性質，B不正確；C項，H2MoO4可用鹽酸制取，酸性比鹽酸弱，C不正確；D項還原1 mol MoO3需要6 mol電子，消耗H2、CO、Al的物質的量分別為332，D正確。答案D二、非選擇題8我國有較長的海岸線，浩瀚的海洋是一個巨大的物質資源和能量的寶庫。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·L1。其工業(yè)提取法有：.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，即可得到單質溴。該方法涉及的反應有： _(寫出離子方程式)；3Br23CO=BrO5Br3CO2；_(寫出離子方程式)。其中反應中氧化劑是_，還原劑是_。.空氣吹出SO2吸收法。該方法基本同()，只是將吹出的溴用SO2溶液來吸收，使溴轉化為氫溴酸，然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質溴。寫出溴與二氧化硫反應的化學方程式_ _。.溶劑萃取法。該法是利用單質溴在水中和萃取劑中溶解度的不同的原理來進行的。實驗室中萃取用到的實驗儀器名稱是_。下列可以用于海水中溴的萃取的試劑是_(填序號)。乙醇四氯化碳硝酸解析、由氯氣通入到富含溴離子的海水中，將溴置換出來，可寫出Cl22Br=Br22Cl，結合氧化還原反應的歸中規(guī)律可知，BrO5Br 6H=3Br23H2O；、溴與二氧化硫反應和氯氣與二氧化硫反應相似；、萃取用到的實驗儀器有分液漏斗、燒杯，萃取劑為四氯化碳。答案(1) .Cl22Br=Br22ClBrO5Br 6H=3Br23H2OBr2Br2.Br2SO22H2O=H2SO42HBr.分液漏斗、燒杯9閱讀以下內容，回答問題。冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法；水煤氣(或H2，或CO)法；活潑金屬置換法；電解法。四種方法各有優(yōu)缺點，在工業(yè)上均有應用。(1)一種無色氣體A與紅熱的炭反應，得到另一種無色氣體B，B與灼熱的氧化銅反應，又得到A，則A、B分別為_(填序號)。AO2、CO2BO2、COCCO2、CODCO、CO2(2)下列說法錯誤的是_(填序號)。A對廢舊金屬最好的處理方法是回收、再利用B提煉金屬要經過礦石的富集、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TiCl42MgTi2MgCl2獲得海綿狀鈦，該反應在下列哪種環(huán)境中進行_(填序號)。A稀有氣體中B空氣中C氮氣中DCO2氣體中解析 (1)CO2C2CO，CuOCOCuCO2。(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在加熱時均與鎂反應，故反應應在稀有氣體中進行。答案 (1)C(2)C(3)A10環(huán)境保護已成為當前和未來的一項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，有的專家提出利用太陽能促進燃料循環(huán)使用的構想(如圖)。這種構想或方案可用如下反應表示：2CO22COO22H2O2H2O2CO2H2CH3OHCO22H2OCH42O2(1)根據上述反應歷程，該方案的主要目的是_；(2)要實現(xiàn)專家的這些構想，目前和今后要解決的關鍵問題是： _；(3)煤燃料的燃燒，會產生大量的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反應有_；(4)如果光子的能量不夠，上述反應是無法完成的。而大自然已經解決了這個問題，即_，它是地球上最重要的化學反應之一，請寫出反應的化學方程式_。解析 (1)將反應按×2方式疊加處理得方程式CO2H2OH2CH3OHO2，再結合反應可知該方案的主要目的是將CO2和H2O轉化為CH4、CH3OH等燃料。(2)現(xiàn)實生活中，在光照的條件下上述各步反應均不能發(fā)生，要想使它們發(fā)生必須解決“如何使物質吸收光能發(fā)生上述反應轉變?yōu)槠渌镔|”。(3)與Ca(OH)2反應的方程式為：SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O,2CaSO3O2=2CaSO4。(4)綠色植物的光合作用實現(xiàn)了在日光作用下利用光能把二氧化碳和水轉變成碳水化合物的過程。答案 (1)將CO2和H2O轉化為CH4、CH3OH等燃料(2)如何使物質吸收光能轉變?yōu)槠渌镔|(3)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O，2CaSO3O2=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變成碳水化合物(糖類)6CO26H2OC6H12O66O211海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·L1)成分含量(mg·L1)Cl18 980Ca2400Na10 560HCO142SO2 560Br64Mg21 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。陽極的主要電極反應式是_。在陰極附近產生少量白色沉淀，其成分有_和CaCO3，生成CaCO3的離子方程式是_ _。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。提取溴的過程中，經過兩次BrBr2轉化的目的是_，吸收塔中發(fā)生反應的離子方程式是_。用平衡移動原理解釋通空氣的目的是_。從MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶體的主要操作是_、過濾、洗滌、干燥。依據上述流程，若將10 m3海水中的溴元素轉化為工業(yè)溴，至少需要標準狀況下Cl2的體積為_L(忽略Cl2的溶解)。解析(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。在陰極是H放電，致使溶液中OH濃度增大，所以Mg2轉化為Mg(OH)2；OH還能與HCO反應生成CO，CO與Ca2結合生成CaCO3沉淀。(2)由于得到的是MgCl2·6H2O，所以需要經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾等步驟，而不能直接將溶液蒸干。10 m3海水中Br的質量為104L×64×103 g·L1640 g，根據Cl22Br=2ClBr2，可知一次轉化消耗89.6 L Cl2(標準狀況下)，兩次需要179.2 L Cl2(標準狀況下)。答案(1)2Cl2e=Cl2Mg(OH)2Ca2OHHCO=CaCO3H2Ob(2)對溴元素進行富集SO2Br22H2O=4H2BrSO通入空氣將溴蒸氣帶出，使Br2(g)Br2(aq)(或Br2H2OHBrHBrO)平衡向左移動加熱濃縮、冷卻結晶179.2