屆高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第10章 第1講《金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用》解析訓(xùn)練

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(本題共7個(gè)小題，每題6分，共42分。每個(gè)小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1人類歷史上大量生產(chǎn)和使用鋁、鈦、鐵、銅四種金屬單質(zhì)的時(shí)間順序是()A銅、鐵、鋁、鈦 B鐵、鋁、銅、鈦C銅、鐵、鈦、鋁 D鐵、銅、鋁、鈦解析金屬越活潑越難冶煉，人們發(fā)現(xiàn)和使用越晚，所以人類對金屬單質(zhì)的使用由早到晚的順序是銅、鐵、鋁、鈦。答案A2(2012·自貢階段測試)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H2還原MgO制備單質(zhì)MgB在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質(zhì)AlC在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質(zhì)NaD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B3海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源寶庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()。A海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化C從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析海水中鉀元素以離子形式存在，生成鉀單質(zhì)必然發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A錯(cuò)；海水蒸發(fā)制海鹽發(fā)生的是物理變化，B錯(cuò)；潮汐發(fā)電是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)。答案C4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)：8NH33Cl2=6NH4ClN2，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B5(2012·南京質(zhì)檢)氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉。下列說法不正確的是()。A電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應(yīng)中，鈉離子被還原，氯離子被氧化B濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中，銅元素都發(fā)生還原反應(yīng)C用磁鐵礦煉鐵的反應(yīng)中，1 mol Fe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9 mol eD鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化解析由2NaCl(熔融)2NaCl2可知鈉離子得電子被還原，Cl失電子被氧化，A項(xiàng)正確；無論是濕法煉銅還是火法(熱還原法)煉銅，都是正二價(jià)的銅離子得到電子生成銅原子被還原，B項(xiàng)正確；1 mol Fe3O4被還原為Fe，應(yīng)轉(zhuǎn)移8 mol e，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，使鐵成為液態(tài)從而與Al2O3分離，D項(xiàng)正確。故選C。答案C6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從第步到第步的目的是濃縮、富集溴單質(zhì)D第步的反應(yīng)條件是高溫加熱解析分析流程圖，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C7(2013·廣元一模)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：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(chǎn)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(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332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、CO、Al的物質(zhì)的量分別為332，D正確。答案D二、非選擇題(本題共4個(gè)小題，共58分)8(14分)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·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(zhì)溴。該方法涉及的反應(yīng)有： _(寫出離子方程式)；3Br23CO=BrO5Br3CO2；_(寫出離子方程式)。其中反應(yīng)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(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_ _。.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)。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(jié)合氧化還原反應(yīng)的歸中規(guī)律可知，BrO5Br 6H=3Br23H2O；、溴與二氧化硫反應(yīng)和氯氣與二氧化硫反應(yīng)相似；、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) .Cl22Br=Br22ClBrO5Br 6H=3Br23H2OBr2Br2.Br2SO22H2O=H2SO42HBr.分液漏斗、燒杯9(15分)我國瀕臨海域的省份能夠充分利用海水制得多種化工產(chǎn)品。如圖是以海水、貝殼(主要成分CaCO3)等為原料制取幾種化工產(chǎn)品的工藝流程圖，其中E是一種化肥，N是一種常見的金屬單質(zhì)。結(jié)合上述工藝流程回答下列問題。(1)物質(zhì)G和L的化學(xué)式分別為_和_。固體B是生活中的一種必需品，主要用作_。(2)上述工藝流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)的化學(xué)式為_。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；在反應(yīng)中必須先通入NH3，而后通入D，其原因是_ _。(4)工業(yè)上利用F可制得另一種化工產(chǎn)品，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)由K溶液經(jīng)如何處理才能制得N？_ _。解析根據(jù)題中提示可知C為CaO，D為CO2，固體B是生活中的一種必需品，可由海水曝曬過濾得到，推測B為NaCl。NaCl與NH3、CO2、H2O反應(yīng)可以得到化肥E和沉淀F，根據(jù)侯氏制堿法知識可以推測E為NH4Cl，F(xiàn)為NaHCO3，母液與CaO反應(yīng)得到可以煅燒的物質(zhì)H可以推測母液中參與反應(yīng)的主要物質(zhì)為MgCl2，H為Mg(OH)2，G為CaCl2，I為MgO，結(jié)合N是一種常見金屬單質(zhì)，推測N為Mg，結(jié)合題中第(5)問可以推測K為MgCl2，則M為Cl2，J為鹽酸，L為H2。將推測代入流程圖中檢驗(yàn)，符合題意。答案(1)CaCl2H2調(diào)味劑(2)CO2(3)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4ClNH3在水中的溶解度大，先通入NH3，有利于吸收CO2(4)2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(5)將MgCl2溶液在氯化氫氣體中進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶制得MgCl2晶體，電解熔融的MgCl2晶體可制取金屬鎂10(14分)目前消耗量巨大、有著“高能金屬”美譽(yù)的鋰與鎂在性質(zhì)上有諸多相似之處。工業(yè)上通常采用的由鋰輝礦(LiAlSi2O6和少量鈣鎂雜質(zhì))制備金屬鋰的工藝流程如下，其中該鋰輝礦經(jīng)研磨后與硫酸在250300 反應(yīng)，生成Li2SO4以及鋁硅化合物、MgSO4等。請回答下列問題：(1)沉淀X的主要成分是(寫化學(xué)式)_ _。(2)流程中前后兩次使用的Na2CO3溶液濃度不同的原因是_ _。(3)20% Li2SO4溶液中加入飽和Na2CO3溶液時(shí)的離子方程式為_ _，已知Li2CO3在水中的溶解度隨著溫度升高而減小。因而在過濾得到Li2CO3時(shí)應(yīng)采取的操作是_。(4)將鹽酸與Li2CO3完全反應(yīng)后的溶液加熱蒸干得到固體，再將其熔融電解生產(chǎn)鋰，但電解時(shí)產(chǎn)生的氯氣中會混有少量氣體_(寫化學(xué)式)。(5)氫氣是一種清潔能源，但它的制取、存儲和運(yùn)輸都很困難。鋰是一種重要的儲氫材料，一定質(zhì)量的金屬鋰完全反應(yīng)時(shí)吸收0.8 g氫氣，得到的氫化鋰與足量水反應(yīng)放出的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_。解析(1)經(jīng)水浸泡處理后得到的溶液中含有Li2SO4、MgSO4，加入Ca(OH)2后得到Mg(OH)2沉淀，再加入Na2CO3后又生成CaCO3沉淀，故X的主要成分是CaCO3、Mg(OH)2。(2)第一次使用Na2CO3溶液是為了除去Ca2，第二次是為了得到Li2CO3，前者濃度小是防止形成Li2CO3沉淀，后者濃度大則有利于Li形成沉淀。(3)因溫度高碳酸鋰溶解度小，故應(yīng)趁熱過濾。(4)由鋰鎂性質(zhì)具有相似性(二者在周期表中處于對角線位置)知，加熱蒸干LiCl溶液過程中可能會有部分Li水解生成LiOH，受熱分解得到Li2O，電解時(shí)會生成一定量O2。(5)0.8 g H2為0.4 mol，生成的LiH為0.8 mol，由LiHH2O=LiOHH2知生成的H2為0.8 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為17.92 L。答案(1)CaCO3、Mg(OH)2(2)前者是為了除去Ca2，濃度過大會使部分Li沉淀，后者是為了得到Li2CO3，濃度大有利于Li2CO3沉淀的生成(其他合理答案均可)(3)2LiCO=Li2CO3趁熱過濾(4)O2(其他合理答案均可)(5)17.92 L11(15分)(2013·攀枝花二檢)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(yīng)式是_。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_ _。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(jīng)過兩次BrBr2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_。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(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)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(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)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。10 m3海水中Br的質(zhì)量為104L×64×103 g·L1640 g，根據(jù)Cl22Br=2ClBr2，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)2Cl2e=Cl2Mg(OH)2Ca2OHHCO=CaCO3H2Ob(2)對溴元素進(jìn)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(dòng)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶179.2