2024-2025学年新教材高中化学第八章化学与可持续发展1.1金属矿物的开发利用海水资源的开发利用练习含解析新人教版必修第二册

PAGE8-金属矿物的开发利用海水资源的开发利用(40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.下列各组物质中,均能将Fe2O3还原成单质铁的是()A.CO、O2、H2 B.CO、CO2、CC.CO2、H2O、O2 D.Al、C、H2【解析】选D。强还原性物质(如Al、C、H2、CO等)在肯定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。2.(2024·大连高一检测)下列关于钙、钠、铜的冶炼方法正确的是 ()A.电解法、热分解法、热还原法B.电解法、电解法、热还原法C.热还原法、热分解法、热还原法D.电解法、电解法、热分解法【解析】选B。钙、钠是特殊活泼的金属,应当采纳电解的方法冶炼;铜是比较活泼的金属,采纳热还原方法来冶炼,因此选项是B。【加固训练】下列金属中:①铁;②镁;③锰;④钒;⑤铬;⑥汞。可用铝热法制备的是 ()A.①②④⑥ B.①②③⑤C.①③④⑤ D.①②③④⑤⑥【解析】选C。铁、锰、钒、铬、金属活泼性弱于铝,熔点较高,可用铝热法冶炼;镁还原性强于铝,不能通过铝热反应制取;汞的冶炼是热分解法。3.目前从海水中提取的溴占世界溴年产量的三分之一左右,常用的方法之一是用氧化剂把溴离子氧化成单质,再通入热空气将溴蒸气吹出,这一反应中常用的氧化剂是 ()A.Cl2 B.Br2 C.H2O D.H2O2【解析】选A。此法是通入氯气把浓缩溶液中的溴化物氧化,然后用热空气把生成的溴吹出。4.(2024·芜湖高一检测)铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等),这是因为铝 ()A.具有两性B.导电性好C.熔点低D.还原性强及反应中放出大量的热【解析】选D。铝能够与某些高熔点的金属氧化物(如Fe2O3、MnO2等)组成铝热剂,利用铝的强还原性及冶炼反应中放出大量热,使难熔金属熔化而分别出来。5.海水资源系指海水及海水中存在的可以被人类利用的物质。海水利用包括海水淡化、海水干脆利用和海水中化学资源的提取。下列有关海洋的工业生产的叙述不正确的是 ()A.用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴B.在太阳能资源相对足够的沿海地区建立海水淡化厂C.利用“海水→氯化钠→金属钠→氢氧化钠”的工艺流程生产烧碱D.利用“海水→氢氧化镁→氯化镁→金属镁”的工艺流程生产金属镁【解析】选C。用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴,A正确;在太阳能资源相对足够的沿海地区建立海水淡化厂,B正确;工业上通过电解饱和食盐水来生产烧碱,C错误;利用“海水→氢氧化镁→氯化镁→金属镁”的工艺流程生产金属镁,D正确。6.水资源是发展国民经济不行缺少的重要自然资源。在世界很多地方,对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度,同时有很多地区也存在水资源利用不平衡的问题。下列关于水的说法错误的是 ()A.蒸馏法是海水淡化的方法之一B.淡水的密度小于海水的密度C.溶化的雪水中矿物质含量比深井水中的少D.0℃以上,温度越高,水的密度越小【解析】选D。海水中溶有Na+、Mg2+、Cl-和S等,这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高,可用蒸馏法将其分别,A正确;上述杂质的溶入使水溶液的密度增大,B正确;雪是水蒸发形成的水蒸气凝聚而成的,含矿物质很少,而深井中的水不断地与硅酸盐矿物质接触,其中溶有很多矿物质,C正确;由于水在4℃时密度最大,故D错误。7.(原创)制取非金属单质(如O2、Br2、I2、Cl2等)与制取金属单质的化学原理类似。下列叙述不正确的是()A.分解法制O2:2KMnO4K2MnO4+O2↑+MnO2B.电解法制Cl2:电解饱和的食盐水可得到Na和Cl2C.置换法制Br2和I2:如2I-+Cl2I2+2Cl-,可用淀粉溶液检验I2的生成D.制取O2、Br2、I2、Cl2都利用氧化还原反应【解析】选B。2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,电解饱和食盐水得不到Na,电解熔融的NaCl可以得到Na和Cl2,故B项错误。8.海水综合利用的工艺流程如图所示(粗盐中的可溶性杂质有MgCl2、CaCl2、Na2SO4)。下列说法错误的是 ()A.过程①加入的药品依次为Na2CO3溶液→BaCl2溶液→NaOH溶液→过滤后加盐酸B.从过程③到过程⑤的目的是浓缩富集溴C.火力发电厂燃煤排放的含SO2的烟气经处理后可用在过程④反应中D.在过程③或⑤反应中每氧化0.2molBr-需消耗标准状况下2.24LCl2【解析】选A。过程①的提纯中需除去镁离子、钙离子、硫酸根离子,碳酸钠肯定在氯化钡之后,可除去过量的钡离子,故A错误;溴离子被氧化为溴单质后,被二氧化硫汲取生成溴离子,加入氧化剂氧化溴离子为溴单质,富集溴元素,从过程③到过程⑤的目的是浓缩富集溴,故B正确;火力发电厂燃煤排放的含SO2的烟气经处理后可以汲取氧化得到的溴单质,发生氧化还原反应得到HBr,通入氧化剂得到单质溴,起到富集溴元素作用,故C正确;过程③或⑤发生反应的离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,每氧化0.2molBr-需消耗0.1molCl2,0.1molCl2在标准状况下的体积为2.24L,故D正确。9.(2024·新余高一检测)下列关于铝热反应试验中涉及的化学方程式不正确的是 ()A.2Mg+O22MgOB.2KClO32KCl+3O2↑C.3Mg+Fe2O33MgO+2FeD.2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe【解析】选C。试验室进行的铝热反应中,镁是引燃剂,氯酸钾是助燃剂,发生的反应如A、B、D选项。10.矿石中金的含量很低,金的性质又相当稳定,只能用湿法冶金——氰化法提炼,即采纳稀的NaCN溶液处理已粉碎的矿石,把少量的金浸入溶液中,然后用金属锌作还原剂将金从溶液中置换析出。其反应原理为①4Au+8NaCN+O2+2H2O4Na[Au(CN)2]+4NaOH;②2Na[Au(CN)2]+Zn2Au+Na2[Zn(CN)4]。以下有关氰化法提炼金的说法中正确的是 ()A.Na[Au(CN)2]不溶于水B.化合物Na[Au(CN)2]中金元素的化合价为+1C.金元素在地壳中能以化合态的形式存在D.在提炼过程中含金元素的物质始终作氧化剂【解析】选B。钠盐都是易溶于水的,A选项错误;钠的化合价为+1,氰根离子为-1,依据化合价代数和为零,可知金的化合价为+1,B选项正确;金在自然界中是以游离态的形式存在的,C选项错误;在反应①中,金化合价上升,作还原剂,D选项错误。二、非选择题(本题包括2小题,共20分)11.(10分)某探讨性学习小组对铝热反应试验绽开探讨,对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出刺眼的光线”“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。已知Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如表:物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351565沸点/℃246729802750…(1)某同学推想,铝热反应所得到的熔融物可能是铁铝合金。理由是_______。

(2)设计一个简洁的试验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该试验用的试剂是____________,反应的离子方程式是____________。

(3)试验室欲溶解该熔融物,下列试剂中最好选用________(填字母)。

A.浓硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.浓硝酸E.氢氧化钠溶液【解析】依据表中所列熔点数据,可知铝的熔点低于铁的熔点,故当铁熔化时,适当的铝与铁熔合在一起形成铝铁合金。要证明铁铝合金中有铝,选择NaOH溶液;要溶解铁铝合金,选择稀硫酸为宜,因为浓硫酸、浓硝酸使Fe、Al钝化,与稀硝酸的反应产生氮氧化物污染环境,NaOH溶液不溶解铁。答案:(1)铝热反应放出大量的热,能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,故熔融物可能是液态的铁铝熔合形成的合金(2)NaOH溶液2Al+2H2O+2OH-2Al+3H2↑(3)B12.(10分)地球上海水中溴的贮存量丰富,约占地球溴总贮存量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65mg·L-1。其工业提取方法如下:(1)空气吹出纯碱汲取法。该方法是将氯气通入富含溴离子的海水中,把溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液汲取,最终用硫酸酸化,即可得到溴单质。该方法涉及的反应有:①

(写出离子方程式);②3Br2+3CBr+5Br-+3CO2↑;③Br+5Br-+6H+3Br2+3H2O。其中反应②中氧化剂是________,还原剂是_________________。

(2)空气吹出SO2汲取法。该方法基本同(1),只是将溴吹出后是用SO2汲取,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:______________________。

(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和有机溶剂中溶解度不同的原理来进行的。试验室中萃取用到的试验仪器名称是________。下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是________(填字母)。

a.乙醇b.四氯化碳c.硝酸【解析】工业上提取溴的原理:将氯气通入富含溴离子的海水中,把溴置换出来,然后被某些溶液汲取,再提纯即可得到。溴与二氧化硫反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。方法(3)是利用物理方法,用有机溶剂溶解,因为溴易溶于有机溶剂,作为海水中萃取溴的溶剂只能是四氯化碳。答案:(1)Cl2+2Br-2Cl-+Br2Br2Br2(2)Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4(3)分液漏斗b(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)13.海水提镁的主要流程如下:下列说法正确的是()①试剂M是盐酸②流程中的反应全部都是非氧化还原反应③操作b只是过滤④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量A.①②③④⑤B.②③C.④⑤D.①④⑤【解析】选D。电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,因此②是错误的。③操作b应是蒸发、结晶、过滤,因此③是错误的。14.我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按肯定的比例混合后加热至800℃,这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是()A.“药金”实质上是铜锌合金B.冶炼炉中炉甘石干脆被木炭还原为锌C.用王水可区分黄金和“药金”D.用灼烧法不能区分黄金和“药金”【解析】选A。冶炼“药金”相关反应的化学方程式为ZnCO3ZnO+CO2↑,2ZnO+C2Zn+CO2↑,2Cu2O+C4Cu+CO2↑,故A项正确,B项错误;王水可以溶解黄金和“药金”,故C项错误;用灼烧法可以区分黄金和“药金”,因为高温下黄金与氧气不反应,而“药金”可以与氧气反应,故灼烧后的“药金”颜色有改变,故D项错误。二、非选择题(本题包括1小题,共18分)15.金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点,已广泛应用于航空航天工业,并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材、医疗等民用领域,显示出了巨大的发展潜力。还原法是工业上冶炼钛的常用方法之一,该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取,其主要工艺流程如下:试回答下列问题:(1)已知反应①通常在800～900℃的条件下进行,产物中有一种可燃性无色气体,当有1molCl2完全反应时,参与反应的还原剂的物质的量为________mol。

(2)反应②通常在800℃的条件下进行,通入氩气的目的为____________;

分别反应②的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质,应如何除去杂质?

_________________(简述操作过程)。

(3)在上述工艺流程中可以循环运用的物质是_________________。

【解析】(1)反应①的反应物为TiO2、C、Cl2,结合流程图知有TiCl4生成,利用原子守恒及题给信息可知另一气体产物是CO,所以反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,在反应中C被Cl2氧化,当有1molCl2完全反应时,参与反应的还原剂(C)的物质的量为1mol。(2)反应②中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化,所以加入氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化;此法制得的金属钛中含有少量金属镁,结合镁和钛(题中信息:钛耐腐蚀)的性质可知,可采纳盐酸或硫酸酸洗镁和钛的混合物除去Mg。(3)由流程图知可循环运用的物质为Cl2、Mg。答案:(1)1(2)氩气作爱护气,防止镁、钛被氧气氧化将海绵钛置于盐酸中酸洗,然后过滤即可得纯净的钛(合理即可)(3)Cl2、Mg【加固训练】钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿,我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下:(1)步骤①加Fe的目的是__;

步骤②冷却的目的是