山东省聊城市学年高中化学 化学与自然资源的开发利用 第1节 开发利用金属 矿物和海水资源题组训练Word文档下载推荐.docx

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我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼出来的金属是（　　）

A.FeB.Cu

C.AgD.Hg

4.下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（　　）

A.加热Al2O3B.加热HgO

C.电解熔融NaClD.铝粉和Fe2O3共热

5.下列化工生产原理错误的是（　　）

①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠　②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁　③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝　④炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热

A.②③B.①③

C.①②③D.②③④

6.金属K与Na金属性相近，用K与钠盐共熔时，很难将Na从混合物中分离。

若调整温度到一定程度，则可用Na与KCl反应制取金属K。

已知四种物质的熔、沸点如下：

K

Na

KCl

NaCl

熔点（℃）

63.65

97.8

770

801

沸点（℃）

774

882.9

1500（升华）

1431

根据平衡移动原理可推知，用Na与KCl反应制K的适宜温度是（　　）

A.97.8～770℃B.770～774℃

C.774～882.9℃D.1413～1500℃

题组2　铁的冶炼

7.实验室欲使1.6g氧化铁完全还原，事先应准备的CO在标况下的体积为（　　）

A.672mLB.336mL

C.大于672mLD.小于336mL

8.铁是地壳中含量很丰富的元素，金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常用焦炭来冶炼铁。

（1）写出焦炭在高炉中所参与的两个反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）写出赤铁矿被CO还原成铁的化学方程式：

（3）实验室中可用CO还原Fe2O3，在加热Fe2O3前应________，直到无________现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生________现象，未反应完全的CO________（填“能”或“不能”）排放到大气中，应做________处理。

题组3　稀有金属的冶炼

9.诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。

工业上冶炼钼的化学反应过程为

①2MoS2＋7O2

2MoO3＋4SO2　②MoO3＋2NH3·

H2O===（NH4）2MoO4＋H2O　③（NH4）2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl　④H2MoO4

MoO3＋H2O　⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。

则下列说法正确的是（　　）

A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排放

B.MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物

C.H2MoO4是一种强酸

D.利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2

10.钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。

工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用以冶炼钛，主要有以下五个反应：

①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O

②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4

③H2TiO3

TiO2＋H2O

④TiO2＋2C＋2Cl2

TiCl4↑＋2CO↑

⑤TiCl4＋2Mg

2MgCl2＋Ti

（1）针对以上五个反应，下列叙述错误的是________。

A.反应①是非氧化还原反应

B.反应②生成了两种酸

C.反应④中的TiO2是氧化剂

D.反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强

（2）钛具有很强的耐腐蚀性，以下对其原因的分析正确的是________。

A.钛是像金、铂一样的不活泼金属

B.金属钛的表面易形成致密的氧化膜

C.钛与氧气、酸等腐蚀剂不反应

D.钛有很高的强度

[能力提升题]

11.铁是应用最广泛的金属，自远古时代人类就学会了炼铁，到目前为止，人类研制出了很多炼铁的方法。

某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程，实验装置如下：

（1）写出得到单质铁的化学方程式：

______________________________________________。

（2）实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑，请设计一个实验来验证生成了单质铁：

_______________________________________________________________________。

（3）装置末端气球的作用为_____________________________________________________。

实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入CO？

原因是什么？

12.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，我国的钛铁储量居世界首位。

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______________________________________________________。

（2）上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________；

考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入______处理。

（3）由金红石（TiO2）制取单质钛（Ti），涉及到的步骤为

―→

反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是__________________________。

第2课时　海水资源的开发利用

题组1　海水的综合利用

1.许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能从海水中获得的物质是（　　）

A.Cl2、Br2、I2B.Na、Mg、Al

C.食盐、淡水D.NaOH、H2

2.海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是（　　）

A.海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质

B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化

C.从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2

D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能

3.NaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品（或物质）是（　　）

①烧碱　②纯碱　③金属钠　④氯气　⑤盐酸

A.①②③④⑤B.①②③④

C.①②③⑤D.①②④⑤

题组2　海水提取溴、碘及其性质应用

4.从海水中提取的溴约占世界溴年产量的

，从海水中提取溴的主要步骤可表示为（　　）

A.氧化→吸收→吹出B.氧化→吹出→吸收

C.吹出→氧化→吸收D.吹出→吸收→氧化

5.海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是（　　）

A.酸性KMnO4溶液B.氯水

C.FeCl3溶液D.碘水

6.从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作，其中正确的是（　　）

7.甲、乙、丙三溶液各含有一种X－（X－为Cl－、Br－或I－），向甲中加入淀粉溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。

则甲、乙、丙依次含有（　　）

A.Br－、I－、Cl－B.Br－、Cl－、I－

C.I－、Br－、Cl－D.Cl－、I－、Br－

8.检验海带中碘元素的实验中，发生如下反应：

2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O，下列对该反应的叙述中不正确的是（　　）

A.I2为氧化产物

B.H2O2既作氧化剂又作还原剂

C.氧化性强弱顺序为H2O2>

I2

D.生成1molI2时转移2mol电子

9.全球海水中溴的储藏量丰富，约占地球溴总储藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65mg·

L－1。

其工业提取方法有：

（1）空气吹出纯碱吸收法。

方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，再用空气将嗅吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。

该方法涉及的反应有①______________________（写出化学方程式）；

②3Br2＋3CO

===BrO

＋5Br－＋3CO2↑；

③BrO

＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O。

其中反应②中氧化剂是________；

还原剂是________。

（2）空气吹出SO2吸收法。

该方法基本同

（1），只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，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溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。

实验室中萃取用到的实验仪器名称是________。

下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是________（填序号）。

①乙醇　②四氯化碳　③硝酸

10.海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：

（1）Mg（OH）2沉淀中混有的Ca（OH）2应怎样除去？

写出实验步骤。

_______________________

（2）实验室将粗盐制成精盐的过程中，溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：

①溶解：

②过滤：

③蒸发：

11.镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。

主要步骤如下：

（1）为了使MgSO4转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用________，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂的量应________________。

（2）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是__________________________。

（3）试剂②选用________；

写出其反应的离子方程式

（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后产生镁和氯气，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

12.空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。

其工艺流程如下：

（1）步骤③的离子方程式：

________________________________________________________。

（2）步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。

分离仪器的名称是________。

（3）溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过________（填试剂名称）溶液，以除去氯气。

（4）步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90℃。

温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：

（5）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是

（6）提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，请说明原因：

答案精析

第四章　化学与自然资源的开发利用

第一节　开发利用金属矿物和海水资源

1.D　[由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。

]

2.C　[活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D三项正确，C项错误。

3.B　[铜的盐溶液与铁等较活泼的金属可发生置换反应。

4.A　[金属钠是活泼金属，用电解法制取，汞用加热HgO制取，A项中加热Al2O3难以分解；

D项中铝粉和Fe2O3组成铝热剂，可将Fe2O3中的铁还原成单质。

5.D　[钠特别活泼，加入氯化镁溶液时钠先与水反应生成NaOH和H2，Mg2＋和OH－反应生成Mg（OH）2沉淀，②错；

冶炼铝使用的是Al2O3，③错；

高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但仍需要高温，④错。

6.C　[在金属活动性顺序表中，Na排在K的后面，似乎不能从K的熔融盐中置换出K。

但将Na与KCl共熔，其共熔体中Na＋、K＋、Cl－和e－自由移动，如果继续加热，则Na、K、NaCl和KCl首先沸腾者先逸出。

工业上，就是采用这种原理用Na还原K的，因为K的沸点比Na、NaCl、KCl的沸点都低，且低于NaCl的熔点。

7.C　[由3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2可知消耗CO672mL，但气体与固体反应不充分，反应前要先通入一会儿CO赶尽空气，Fe冷却要在CO的气氛中，故CO实际用量应大于672mL。

8.

（1）C＋O2

CO2，C＋CO2

2CO

（2）3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2

（3）验纯　爆鸣　爆炸　不能　点燃

解析　

（1）在冶炼铁的过程中，为提高C的利用率，先发生反应C＋O2

CO2，再发生反应：

CO2＋C

2CO，用CO还原Fe2O3，接触更充分，效果更好。

（3）加热Fe2O3之前应先检验CO的纯度，否则会发生爆炸，由于CO有毒，故未完全反应的CO应点燃，以防污染环境。

9.D　[A项明显错误，生成物SO2对环境污染严重；

B项，根据②中生成物（NH4）2MoO4可知，该化合物属于盐，对应的酸是H2MoO4，故MoO3不属于碱性氧化物，B项错；

C项，根据反应③H2MoO4是一种不溶性酸，溶液中c（H＋）不可能很大，故H2MoO4不可能是强酸；

D项，1molH2、1molCO和1molAl作还原剂时，失去的电子数分别为2mol、2mol和3mol，还原等量的MoO3转移电子相同，此时n（H2）∶n（CO）∶n（Al）＝3∶3∶2。

10.

（1）C　

（2）B

解析　

（1）在反应①中没有化合价的变化，反应②中，化学式H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式。

反应④中，钛元素的化合价保持不变，氯气是氧化剂，碳是还原剂，反应⑤，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。

（2）题目中一开始就指出：

钛是一种活泼的金属，但是钛耐腐蚀性强，联系金属铝的性质，铝表面易形成致密的保护膜，阻止反应继续进行，以此类推钛，很容易选择B。

11.

（1）Fe2O3＋3CO

（2）取少量粉末放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体，则证明生成了单质铁

（3）收集CO，防止污染空气　先停止加热，防止生成的铁再次被氧化

解析　检验是否生成铁单质，在反应结束后，待玻璃管内的固体冷却，取少量放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体（H2），则证明生成了单质铁；

反应结束后，得到的铁还是炽热的，若先停止通入CO，会导致铁又被氧化，所以，应该先停止加热，待玻璃管内的固体冷却后，再停止通入CO。

12.

（1）将Fe3＋还原为Fe2＋　析出绿矾（FeSO4·

7H2O）

（2）绿矾（FeSO4·

7H2O）　生石灰（或碳酸钙、废碱）

（3）防止高温下镁或钛与O2、N2等反应

解析　

（1）分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将＋3价Fe转化为＋2价Fe，降温减小FeSO4·

7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。

（2）水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。

（3）反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。

1.C　[A、B、D中的物质必须经化学变化，才能够从海水中获取。

2.C　[海水中的钾元素是以化合态形式存在，要求化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，A不正确；

海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，B错误；

电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；

潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。

3.A　[在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑。

在制纯碱工业中主要利用如下原理：

NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；

2NaHCO3

Na2CO3＋H2O＋CO2↑。

4.B　[从海水中提取溴，先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质，再用热空气吹出后用碱液吸收。

5.B　[Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；

酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。

6.D　[灼烧海带应用坩埚，A项错误；

过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；

苯的密度比水的小，萃取后的混合溶液中苯在上层，应从分液漏斗上口倒出，C项错误。

7.A　[向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，应是溴水的颜色，则甲中必含有Br－，被Cl2置换生成了Br2，由此否定了C、D；

再加丙溶液，颜色无明显变化，说明丙溶液中不含I－，否则加入后应被Br2所置换，生成I2，溶液应为蓝色，与题给条件不符，则丙溶液只能含有Cl－，I－必在乙溶液中。

因此甲、乙、丙溶液依次含有Br－、I－、Cl－。

8.B　

，该反应中I2为氧化产物，H2O2作氧化剂，根据氧化性由强到弱的顺序为氧化剂>

氧化产物，所以氧化性H2O2>

I2；

反应中每生成1molI2，转移2mol电子。

9.

（1）Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2　Br2　Br2

（2）Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

（3）分液漏斗　②

解析　工业上提取溴的原理：

将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，然后被某些溶液吸收，再提纯即可得到。

Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，溴与二氧化硫反应的化学方程式：

Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋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②四氯化碳。

10.

（1）加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤　

（2）搅拌，加速固体溶解　引流，防止液体外溅　搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅

解析　

（1）为防止引入新杂质，可用MgCl2溶液将Ca（OH）2转化为Mg（OH）2，然后过滤洗涤得Mg（OH）2。

（2）溶解固体时使用玻璃棒是为了加速固体的溶解；

在过滤时使用玻璃棒引流，可防止液体外溅；

蒸发结晶过程中，使用玻璃棒搅拌，可防止因局部过热而使液体或晶体飞溅。

11.

（1）石灰乳　过量　

（2）过滤　（3）盐酸　Mg（OH）2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O　（4）MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑

解析　

（1）工业上常加入廉价的石灰乳使海水中的MgSO4转化为Mg（OH）2；

为使MgSO4完全转化为Mg（OH）2，应加入过量石灰乳。

（2）加入石灰乳产生Mg（OH）2，通过过滤将Mg（OH）2分离出来。

（3）用盐酸溶解Mg（OH）2，反应的离子方程式为Mg（OH）2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。

（4）工业上电解熔融MgCl2制取Mg，反应的化学方程式为MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑。

12.

（1）Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO

（2）分液漏斗　（3）溴化铁（或其他含Br－的盐类物质）

（4）温度过高，大量水蒸气被蒸出，溴蒸气中水增加；

温度过低，溴不能完全蒸出，产率低

（5）酸化可抑制Cl2、Br2与水反应

（6）将“溴水混合物Ⅰ”转变为“溴水混合物Ⅱ”是Br2的浓缩过程，可提高效率，减少能耗，降低成本

解析　占地球储量99%的溴分布在海洋中，从海水中提取溴，一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。

步骤①的氯气氧化发生的反应是Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，生成的溴仍溶解在海水中，怎样才能把溴提取出来呢？

根据溴的沸点比水低的性质，可以鼓入热空气（步骤②），使它和热空气一起挥发出来，再用SO2吸收（步骤③）：

Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO

，这样可以得到较大浓度的含Br－的溶液，进一步用氯气氧化（步骤④），得到Br2，然后蒸馏便得到了液溴。