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高中化学第一节 自然资源的开发利用优质导学案
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这是一份高中化学第一节 自然资源的开发利用优质导学案，共20页。学案主要包含了金属矿物资源的开发利用，海水资源的开发利用等内容，欢迎下载使用。
自然资源的开发利用
重难点
题型
分值
重点
1. 掌握金属的冶炼方法。
2. 掌握铝热反应原理及实验。
3. 了解海水资源及其利用。
4. 掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。
5. 了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。
选择和填空
4-6分
难点
1. 金属的冶炼方法
2. 海水制盐，海水提镁、提溴、提碘
3. 煤、石油、天然气的组成及其综合利用。
核心知识点一：
一、金属矿物资源的开发利用
1. 金属的存在
（1）地壳中含量最高的金属元素是铝，人类最早使用的金属是铜，使用最广泛的金属是铁。
（2）
（3）金属活动顺序（从强到弱）表为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。
2. 金属矿物的开发利用
（1）冶炼的原理
①原理：将金属从其化合物中还原出来。
②实质：根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质：
Mn＋＋ne－＝M。
（2）金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
单质还原性（原子失电子能力）
强→弱
阳离子氧化性（离子得电子能力）
弱→强
金属冶炼方法
电解熔融盐或氧化物
热还原法
热分解法
富集法
还原剂或特殊措施
直流电提供电子
H2、CO、C、Al等，加热（或高温）
加热（或高
温）
物理方法或化学方法
【名师提醒】
①金属活动性顺序中，金属位置越靠后，金属阳离子的氧化性是强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。
②金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段（电解）来使金属离子还原，人们开发利用的时间就较晚。
【想一想】
铝元素是地壳中含量最高的金属元素，为什么铝的发现和使用却比铜和铁要晚得多？
答案：铝是一种非常活泼的金属，用一般的还原剂很难将其还原，工业上采用最强的还原手段——电解法进行冶炼，而铜和和铁的还原用一般的还原剂就可以实现，所以铝的发现和使用比铜和铁要晚得多。
（3）冶炼方法
①热分解法
适用于不活泼金属的冶炼。如：
a. HgO：2HgO2Hg＋O2↑（写化学方程式，后同）。
b. Ag2O：2Ag2O4Ag＋O2↑。
②热还原法
适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有C、H2、CO等。如：
a. 高炉炼铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
b. 铝热法炼铁：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。
c. 用氢气还原氧化铜：CuO＋H2Cu＋H2O。
④其他方法
a. 火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2。
b. 湿法炼铜：Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu。
③电解法
适用于非常活泼金属的冶炼。如：
a. NaCl：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑。
b. MgCl2：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑。
c. Al2O3：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑。
【想一想】电解法冶炼金属钠时，电解的是熔融的氯化钠，而不是氯化钠水溶液，为什么？
答案：金属冶炼的实质是Mn++ ne- ＝ M，氯化钠水溶液中存在Na+和H+两种阳离子，H+得电子能力强于Na+，若电解氯化钠的水溶液将得不到金属钠。
【注意事项】选择金属冶炼方法时，应注意以下几点：
（1）电解食盐水不能获得金属钠
（2）电解氯化镁溶液不能获得金属镁，电解熔融MgO能耗太高。因MgO的熔点很高，故冶炼金属镁采用电解熔融MgCl2的方法，而不采用电解熔融MgO的方法。
（3）AlCl3属于共价化合物，熔融态不导电，故冶炼金属铝采用电解熔融Al2O3和Na3AlF6（冰晶石，作用是降低Al2O3的熔点）混合物的方法，而不采用电解熔融AlCl3的方法。
（4）采用热分解法冶炼的金属的化合物通常不稳定，受热易分解，不需要太高的温度；而热还原法往往在高温下进行；电解法的温度视反应物的熔点而定。
3. 铝热反应的原理及其应用
概念
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理
Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
铝热剂
铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、Cr2O3、V2O5等）组成的混合物
反应
特点
在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离
应用
冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等
科学探究——铝热反应实验探究
实验操作
实验现象
（1）镁条剧烈燃烧；（2）氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；（3）反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；（4）滤纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热
注意事项
（1）镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃
（2）氧化铁粉末要干燥，铝粉要没有被氧化，否则难以反应
（3）要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出
（4）蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人
（5）实验装置要与人有一定距离，防止人被烧伤
【微点拨】铝热反应实验中镁带和氯酸钾是引燃剂，镁带燃烧提供热量，并促使KClO3发生分解；KClO3分解放出O2，镁带剧烈燃烧，单位时间内放出更多的热量，以引发Al与Fe2O3的反应。
二、海水资源的开发利用
1. 海水资源的特点
（1）潜力大：海洋约占地球表面积的71%，具有十分巨大的开发潜力。海水中水的储量约占地球上总水量的97%。
（2）多样性：海水与岩石、大气和生物的相互作用，使海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量元素，总计含有80多种元素。
（3）分散性：虽然海水中元素的种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。例如，海水中金元素的总储量约为5×106t，而1t海水中的金元素的含量仅有4×10-6g。
2. 海水水资源的利用
海水碳化的主要方法的原理如下表：
淡化方法
原理
蒸馏法
将海水加热至蒸发气化，然后使水蒸气冷凝得到蒸馏水
电渗析法
利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加电流电场的作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中，从而达到除盐的目的
离子交换法
用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法
其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高，其原理示意图如图所示：
注意事项：
①烧瓶需垫石棉网加热。
②烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容积的，也不能少于。
③需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。
④冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。
蒸馏法设备简单、易操作，但是耗能大，成本较高，而发电厂等的工业余热用于海水淡化则是一种经济合理的途径。
3. 海水水资源的开发利用
（1）海水提碘
海带中含有碘元素的检验
①关键反应的反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2＝I2＋2H2O。
②实验步骤及证明方法：
（2）海水提溴
海水提溴的主要方法是空气吹出法。
①主要流程：
步骤
原理和解释
①浓缩
海水晒盐和海水淡化后的母液中Br-得到浓缩
②氧化
Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－（氧化）
③吹出
利用溴的挥发性，通入热空气，将溴从海水中吹出，进入吸收塔
④吸收
Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4
⑤氧化
Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－
⑥分离
富集后的Br2通过蒸馏、冷凝得到液溴。
【名师提醒】
a. 将Br -转变为Br2是海水中提取溴的关键反应，但转变后海水中Br2的含量很低，联系实际生产，需要将生成的溴转化为化合态以达到富集的目的，然后进一步将化合态的溴转变为Br2，以达到提取的目的。
b. 富集过程中的常见吸收剂还有纯碱溶液，原理如下：
吸收：3Br2 + 3Na2CO3＝5NaBr + NaBrO3 + 3CO2
酸化：5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4＝3Br2 + 3Na2SO4 + 3H2O
c. 海带中提碘
①流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
②主要的化学反应原理：Cl2＋2KI＝2KCl＋I2。
d. 海水提镁
①主要反应原理：
CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O＝Ca（OH）2
Ca（OH）2＋MgCl2＝Mg（OH）2↓＋CaCl2
Mg（OH）2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
②工艺流程
从海水中提取镁的步骤是将石灰乳加入海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀，再将氢氧化镁与盐酸反应，将得到的溶液蒸发结晶可获得六水合氯化镁晶体（MgCl2·6H2O）。石灰乳可利用海边天然存在的贝壳煅烧而成的生石灰制得。将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热生成无水氯化镁，电解熔融的氯化镁可以得到金属镁。
核心知识点三
三、煤、石油和天然气的综合利用
1. 煤的综合利用
煤的综合利用的目的是获得清洁的燃料和多种化工原料，其主要途径如下：
【想一想】煤直接燃烧时为何需要“脱硫”或“脱氮”？
煤中含有硫、氮等元素，燃烧时产生SO2、氮的氧化物等有毒气体，所以讲煤进行脱硫、脱氮处理再燃烧。
【名师提醒】
（1）煤的干馏需在隔绝空气的条件下进行，否则加强热时煤会在空气中燃烧生成CO2、H2O等物质。
（2）煤的干馏、气化和液化都发生了化学变化。
2. 石油的综合利用
【点拨提升】
①“三馏”比较
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点不同的各组分组成的混合物
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
②化学中“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
【名师提醒】
①石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低（相对分子质量小）的烃类先汽化，沸点高（相对分子质量大）的烃类后汽化。
②石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应。
③裂化是为了提高汽油的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物；裂化温度一般不超过500℃，而裂解温度一般在700~1000℃，因此裂解是深度裂化。
3. 天然气的综合利用
核心知识点一：
1. 下列有关金属的工业制法中，正确的是（ ）
A. 用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液制得钠
B. 用海水为原料，经过一系列过程制得氯化镁固体，电解熔融氧化镁制得镁
C. 以赤铁矿为原料，用CO还原氧化铁制得铁
D. 从铝土矿中获得氧化铝，再制得氧化铝固体，电解熔融氯化铝制得铝
【破题思路】金属的冶炼除需要考虑原理和方法，还要注意原料的选择必须符合工业生产实际。
【答案】C
【解析】金属钠、镁、铝均为非常活泼的金属，长采用电解法冶炼，铁为较活泼金属，可以采用热还原法冶炼。A项，冶炼金属钠的方法是电解熔融NaCl，电解NaCl溶液得不到金属钠，错误；B项，MgO熔点很高，熔融时消耗能量很多，冶炼成本较高，故工业上常采用电解熔点相对较低的MgCl2的方法，以降低生产成本，错误；C项，高炉炼铁的原理为（以赤铁矿为例）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，正确；D项，AlC13为共价化合物，熔融时不导电，故冶炼金属采用熔融Al2O3和Na3AlF6（冰晶石）混合物的方法，错误。
2. 磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如图所示：
下列叙述错误的是（ ）
A. 合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B. 从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C. “沉淀”反应的金属离子为Fe3+
D. 上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【破题思路】正确理解题给信息、读懂题给流程是解决问题的关键：电池正极片与碱液反应，得到NaA1O2溶液和含LiFePO4的滤渣，说明正极片中含有铝和磷酸亚铁锂；磷酸亚铁锂与硫酸、硝酸混合，得到含Li、P、Fe等的滤液和炭黑等滤渣，此步骤目的是将不溶于水的磷酸亚铁锂与酸反应，生成能溶于水的离子（主要是Fe3+、Li+、H2PO4-；）或物质；在含Li、P、Fe等的滤液中加入碱液，生成的沉淀是Fe（OH）3，滤液中含剩余的离子或物质，继续加入碳酸钠溶液，得到碳酸锂沉淀。
【答案】D
【解析】废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够减少环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等的滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3+，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，可简单认为是铝与某些金属氧化物在高温条件下发生的反应。某学习小组对铝热反应（以Al和Fe2O3反应为例）进行研究。
查阅资料得到的Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔、沸点数据如表所示：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 565
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
——
试回答下列问题：
（1）在铝热反应中金属铝表现出____________性（填“氧化”或“还原”）。请判断下列金属中不能由铝热反应制取的是__________________（填序号）
①Fe ②Cr（铬） ③V钒 ④Ca ⑤Mn
（2）某同学推测，铝热反应所得到的熔融物中应还有铁、铝两种金属。若要设计一个简单的实验方案证明该熔融物中含有金属铝，则实验所需试剂为__________________，可观察到的现象是 __________________________________________。
（3）另一同学推测铝热反应得到的熔融物中含有Fe2O3他设计了如下方案来验证：
取一块该熔融物冷却后投入到少量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察到溶液颜色未变红，证明该熔融物中不含有Fe2O3。则：
①物质甲是__________________（填化学式）
②该同学的实验方案是否合理？ __________________（ 填“合理”或“不合理”）。
理由：___________________________________。
【答案】（1）还原 ④
（2）氢氧化钠溶液 溶液中有气泡产生
（3）①KSCN ②不合理 Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红
【解析】（l）铝热反应为铝与某些金属氧化物在高温条件下生成氧化铝和金属单质的反应，反应中铝元素的化合价升高，作还原剂，表现出还原性；铝热反应的原理为还原性较强的全属铝置换出还原性较弱的其他金属，根据金属的活动性顺序可判断，Ca不能由铝热反应制取，故选④。（2）铝能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铁和氢氧化钠溶液不反应，所以要证明该熔融物中含有金属铝，则实验所需试剂为氢氧化钠溶液，可观察到的现象是溶液中有气泡产生。（3）①检卷Fe3+用KSCN溶液，则物质甲是KSCN；②铝热反应得到的熔融物含有单质Fe，Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红，所以不合理。
【解题通法】
（1）验证铝热反应的产物要结合Al、Al2O3 、Fe、 Fe2O3的性质及Fe3+的检验方法等进行分析判断。
（2）利用铝热反应推断混合物的组成时，可先根据得失电子守恒计算得到1mol电子可以还原的金属元素的质量，再利用极端假设法和平均值原理分析判断。
核心知识点二：
1. 海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B. 粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C. 工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D. 富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其吸收。
【答案】C
【解析】苦卤中含有Br-，通入Cl2可将Br-氧化成Br2，A项正确；粗盐中含有Ca2+、SO42-等杂质离子，故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液，因NaCl的溶解度随温度变化不大，故采用重结晶的方法可以得到纯净的NaCl，B项正确；工业上沉淀海水中的Mg2+用Ca（OH）2，而不用NaOH，因为NaOH的价格较贵，C项错误；B₂易挥发，用空气和水蒸气吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4，和HBr，富集后再用Cl2处理HBr生成Br时，D项正确。
2. 碘单质的制备流程如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A. “煮沸”操作有利于I-的充分溶解
B. 灼烧时用到的硅酸盐仪器为玻璃棒、蒸发皿、酒精灯
C. 氧化步骤中发生的氧化还原反应为2I- + H2O2 + 2H+ ＝ I2 + 2H2O
D. 分液时分液漏斗中的萃取液的处理方法是下层液体经旋塞从下口放出，上层液体从上口倒出
【答案】B
【解析】“煮沸”操作能使海带灰中的I-充分溶解，故正确：灼烧固体在坩埚中进行，故B错误；氧化步骤中，H2O2在酸性条件下与碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，得到含碘单质的溶液，反应的离子方程为2I-+H2O2+2H+＝I2+2H2O，故C正确；分液时下层液体经旋塞从下口放出，待下层液体流完后，关闭旋塞，再将上层液体从上口倒出，故D正确。
某学习小组按图甲、乙两种方案制备碘：
已知：3I2 + 6NaOH ＝ 5NaI + NaIO3 + 3H2O
请回答：
（1）分液漏斗使用前须检漏，检漏方法为_____________________。
（2）步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是______________________。
（3）下列有关步骤Y的说法，正确的是____________（双选）。
A. 应控制NaOH溶液的浓度和体积
B. 将碘转化成离子进入水层
C. 主要是除去海带浸取原液中的有机杂质
D. NaOH溶液可以由乙醇代替
（4）操作Z的名称是____________________。
（5）方案甲中采用蒸馏不合理，理由是________________________________________。
【答案】（1）液体分上下两层，下层呈紫红色
（2）AB （3）过滤
（4）碘易升华，会导致碘的损失
【解析】（1）碘单质易溶于有机溶剂，微溶于水，且四氯化碳的密度比水的大，所以步骤X向含有I2的水溶液中加入四氯化碳后，混合液会分为上下两层，下层为四氯化碳的碘溶液，呈紫红色。
（2）步象Y发生反应3I2+6NaOH＝5NaI+NaIO3+3H2O。A项，该反应需用稍过量的浓氢氧化钠溶液，所以应控制NaOH溶液的浓度和体积，正确。B项，根据反应方程式可知，步骤Y将碘转化成离子进入水层，正确。C项，该操作的主要目的是将碘单质转化成NaIO3，、NaI，即将碘转化成离子进入水层，不是除去有机杂质，错误。D项，乙醇易溶于水和四氯化碳，将NaOH容派换成乙醇，仍然无法分高出碘单质：错误。
（3）操作乙将碘单质和水分离，由于碘单质微溶于水，可通过过滤操作进行分离。可通过过滤操作进行分离
（4）方案甲中采用蒸馏操作，由于碘单质容易升华，会导致碘单质损失，所以方案甲不合理。
核心知识点三：
1. 下列关于煤和石油的说法正确的是（ ）
A. 由于石油中含有乙烯，所以石油裂解气中乙烯的含量较高
B. 由于煤中含有苯、甲苯等芳香族化合物，所以可从煤干馏的产品中分离得到苯
C. 石油没有固定的熔、沸点，但其分馏产物有固定的熔、沸点
D. 石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气都能使酸性KMnO4溶液褪色
【答案】D
【解析】石油是由多种烷烃、环烷烃等碳氢化合物组成的复杂混合物，不含乙烯，A项错误；煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其有机物中含有苯环结构，经过干馏可得到苯和甲苯等，但煤本身不含苯和甲苯等，B项错误；石油分馏所得的馏分仍是混合物，没有固定的熔、沸点，C项错误；石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气中均含有烯烃，都能使酸性KMnO4溶液褪色，D项正确。
2. 如图所示为某燃煤发电厂处理废弃的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A. 此过程中没有分解反应
B. 整个过程的反应可表示为 2SO2 + 2CaCO3+ O2 2CaSO4 + 2CO2
C. 使用此废气处理装置可减少CO2 的排放
D. 此过程中S元素的化合价未发生改变
【答案】B
【解析】由于此废气处理装置中进入反应器中的物质有CaCO3、SO2、空气（其中的O2参与反应），排出的物质有CaSO4、CO2，故反应方程式为2SO2+2CaCO3+O2 2CaSO4+2CO2，故B项正确；CaCO3高温分解生成CaO和CO2，此反应方程式为CaCO3CaO+CO2，属于分解反应，故A项错误；该装置是将SO2气体转化成CO2，硫元素的化合价发生了变化，而排出物为CaSO4，减少了SO2的排放，故C项错误：此过程中进入装置的气体为SO2，硫元素的化合价为+4，而排出物为CaSO4；硫元素的化合价为+6，则硫元素的化合价发生了变化，故D项错误。
能源“非石油化”是战略目标，发展以 CH4、CO2 等原料的“ C1 化学”成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有 H2S 等有毒气体，用天然气合成氨的工艺流程如图所示。
（1）合成氨的原料之一为氮气，该流程中为合成氨提供氮气的物质是
（2）①处加入Fe2O3·H2O的目的是_________________________。
（3）②处CH4与H2O（g）在一定条件下反应生成CO2、H2，反应的化学方程式是________________。
（4）③处一般加入K2CO3溶液以吸收CO2，该反应的化学方程式是_____________。
（5）该流程中参与循环的物质是_______________________（填化学式）。
【答案】（1）空气 （2）除去H2S
（3）CH4+2H2O（g）CO2+4H2
（4）K2CO3+CO2+H2O＝2KHCO3
（5）Fe2O3·H2O
【解析】（1）从流程图可看出，为合成氨提供氮气的物质是空气。
（2）天然气中含有的H2S是有毒气体，不能排放到大气中，通过加入Fe2O3·H2O生成硫化亚铁和硫单质而除去。
（3）CH4与H2O（g）在一定条件下反应生成CO2、H2，反应的化学方程式是CH4+2H2O（g）CO2+4H2
（4）K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾（KHCO3），反应的化学方程式是K2CO3+CO2+H2O＝2KHCO3。
（5）在该流程中加入了Fe2O3·H2O，最后又生成了Fe2O3·H2O，所以该流程中参与循环的物质是Fe2O3·H2O。
（答题时间：25分钟）
一、选择题
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来
B. 金属冶炼过程中，被冶炼的金属一定被氧化
C. 金属冶炼过程中，被冶炼的金属一定被还原
D. 金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原
2. 下列对铝热反应的说法错误的是（ ）
A. 铝热剂中还原剂是铝粉
B. 铝热剂是纯净物
C. 铝与Fe2O3可组成铝热剂
D. 铝热反应是放热反应
3. 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是（ ）
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg＋O2↑
热分解法
B
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
电解法
C
Cu2S＋O22Cu＋SO2
热分解法
D
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
热还原法
4. 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（ ）
5. 海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是（ ）
A. 海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质
B. 无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
C. 从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
D. 从海水中提取镁可以采用下列方法：海水→苦卤Mg（OH）2MgCl2溶液→无水MgCl2→MgCl2（熔融）Mg
6. 某同学设计实验从海带中提取碘：
①滴加稀硫酸和双氧水 ②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌 ③加四氯化碳并振荡 ④过滤 ⑤分液
该实验的合理操作顺序是（ ）
A. ①③⑤②④ B. ②①③④⑤
C. ②④①③⑤ D. ③①②⑤④
7. 下列说法中正确的是（ ）
A. 煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
B. 将煤在空气中加强热使之分解的过程，称为煤的干馏，也叫煤的焦化
C. 将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料
D. 用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油
8. 下列有关环境问题的说法正确的是（ ）
A. 燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量
B. 臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康
C. pH在5. 6～7. 0之间的降水通常称为酸雨
D. 含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
9. 下列说法中错误的是（ ）
A. 石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物
B. 含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C. 焦炭是煤干馏的一种重要产品
D. 煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
10. 下列转化不属于煤或石油的综合利用的是（ ）
A. 将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B. 在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C. 将煤变为煤饼作燃料
D. 将石油裂解制得乙烯等化工原料
11. 如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：
（1）该实验装置中还缺________。
引发铝热反应的操作为________________________________________。
（2）若将氧化铁换成氧化镁，该反应________（填“能”或“不能”）发生，理由是________________________。
（3）铝热反应的用途有哪些_______________________________________。
12. 某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。
（1）第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬，该过程中将使用到的瓷质或玻璃质实验仪器有________（填代号，限填3项）。
A. 试管 B. 瓷坩埚
C. 坩埚钳 D. 铁三脚架
E. 泥三角 F. 酒精灯
G. 烧杯 H. 量筒
（2）第2步：I－溶液的获取。操作是______________________________
_____________________________________________________________。
（3）第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂，下列氧化剂最好选用________（填字母）。
A. 浓硫酸 B. 新制氯水
C. KMnO4溶液 D. H2O2
理由是____________________________________________________。
（4）碘单质的检验。操作是____________________________________________。
1.【答案】C
【解析】金属的冶炼是将金属从其化合物中还原出来，金属在化合物中只能显正价。冶炼时化合价只可能降低，被还原。
2.【答案】B
【解析】Al和Fe2O3可组成铝热剂，属于混合物，其中铝作还原剂，铝热反应是放热反应。
3.【答案】C
【解析】热分解法是指不活泼金属化合物加热分解得到金属，不是与O2反应。
4.【答案】D
【解析】灼烧海带应用坩埚，A选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B选项错误；苯的密度比水的小，萃取I2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C选项错误。
5.【答案】B
【解析】海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B项错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C项正确；依据海水提取镁的原理分析，卤水中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D项正确。
6.【答案】C
【解析】从海带中提取I2的流程为
海带（加少量酒精）海带灰含I－的水溶液I2的水溶液I2的有机溶液，故正确步骤为②④①③⑤，选C。
7.【答案】D
【解析】A项，煤中不含苯和甲苯，煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出来苯和甲苯，错误。B项，煤在隔绝空气加强热的条件下分解的过程称为煤的干馏，而不是在空气中，错误。C项，石油分馏主要得到汽油、煤油等，乙烯、丙烯等可通过石油裂解获得，错误。D项，分馏获得的汽油主要成分是饱和烃，裂化获得的汽油中含有不饱和烃，二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别，正确。
8.【答案】A
【解析】石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染，A正确；B项，当空气中臭氧的含量超过10－5%（体积分数）时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项，pH小于5. 6的雨水称为酸雨；D项，含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。
9.【答案】D
【解析】石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。
10.【答案】C
【解析】煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用，而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率，不属于综合利用；石油裂解属于石油的综合利用。
11.【答案】（1）镁带和氯酸钾 在混合物中间插一根镁带，将氯酸钾放在混合物上镁带的周围，点燃镁带
（2）不能 镁比铝活泼，铝不能置换镁
（3）用于焊接钢轨；冶炼某些熔点高的金属（答案合理即可）
【解析】（1）利用镁带燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁带快速燃烧。
（2）Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。
12.【答案】（1）BEF
（2）将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤
（3）D 过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染（不会进一步氧化单质碘）
（4）取少量第3步后的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含碘
【解析】（1）灼烧操作须用到的仪器有酒精灯、瓷坩埚、铁三脚架、泥三角、坩埚钳等，其中瓷质和玻璃实验仪器是酒精灯、瓷坩埚和泥三角。（2）应用适量蒸馏水溶解，充分搅拌，再过滤即可。（3）主要从氧化过程中不引进杂质、不产生污染，以及不能氧化碘等角度考虑，如新制氯水虽然能氧化I－，但只能适量，过量的氯水会继续氧化单质碘。
自然资源的开发利用
重难点
题型
分值
重点
1. 掌握金属的冶炼方法。
2. 掌握铝热反应原理及实验。
3. 了解海水资源及其利用。
4. 掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。
5. 了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。
选择和填空
4-6分
难点
1. 金属的冶炼方法
2. 海水制盐，海水提镁、提溴、提碘
3. 煤、石油、天然气的组成及其综合利用。
核心知识点一：
一、金属矿物资源的开发利用
1. 金属的存在
（1）地壳中含量最高的金属元素是铝，人类最早使用的金属是铜，使用最广泛的金属是铁。
（2）
（3）金属活动顺序（从强到弱）表为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。
2. 金属矿物的开发利用
（1）冶炼的原理
①原理：将金属从其化合物中还原出来。
②实质：根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质：
Mn＋＋ne－＝M。
（2）金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
单质还原性（原子失电子能力）
强→弱
阳离子氧化性（离子得电子能力）
弱→强
金属冶炼方法
电解熔融盐或氧化物
热还原法
热分解法
富集法
还原剂或特殊措施
直流电提供电子
H2、CO、C、Al等，加热（或高温）
加热（或高
温）
物理方法或化学方法
【名师提醒】
①金属活动性顺序中，金属位置越靠后，金属阳离子的氧化性是强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。
②金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段（电解）来使金属离子还原，人们开发利用的时间就较晚。
【想一想】
铝元素是地壳中含量最高的金属元素，为什么铝的发现和使用却比铜和铁要晚得多？
答案：铝是一种非常活泼的金属，用一般的还原剂很难将其还原，工业上采用最强的还原手段——电解法进行冶炼，而铜和和铁的还原用一般的还原剂就可以实现，所以铝的发现和使用比铜和铁要晚得多。
（3）冶炼方法
①热分解法
适用于不活泼金属的冶炼。如：
a. HgO：2HgO2Hg＋O2↑（写化学方程式，后同）。
b. Ag2O：2Ag2O4Ag＋O2↑。
②热还原法
适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有C、H2、CO等。如：
a. 高炉炼铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
b. 铝热法炼铁：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。
c. 用氢气还原氧化铜：CuO＋H2Cu＋H2O。
④其他方法
a. 火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2。
b. 湿法炼铜：Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu。
③电解法
适用于非常活泼金属的冶炼。如：
a. NaCl：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑。
b. MgCl2：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑。
c. Al2O3：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑。
【想一想】电解法冶炼金属钠时，电解的是熔融的氯化钠，而不是氯化钠水溶液，为什么？
答案：金属冶炼的实质是Mn++ ne- ＝ M，氯化钠水溶液中存在Na+和H+两种阳离子，H+得电子能力强于Na+，若电解氯化钠的水溶液将得不到金属钠。
【注意事项】选择金属冶炼方法时，应注意以下几点：
（1）电解食盐水不能获得金属钠
（2）电解氯化镁溶液不能获得金属镁，电解熔融MgO能耗太高。因MgO的熔点很高，故冶炼金属镁采用电解熔融MgCl2的方法，而不采用电解熔融MgO的方法。
（3）AlCl3属于共价化合物，熔融态不导电，故冶炼金属铝采用电解熔融Al2O3和Na3AlF6（冰晶石，作用是降低Al2O3的熔点）混合物的方法，而不采用电解熔融AlCl3的方法。
（4）采用热分解法冶炼的金属的化合物通常不稳定，受热易分解，不需要太高的温度；而热还原法往往在高温下进行；电解法的温度视反应物的熔点而定。
3. 铝热反应的原理及其应用
概念
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理
Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
铝热剂
铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、Cr2O3、V2O5等）组成的混合物
反应
特点
在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离
应用
冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等
科学探究——铝热反应实验探究
实验操作
实验现象
（1）镁条剧烈燃烧；（2）氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；（3）反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；（4）滤纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热
注意事项
（1）镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃
（2）氧化铁粉末要干燥，铝粉要没有被氧化，否则难以反应
（3）要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出
（4）蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人
（5）实验装置要与人有一定距离，防止人被烧伤
【微点拨】铝热反应实验中镁带和氯酸钾是引燃剂，镁带燃烧提供热量，并促使KClO3发生分解；KClO3分解放出O2，镁带剧烈燃烧，单位时间内放出更多的热量，以引发Al与Fe2O3的反应。
二、海水资源的开发利用
1. 海水资源的特点
（1）潜力大：海洋约占地球表面积的71%，具有十分巨大的开发潜力。海水中水的储量约占地球上总水量的97%。
（2）多样性：海水与岩石、大气和生物的相互作用，使海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量元素，总计含有80多种元素。
（3）分散性：虽然海水中元素的种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。例如，海水中金元素的总储量约为5×106t，而1t海水中的金元素的含量仅有4×10-6g。
2. 海水水资源的利用
海水碳化的主要方法的原理如下表：
淡化方法
原理
蒸馏法
将海水加热至蒸发气化，然后使水蒸气冷凝得到蒸馏水
电渗析法
利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加电流电场的作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中，从而达到除盐的目的
离子交换法
用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法
其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高，其原理示意图如图所示：
注意事项：
①烧瓶需垫石棉网加热。
②烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容积的，也不能少于。
③需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。
④冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。
蒸馏法设备简单、易操作，但是耗能大，成本较高，而发电厂等的工业余热用于海水淡化则是一种经济合理的途径。
3. 海水水资源的开发利用
（1）海水提碘
海带中含有碘元素的检验
①关键反应的反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2＝I2＋2H2O。
②实验步骤及证明方法：
（2）海水提溴
海水提溴的主要方法是空气吹出法。
①主要流程：
步骤
原理和解释
①浓缩
海水晒盐和海水淡化后的母液中Br-得到浓缩
②氧化
Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－（氧化）
③吹出
利用溴的挥发性，通入热空气，将溴从海水中吹出，进入吸收塔
④吸收
Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4
⑤氧化
Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－
⑥分离
富集后的Br2通过蒸馏、冷凝得到液溴。
【名师提醒】
a. 将Br -转变为Br2是海水中提取溴的关键反应，但转变后海水中Br2的含量很低，联系实际生产，需要将生成的溴转化为化合态以达到富集的目的，然后进一步将化合态的溴转变为Br2，以达到提取的目的。
b. 富集过程中的常见吸收剂还有纯碱溶液，原理如下：
吸收：3Br2 + 3Na2CO3＝5NaBr + NaBrO3 + 3CO2
酸化：5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4＝3Br2 + 3Na2SO4 + 3H2O
c. 海带中提碘
①流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
②主要的化学反应原理：Cl2＋2KI＝2KCl＋I2。
d. 海水提镁
①主要反应原理：
CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O＝Ca（OH）2
Ca（OH）2＋MgCl2＝Mg（OH）2↓＋CaCl2
Mg（OH）2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
②工艺流程
从海水中提取镁的步骤是将石灰乳加入海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀，再将氢氧化镁与盐酸反应，将得到的溶液蒸发结晶可获得六水合氯化镁晶体（MgCl2·6H2O）。石灰乳可利用海边天然存在的贝壳煅烧而成的生石灰制得。将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热生成无水氯化镁，电解熔融的氯化镁可以得到金属镁。
核心知识点三
三、煤、石油和天然气的综合利用
1. 煤的综合利用
煤的综合利用的目的是获得清洁的燃料和多种化工原料，其主要途径如下：
【想一想】煤直接燃烧时为何需要“脱硫”或“脱氮”？
煤中含有硫、氮等元素，燃烧时产生SO2、氮的氧化物等有毒气体，所以讲煤进行脱硫、脱氮处理再燃烧。
【名师提醒】
（1）煤的干馏需在隔绝空气的条件下进行，否则加强热时煤会在空气中燃烧生成CO2、H2O等物质。
（2）煤的干馏、气化和液化都发生了化学变化。
2. 石油的综合利用
【点拨提升】
①“三馏”比较
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点不同的各组分组成的混合物
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
②化学中“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
获得短链不饱和烃
【名师提醒】
①石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低（相对分子质量小）的烃类先汽化，沸点高（相对分子质量大）的烃类后汽化。
②石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应。
③裂化是为了提高汽油的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物；裂化温度一般不超过500℃，而裂解温度一般在700~1000℃，因此裂解是深度裂化。
3. 天然气的综合利用
核心知识点一：
1. 下列有关金属的工业制法中，正确的是（ ）
A. 用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液制得钠
B. 用海水为原料，经过一系列过程制得氯化镁固体，电解熔融氧化镁制得镁
C. 以赤铁矿为原料，用CO还原氧化铁制得铁
D. 从铝土矿中获得氧化铝，再制得氧化铝固体，电解熔融氯化铝制得铝
【破题思路】金属的冶炼除需要考虑原理和方法，还要注意原料的选择必须符合工业生产实际。
【答案】C
【解析】金属钠、镁、铝均为非常活泼的金属，长采用电解法冶炼，铁为较活泼金属，可以采用热还原法冶炼。A项，冶炼金属钠的方法是电解熔融NaCl，电解NaCl溶液得不到金属钠，错误；B项，MgO熔点很高，熔融时消耗能量很多，冶炼成本较高，故工业上常采用电解熔点相对较低的MgCl2的方法，以降低生产成本，错误；C项，高炉炼铁的原理为（以赤铁矿为例）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，正确；D项，AlC13为共价化合物，熔融时不导电，故冶炼金属采用熔融Al2O3和Na3AlF6（冰晶石）混合物的方法，错误。
2. 磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如图所示：
下列叙述错误的是（ ）
A. 合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B. 从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C. “沉淀”反应的金属离子为Fe3+
D. 上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【破题思路】正确理解题给信息、读懂题给流程是解决问题的关键：电池正极片与碱液反应，得到NaA1O2溶液和含LiFePO4的滤渣，说明正极片中含有铝和磷酸亚铁锂；磷酸亚铁锂与硫酸、硝酸混合，得到含Li、P、Fe等的滤液和炭黑等滤渣，此步骤目的是将不溶于水的磷酸亚铁锂与酸反应，生成能溶于水的离子（主要是Fe3+、Li+、H2PO4-；）或物质；在含Li、P、Fe等的滤液中加入碱液，生成的沉淀是Fe（OH）3，滤液中含剩余的离子或物质，继续加入碳酸钠溶液，得到碳酸锂沉淀。
【答案】D
【解析】废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够减少环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等的滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3+，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，可简单认为是铝与某些金属氧化物在高温条件下发生的反应。某学习小组对铝热反应（以Al和Fe2O3反应为例）进行研究。
查阅资料得到的Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔、沸点数据如表所示：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 565
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
——
试回答下列问题：
（1）在铝热反应中金属铝表现出____________性（填“氧化”或“还原”）。请判断下列金属中不能由铝热反应制取的是__________________（填序号）
①Fe ②Cr（铬） ③V钒 ④Ca ⑤Mn
（2）某同学推测，铝热反应所得到的熔融物中应还有铁、铝两种金属。若要设计一个简单的实验方案证明该熔融物中含有金属铝，则实验所需试剂为__________________，可观察到的现象是 __________________________________________。
（3）另一同学推测铝热反应得到的熔融物中含有Fe2O3他设计了如下方案来验证：
取一块该熔融物冷却后投入到少量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察到溶液颜色未变红，证明该熔融物中不含有Fe2O3。则：
①物质甲是__________________（填化学式）
②该同学的实验方案是否合理？ __________________（ 填“合理”或“不合理”）。
理由：___________________________________。
【答案】（1）还原 ④
（2）氢氧化钠溶液 溶液中有气泡产生
（3）①KSCN ②不合理 Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红
【解析】（l）铝热反应为铝与某些金属氧化物在高温条件下生成氧化铝和金属单质的反应，反应中铝元素的化合价升高，作还原剂，表现出还原性；铝热反应的原理为还原性较强的全属铝置换出还原性较弱的其他金属，根据金属的活动性顺序可判断，Ca不能由铝热反应制取，故选④。（2）铝能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铁和氢氧化钠溶液不反应，所以要证明该熔融物中含有金属铝，则实验所需试剂为氢氧化钠溶液，可观察到的现象是溶液中有气泡产生。（3）①检卷Fe3+用KSCN溶液，则物质甲是KSCN；②铝热反应得到的熔融物含有单质Fe，Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红，所以不合理。
【解题通法】
（1）验证铝热反应的产物要结合Al、Al2O3 、Fe、 Fe2O3的性质及Fe3+的检验方法等进行分析判断。
（2）利用铝热反应推断混合物的组成时，可先根据得失电子守恒计算得到1mol电子可以还原的金属元素的质量，再利用极端假设法和平均值原理分析判断。
核心知识点二：
1. 海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B. 粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C. 工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D. 富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其吸收。
【答案】C
【解析】苦卤中含有Br-，通入Cl2可将Br-氧化成Br2，A项正确；粗盐中含有Ca2+、SO42-等杂质离子，故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液，因NaCl的溶解度随温度变化不大，故采用重结晶的方法可以得到纯净的NaCl，B项正确；工业上沉淀海水中的Mg2+用Ca（OH）2，而不用NaOH，因为NaOH的价格较贵，C项错误；B₂易挥发，用空气和水蒸气吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4，和HBr，富集后再用Cl2处理HBr生成Br时，D项正确。
2. 碘单质的制备流程如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A. “煮沸”操作有利于I-的充分溶解
B. 灼烧时用到的硅酸盐仪器为玻璃棒、蒸发皿、酒精灯
C. 氧化步骤中发生的氧化还原反应为2I- + H2O2 + 2H+ ＝ I2 + 2H2O
D. 分液时分液漏斗中的萃取液的处理方法是下层液体经旋塞从下口放出，上层液体从上口倒出
【答案】B
【解析】“煮沸”操作能使海带灰中的I-充分溶解，故正确：灼烧固体在坩埚中进行，故B错误；氧化步骤中，H2O2在酸性条件下与碘离子发生氧化还原反应生成碘单质，得到含碘单质的溶液，反应的离子方程为2I-+H2O2+2H+＝I2+2H2O，故C正确；分液时下层液体经旋塞从下口放出，待下层液体流完后，关闭旋塞，再将上层液体从上口倒出，故D正确。
某学习小组按图甲、乙两种方案制备碘：
已知：3I2 + 6NaOH ＝ 5NaI + NaIO3 + 3H2O
请回答：
（1）分液漏斗使用前须检漏，检漏方法为_____________________。
（2）步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是______________________。
（3）下列有关步骤Y的说法，正确的是____________（双选）。
A. 应控制NaOH溶液的浓度和体积
B. 将碘转化成离子进入水层
C. 主要是除去海带浸取原液中的有机杂质
D. NaOH溶液可以由乙醇代替
（4）操作Z的名称是____________________。
（5）方案甲中采用蒸馏不合理，理由是________________________________________。
【答案】（1）液体分上下两层，下层呈紫红色
（2）AB （3）过滤
（4）碘易升华，会导致碘的损失
【解析】（1）碘单质易溶于有机溶剂，微溶于水，且四氯化碳的密度比水的大，所以步骤X向含有I2的水溶液中加入四氯化碳后，混合液会分为上下两层，下层为四氯化碳的碘溶液，呈紫红色。
（2）步象Y发生反应3I2+6NaOH＝5NaI+NaIO3+3H2O。A项，该反应需用稍过量的浓氢氧化钠溶液，所以应控制NaOH溶液的浓度和体积，正确。B项，根据反应方程式可知，步骤Y将碘转化成离子进入水层，正确。C项，该操作的主要目的是将碘单质转化成NaIO3，、NaI，即将碘转化成离子进入水层，不是除去有机杂质，错误。D项，乙醇易溶于水和四氯化碳，将NaOH容派换成乙醇，仍然无法分高出碘单质：错误。
（3）操作乙将碘单质和水分离，由于碘单质微溶于水，可通过过滤操作进行分离。可通过过滤操作进行分离
（4）方案甲中采用蒸馏操作，由于碘单质容易升华，会导致碘单质损失，所以方案甲不合理。
核心知识点三：
1. 下列关于煤和石油的说法正确的是（ ）
A. 由于石油中含有乙烯，所以石油裂解气中乙烯的含量较高
B. 由于煤中含有苯、甲苯等芳香族化合物，所以可从煤干馏的产品中分离得到苯
C. 石油没有固定的熔、沸点，但其分馏产物有固定的熔、沸点
D. 石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气都能使酸性KMnO4溶液褪色
【答案】D
【解析】石油是由多种烷烃、环烷烃等碳氢化合物组成的复杂混合物，不含乙烯，A项错误；煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其有机物中含有苯环结构，经过干馏可得到苯和甲苯等，但煤本身不含苯和甲苯等，B项错误；石油分馏所得的馏分仍是混合物，没有固定的熔、沸点，C项错误；石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气中均含有烯烃，都能使酸性KMnO4溶液褪色，D项正确。
2. 如图所示为某燃煤发电厂处理废弃的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A. 此过程中没有分解反应
B. 整个过程的反应可表示为 2SO2 + 2CaCO3+ O2 2CaSO4 + 2CO2
C. 使用此废气处理装置可减少CO2 的排放
D. 此过程中S元素的化合价未发生改变
【答案】B
【解析】由于此废气处理装置中进入反应器中的物质有CaCO3、SO2、空气（其中的O2参与反应），排出的物质有CaSO4、CO2，故反应方程式为2SO2+2CaCO3+O2 2CaSO4+2CO2，故B项正确；CaCO3高温分解生成CaO和CO2，此反应方程式为CaCO3CaO+CO2，属于分解反应，故A项错误；该装置是将SO2气体转化成CO2，硫元素的化合价发生了变化，而排出物为CaSO4，减少了SO2的排放，故C项错误：此过程中进入装置的气体为SO2，硫元素的化合价为+4，而排出物为CaSO4；硫元素的化合价为+6，则硫元素的化合价发生了变化，故D项错误。
能源“非石油化”是战略目标，发展以 CH4、CO2 等原料的“ C1 化学”成为当今化工生产的必然趋势。通常天然气中含有 H2S 等有毒气体，用天然气合成氨的工艺流程如图所示。
（1）合成氨的原料之一为氮气，该流程中为合成氨提供氮气的物质是
（2）①处加入Fe2O3·H2O的目的是_________________________。
（3）②处CH4与H2O（g）在一定条件下反应生成CO2、H2，反应的化学方程式是________________。
（4）③处一般加入K2CO3溶液以吸收CO2，该反应的化学方程式是_____________。
（5）该流程中参与循环的物质是_______________________（填化学式）。
【答案】（1）空气 （2）除去H2S
（3）CH4+2H2O（g）CO2+4H2
（4）K2CO3+CO2+H2O＝2KHCO3
（5）Fe2O3·H2O
【解析】（1）从流程图可看出，为合成氨提供氮气的物质是空气。
（2）天然气中含有的H2S是有毒气体，不能排放到大气中，通过加入Fe2O3·H2O生成硫化亚铁和硫单质而除去。
（3）CH4与H2O（g）在一定条件下反应生成CO2、H2，反应的化学方程式是CH4+2H2O（g）CO2+4H2
（4）K2CO3溶液与CO2反应生成碳酸氢钾（KHCO3），反应的化学方程式是K2CO3+CO2+H2O＝2KHCO3。
（5）在该流程中加入了Fe2O3·H2O，最后又生成了Fe2O3·H2O，所以该流程中参与循环的物质是Fe2O3·H2O。
（答题时间：25分钟）
一、选择题
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来
B. 金属冶炼过程中，被冶炼的金属一定被氧化
C. 金属冶炼过程中，被冶炼的金属一定被还原
D. 金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原
2. 下列对铝热反应的说法错误的是（ ）
A. 铝热剂中还原剂是铝粉
B. 铝热剂是纯净物
C. 铝与Fe2O3可组成铝热剂
D. 铝热反应是放热反应
3. 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是（ ）
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg＋O2↑
热分解法
B
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
电解法
C
Cu2S＋O22Cu＋SO2
热分解法
D
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
热还原法
4. 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（ ）
5. 海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是（ ）
A. 海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质
B. 无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
C. 从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
D. 从海水中提取镁可以采用下列方法：海水→苦卤Mg（OH）2MgCl2溶液→无水MgCl2→MgCl2（熔融）Mg
6. 某同学设计实验从海带中提取碘：
①滴加稀硫酸和双氧水 ②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌 ③加四氯化碳并振荡 ④过滤 ⑤分液
该实验的合理操作顺序是（ ）
A. ①③⑤②④ B. ②①③④⑤
C. ②④①③⑤ D. ③①②⑤④
7. 下列说法中正确的是（ ）
A. 煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
B. 将煤在空气中加强热使之分解的过程，称为煤的干馏，也叫煤的焦化
C. 将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料
D. 用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油
8. 下列有关环境问题的说法正确的是（ ）
A. 燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量
B. 臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康
C. pH在5. 6～7. 0之间的降水通常称为酸雨
D. 含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
9. 下列说法中错误的是（ ）
A. 石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物
B. 含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C. 焦炭是煤干馏的一种重要产品
D. 煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
10. 下列转化不属于煤或石油的综合利用的是（ ）
A. 将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B. 在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C. 将煤变为煤饼作燃料
D. 将石油裂解制得乙烯等化工原料
11. 如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：
（1）该实验装置中还缺________。
引发铝热反应的操作为________________________________________。
（2）若将氧化铁换成氧化镁，该反应________（填“能”或“不能”）发生，理由是________________________。
（3）铝热反应的用途有哪些_______________________________________。
12. 某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。
（1）第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬，该过程中将使用到的瓷质或玻璃质实验仪器有________（填代号，限填3项）。
A. 试管 B. 瓷坩埚
C. 坩埚钳 D. 铁三脚架
E. 泥三角 F. 酒精灯
G. 烧杯 H. 量筒
（2）第2步：I－溶液的获取。操作是______________________________
_____________________________________________________________。
（3）第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂，下列氧化剂最好选用________（填字母）。
A. 浓硫酸 B. 新制氯水
C. KMnO4溶液 D. H2O2
理由是____________________________________________________。
（4）碘单质的检验。操作是____________________________________________。
1.【答案】C
【解析】金属的冶炼是将金属从其化合物中还原出来，金属在化合物中只能显正价。冶炼时化合价只可能降低，被还原。
2.【答案】B
【解析】Al和Fe2O3可组成铝热剂，属于混合物，其中铝作还原剂，铝热反应是放热反应。
3.【答案】C
【解析】热分解法是指不活泼金属化合物加热分解得到金属，不是与O2反应。
4.【答案】D
【解析】灼烧海带应用坩埚，A选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B选项错误；苯的密度比水的小，萃取I2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C选项错误。
5.【答案】B
【解析】海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B项错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C项正确；依据海水提取镁的原理分析，卤水中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D项正确。
6.【答案】C
【解析】从海带中提取I2的流程为
海带（加少量酒精）海带灰含I－的水溶液I2的水溶液I2的有机溶液，故正确步骤为②④①③⑤，选C。
7.【答案】D
【解析】A项，煤中不含苯和甲苯，煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出来苯和甲苯，错误。B项，煤在隔绝空气加强热的条件下分解的过程称为煤的干馏，而不是在空气中，错误。C项，石油分馏主要得到汽油、煤油等，乙烯、丙烯等可通过石油裂解获得，错误。D项，分馏获得的汽油主要成分是饱和烃，裂化获得的汽油中含有不饱和烃，二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别，正确。
8.【答案】A
【解析】石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染，A正确；B项，当空气中臭氧的含量超过10－5%（体积分数）时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项，pH小于5. 6的雨水称为酸雨；D项，含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。
9.【答案】D
【解析】石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。
10.【答案】C
【解析】煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用，而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率，不属于综合利用；石油裂解属于石油的综合利用。
11.【答案】（1）镁带和氯酸钾 在混合物中间插一根镁带，将氯酸钾放在混合物上镁带的周围，点燃镁带
（2）不能 镁比铝活泼，铝不能置换镁
（3）用于焊接钢轨；冶炼某些熔点高的金属（答案合理即可）
【解析】（1）利用镁带燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁带快速燃烧。
（2）Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。
12.【答案】（1）BEF
（2）将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤
（3）D 过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染（不会进一步氧化单质碘）
（4）取少量第3步后的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含碘
【解析】（1）灼烧操作须用到的仪器有酒精灯、瓷坩埚、铁三脚架、泥三角、坩埚钳等，其中瓷质和玻璃实验仪器是酒精灯、瓷坩埚和泥三角。（2）应用适量蒸馏水溶解，充分搅拌，再过滤即可。（3）主要从氧化过程中不引进杂质、不产生污染，以及不能氧化碘等角度考虑，如新制氯水虽然能氧化I－，但只能适量，过量的氯水会继续氧化单质碘。
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