高中第一节 自然资源的开发利用精练

这是一份高中第一节 自然资源的开发利用精练，共9页。试卷主要包含了下列变化过程不属于金属冶炼的是，下列关于海水知识不正确的是，从海水中提取金属镁的生产步骤有等内容，欢迎下载使用。
1．中华民族有着光辉灿烂的发明史，下列发明创造不涉及化学反应的是( )
A．用胆矾炼铜B．用铁矿石炼铁
C．烧结黏土制陶瓷D．打磨磁石制指南针
【答案】D
【解析】胆矾为CuSO4·5H2O，冶炼得到Cu的过程中发生氧化还原反应，A项错误；铁矿石的主要成分为铁的化合物，炼铁也需要发生氧化还原反应，B项错误；烧制陶瓷过程中发生复杂的物理和化学变化，C项错误；打磨磁石制指南针的过程中没有化学变化，D项正确。
2．下列变化过程不属于金属冶炼的是( )
A．电解氧化铝
B．铁在氧气中燃烧
C．金属氧化物与焦炭在高温下反应
D．高温下CO还原CuO
【答案】B
【解析】A项，电解氧化铝：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up11(通电),\s\d4(冰晶石))4Al＋3O2↑；B项，铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，不属于金属冶炼；C项，焦炭具有还原性，可以在高温条件下把金属从金属氧化物中还原出来；D项，高温下CO可还原CuO生成Cu。
3．有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是( )
A．肯定发生的是置换反应
B．肯定发生的是分解反应
C．肯定发生的是还原反应
D．只能用金属作还原剂冶炼金属
【答案】C
【解析】金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子生成金属单质，发生了还原反应，即：Mn＋＋ne－===M，发生的反应可能是置换反应，如：2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe，也可能是分解反应，如MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑，也可能是其他类型反应，如：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
4．下列关于铝热反应2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up10(高温))Al2O3＋2Fe的说法不正确的是( )
A．该反应中Al作还原剂
B．该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．该反应中冶炼1mlFe转移2ml电子
D．该反应可用于焊接钢轨
【答案】C
【解析】Fe2O3中Fe呈＋3价，每冶炼1mlFe转移3ml电子，故C错。
5．在冶金工业上，均不能用通常的化学还原剂制得的一组是( )
A．Na、Ca、Mg、Al、K
B．Na、K、Zn、Fe、Hg
C．Zn、Fe、Cu、Ag、Sn
D．Mg、Al、Zn、Fe、Pb
【答案】A
【解析】A项中的金属均为活泼金属，通常用电解法冶炼。
6．水资源非常重要，虽然地球约70%的面积被海水所包围，但淡水的比例只有2.5%，且其中绝大部分以冰川和其他形式存在，实际能够用来饮用的水不足全球淡水总量的1%。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．融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
【答案】D
【解析】海水中含有Na＋、Mg2＋、Cl－及SOeq \\al(2－,4)等，这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高，可用蒸馏的方法将其分离，A项正确；上述杂质的溶入使海水的密度大于淡水，B项正确；雪与雨水成分相同，是水蒸发后凝结而成的，含矿物质很少，而深井中的水不断与硅酸盐矿物质接触，其中溶有许多矿物质，C项正确；由于水在4℃时密度最大，因此在0～4℃之间，温度越高水的密度越大，而在4℃以上时，温度越高水的密度越小，D项错误。
7．若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是( )
A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B．利用太阳能使海水蒸馏淡化
C．利用电渗析法可以获取淡化的饮用水
D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
【答案】A
【解析】明矾在溶液中能生成胶体，不能与盐(MgCl2等)反应，不能使海水中的盐分沉淀而淡化，故A错误；太阳能提供水蒸气需要的能量，则利用太阳能使海水蒸馏淡化，故B正确；利用电渗析法可以除去海水中的某些阳离子(Mg2＋、Na＋、K＋)和阴离子(Cl－、SOeq \\al(2－,4))从而获取淡化的饮用水，故C正确；通过离子交换树脂，使某些离子被选择吸收，而达到海水淡化的目的，故D正确。
8．下列关于海水知识不正确的是( )
A．海水资源的利用包括海水水资源的利用和化学资源的利用
B．海水既苦又涩，不能直接利用
C．海水中某些金属元素总储量很大，但富集程度却很低
D．海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合
【答案】B
【解析】海水资源的利用包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用，海水水资源的利用包括海水淡化(同化工生产和能源技术相结合)和直接利用(循环冷却，冲厕等)，海水化学资源利用包括海水制盐，海水提Mg、Br2、I2等，虽然海水中某些金属元素的总储量很大，但富集程度却很低，故A、C、D正确，B错误。
9．利用海水提取溴和镁的过程如下，下列说法不正确的是( )
A．若提取1mlBr2，至少需要标准状况下44.8L的Cl2
B．工业上常利用电解熔融MgCl2冶炼金属镁
C．富集溴元素过程中，空气吹出法利用了溴易挥发的性质
D．工业溴中含少量Cl2，可用NaOH溶液除去
【答案】D
【解析】因需要两次氧化溴离子，若提取1mlBr2，至少需要标准状况下44.8L的Cl2，A正确；金属镁在工业上利用电解熔融MgCl2冶炼，B正确；富集溴元素过程中，利用了溴易挥发的性质使用空气吹出法，C正确；卤素单质都能与NaOH溶液反应，故除去氯气的同时溴也反应了，D错误。
10．从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤熔融电解。其中正确的生产顺序是( )
A．①②③④⑤B．⑤④③①②
C．②④③①⑤D．③④②①⑤
【答案】C
【解析】海水中含有Mg2＋，加入Ca(OH)2可生成
Mg(OH)2沉淀，过滤可得到Mg(OH)2固体。加盐酸将Mg(OH)2转化为MgCl2溶液，浓缩结晶得到MgCl2固体，电解熔融的MgCl2可得到金属镁：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up10(电解))Mg＋Cl2↑。
1．下列反应原理中，不符合工业冶炼金属实际情况的是( )
A．2Ag2Oeq \(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑
B．2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4(冰晶石))4Al＋3O2↑
C．2MgOeq \(=====,\s\up7(电解))2Mg＋O2↑
D．4CO＋Fe3O4eq \(=====,\s\up7(高温))3Fe＋4CO2
【答案】C
【解析】金属冶炼常用电解法、热还原法、热分解法，K～Al常用电解法冶炼，Zn～Cu常用热还原法冶炼，Cu以后的金属常用热分解法冶炼，冶炼银，常用氧化银的分解，符合实际，故A错误；电解氧化铝冶炼铝单质，符合实际，故B错误；工业常电解氯化镁冶炼镁，因为氧化镁的熔点高，熔化时需要消耗大量的能量，因此电解氧化镁冶炼金属镁，不符合实际，故C正确；冶炼铁，用热还原法，符合实际，故D错误。
2．把铝粉和氧化亚铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应；另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是( )
A．3∶2B．2∶3C．1∶1D．28∶9
【答案】C
【解析】本题应分析两个过程中电子转移的数目。铝置换出铁，铁再和盐酸反应生成H2和铝直接与烧碱反应生成H2转移的电子数目相同，化学方程式如下：2Al＋3FeOeq \(=====,\s\up10(高温))Al2O3＋3Fe，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；由此可看出两种情况下生成的气体的质量比为1∶1。
3．据《天工开物》记载，我国古代以米炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌)，其原理如图2。已知锌的熔点为420℃、沸点为906℃。则下列说法不正确的是( )
A．升炼倭铅过程包含氧化还原反应
B．“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的
C．“泥封”的目的是为了防止得到的锌被氧化
D．冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体
【答案】D
【解析】“升炼倭铅”的反应：ZnCO3eq \(=====,\s\up7(高温))CO2↑＋ZnO、CO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO、ZnO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Zn(g)＋CO2，有电子转移的反应是氧化还原反应，根据以上分析知CO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO、ZnO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Zn(g)＋CO2为氧化还原反应，A正确；“锌火”是未反应完的CO和Zn蒸气从“兜室”逸出燃烧形成的，B正确；Zn易被空气氧化，为防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔绝空气，C正确；反应区温度达到1100～1300℃时，Zn变为蒸气与杂质分离，在“兜室”冷凝为液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点)，D错误。
4．NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质，其转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．25℃时，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂
C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与Fe反应
D．图示转化反应都是氧化还原反应
【答案】B
【解析】25℃时，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的小，A项不正确；石灰乳与Cl2的反应方程式为，氯元素的化合价既有升高，又有降低，故Cl2既是氧化剂又是还原剂，B项正确；Cl2与Fe在加热或潮湿的环境下易发生反应，常温干燥环境下Fe与Cl2不反应，C项不正确；制备NaHCO3和NaHCO3分解的反应都不是氧化还原反应，D项不正确。
5．氢气可用于冶炼金属，工业冶炼钼的反应为3H2＋MO3eq \(=====,\s\up7(高温))M＋3H2O，该反应的还原剂是( )
A．H2B．MO3
C．MD．H2O
【答案】A
【解析】在反应3H2＋MO3eq \(=====,\s\up7(高温))M＋3H2O中，氢气失电子，发生氧化反应，属于还原剂，而MO3属于氧化剂，A正确。
6．下列化工生产原理正确的是( )
A．可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠
B．可以将钠加入饱和氯化镁溶液中制取镁
C．用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝
D．炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
【答案】A
【解析】钠特别活泼，将钠加入饱和氯化镁溶液中，首先钠与水反应生成NaOH和H2，然后Mg2＋与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，B错误；AlCl3为共价化合物，Al2O3为离子化合物，故冶炼铝使用的是Al2O3，C错误；高炉炼铁中所发生的反应既有放热反应也有吸热反应，但仍需要高温条件，D错误。
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：
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℃
【答案】C
【解析】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。
8．从海水中提取溴的流程如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．X为SO2气体，也可将SO2换成Na2SO3
B．设备Y为蒸馏塔
C．在提取溴的过程中一定有Br－被氧化
D．工业上，每获得1mlBr2，需要消耗Cl2的体积最多为44.8L(标准状况)
【答案】D
【解析】由流程图可知，在提取溴的过程中发生两次反应Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，同时过程中会有部分Cl2损耗，故工业上获得1mlBr2，需要消耗Cl2的体积大于44.8L(标准状况)，D项错误。
9．从淡化海水中提取溴的流程如下：
eq \x(淡化海水)eq \(――→,\s\up11(通入Cl2),\s\d4(Ⅰ))eq \x(低浓度Br2)eq \(―――――――→,\s\up11(通入空气吹出Br2),\s\d4(用X吸收Ⅱ))eq \x(含Br－等的溶液)eq \(―――→,\s\up11(通入Cl2),\s\d4(Ⅲ))eq \x(Br2的浓溶液)eq \(―――→,\s\up11(),\s\d4(Ⅳ))eq \x(液溴)
下列有关说法不正确的是( )
A．X试剂可用SO2饱和溶液
B．步骤Ⅲ发生的离子反应为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．工业上每获得1 ml Br2，至少需要消耗Cl2 22.4 L
D．步骤Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸馏
【答案】C
【解析】SO2可以和具有氧化性的溴单质发生氧化还原反应，故可以用SO2饱和溶液来吸收溴单质，A项正确；氯气具有氧化性，可将溴离子氧化为溴单质，即2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，B项正确；根据离子方程式2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2可知，每获得1 ml Br2，步骤Ⅰ和步骤Ⅲ至少共需要消耗标准状况下Cl2 44.8 L，C项错误；从溴水中提取溴涉及的操作有萃取、分液和蒸馏，D项正确。
10．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①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是____________________________________。
(2)步骤④利用了SO2的还原性，反应的离子方程式为____________________________________。
(3)步骤⑥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_____________________________________________。
(4)步骤⑧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________。
(5)步骤①、②之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是_________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
【答案】(1)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
(2)2H2O＋SO2＋Br2===4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2Br－
(3)温度过高，产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气增加。温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低
(4)分液漏斗
(5)“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”过程实际上是一个Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2海水相比效率更高，消耗能源少，成本降低
【解析】(1)氯气、溴单质与水之间能发生反应，酸化可抑制它们与水的反应，所以步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率。
(2)SO2和氯气、水反应生成硫酸和氢溴酸：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，离子方程式为Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SOeq \\al(2－,4)。
(3)溴的沸点是58.5 ℃，水的是100 ℃，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴蒸气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低。
(4)溴在水中达到饱和后，溴不再溶于水，液溴和溴水密度不同而分层，然后用分液漏斗分离。
(5)海水中溴离子的含量较少，在海水提取溴之前，必须进行浓缩 。K
Na
KCl
NaCl
熔点/℃
63.65
97.8
770
801
沸点/℃
774
882.9
1500(升华)
1431