2022年高中化学必修2同步巩固练习（含解析）：4-1-2开发利用金属矿物和海水资源

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第4章 第1节 第2课时
一、选择题
1．下列说法中不正确的是(　　)
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
【答案】　D
【点拨】　海水中的溴、氟是常量元素。
2．如果实行海水淡化来供应居民饮用水，下列方法中在原理上完全不可行的是(　　)
A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化
B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化
C．将海水缓慢降温凝固以获取淡水
D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子
【答案】　A
【点拨】　海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A加明矾，明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。
3．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利用和化学资源利用
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
【点拨】　B项海水可以直接利用，例如冲厕、冷凝等。
4．下列说法中，正确的是(　　)
A．自然界的金属都是以化合态的形式存在
B．在动、植物体内都不含金属元素
C．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
D．在冶炼铁的反应中一氧化碳是还原剂
【解析】　A项中自然界的金属元素Au、Pt以游离态存在；B项动、植物体内照样含有金属元素；C项海水中元素虽然种类多，总储量大，但在海水中浓度小，富集程度低；D项冶炼铁时碳生成的CO做了冶炼铁的还原剂。
【答案】　C、D
5．海水中提取溴的反应原理是5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O，下列反应的原理与上述反应最相似的是(　　)
A．2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2
B．2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S＋2HCl
C．2H2S＋SO2===3S＋2H2O
D．AlCl3＋3NaAlO2＋6H2O===4Al(OH)3＋3NaCl
【答案】　C
6．海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④电解得到产物。
(1)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是(　　)
A．分解反应　　　　 B．化合反应
C．置换反应 D．复分解反应
(2)下列关于提取镁的说法中，不正确的是(　　)
A．此法的优点之一是原料取自大海
B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2
C．可用电解熔融氧化镁的方法制取镁
D．电解法冶炼金属要消耗大量电能
【解析】　(1)从海水提取镁的全过程中，涉及的反应有：把贝壳制成石灰乳CaCO3CaO＋CO2↑，分解反应；
CaO＋H2O===Ca(OH)2，化合反应；
在引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，复分解反应；
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，复分解反应；
电解熔融的MgCl2得到产物MgCl2Mg＋Cl2↑，分解反应。
(2)在提取镁的过程中，不能采用电解熔融氧化镁的方法，因为MgO的熔点很高。
【答案】　(1)C　(2)C
【点拨】　由于记忆不清，忽略氧化镁的高熔点(2800℃)，误认为可以用电解MgO的方法制Mg。而造成误选。
7．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是(　　)
A．②④⑤③① B．③②④①⑤
C．③④②⑤① D．②④③⑤①
【答案】　A
【点拨】　海水提镁，最基本的方法就是往海水里加碱，得到氢氧化镁沉淀，过滤后在沉淀中再加入盐酸把它变成氯化镁，经过干燥、电解即可得到金属镁。
8．向NaBr和KI混合溶液中通入足量氯气后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是
(　　)
A．NaBr和KI B．NaBr和KCl
C．NaCl和KCl D．NaCl、KCl和I2
【答案】　C
【点拨】　氯气是强氧化剂，发生反应2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2，KI＋Cl2===2KCl＋I2，Br2挥发，I2升华，最后只剩KCl、NaCl。
9．从海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入氯气后用升华方法将置换出来的碘提纯。但向浸取液中通入氯气时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr。为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，需要加入适量的(　　)
A．NaCl B．KI
C．NaBr D．Cl2
【答案】　B
【点拨】　根据题意，ICl和IBr都具有氧化性，可以利用还原剂将其中的I(＋1价)还原出来，反应的化学方程式为：
ICl＋KI===KCl＋I2，IBr＋KI===KBr＋I2。
10．下表是氧化镁和氯化镁的熔沸点数据：
物质
氧化镁
氯化镁
熔点/℃
2852
714
沸点/℃
3600
1412
请参考以上数据分析，从海水中提取镁，正确的方法是(　　)
A．海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
C．海水Mg(OH)2MgOMg
D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
【答案】　D
【点拨】　海水中Mg2＋浓度比较低，首先要完成对Mg2＋的富集(用石灰乳使Mg2＋变为沉淀)。MgO的熔沸点远高于MgCl2，故电解MgO要比电解MgCl2更耗能。
二、非选择题
11．海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。
(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表第________族。
(2)目前，国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将水变成蒸气，蒸气经冷却而得高纯度淡水。由此可判断蒸馏法是________(填“物理变化”或“化学变化”)。
(3)工业上利用电解饱和食盐水的方法，可制得重要化工产品。反应式为食盐＋H2ONaOH＋H2↑＋Cl2↑(未配平)，该反应中食盐的化学式是________；利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1000 t，最少需消耗食盐________ t。(可能用到的相对原子质量：Na：23　C：35.5　H：1　O：16)
(4)近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法。该方法流程如下：

请写出②、④的化学反应方程式____________；
________________________________________________________________________。
【解析】　(1)氯化钠中的金属元素为钠，它应位于元素周期表的IA族；
(2)将海水蒸馏变成水蒸气属于物理变化；
(3)食盐的化学式即NaCl，要制36.5%的浓盐酸1000 t所消耗的食盐应为
×58.5 g·mol－1＝585 t；
(4)由图示给出的反应物和生成物不难写出②的反应方程式为NaOH＋SO2===NaHSO3，④的反应方程式为NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑。
【答案】　(1)IA　(2)物理变化　(3)NaCl　585　(4)NaOH＋SO2===NaHSO3
NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑
12．某海边化工厂按如下步骤进行生产：①以煤为燃料煅烧石灰石；②加压降温使产生的二氧化碳气体变成干冰；③用得到的生石灰与水反应；④把海水引入水池，加入熟石灰，使熟石灰与海水中的氯化镁发生反应；⑤滤出氢氧化镁固体；⑥用盐酸溶解氢氧化镁；⑦将所得溶液浓缩得一种晶体。
根据以上资料，试回答：
(1)以上步骤只发生物理变化的是______________(填序号)
(2)该厂生产过程中没有涉及四种基本反应类型中的
______________________________。
(3)该厂排放的各种气体中________________会污染大气。
(4)该厂的生产原料除煤和石灰石外还有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)该厂最终的产品是
________________________________________________________________________。
【答案】　(1)②⑤⑦　(2)置换反应　(3)SO2、CO　(4)空气、水、盐酸　(5)干冰、MgCl2
13．回答下面问题：
(1)分离沸点不同但又互溶的液体混合物，常用什么方法？
(2)在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是“水层”，试设计一种简便的判断方法。
【答案】　(1)蒸馏方法。(2)取一支小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液体，往其中加入少量水，如果加水后，试管中的液体不分层，说明分液漏斗中下层是“水层”反之，则上层是水层。
14．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程加下图所示：

(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。
溶解时：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
过滤时：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
蒸发时：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】　(1)MgCl2·6H2O在加热时可发生水解反应：
MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O
加热可促进水解，HCl的挥发使水解反应趋于完成，生成的Mg(OH)Cl受热进一步分解得到MgO；而在干燥的HCl气流中加热时，即可抑制MgCl2水解，又会带走MgCl2·6H2O受热产生的水 蒸气，促进失去结晶水反应的发生，得到无水MgCl2。
(2)由于Mg(OH)2难溶于水，而Ca(OH)2微溶于水，所以加入适量MgCl2溶液，过滤、洗涤、干燥可得纯净的Mg(OH)2。
(3)熟悉溶解、过滤、蒸发的操作要点，即可回答玻璃棒的作用。
【答案】　(1)MgCl2·6H2O
Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑
MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑
[或Mg(OH)ClMgO＋HCl↑]；
在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2
(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤
(3)搅拌，加速溶解；使待过滤液体沿玻璃棒流入漏斗(引流)，防止外洒；搅拌，防止因局部加热液体或晶体飞溅
【点拨】　海水中蕴藏着丰富的资源。海水淡化，从海水中提取盐、金属、非金属等生产工艺为可持续发展打下良好的物质基础，学习中要运用化学基础知识，探讨如何开发利用海水资源。
15．在已知提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下图的工艺流程生产单质碘：

试回答：
(1)乙、丁中溶质的分子式：乙______，丁______。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母编号)。
A．除去未反应的NO
B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe
D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是____________和____________(不要求写具体步骤)。
(4)实验室检验I2的方法是
________________________________________________________________________。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)
________________________________________________________________________。
【答案】　(1)FeI2；FeCl3　(2)C　(3)升华；萃取　(4)将I2加在淀粉溶液中，溶液显蓝色
(5)2AgI2Ag＋I2
【点拨】　分析物质的转化图，逐一分析讨论，可得出乙物质是由铁和碘化银反应生成的，由于铁在该反应中只能被氧化为＋2价，故乙是FeI2，而不是FeI3，而Cl2将FeI2氧化为I2和FeCl3：3Cl2＋2FeI2===2I2＋2FeCl3。在第④步操作中用稀硫酸浸洗银时，是除去银里的少量铁。I2单质易升华，易溶于有机溶剂(如酒精、四氯化碳等)，提纯I2可用升华和萃取的方法。单质I2遇淀粉的水溶液显蓝色，这是检验单质I2的常用方法(也是检验淀粉的常用方法)。AgI的稳定性较差，见光受热易分解生成单质碘和银。
16．碘在医药、照相、橡胶、染料、气象等许多领域都具有广泛的用途，海洋中虽然碘的浓度相当小，每升海水中平均含碘0.06 mg，但海洋里碘的总储最仍很惊人——9.3×1010 t，比陆地上要多得多。由于海水中碘的浓度很低，直接从海水中提取代价很高。因此，目前世界上碘产量的80%是从陆地上的井盐矿和卤水中提取的。一般生长在海底的海带含碘0.3%～0．5%，有的可达1%，比海水中碘的浓度高出十几万倍！我国沿海的一些工厂，就是用海带作原料，采用离子交换树脂吸附法，将碘提取出来。
海带中的碘一般以I－的状态存在。用离子交换法提取海带中的碘的步骤如下所示。


(1)写出I－转化成I的离子方程式
________________________________________________________________________。
(2)将棕褐色的溶液通过氯型阴离子交换树脂(R—Cl)后，树脂呈黑红色，而流出液呈无色，该交换反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
【答案】　(1)I－＋I2I
(2)I＋RCl===RI3＋Cl－
【点拨】　从海带中提取碘时，首先要把I－氧化为I2(NaClO为强氧化剂)，I2易与I－结合成I，含I的溶液与离子交换树脂相遇，I与Cl－进行了交换，I被吸附，然后解吸，可提取I2。