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高中化学人教版 (2019)必修 第二册第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用第1课时课时训练
展开这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用第1课时课时训练,共6页。试卷主要包含了以下方法可用于工业冶炼金属的是,如图是海水提溴的工艺流程,下列说法正确的是等内容,欢迎下载使用。
对点训练
题组一 金属冶炼的原理及方法
1.下列各组物质中,均能使Fe2O3还原成单质铁的是( D )
A.CO、O2、H2 B.CO、CO2、C
C.CO2、H2O、O2 D.Al、C、H2
解析: 还原性强的物质(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。
2.(2023·长沙高一检测)以下方法可用于工业冶炼金属的是( C )
A.电解熔融AlCl3获取金属铝
B.电解MgCl2溶液获取金属镁
C.用CO还原铁矿石来获取金属铁
D.用H2还原HgO获取Hg
解析:AlCl3为共价化合物,熔融态不导电,A项错误;电解MgCl2溶液生成氢气、氯气、氢氧化镁,B项错误;用CO还原铁矿石制取铁,C 项正确;汞为不活泼金属,HgO受热分解生成Hg和O2,D项错误。
题组二 合理开发和利用金属矿物资源
3.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
[提示:偏铝酸钠与足量二氧化碳反应的化学方程式为NaAlO2+ CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3]下列叙述正确的是( C )
A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸
B.反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C.反应②中通入的过量Y可以是CO2
D.图中所示转化反应都不是氧化还原反应
解析:如果X为盐酸,Al2O3和Fe2O3均溶解,X应为NaOH,A项错误;Fe2O3不溶于NaOH 溶液,过滤后沉淀为Fe2O3,B项错误;NaAlO2与过量CO2反应生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3,C项正确;Al2O3的电解为氧化还原反应,D项错误。
4.(2023·成都高一检测) Ti 具备优良的抗腐蚀性,被称为未来金属,工业上可以采用镁热还原法(高温)制备,工艺流程如图。[已知:MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解))Mg+Cl2↑]下列说法错误的是( B )
A.镁热还原的化学方程式为TiCl4+2Mgeq \(=====,\s\up7(高温))Ti+2MgCl2
B.整个工艺流程中, Cl元素化合价始终不变
C.Ti 和Mg高温下化学性质非常活泼,镁热还原需在惰性气体中进行
D.Mg的循环使用可以提高原料利用率,降低成本
解析: 镁热还原是高温下Mg与TiCl4反应生成Ti和MgCl2,化学方程式为TiCl4+2Mgeq \(=====,\s\up7(高温))Ti+2MgCl2,故A正确;电解熔融MgCl2时发生反应MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg+Cl2↑,该反应中Cl元素化合价从-1变为0, Cl元素化合价发生变化,故B错误;由于Ti和Mg高温下化学性质非常活泼,所以镁热还原需在惰性气体中进行,避免Ti和Mg被氧化,故C正确;由流程可知, Mg可以循环利用,从而提高了原料利用率,降低了成本,故D正确。
题组三 海水资源的利用
5.海洋中蕴藏着巨大的化学资源,下列有关海水综合利用的说法正确的是( B )
A.蒸发海水可以得到单质碘
B.蒸馏海水可以得到淡水
C.电解海水可以得到单质镁
D.电解海水可以制得金属钠
解析:A项,海水中的碘元素以I-的形式存在,可以加氧化剂将I-氧化为I2,最后再萃取蒸馏即可得到碘单质,错误;B项,利用蒸馏法使水变为水蒸气,然后通过冷凝得到蒸馏水,能使海水淡化,正确;C项,电解熔融MgCl2可以获得金属Mg,电解海水得不到金属Mg,错误;D项,电解熔融NaCl可以获得金属Na,电解海水得不到金属Na,错误。
6.下列有关海水提取镁的说法不正确的是( B )
A.贝壳在海水提取镁的生产流程中,主要经历了CaCO3→CaO→Ca(OH)2的过程
B.从海水中经过过滤后的Mg2+,利用OH-将其转化为Mg(OH)2沉淀,然后电解Mg(OH)2制备纯镁
C.工业生产中利用电解熔融MgCl2制备镁
D.在海水提取镁的工业流程中,氯气可以循环利用,用于制备盐酸,再溶解Mg(OH)2
解析: 从海水中提取金属镁,是将贝壳转化为Ca(OH)2,然后将海水中的Mg2+转化为Mg(OH)2,将Mg(OH)2转化为MgCl2,经过电解熔融MgCl2,从而制得金属镁,所以A项和C项都是正确的,而B项错误;在电解熔融氯化镁时,不仅得到了金属镁,同时也得到了氯气,这些氯气可以循环使用,所以D也是正确的。
7.(2023·广州高一检测)如图是海水提溴的工艺流程。下列说法不正确的是( B )
A.在海水中加“酸和氯气”中酸的作用是中和海水中的碱性物质
B.“吹出塔”处热空气的作用是将多余的氯气吹出
C.“吸收塔”中发生的反应为Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr
D.以上流程“吹出塔”和“吸收塔”内的反应是为了富集海水中的溴
解析:海水中加酸的作用是中和海水中的碱性物质,增强氯气的氧化能力,A项正确;“吹出塔”处热空气的作用是将生成的溴吹出到“吸收塔”中,B项错误;由图中分析可知溴单质被SO2和水吸收得到溴化氢溶液,发生反应为:Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,C项正确;通过吹出塔和吸收塔过程中发生的反应富集溴,再通过蒸馏塔把溴离子氧化得到溴单质,冷却得到液溴,D 项正确。
8.“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如下:
下列说法,不正确的是( B )
A.实验室保存液溴通常加少量水
B.海水提溴与海水提镁发生的所有反应均为氧化还原反应
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中也发生了化学变化
解析: 液溴易挥发,加水液封可以减少挥发损失,故A正确;海水提镁的过程中,发生了镁盐与碱反应生成氢氧化镁的复分解反应,为非氧化还原反应,故B错误;经过吸收塔后,溶液中的Br-浓度远大于进入吹出塔之前的海水中的Br-浓度,因此溴元素得到了富集,故C正确;蒸馏塔中发生的反应为2Br-+Cl2===2Cl-+Br2,故D正确。
综合强化
9.我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一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 )
A.“药金”实质上是铜锌合金
B.冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C.用王水可区别黄金和“药金”
D.用灼烧法不能区别黄金和“药金”
解析:冶炼“药金”相关反应的化学方程式为ZnCO3eq \(=====,\s\up7(高温))ZnO+CO2↑,2ZnO+Ceq \(=====,\s\up7(高温))2Zn+CO2↑,2Cu2O+Ceq \(=====,\s\up7(高温))4Cu+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;用灼烧法可以区别黄金和“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”颜色有变化,故D项错误。
10.下列说法正确的是( B )
A.电解NaCl溶液、熔融态的氯化镁可制得相应的金属单质
B.工业上可用含Cu2S的矿石和氧化剂O2反应冶炼Cu
C.铝热反应可用于冶炼高熔点金属,如K、Ca、Cr、Mn等
D.工业电解熔融态的Al2O3制Al时,加冰晶石的主要作用是提高Al的产量
11.黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可制备硫和铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+2lO2eq \(=====,\s\up7(高温))8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。
若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是_Cu、O__(填元素符号)。
(2)上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是_bc__(填代号)。
a.高空排放
b.用于制备硫酸
c.用纯碱溶液吸收制Na2SO3
d.用浓硫酸吸收
(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。
方法为①用稀盐酸浸取炉渣,过滤。
②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
根据以上信息回答下列问题:
a.除去Al3+的离子方程式是 Al3++4OH-===AlOeq \\al(-,2)+2H2O 。
b.选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂:稀盐酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水
所选试剂为_稀硫酸、KMnO4溶液__。证明炉渣中含有FeO的实验现象为_稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色__。
解析:(1)分析方程式中各元素化合价可知eq \(Cu,\s\up6(+2,))→eq \(Cu,\s\up6(0,))、eq \(O,\s\up6(0,))→eq \(O,\s\up6(-2,)),氧元素、铜元素在反应中被还原。(2)二氧化硫污染环境,不能排入空气中,浓硫酸不能吸收二氧化硫,也不能消耗二氧化硫,可以“变废为宝”制硫酸,也可以用纯碱吸收制亚硫酸钠。(3)a.Al3+与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,而Fe3+与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀,过滤,将Al3+除去。反应的离子方程式为Al3++4OH-===AlOeq \\al(-,2)+2H2O。b.若要证明炉渣中含有FeO需要首先将其溶解,生成可溶性的亚铁盐,结合试剂分析可知,将高锰酸钾溶液滴加至该溶液中,亚铁离子具有强还原性,因此,可以使高锰酸钾溶液褪色。
12.海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示:
(1)步骤①反应的离子方程式是 2Br-+Cl2===Br2+2Cl- 。
(2)步骤③反应的化学方程式是 Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4 。
(3)从理论上考虑,下列物质也能充分吸收Br2的是_ABC__(填字母)。
A.NaOH B.FeCl2
C.Na2SO3 D.H2O
(4)步骤⑤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,若温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴蒸气中水分增加;若温度过低,则_溴不能完全蒸出,产率低__。
解析:(1)(2)(3)问相对简单,读懂流程图,可以写出2Br-+Cl2===2Cl-+Br2、Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4;只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、SOeq \\al(2-,3)具有强还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,不能被充分吸收。(4)在溴水中,溴的沸点是58.5 ℃,水的沸点是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。
13.假如你是一位企业家,在众多开发海水资源的项目中,选择了海水提镁。请根据下列表中信息,按要求回答相关问题:
表1 海水中部分元素的含量
表2 部分化学试剂的市场价格
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离,有以下三个方案:
方案一:直接往海水中加入沉淀剂;
方案二:加热蒸发海水后再加入沉淀剂;
方案三:在晒盐后所得的卤水中加入沉淀剂。你认为方案_三__最合理。不选方案_一__的理由是_海水中镁离子的浓度太低,必须加入大量的沉淀剂才能沉淀Mg2+,浪费沉淀剂__;不选方案_二__的理由是_加热蒸发海水需耗费大量能源__。
(2)表2中,应该选择_CaO__作为镁离子的沉淀剂。若不考虑其他费用,则沉淀等量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格之比为_230∶49__。
(3)在海水提镁的过程中,可考虑以海边贝壳为原料,理由是_贝壳中含有碳酸钙,高温煅烧贝壳,生成的氧化钙可用作沉淀剂,降低成本__。
解析:(1)海水提镁首先要对海水进行浓缩,然后加入沉淀剂,由于方案一浪费沉淀剂,方案二浪费能源,故最合理的是方案三。(2)根据部分化学试剂的市场价格,可判断出CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。若沉淀a ml镁离子,则所用氢氧化钠和氧化钙的价格之比为(2a×40×10-6×2 300)∶(a×56×10-6×700)=230∶49。(3)贝壳的主要成分为碳酸钙,可以采用高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙,氧化钙作为镁离子的沉淀剂,降低成本。元素
浓度/(mg·L-1)
元素
浓度/(mg·L-1)
钠
10 770
氯
19 350
镁
1 290
硫
885
钾
380
溴
67
钙
400
碘
0.06
试剂
氢氧化钾
氢氧化钠
氢氧化钙
氧化钙
价格/(元/吨)
5 238
2 300
1 200
700
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