2021版高考化学一轮复习课时分层提升练十四海水资源的开发利用环境保护与绿色化学（含解析）新人教版

海水资源的开发利用　环境保护与绿色化学

一、选择题

1.(2019·南宁模拟)海水是巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用说法正确的是 (　　)

A.海水的淡化,只需经过化学变化就可以得到

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可制备金属Na

D.利用海水、铝、空气的航标灯的原理是将电能转化为化学能

【解析】选C。海水淡化主要是通过物理方法分离得到,故A错误;海水晒盐是利用氯化钠溶解度随温度变化不大,蒸发溶剂析出溶质,过程中无化学变化,故B错误;从海水中可以得到NaCl晶体,电解熔融氯化钠得到金属钠,是工业制备钠的方法,故C正确;海水、铝、空气可以形成原电池反应提供电能,航标灯的原理是将化学能转化为电能,故D错误。

2.(2019·长沙模拟)海水是一个巨大的化学资源宝库。在开发利用海水资源过程中,下列说法不正确的是              (　　)

A.加入明矾,使海水的盐分沉淀并淡化

B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了物理变化

C.海水淡化的方法主要有蒸馏法、离子交换法和电渗析法等

D.大海中含有钾、溴、碘等元素,需经过氧化还原反应才可得到钾、溴、碘的单质

【解析】选A。A. 明矾的净水原理为明矾电离出的铝离子水解形成氢氧化铝胶体,可以吸附水里悬浮的杂质,不能使海水的盐分沉淀并淡化,A错误;B. 蒸发过程只涉及物理变化,B正确;C. 海水淡化的方法主要有蒸馏法、离子交换法和电渗析法等,C正确;D.大海中含有钾、溴、碘等元素,均以化合态存在,需经过氧化还原反应才可得到钾、溴、碘的单质,D正确。

3.(2019·秦皇岛模拟)我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是              (　　)

A.大力发展煤的气化及液化技术

B.加快石油等化石燃料的开采和使用

C.以CO2为原料生产可降解塑料

D.将秸秆进行加工转化为乙醇燃料

【解析】选B。A项,煤的气化或液化是指C与H2O反应生成气体或液体燃料,产生的污染较小,正确;能提高资源的利用效率,B项,石油属于化石燃料,为不可再生能源,不能加快开采,错误;C项,将CO2转化为塑料,塑料降解可得到CO2,符合循环利用的要求,正确;D项,秸秆属于可再生资源,加工后可转化为乙醇等燃料,正确。

【加固训练】

　　下列有关生活和生产中的化学知识描述正确的是 (　　)

A.日常生活中使用可降解塑料以防止“白色污染”

B.“雾霾天气”“温室效应”“光化学烟雾”的形成都与氮氧化物无关

C.酸雨的形成主要是因为化石燃料燃烧排放的废气中含有大量的碳氧化物

D.生铁炼钢时须除去生铁中全部的碳,以避免因钢铁中含有碳而发生电化学腐蚀

【解析】选A。“白色污染”是由聚乙烯等难以降解的塑料制品导致的环境污染,使用可降解塑料可以防止“白色污染”,A项正确;“光化学烟雾”的形成与氮氧化物有关,“雾霾天气”和“温室效应”也与氮氧化物有关,B项错误;酸雨分为硫酸型和硝酸型,主要是由于化石燃料燃烧排放的废气中含有大量的二氧化硫或氮氧化物所致,C项错误;生铁炼钢的过程中,含碳量在减少,但不能完全除去,D项错误。

4.(2019·太原模拟)下列所示物质的工业制备方法合理的是 (　　)

A.制Si:SiO2SiCl4Si

B.制H2SO4:黄铁矿SO2H2SO3H2SO4

C.卤水中提取Mg:卤水(主要含MgCl2)Mg(OH)2…MgCl2Mg

D.侯氏制碱法:饱和食盐水NaHCO3(s)Na2CO3

【解析】选D。SiO2与盐酸不反应,制Si:SiO2+2CSi+2CO↑、Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl,A项错误;制硫酸:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2、2SO2+O2 2SO3、SO3+H2OH2SO4,B项错误;卤水中提取镁,向卤水中加入石灰乳而不是NaOH,C项错误;侯氏制碱法,向饱和食盐水中先通入NH3,NH3极易溶于水且使溶液呈碱性,再通入CO2,有利于CO2的吸收,D项正确。

二、非选择题

5.直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题,将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,最终生成硫酸钙。硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到减少碳排放的目的。

请回答下列问题:

(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有__________(填字母)。 

A.温室效应　　　　　　　 B.酸雨

C.粉尘污染      D.水体富营养化

(2)在烟气脱硫的过程中,所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前,需通一段时间的二氧化碳,以增加其脱硫效率;脱硫时控制浆液的pH,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。

①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为________。 

②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为__。 

【解析】(1)煤燃烧产生的烟气中含有的粉尘会造成粉尘污染,含有的二氧化硫(与空气接触可产生三氧化硫)会造成酸雨,二氧化碳可以造成温室效应,故应选A、B、C。

(2)①因CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2,故二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为Ca(HCO3)2;②1 mol Ca(HSO3)2被氧气氧化肯定生成1 mol CaSO4,根据硫元素守恒,还要有H2SO4生成,故反应的化学方程式为Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4。

答案:(1)ABC

(2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氢钙)

②Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4

6.海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。

(1)海水中盐的开发利用。

①海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和________池。 

②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用: ______________________(写一点即可)。 

(2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图所示。其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题:

①海水不能直接通入阴极室中,理由是__________________________。 

②A口排出的是________(填“淡水”或“浓水”)。 

(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl- 、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如下:

①若吸收塔中的溶液含Br,则吸收塔中反应的离子方程式为__________。 

②通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液?  __________________________________________________。 

③向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90 ℃左右进行蒸馏的原因是

__________________________________________________。 

【解析】(1)①海水制盐主要是利用了蒸发结晶原理,故所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池。②氯碱生产中在两极区内会产生氢气和氯气,故阳离子交换膜的作用:阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸;阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等。

(2)①海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2 、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜,故海水不能直接通入阴极室中。②A口排出的是淡水。

(3)①用苦卤提取溴,吸收塔中发生的反应为溴与碳酸钠的反应,生成物中含Br,则离子反应方程式为3C+3Br25Br-+Br+3CO2↑。②通过氯化已获得含Br2的溶液,但溴的浓度太低,不便于收集,经过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液是为了富集溴,提高Br2的浓度。③温度过低难以将Br2蒸馏出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来,故向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90 ℃左右进行蒸馏。

答案:(1)①结晶

②阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸(或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等)

(2)①海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜(其他合理答案也可)

②淡水

(3)①3C+3Br25Br-+Br+3CO2↑

②富集溴,提高Br2的浓度(其他合理答案也可)

③温度过低难以将Br2蒸馏出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来

一、选择题

1.(2019·福州模拟)下列有关海水综合利用的说法正确的是 (　　)

A.蒸发海水制成饱和食盐水,将其电解可制得金属钠

B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化

C.从海水中提溴、碘、镁等元素,都包含氧化还原反应

D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能

【解析】选C。电解饱和食盐水得到的是NaOH,得不到钠;蒸发制盐是物理变化;海水中的溴、碘、镁等元素都是以化合态形式存在,转化为单质的过程是氧化还原反应;潮汐发电是将动能转化为电能。

2.(2019·昆明模拟)下列措施不合理的是 (　　)

A.用SO2漂白纸浆和草帽辫

B.用硫酸清洗锅炉中的水垢

C.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅

D.用Na2S作沉淀剂,除去废水中的Cu2+和Hg2+

【解析】选B。二氧化硫的漂白原理是二氧化硫与有色物质反应生成无色的物质,二氧化硫不仅能漂白品红,也能漂白其他有机色素,A项正确;锅炉中的水垢里含有碳酸钙,与硫酸作用生成微溶的硫酸钙,硫酸钙覆盖在水垢表面,不利于水垢的进一步溶解,B项错误;碳与二氧化硅在高温下作用生成硅和一氧化碳,C项正确;S2-与Cu2+、Hg2+反应生成CuS、HgS沉淀,D项正确。

3.(2019·北京通州区模拟)目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法,其流程图如下:

下列推断不合理的是 (　　)

A.热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质

B.SO2吸收溴的反应方程式为SO2+2H2O+Br2H2SO4+2HBr

C.流程中循环利用的物质有SO2、Br2、Cl2等

D.没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能

【解析】选C。溴易挥发,所以用热空气将溴吹出,A项正确;SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,B项正确;流程中SO2被氧化为H2SO4,不可能被循环使用,C项错误;“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程,与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高,消耗能源少,成本低,D项正确。

4.工业上制备相关物质,涉及的反应原理及部分流程较为合理的是 (　　)

A.制取镁:海水Mg(OH)2MgOMg

B.冶炼铝:铝土矿NaAlO2无水AlCl3Al

C.制溴:浓缩海水Br2HBr(aq)Br2

D.制碘:海带海带灰 I2(aq)I2

【解析】选C。A项制取Mg应电解MgCl2;B项制取Al应电解Al2O3;D项热裂汽油与I2反应,应用CCl4或苯萃取。

二、非选择题

5.(2017·北京高考)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。

(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:

①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:________ _________________________________________________。 

②反应器中NH3还原NO2的化学方程式:_____________________________。 

③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成: ________________________。 

④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是________。 

(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:

NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。

 ①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是__________。 

②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与的物质的量之比是______________。 

③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:______ 

【解析】(1)①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,结合原子守恒,发生反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。

②NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水,根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH3+6NO2 7N2+12H2O。

③SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4,此反应中SO2是还原剂,氧气是氧化剂,结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4。

④吸收NH3的硫酸的物质的量为v1×10-3L× c1 mol·L-1 -v2 ×10-3L×c2 mol·L-1 ×=(v1c1-v2c2)×10-3mol,根据关系式[CO(NH2)2]～2NH3～H2SO4,故尿素的物质的量为(v1c1-v2c2)×10-3mol,则尿素溶液中溶质的质量分数是[(v1c1-v2c2)×10-3mol×60 g·mol-1]÷a g×100%= %。

(2)①由图示可知BaO和NO2作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再被还原为N2,可知储存NOx的物质是BaO;②由图示可知,第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3,每摩尔Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16 mol电子,根据电子守恒,参加反应的氢气的物质的量为16 mol÷2=8 mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1;③反应物为15NO与NH3,结合产物中有水,可知还有另一反应物为O2,NH3为还原剂,15NO与O2是氧化剂,因产物均为15NNO,则15NO与NH3以1∶1参加反应,设参与反应的15NO与NH3的物质的量为x,O2的物质的量为y,根据电子得失守恒,x+4y =4x,x∶y=4∶3,化学反应方程式为415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。

答案:(1)①CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑

②8NH3+6NO27N2+12H2O

③2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4

④ %

(2)①BaO　②8∶1　③415NO+4NH3+3O2　4　6