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课时作业20开发利用金属矿物和海水资源时间：45分钟分值：100分一、选择题(共48分，每小题4分)1．H2作还原剂和金属作还原剂相比，制得金属的纯度说法正确的是()A．用H2的高B．用金属的高C．二者相同D．无法比较[答案]A[解析]氢气和金属虽然都可作还原剂制得金属，但金属作还原剂时的过量金属、氧化产物和还原产物多为固体，易使制得的金属中含有杂质，而H2的氧化产物为水，则不会引入杂质。2．金属①铁、②镁、③锰、④钒、⑤铬，可用铝热法制备的是()A．①②④B．①②③⑤C．①③④⑤D．①②③④⑤[答案]C[解析]铝热反应放出大量的热，可以利用此反应冶炼难熔金属。但镁的还原性强于铝的还原性，故铝不能置换出化合物中的镁。3．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/℃2852714沸点/℃36001412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――→石灰乳Mg(OH)2――→电解MgB．海水――→HClMgCl2溶液―→MgCl2晶体――→电解MgC．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→灼烧MgO――→电解MgD．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→HClMgCl2溶液―→MgCl2(熔融)――→电解Mg[答案]D[解析]B项中所得MgCl2溶液中杂质较多，由于氧化镁的熔点较高，若由其制镁会消耗较多的能源，综合两项，应选D。4．(双选)工业上，下列各组金属氧化物可用CO将其还原成金属单质的一组是()A．MgO、Al2O3B．Fe2O3、CuOC．ZnO、CuOD．HgO、Ag2O[答案]BC[解析]工业上冶炼镁、铝一般用电解法，HgO、Ag2O可用加热法使其还原，Fe2O3、CuO、ZnO可用CO作还原剂使其还原。5．从海水中提取镁的工艺流程图可表示如下：下列说法不正确的是()A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气C．步骤⑤，可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及到化合、分解和复分解反应[答案]B[解析]选项A，海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富。选项B，电解熔融MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁。选项C，因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，为此将MgCl2·6H2O晶体置于HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。选项D，步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。6．钾是一种非常活泼的金属，易与氧气反应生成超氧化钾(KO2)，KO2具有很强的氧化性可与钾反应而发生爆炸。在理论上我们可以用电解熔融的KCl的方法来制备金属钾，而实际我们不用此法制备钾，而用熔融状态下的KCl与Na反应并及时抽走钾蒸气的方法制备钾，可能的原因有以下四种，其中正确的是()①钾易溶于熔融的钾盐中②钾蒸气易逸出而污染环境③钾被氧化后的产物与钾反应具有爆炸性④抽走钾蒸气时有利于钠与熔融的KCl反应A．全部B．①③C．①④D．②④[答案]A[解析]由题干信息可以知道③是正确的，金属钾熔化后易溶于熔融的钾盐中，将温度控制在比钾沸点稍高，使钾变为钾蒸气，将钾蒸气抽出有利于钠与熔化的KCl反应向右移动；另外，钾蒸气易逸出会污染环境。7．下列方法不能用于海水处理得到淡水的是()A．电渗析法B．蒸馏法C．升华D．离子交换法[答案]C[解析]升华一般用于固体物质的分离，其中某种物质易升华，变为气体逸出，使物质得到提纯分离。8．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，正确的生产顺序是()A．①②③④⑤B．⑤④③①②C．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：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，过滤可得到Mg(OH)2固体。如何由Mg(OH)2制取金属镁？根据金属的冶炼方法知应电解含Mg2＋的熔融化合物。若直接加热Mg(OH)2，则Mg(OH)2发生分解生成MgO：Mg(OH)2=====△MgO＋H2O，MgO熔点高，很难熔融；工业上不采用电解熔融MgO的方法，而是将Mg(OH)2转化为MgCl2，MgCl2熔点低，电解熔融MgCl2可得金属镁：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑。9．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质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Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能[答案]C[解析]海水中钾元素以离子形式存在，生成钾单质必然发生化学反应，A错；海水蒸发制海盐发生的是物理变化，B错；潮汐发电是将动能转化为电能，D错。10．下列有关说法正确的是()A．高温加热氧化镁和碳的混合物可以制单质镁B．铁的冶炼过程是通过置换反应得到单质铁C．海水提溴的过程中不发生氧化还原反应D．利用电解的方法可以从海水中获得淡水[答案]A[解析]高温加热氧化镁和碳的混合物时，生成的CO2(或CO)能不断脱离反应体系，促使反应不断进行，因此碳可置换出镁；工业上冶炼铁用的还原剂是CO，有关反应不是置换反应；海水提溴是使Br－变成Br2，主要发生氧化还原反应；从海水中获取淡水可用蒸馏等方法，这是物理变化，电解是使水分解的化学变化。11．海水淡化可采用膜分离技术，如下图所示。对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水，对加压后右侧海水成分的变化进行分析，正确的是()A．溶质质量增加B．溶液质量不变C．溶剂质量减少D．溶质质量分数不变[答案]C[解析]右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离子不能通过淡化膜，故溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分数增大。12．正在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过H2O。以下叙述正确的是()A．铝热剂就是指Fe2O3粉和Al粉的混合物B．检验红砖中的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为：样品―→粉碎―→加水溶解―→过滤―→向滤液中滴加KSCN溶液C．分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO物质的量之比为3∶2∶3D．明矾含有结晶水，是混合物[答案]C二、非选择题(共52分)13．(12分)福建有广阔的海岸线，建设海峡西岸经济区，海水的综合利用大有可为。海水中溴含量约为65mg·L－1，从海水中提取溴的工业流程如下：(1)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是__________________________。(2)步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的_______。A．氧化性B．还原性C．挥发性D．腐蚀性(3)以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在下面方框内填入适当的化学计量数：(4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：________________________________。(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是________。A．乙醇B．四氯化碳C．烧碱溶液D．苯(6)氧化剂氯气来自电解饱和食盐水，电解槽使用了隔膜(或离子交换膜)来防止氯气与氢氧化钠溶液反应。①电解时，阳极反应式为________________。②若采用无隔膜的电解槽，将得到H2和____________。[答案](1)富集(或浓缩)溴元素(2)C(3)33153(4)SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(5)BD(6)①2Cl－－2e－===Cl2↑②NaClO14．(12分)海洋是重要的资源宝库，利用海水等可制得多种化工产品。下图是以海水、贝壳等为原料制取几种化工产品的转化关系图，其中E是一种化肥，N是一种常见的金属单质，M、L是常见气态单质。试填写下列空白：(1)反应①的化学方程式是____________________________。(2)在进行反应①时，在固体B的溶液中是先通入D气体还是先通入NH3？__________________。(3)反应①中哪种物质可循环利用？________。(4)以上转化关系图中没有涉及的反应类型是____________(选填四种基本反应类型中的一种)。(5)由K溶液经如何处理才能制得N？________________。[答案](1)NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl(2)先通入NH3(3)CO2(4)置换反应(5)MgCl2溶液要在HCl气流中进行蒸发结晶制得MgCl2晶体，熔融后电解才能制取金属镁[解析]贝壳的主要成分是CaCO3，煅烧贝壳时得到的固体C是CaO，D是CO2；海水中含有大量的NaCl、MgCl2等物质，将海水曝晒过滤后得到的固体B是NaCl，母液中含有MgCl2；反应①是侯氏制碱法中最重要的一步反应，F是NaHCO3，E是NH4Cl；CaO加入含有MgCl2的母液中时发生如下反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2，MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，煅烧Mg(OH)2得到MgO；K是MgCl2，电解熔融态的MgCl2可得到Mg和Cl2，显然M是Cl2，L是H2，J是HCl。反应①得到的NaHCO3受热分解能得到CO2，CO2可循环利用。MgCl2容易水解，在由MgCl2溶液制备无水MgCl2时，要注意防止水解。15．(14分)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)①中引发铝热反应的实验操作是______________________，产物中的单质B是______________________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_________________。(3)③中所发生的各反应的离子方程式是__________________。(4)若溶液D的体积仍视为0.15L，则溶液中c(Mg2＋)为________，c(Fe2＋)为________。[答案](1)加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃Fe(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2OMgO＋2HCl===MgCl2＋H2O(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(4)0.67mol·L－12.3mol·L－1[解析]由铝热反应在中学化学中的应用，推知①中发生的反应为2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe，可知B为铁；由③中放出1.12L(标况)气体，推知②中盐酸过量，②中发生的反应为：MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O；Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。溶液C中的溶质为MgCl2、FeCl3和HCl，③中发生的反应为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Fe＋2FeCl3===3FeCl2，溶液D中的溶质为MgCl2、FeCl2；等物质的量混合的MgO和Fe2O3混合物20g，其中n(MgO)＝n(Fe2O3)＝0.1mol，c(Mg2＋)＝0.1mol0.15L＝0.67mol·L－1，由于整个反应中Cl－守恒，Cl－以MgCl2和FeCl2的形式存在，故n(Fe2＋)＝0.15L×6.0mol/L－2×0.1mol2＝0.35mol，所以c(Fe2＋)＝0.35