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金属矿物的开发利用海水资源的开发利用(30分钟50分)一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)1.(2019·邢台高一检测)金属锂是密度最小的金属,等质量的不同金属,锂可以释放出更多的电子,故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,则冶炼金属锂应采用的方法是()A.电解法B.热还原法C.热分解法D.铝热法【解析】选A。金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系:金属锂的活动性介于钠与镁之间,应采用电解法冶炼金属锂。2.电解无水MgCl2所得镁蒸气冷却后即得固体镁。镁可在下列哪种气体氛围中冷却()A.H2B.CO2C.O2D.空气【解析】选A。Mg在加热条件下可与O2、CO2、N2反应。【补偿训练】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:KNaKClNaCl熔点/℃63.6597.8770801沸点/℃774882.91500(升华)1431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℃【解析】选C。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。3.地球上的大部分水是以海水形式存在的,若能找到海水淡化的大规模生产方法,将极大地缓解目前人类面临的水资源日益紧缺的状况。下列有关海水淡化的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.将海水缓慢凝固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【解析】选A。明矾不能使海水中的Na+、Mg2+、K+等离子沉淀,加入明矾不能使海水淡化。【补偿训练】(2019·西安高一检测)据报道,挪威和荷兰正在开发一种新能源——盐能。当海水和淡水混合时,温度将升高0.1℃,世界所有入海口的这种能源相当于电力需求的20%。海水和淡水混合时,温度升高最可能的原因是()A.发生了盐分解反应B.发生了水分解反应C.由于浓度差产生放热D.盐的溶解度增大【解析】选C。海水与淡水混合时,不可能发生化学反应,故A、B两项错误;温度升高可以使盐的溶解度增大,而盐的溶解度增大不可能使温度升高,所以D选项错误。4.(2019·泰安高一检测)海水综合利用的工艺流程如图所示(粗盐中的可溶性杂质有MgCl2、CaCl2、Na2SO4)。下列说法错误的是()A.过程①加入的药品顺序为Na2CO3溶液→BaCl2溶液→NaOH溶液→过滤后加盐酸B.从过程③到过程⑤的目的是为了浓缩富集溴C.火力发电厂燃煤排放的含SO2的烟气经处理后可用在过程④反应中D.在过程③或⑤反应中每氧化0.2molBr-需消耗标准状况下2.24LCl2【解析】选A。过程①的提纯中需除去镁离子、钙离子、硫酸根离子,碳酸钠一定在氯化钡之后,可除去过量的钡离子,故A错误;溴离子被氧化为溴单质后,被二氧化硫吸收生成溴离子,加入氧化剂氧化溴离子为溴单质,富集溴元素,从过程③到过程⑤的目的是浓缩富集溴,故B正确;火力发电厂燃煤排放的含SO2的烟气经处理后可以吸收氧化得到的溴单质,发生氧化还原反应得到HBr,通入氧化剂得到单质溴,起到富集溴元素作用,故C正确;过程③或⑤发生反应的离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,每氧化0.2molBr-需消耗0.1molCl2,0.1molCl2在标准状况下的体积为2.24L,故D正确。【补偿训练】利用海洋资源获得的部分物质如图所示。下列说法正确的是()A.从海水中获取淡水,历史最久的方法是离子交换法B.从海带中获得I2需要用到的主要仪器有蒸发皿、漏斗、烧杯、分液漏斗等C.用SO2溶液吸收从苦卤中吹出的单质溴时,发生的离子反应是Br2+SO2+2H2O4H++S+2Br-D.用石灰石、盐酸等从苦卤中提取镁时,发生反应的反应类型有化合、分解、置换和复分解【解析】选C。A项,从海水中获取淡水历史最悠久的方法是蒸馏,故A错误;B项,提取海带中的碘元素不需要溶液蒸发,不需要蒸发皿,故B错误;C项,用SO2溶液吸收从苦卤中吹出的单质溴时,利用二氧化硫还原性和溴单质发生氧化还原反应生成溴化氢和硫酸,发生的离子反应是Br2+SO2+2H2O4H++S+2Br-,故C正确;D项,海水提取镁单质的过程中发生的反应有CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2OCa(OH)2、MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2、Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O、MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,所以涉及的反应有化合反应、复分解反应和分解反应,不涉及置换反应,故D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共10分)5.(2019·武汉高一检测)海带是海洋中的一种褐藻,海带中含有丰富的碘,是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验,操作步骤如下:①取3g左右干海带,除去表面杂质,剪碎,用酒精润湿,放在坩埚中灼烧成灰,冷却;②将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水,搅拌,煮沸2～3min,使可溶物质溶解,过滤;③向滤液中滴入几滴硫酸,再加入约1mL过氧化氢溶液,观察现象;④取少量上述所得溶液,滴加几滴淀粉溶液,观察现象;⑤向③剩余的滤液中加入1mL四氯化碳,振荡静置,观察现象;⑥向加有四氯化碳的溶液中加入氢氧化钠溶液,充分振荡后,将混合液的下层液体放入指定的容器中。请回答下列问题:(1)海带中碘元素是________(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”),步骤①中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗,原因是______________________________。(2)可说明海带中含有碘的现象有__________________。(3)操作⑤叫做________,操作⑥的目的是____________________。【解析】海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗;实验中步骤④中加入淀粉溶液后变蓝;步骤⑤中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作⑤是萃取碘水中的碘,操作⑥是为了回收四氯化碳。答案:(1)碘离子防止碘元素的损失(2)步骤④中加入淀粉溶液后变蓝,步骤⑤中下层液体呈紫红色(3)萃取回收四氯化碳【补偿训练】海水是巨大的资源宝库,可以进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和溴的过程如下:(1)步骤Ⅰ获得Br2的化学反应的离子方程式为__________________。(2)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的,其反应的化学方程式为__________________。在该反应中,氧化剂是________________(填化学式);若反应中生成2molHBr,则消耗________molSO2。(3)根据上述反应可判断出SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是________________________________。【解析】海水淡化可得到NaCl,电解熔融的NaCl可得到Na和Cl2,利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br-得到Br2,发生的离子反应为Cl2+2Br-Br2+2Cl-,然后通入空气吹出Br2,再用SO2水溶液吸收Br2,发生反应Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2molHBr,则消耗1molSO2,最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2,蒸馏即可得到Br2。通过上述过程中的反应可判断出三种物质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2Br2SO2。答案:(1)Cl2+2Br-2Cl-+Br2(2)Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBrBr21(3)Cl2Br2SO2一、选择题(本题包括1小题,共8分)6.海水提镁的主要流程如下:下列说法正确的是()①试剂M是盐酸②流程中的反应全部都是非氧化还原反应③操作b只是过滤④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量A.①②③④⑤B.②③C.④⑤D.①④⑤【解析】选D。电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,因此②是错误的。③操作b应是蒸发、结晶、过滤,因此③是错误的。二、非选择题(本题包括1小题,共12分)7.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿,我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下:(1)步骤①加Fe的目的是_________________________________;步骤②冷却的目的是__________________。(2)上述制备TiO2的过程中,可以利用的副产物是________________;考虑成本和废物综合利用因素,废液中应加入________________处理。(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti),涉及的步骤为反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_____________。【解析】(1)分析框图知,铁最终转化成副产品绿矾,所以要将+3价Fe转化为+2价Fe,降温减小FeSO4的溶解度,有利于绿矾结晶。(2)水浸后发生的离子反应为TiO2++2H2OH2TiO3↓+2H+,废液主要呈酸性,所以应加入CaO、CaCO3或碱。(3)反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应,故应在Ar气氛中进行。答案:(1)将Fe3+还原为Fe2+析出绿矾(FeSO4·7H2O)(2)绿矾(FeSO4·7H2O)生石灰(或碳酸钙、废碱)(3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应