新教材高中化学第8章化学与可持续发展 金属矿物的开发利用海水资源的开发利用练习人教版必修第二册

第八章 第一节 第1课时
基础达标
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．下列各组物质中,均能将Fe 2O 3还原成单质铁的是( D )
A ．CO 、O 2、H 2
B ．CO 、CO 2、
C C ．CO 2、H 2O 、O 2
D ．Al 、C 、H 2
解析：Fe 是化学性质较活泼的金属,用强还原剂(如Al 、C 、H 2、CO 等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来,故选D 。

2．下列关于钙、钠、铜的冶炼方法正确的是( B )
A ．电解法、热分解法、热还原法
B ．电解法、电解法、热还原法
C ．热还原法、热分解法、热还原法
D ．电解法、电解法、热分解法
解析：钙、钠都是活泼金属,采用电解法冶炼,铜处于金属活动顺序表中间位置,通常用还原剂(C 、CO 、H 2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来,如CO ＋CuO =====△
Cu ＋CO 2,故选B 。

3．海水资源系指海水及海水中存在的可以被人类利用的物质。

海水利用包括海水淡化、海水直接利用和海水中化学资源的提取。

下列有关海洋的工业生产的叙述不正确的是( C )
A ．用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴
B ．在太阳能资源相对充足的沿海地区建造海水淡化厂
C ．利用“海水→氯化钠→金属钠→氢氧化钠”的工艺流程生产烧碱
D ．利用“海水→氢氧化镁→氯化镁→金属镁”的工艺流程生产金属镁
解析：用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴,A 正确；在太阳能资源相对充足的沿海地区建造海水淡化厂,B 正确；工业上通过电解饱和食盐水来生产烧碱,C 错误；利用“海水→氢氧化镁→氯化镁→金属镁”的工艺流程生产金属镁,D 正确。

4．铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe 、Mn 等),这是因为铝( D )
A ．具有两性
B ．导电性好
C ．熔点低
D ．还原性强及反应中放出大量的热
解析：铝能够与某些高熔点的金属氧化物(如Fe 2O 3、MnO 2等)组成铝热剂,利用铝的强还原性及冶炼反应中放出大量热,使难熔金属熔化而分离出来。

5．目前从海水中提取的溴占世界溴年产量的三分之一左右,常用的方法之一是用氧化剂把溴离子氧化成单质,再通入热空气将溴蒸气吹出,这一反应中常用的氧化剂是( A )
A ．Cl 2
B ．Br 2
C ．H 2O
D ．H 2O 2
解析：此法是通入氯气把浓缩溶液中的溴化物氧化,然后用热空气把生成的溴吹出。

6．制取非金属单质(如O 2、Br 2、I 2、Cl 2等)与制取金属单质的化学原理类似。

下列叙述不正确的是( B )
A ．分解法制O 2：2KMnO 4=====△
K 2MnO 4＋O 2↑＋MnO 2
B ．电解法制Cl 2：电解饱和的食盐水可得到Na 和Cl 2
C ．置换法制Br 2和I 2：如2I -＋Cl 2===I 2＋2Cl -,可用淀粉溶液检验I 2的生成
D ．制取O 2、Br 2、I 2、Cl 2都利用氧化还原反应
解析：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑,电解饱和食盐水得不到Na,电解熔融的
NaCl 可以得到Na 和Cl 2,故B 项错误。

二、非选择题
7．某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究,对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。

已知Al 、Al 2O 3、Fe 、Fe 2O 3的熔、沸点数据如表：
理由是__铝热反应放出大量的热,能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,故熔融物可能是液态的铁铝熔合形成的合金__。

(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。

该实验用的试剂是__NaOH 溶液__,反应的离子方程式是 2Al ＋2H 2O ＋2OH====2AlO -2＋3H 2↑ 。

(3)实验室欲溶解该熔融物,下列试剂中最好选用__B__(填字母)。

A ．浓硫酸
B ．稀硫酸
C ．稀硝酸
D ．浓硝酸
E．氢氧化钠溶液
解析：根据表中所列熔点数据,可知铝的熔点低于铁的熔点,故当铁熔化时,适当的铝与铁熔合在一起形成铝铁合金。

要证明铁铝合金中有铝,选择NaOH溶液；要溶解铁铝合金,选择稀硫酸为宜,因为浓硫酸、浓硝酸使Fe、Al钝化,与稀硝酸的反应产生氮氧化物污染环境,NaOH溶液不溶解铁。

8．地球上海水中溴的储藏量丰富,约占地球溴总储藏量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65 mg·L-1。

其工业提取方法如下：
(1)空气吹出纯碱吸收法。

该方法是将氯气通入富含溴离子的海水中,把溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到溴单质。

该方法涉及的反应有：
①Cl2＋2Br====2Cl-＋Br2(写出离子方程式)；
②3Br2＋3CO2-3====BrO-3＋5Br-＋3CO2↑
③BrO-3＋5Br-＋6H＋===3Br2＋3H2O。

其中反应②中氧化剂是__Br2__,还原剂是__Br2__。

(2)空气吹出SO2吸收法。

该方法基本同(1),只是将溴吹出后是用SO2吸收,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。

写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：Br2＋SO2＋2H2O====2HBr＋H2SO4。

(3)溶剂萃取法。

该法是利用单质溴在水中和有机溶剂中溶解度不同的原理来进行的。

实验室中萃取用到的实验仪器名称是__分液漏斗__。

下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是__b__(填字母)。

a．乙醇b．四氯化碳
c．硝酸
解析：工业上提取溴的原理：将氯气通入富含溴离子的海水中,把溴置换出来,然后被某些溶液吸收,再提纯即可得到。

溴与二氧化硫反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O====2HBr＋H2SO4。

方法(3)是利用物理方法,用有机溶剂溶解,因为溴易溶于有机溶剂,作为海水中萃取溴的溶剂只能是四氯化碳。

能力提升
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．海水提镁的主要流程如下：
下列说法正确的是( D )
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．②③
C．④⑤D．①④⑤
解析：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应是蒸发浓缩、冷却结晶,过滤,因此③是错误的。

2．水资源是发展国民经济不可缺少的重要自然资源。

在世界许多地方,对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度,同时有许多地区也存在水资源利用不平衡的问题。

下列关于水的说法错误的是( CD )
A．蒸馏法是海水淡化的方法之一
B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的多
D．0 ℃以上,温度越高,水的密度越小
解析：海水中溶有Na＋、Mg2＋、Cl-和SO2-4等,这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高,可用蒸馏法将其分离,A正确；上述杂质的溶入使水溶液的密度增大,B正确；雪是水蒸发形成的水蒸气凝结而成的,含矿物质很少,而深井中的水不断地与硅酸盐矿物质接触,其中溶有许多矿物质,C错误；由于水在4 ℃时密度最大,故D错误。

3．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( AD )
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0.2 mol Br-需消耗2.24 L Cl2
解析：过程①的提纯中需除去镁离子、钙离子、硫酸根离子,碳酸钠必须在氯化钡之后加入,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-＋Cl2====Br2＋2Cl-,每氧化0.2 mol Br-需消耗0.1 mol Cl2,0.1 mol Cl2在标准状况下的体积为2.24 L,因没指明温度和压强,用Cl2体积无法计算,D 项错误。

4．下列关于铝热反应实验中涉及的化学方程式不正确的是( C )
A ．2Mg ＋O 2=====点燃2MgO
B ．2KClO 3=====△
2KCl ＋3O 2↑
C ．3Mg ＋Fe 2O 3====3MgO ＋2Fe
D ．2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe
解析：实验室进行的铝热反应中,镁是引燃剂,氯酸钾是助燃剂,发生的反应有A 、B 、D 选项。

5．矿石中金的含量很低,金的性质又相当稳定,只能用湿法冶金——氰化法提炼,即采用稀的NaCN 溶液处理已粉碎的矿石,把少量的金浸入溶液中,然后用金属锌作还原剂将金从溶液中置换析出。

其反应原理为
①4Au ＋8NaCN ＋O 2＋2H 2O====4Na[Au(CN)2]＋4NaOH ；
②2Na[Au(CN)2]＋Zn====2Au ＋Na 2[Zn(CN)4]。

以下有关氰化法提炼金的说法中正确的是( B )
A ．Na[Au(CN)2]不溶于水
B ．化合物Na[Au(CN)2]中金元素的化合价为＋1
C ．金元素在地壳中能以化合态的形式存在
D ．在提炼过程中含金元素的物质始终作氧化剂
解析：钠盐都是易溶于水的,A 选项错误；钠的化合价为＋1,氰根离子电荷为-1,根据化合价代数和为零,可知金的化合价为＋1,B 选项正确；金在自然界中是以游离态的形式存在的,C 选项错误；在反应①中,金化合价升高,作还原剂,D 选项错误。

6．我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO 3)和赤铜矿(Cu 2O)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ZnCO 3=====高温ZnO ＋CO 2↑,2ZnO ＋C=====高温2Zn
＋CO 2↑,2Cu 2O ＋C=====高温4Cu ＋CO 2↑,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。

二、非选择题
7．金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点,已广泛应用于航空航天工业,并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材、医疗等民用领域,显示出了巨大的发展潜力。

还原法是工业上冶炼钛的常用方法之一,该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取,其主要工艺流程如下：
试回答下列问题：
(1)已知反应①通常在800～900 ℃的条件下进行,产物中有一种可燃性无色气体,当有
1 mol Cl2完全反应时,参加反应的还原剂的物质的量为__1__mol。

(2)反应②通常在800 ℃的条件下进行,通入氩气的目的为__氩气作保护气,防止镁、钛被氧气氧化__；分离反应②的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质,应如何除去杂质？
__将海绵钛置于盐酸中酸洗,然后过滤即可得纯净的钛(合理即可)__(简述操作过程)。

(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是__Cl2、Mg__。

解析：(1)反应①的反应物为TiO2、C、Cl2,结合流程图知有TiCl4生成,利用原子守恒及
800～900 ℃题给信息可知另一气体产物是CO,所以反应的化学方程式为TiO2＋2C＋2Cl2=====
TiCl4＋2CO,在反应中C被Cl2氧化,当有1 mol Cl2完全反应时,参加反应的还原剂(C)的物质的量为1 mol。

(2)反应②中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化,所以加入氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化；此法制得的金属钛中含有少量金属镁,结合镁和钛(题中信息：钛耐腐蚀)的性质可知,可采用盐酸或硫酸酸洗镁和钛的混合物除去Mg。

(3)由流程图知可循环使用的物质为Cl2、Mg。