高考化学二轮复习 第十章化学与可持续发展第一节利用金属矿物和海水

魁夺市安身阳光实验学校第十章化学与可持续发展第一节开发利用金属矿物和海水资源
1. 铝的活泼性较强，直到十八世纪人类才开始将Al 从它的化合物中冶炼出来。

当时 铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用Al 制作的，现在还保
存在大英博物馆中。

下列冶炼铝的方法正确的是( )
A ．Al 2O 3 (熔融) 电解,Al
B ．Al 2O 3 ――→盐酸 AlCl 3(熔融)电解,Al
C ．Al(OH)3 ――→H 2高温 Al
D ．Al 2O 3
――→C 或CO 高温
Al 解析：H 2、CO 、C 等皆不能使Al 2O 3或Al(OH)3还原为Al ，C 、D 不正确。

AlCl 3 是分子晶体，熔融后不导电，B 不正确。

答案：A
2．下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是( ) A ．Cr 2O 3 B ．MnO 2 C ．MgO D ．V 2O 5
解析：铝热反应的本质是铝置换活动性比它弱的金属。

答案：C
3．(2010·模拟精选，山东威海一模)下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A ．从海水中可以得到NaCl ，NaCl 是制造化肥的原料
B ．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C ．海水中含有碘元素，只需将海水中的碘升华就可以得到碘单质
D ．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
解析：本题考查卤族元素的用途、存在形式及其变化，侯德榜制碱法得
到小苏打 的同时得到氯化铵可以作化肥。

蒸发制盐是物理变化，海水中的碘不是单质，潮 汐发电是将动能转化为电能。

答案：A
4．许多国家十分重视海水资源的综合利用。

不需要化学变化就能够从海水中获得的 物质是( )
A ．氯、溴、碘
B ．钠、镁、铝
C ．烧碱、氢气
D ．食盐、淡水
解析：从海水中获得氯、溴、碘、钠、镁、铝、烧碱、氢气等物质都需要经过化 学变化，多数需用电解的方法。

答案：D
5．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的高碘卤水中，采用如图所示的
工艺流程生产单质碘：
试回答：
(1)乙、丁中溶质的化学式：乙________，丁________。

(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是( )
A．除去未反应的NO－3B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作可提纯I2的两种方法是________和______(不要求写具体步骤)。

(4)实验室检验I2的方法是
__________________________________________________。

(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)
_______________________________________________________________ ________。

解析：先理解从高碘卤水中提取碘的过程，再结合Ag、Fe、Cl2等单质、化合物的性质、操作目的即可解答相关问题。

根据提取I2的过程：首先I－＋Ag＋===AgI↓，甲即AgI。

加入Fe粉后，在
水中发生反应生成FeI2和Ag；在FeI2溶液中通入足量Cl2，则3Cl2＋
2FeI2===2I2＋2FeCl3；用H2SO4浸洗是除去未反应的Fe，使Ag回收利用。

提取I2可以用升华或萃取的方法。

答案：(1)FeI2FeCl3(2)C (3)升华萃取(4)用淀粉溶液，若变蓝色则有I2，否则无I2
(5)2AgI 2Ag＋I2
6. 钛(Ti)因为具有神奇的性能，越来越引起人们的关注。

常温下钛不与非金属、强酸、
强碱反应，红热时，却可以与常见的非金属单质反应。

钛是航空、工、电力等方
面的必需原料。

地壳中含钛矿石之一——金红石(主要成分是TiO2)。

目前大规模生
产钛的方法是：
第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。

该反应的化学方程式为__________________。

该反应的还原剂是________________。

第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件与TiCl4反应制得金属
钛。

(1)写出此反应的化学方程式
_______________________________________________________________________。

(2)简述由上述所得产物中获得金属钛的步骤
_______________________________________________________________________。

解析：(1)化学方程式的书写可直接根据题中所给出的条件和反应物、生
成物来写。

(2)提取金属钛时，结合题目中所给信息，常温下钛不与强酸反应，但镁
能溶解，从而可选择用盐酸提纯。

答案：TiO 2＋2C ＋2Cl 2=====高温TiCl 4＋2CO C (1)TiCl 4
＋2Mg=====△Ti ＋2MgCl 2
(2)加入足量盐酸，除去过量金属镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体得到金
属钛
一、 选择题
1． 人类历史上大量生产和使用铝、铁、钛、铜四种金属单质的时间顺序是
( )
A ．铜、铁、铝、钛
B ．铁、铝、铜、钛
C ．铜、铁、钛、铝
D ．铁、铜、铝、钛
解析：金属越不活泼，发现越早，金属越活泼，得到这些金属单质越难，
发现越迟。

铝和钛相比，钛在地壳中含量较少，钛的大量生产和使用只是近些年引起重视。

答案：A
2． 工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。

选用不同方法冶
炼不同金属的主要依据是( )
A ．金属在自然界中的存在形式
B ．金属元素在地壳中的含量
C ．金属阳离子得电子的能力
D ．金属熔点的高低
解析：工业冶炼金属采用不同的方法，主要是依据金属阳离子得电子能力
的不同，
C 项正确。

答案：C
3． (2010·模拟精选，山西大同一模)下列说法正确的是( )
A．使元素的化合态转化成游离态的过程就是还原的过程
B．高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭和空气。

工业上就是用焦炭还原铁矿石以制得生
铁
C．电解熔融氧化铝时，每还原出1 kg铝，必有约111 mol电子转移
D．工业上常用电解NaCl水溶液的方法制取金属钠
解析：元素有金属元素和非金属元素之分，使金属阳离子转化为金属单质的过程是借助还原反应。

与之相反，使非金属阴离子转化为非金属单质的过程则是借助氧化反应，如2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2。

所以选项A不正确。

高炉炼铁中起还原剂作用的是CO，而并非焦炭，B错。

Al－3e－===Al3＋，
冶炼1 kgAl共获得电子：n(e－)＝1 000 g
27 g·mol－1
×3＝111.1 mol所以C正确。

D中NaCl水溶液里的H＋得电子能力远比Na＋强，所以不可能得到Na，只能得到H2。

答案：C
4．水资源非常重要，联合国确定为国际淡水年。

下列关于水的说法错误的是( )
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少
D．0℃以上，温度越高，水的密度越小
解析：4℃时水的密度最大。

答案：D
5. 已知MnO、MgCl2的熔点分别为2 800℃、604℃，将MgO、MgCl2加热熔融
后通电电解，都可得到金属镁。

海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁，正确的方法是( )
A．海水――→
NaOH Mg(OH)
2――→
电解Mg
B．海水――→
HCl MgCl
2溶液―→MgCl2(熔融)――→
电解Mg
C．海水――→
石灰乳Mg(OH)
2――→
灼烧MgO――→
电解Mg
D．海水――→
石灰乳Mg(OH)
2――→
HCl MgCl
2溶液―→MgCl2(熔融)――→
电解Mg 解析：工业问题除理论上可行外还要考虑设备、原料、成本等问题。

从理论上看A方法使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解，因此不可行；B方法中得不到MgCl2，C方法中电解MgO时，
由于MgO 的熔点很高，耗能大，所以经济效益差。

答案：D
6． 实验室欲使1.6 g Fe 2O 3完全被还原，事先应准备的CO 气体的状况下的
体积为( )
A ．672 mL
B ．336 mL
C ．大于672 mL
D ．小于336 mL 解析：由Fe 2O 3＋3CO=====△2Fe ＋3CO 2知1.6 g Fe 2O 3完全反应参加反应的CO 的体积标况下应为672 mL ，但因为CO 为易爆气体而且要使生成Fe 在CO 气流中冷却，必须通入更多的CO 。

答案：C
7． 除去食盐溶液中的Ca 2＋
、Mg 2＋
、SO 2－
4
等杂质，需加入NaOH 、Na 2CO 3、BaCl 2
和盐酸，加入顺序正确的是( )
A ．NaOH Na 2CO 3 BaCl 2 HCl
B ．Na 2CO 3 BaCl 2 HCl NaOH
C ．BaCl 2 HCl NaOH Na 2CO 3
D ．NaOH BaCl 2 Na 2CO 3 HCl
解析：只要符合Na 2CO 3在BaCl 2之后，HCl 在最后即可。

答案：D
8． 海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。

从海水中提取镁，可以按照
如下步骤：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶，过滤，干燥产物；④将所得产物熔融后电解。

关于提取镁，下列说法不正确的是( ) A ．此法的优点之一是原料来源丰富
B ．进行①②③步操作的目的是从海水中提取氯化镁
C ．第④步电解会产生氯气
D ．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应。

解析：利用海水和贝壳符合原料来源丰富。

①步用于生成氢氧化钙，包括分解和化合两个反应，②步用于生成氢氧化镁，为复分解反应，③步用于制备氯化镁，也是复分解反应，④步为电解熔融氯化镁得到镁，为分解反应。

该过程中未发生置换反应。

答案：D
9． 从海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入Cl 2后用升华的方法
将置换的碘提纯。

但浸取液中通入Cl 2时会生成少量性质类似于Cl 2的ICl
和IBr ，为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，应加入适量
的( )
A ．CaO
B ．KI
C ．H 2O
D ．酒精
解析：ICl 、IBr 性质类似于Cl 2、KI 与ICl ，IBr 发生以下反应： KI ＋ICl ＝I 2＋KCl KI ＋IBr ＝I 2＋KBr 。

答案：B
10． 诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常
有效的烯烃复分解催化剂。

工业上冶炼钼的化学反应物质为： ①2MoS 2＋7O 2=====高温2MoO 3＋4SO 2 ②MoO 3＋2NH 3·H 2O===(NH 4)2MoO 4＋H 2O
③(NH 4)2MoO 4＋2HCl===H 2MoO 4↓＋2NH 4Cl ④H 2MoO 4=====高温MoO 3＋H 2O ⑤用还原剂将MoO 3还原成金属钼。

则下列说法正确的是( )
A ．MoS 2煅烧产生的尾气可直接排放
B ．MoO 3是金属氧化物，也是碱性氧化物
C ．H 2MoO 4是一种强酸
D ．利用H 2、CO 和铝分别还原等量的MoO 3，所消耗还原剂的物质的量之比为
3∶3∶2
解析：A 项明显错，生成物SO 2对环境污染严重；B 项，根据②中生成物(NH 4)2MoO 4可知，该化合物属于盐，对应的酸是H 2MoO 4，故MoO 3不属于碱性氧化物。

B 项错；C 项，根据反应③H 2MoO 4是一种不溶性酸。

可想象溶液中c (H ＋
)不可能很大，故不可能是强酸；D 项1 mol H 2，1 mol CO,1 mol Al
作还原剂时失去的电子数分别为2 mol,2 mol 和3 mol ，故还原等量的MoO 3，转移电子相同，此时n (H 2)∶n (CO)∶n (Al)＝3∶3∶2. 答案：D 二、非选择题
11． 已知有关物质的熔、沸点数据如下表：
请参考上述数据回答下列问题：
工业上常用电解熔融MgCl 2的方法生产金属镁，电解Al 2O 3和冰晶石熔融混合物的方法生产铝。

为什么不用电解MgO 的方法生产镁？理由是_______________________________________________________________
________。

为什么不用电解AlCl3的方法生产铝？理由是
_______________________________________________________________ ________。

解析：根据表中MgO、MgCl2熔、沸点数据可知：MgO的熔点远高于MgCl2。

若采取电解MgO，必须在2 852℃以上，浪费大量的能量。

根据AlCl3的熔点和沸点知，AlCl3应为分子晶体，分子晶体在熔融状态下不导电，所以不能采用电解AlCl3的方法。

答案：MgO熔点太高AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不导电
12．工业上从海水中提取溴可采用如下方法：
(1)向海水中通入Cl2，将海水中的溴化物氧化，其离子方程式为
_______________________________________________________________ ________。

(2)向上述混合液中吹入热空气，将生成的溴吹出用纯碱溶液吸收，其化
学方程式为(不需配平)______________________________。

(3)将(2)所得溶液用H2SO4酸化，使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴，
再用有机溶剂提取溴后还可得到副产品Na2SO4，写出这一过程的化学方程
式
(不需配平)________________________。

(4)这样得到的溴中还混有少量Cl2，怎样除去这些Cl2?
解析：本题考查了根据要求书写离子方程式和化学方程式。

答案：(1)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
(2)3Na2CO3＋3Br2===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2
(3)5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3Br2＋3H2O
(4)在所得溴中加适量可溶性溴化物(如KBr)，充分反应后蒸发，再收集
溴蒸气。

13．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反
应的化学方程式
______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________。

用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。

在干燥的HCl气流中加热
MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是
_________________________________________________。

(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤
_______________________________________________________________ ________。

(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。

溶解时：
_______________________________________________________________。

过滤时：
_______________________________________________________________。

蒸发时：
_______________________________________________________________。

解析：该题利用工业制备金属镁的工业流程综合考查了镁及其化合物的性
质以及化学实验中的基本操作。

(1)根据Cl、H、O三种元素守恒可知，在空气中加热MgCl2·6H2O除生成Mg(OH)Cl或MgO外，还必须有HCl和H2O生成。

MgCl2·6H2O=====
△Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H
2O
MgCl2·6H2O=====
△MgO＋2HCl↑＋5H
2O或
Mg(OH)Cl=====
△MgO＋HCl↑
由上述反应可知MgCl2·6H2O在受热时易发生水解，为抑制其水解，在加热时应不断通入HCl气体。

(2)由于Mg(OH)2难溶于水，Ca(OH)2微溶于水，故要除去Mg(OH)2中的
Ca(OH)2，需要加入试剂使Ca(OH)2转化为易溶于水的物质，从而达到除去杂质Ca(OH)2的目的。

可以选可溶性镁盐，如MgCl2、Mg(NO3)2等。

(3)在溶解固体或稀释液体的过程中，为加速其溶解，常用玻璃棒搅拌；在过滤时，为防止液体外洒，常用玻璃棒“引流”，而在蒸发结晶的过程中，为防止局部过热或晶体飞溅，常用玻璃棒搅拌而使其受热均匀。

答案： (1)MgCl2·6H2O=====
△Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H
2O
MgCl2·6H2O=====
△MgO＋2HCl↑＋5H
2O或Mg(OH)Cl=====
△MgO＋HCl↑
在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2的水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水蒸气，故能得到无水MgCl2
(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤
(3)搅拌，加速溶解
使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒
搅拌，防止因局部过热而使液滴或晶体飞溅
14．(2010·模拟精选，山东烟台一模)实验室中用含少量CO2杂质的CO来还原铁的氧化物Fe x O y并证明CO能够还原Fe x O y，且本身被氧化为CO2，实验所提供的各种仪器和药品如下：
(1)实验时,上述仪器装置的正确连接连接顺序是(填写各接口的代号)。

混
合气体→()，( )接(F)，(E)接( )，( )接( )，( )接( )。

(2)在装置乙中发生反应的化学方程式是
_______________________________________。

(3)在装置甲中发生反应的化学方程式是
_______________________________________。

(4)丙装置中澄清石灰水的作用是
_____________________________________________。

(5)经定量测定，0.4 g Fe x O y与CO反应生成的气体通入过量的澄清石灰水中，生成0.75 g白色沉淀，则Fe x O y中x值是______，y值是______。

(6)实验过程中，能说明CO能够还原Fe x O y的实验现象是
_______________________________________________________________ ________。

能够说明CO被氧化成CO2的实验现象是
_____________________________________。

解析：据实验目的，分析每个装置的作用，然后连接，x、y值的计算依C 守恒关系CO～CO2～CaCO3
n(CaCO3)＝n(CO)＝
0.75 g
100 g·mol－1
＝7.5×10－3 mol
Fe x O y中氧的质量为44×7.5×10－3－28×7.5×10－3＝0.12 g
n(O)＝
0.12 g
16 g·mol－1
＝7.5×10－3 mol
n(Fe)＝
0.4 g－0.12 g
56 g·mol－1
＝0.005 mol，
x
y
＝
2
3。

答案：(1)D C A B H G I (2)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
(3)Fe x O y ＋y CO=====高温x Fe ＋y CO 2 (4)检验CO 2
是否除净
(5)x ＝2，y ＝3 (6)甲中Fe x O y 由红色变黑色 丁中澄清石灰水变浑浊。