人教版高中化学必修二第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源课时练习
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资料简介
人教版高中化学必修二第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属 矿物和海水资源课时练习 一、单选题 1.X、Y、Z、M、N 代表五种金属,有以下反应:①Y 与 M 用导线连接放入稀硫酸中, M 上冒气泡; ②M、 N 为电极,与 N 的盐溶液组成原电池,电子从 M 极流出,经过外电路,流入 N 极;③Z+2H2O(冷 水)=Z(OH)2+H2↑;④水溶液中,X+Y2+=X2++Y;则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为( ) A. Z>X>Y>M>N B. Z>Y>X>M>N C. Z>X>Y>N>M D. X>Y>M>N>Z 2.a、b、c、d 为短周期元素。a 的单质既能与强酸反应又能与强碱反应,a 的简单离子与 cd - 含有相同的电 子数,b 原子与 c 原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是( ) A. 简单氢化物的热稳定性:b>c B. 原子半径:b>a>c>d C. 工业上可以电解熔融的 a 的氧化物来制得 a 的单质 D. cd - 中各元素原子的最外层均满足 8 电子稳定结构 3.下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是( ) A. Na B. Al C. Fe D. Ag 4.下列关于资源综合利用和环境保护的化学方程式与工业生产实际不相符的是( ) A. 海水提溴时用 SO 吸收 Br 蒸气: SO Br HO HSO HBrB. 将煤气化为可燃性气体: Cs HO 高温 COg Hg C. 用电解法冶炼金属镁: MgO 熔融 通电 Mg O ↑ D. 燃煤时加入 CaCO 脱硫: CaCO SO O 高温 CaSO CO 5.工业上冶炼单质钠的反应为 2NaCl → 一定条件 2Na+Cl2↑该方法在金属冶炼中被称为( ) A. 电解法 B. 热还原法 C. 热分解法 D. 置换法 6.下列离子在海水中含量最多的是( ) A. 氯离子 B. 镁离子 C. 铁离子 D. 钙离子 7.在熔融状态下,Na 与 KCl 存在可逆反应:Na+KCl ⇌ NaCl+K,通过调整温度,可利用金属 Na 来制取 K。 物质 K Na KCl NaCl 熔点/℃63.6 97.8 770 801 沸点/℃774 883 1420 1413 根据上表中各物质的熔点和沸点,推测由 Na 与 KCl 反应制取 K 的合适温度为( ) A. 770℃ B. 800 ℃ C. 850 ℃ D. 900 ℃ 8.有甲、乙、丙三种金属,把甲、丙浸入稀硫酸中,用导线连接时丙为负极;把乙、甲分别浸入稀硫酸中, 乙生成氢气的速率更大;把丙浸入乙的硝酸盐溶液中,丙的表面有乙析出。这三种金属的活动性由强到弱 的顺序是( ) A. 甲、乙、丙 B. 丙、乙、甲 C. 丙、甲、乙 D. 乙、丙、甲 9.工业上冶炼金属钠通常采用的方法是( ) A. 热分解法 B. 电解法 C. 结晶法 D. 热还原法 10.海洋是非常巨大的资源宝库,以下有关海洋资源开发和利用的说法,错误的是( ) A. 海水中的元素种类很多,富集程度大 B. 海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等 C. 海水中除 H2O 外,还含有 Cl、Na、K、Mg、Ca、S、F 等多种元素 D. 由于与岩石、大气和生物相互作用,海水中溶解和悬浮着大量无机物和有机物 11.若将海水淡化作饮用水使用,下列方法在原理上完全不可行的是( ) A. 利用太阳能使海水蒸馏淡化 B. 加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化 C. 利用电渗析法可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 12.海水提溴时常用热空气或水热气将溴吹出制成粗溴,是因为单质溴( ) A. 性质稳定 B. 沸点低 C. 不溶于水 D. 易升华 13.海水中含量最多的卤素是( ) A. 氟 B. 氯 C. 溴 D. 碘 14.下列化学反应,在从海中提取金属镁的过程中,不会涉及的是( ) A. Mg2++2OH- =Mg(OH)2↓ B. Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O C. MgCl2 (熔融) 电解 Mg+Cl2↑ D. Mg(OH)2 Δ MgO+H2O 15.人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金”在“五金”顺序中,把一种金属的位置向后移一 位,正好符合某化学规律。这种金属和该化学规律是( ) A. 铁、金属活动性顺序表 B. 金、质量守恒定律 C. 银、元素周期律 D. 铜、金属密度顺序表 16.下列具有攀枝花特色的商品中,主要成分属于金属的是( ) A.苴却砚 B.钛零件 C.国胜茶 D.油底肉 A. A B. B C. C D. D 二、综合题 17.海水是人类宝贵的自然资源,从海水中可以提取多种化工原料,部分流程如下图。 请回答下列问题: (1)请写出海水淡化的两种方法:________、 ________。 (2)通入热空气吹出 Br2 , 利用了 Br2 的 ________(填序号)。 a.氧化性 b.还原性 c.挥发性 (3)操作Ⅰ用 SO2 水溶液吸收 Br2 , 有关反应的离子方程式为________。 (4)写出操作Ⅱ通氯气后发生的离子方程式________。 (5)为使母液中的 MgCl2 转化为 Mg(OH)2 , 从原料来源及经济效益角度考虑, 试剂①最好选用 ________ 。 a.氨水 b.氢氧化钙 c.氢氧化钠 (6)操作Ⅲ的化学方程式为________ 。 18.海洋是一座巨大的化学资源宝库,从中可以提取多种化学物质。从淡化海水中提取溴是海水综合利用的 重要途径,其流程如图: 完成下列填空 (1)写出一种工业上海水淡化的方法________。 (2)过程Ⅱ中物质 X 可以选 SO2 吸收溴,写出该反应的化学方程式________。 (3)过程I、Ⅱ要达到的目的是________。 (4)写出过程Ⅲ反应的离子方程式________。 19. (1)H2O 的沸点高于 H2S 是因为________;H2O 分子比 H2S 分子稳定是因为________。 (2)Al 和铁红发生铝热反应的化学方程式________,该反应的用途是________(任写一条)。 20.除了金、铂等极少数金属外,绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。利用金属活泼性的不同, 可以采用不同的冶炼方法获取金属。 (1)“霍尔一埃鲁铝电解法” 是以氧化铝为原料、冰晶石为熔剂通过电解的方法制得铝,该反应的化学方程 式是________。 (2)获得金属锰一般用“ 铝热法”,即在高温下用铝与二氧化锰反应,该反应的化学方程式是________,其中的 还原剂是________。 (3)“ 皮江法” 冶炼镁的工业流程如下所示: ①气体 a 是________; ②粉碎、粉磨的目的是________和________; ③还原炉中将空气抽出,使炉内近似真空的原因是________。 答案解析部分 一、单选题 1.【答案】 A 【解析】①Y 与 M 用导线连接放入稀硫酸中,M 上冒气泡,说明 M 作为原电池的正极,活泼性 MN;③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑,Z 的化学性质非常活泼;④水溶 液中,X+Y2+=X2++Y,X 可以置换出 Y 的盐溶液中的 Y,所以活泼性 X>Y,所以五种金属活动性由强到弱的顺 序为:Z>X>Y>M>N; 故答案为:A。 ①Y 与 M 用导线连接放入稀硫酸中, M 上冒气泡,则 Y>M; ②M、N 为电极,与 N 的盐溶液组成原电池,电子从 M 极流出,经过外电路,流入 N 极,则 M>N; ③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑,则 Z 的化学性质活泼; ④水溶液中,X+Y2+=X2++Y,则 X>Y 即 Z>X>Y>M>N 2.【答案】 C 【解析】A.元素的非金属性越强,氢化物越稳定,非金属性 O>S,则氢化物的热稳定性:O>S,即 c>b, 故 A 不符合题意; B.同一周期,从左到右,原子半径逐渐减小,同一主族,从上到下,原子半径逐渐增大,因此原子半径: a>b>c>d,故 B 不符合题意; C.工业上可以电解熔融的氧化铝来制得铝,故 C 符合题意; D. cd - 为 OH- , 其中 H 元素原子的最外层为 2 电子稳定结构,故 D 不符合题意; 故答案为:C。 a、b、c、d 为短周期元素。a 的单质既能与强酸反应又能与强碱反应,a 为 Al 元素;a 的简单离子含有 10 个电子,则 cd - 含有 10 个电子,为 OH- , 则 c 为 O 元素,d 为 H 元素;b 原子与 c 原子的最外层电子数 相同,b 为 S 元素,据此分析解答。 3.【答案】 C 【解析】A.Na 用电解方法冶炼,A 不符合题意; B.Al 用电解方法冶炼,B 不符合题意; C.Fe 采用热还原法冶炼,C 符合题意; D.Ag 用热分解的方法冶炼,D 不符合题意。 故答案为:C。 金属的冶炼一般有电解法、热还原法、热分解法、物理分离法; 电解法:冶炼活泼金属 K、Ca、Na、Mg、Al,一般用电解熔融的氯化物(Al 是电解熔融的三氧化二铝)制 得; 热还原法:冶炼较不活泼的金属 Zn、Fe、Sn、Pb、Cu,常用还原剂有(C、CO、H2 等); 热分解法:Hg、Ag 用加热分解氧化物的方法制得; 物理分离法:Pt、Au 用物理分离的方法制得。 4.【答案】 C 【解析】 A 二氧化硫可以和溴单质发生氧化还原反应生成氢溴酸和硫酸,即 SO Br HO HBr HSO ,故 A 与工业生产相符; B.焦炭在高温下可以和水蒸气发生反应生成氢气和一氧化碳,即 C(s)+H2O(g) 高温 CO(g)+H2(g), 故 B 与工业生产相符; C.Mg 为活泼金属,通常用电解熔融的氯化镁的方法冶炼,MgCl2(熔融) 通电 Mg+Cl2↑,而 MgO 熔点很 高,熔融时耗费大量的能量而增加生产成本,故 C 与工业生产不符; D.燃煤时加入 CaCO3 脱硫的化学方程式为:2CaCO3+2SO2+O2 高温 2CaSO4+2CO2 , 故 D 与工业生产相符; 故答案为:C。 C、由于氧化镁的熔点较高,故冶炼镁用的是熔融的氯化镁 5.【答案】 A 【解析】制备钠这种活泼的金属,用到的是电解法,故 A 项符合题意 故答案为:A 钾钙钠镁铝,用的是电解法;锌铁锡铅铜,用的是热还原法;汞用的是热分解法 6.【答案】 A 【解析】海水当中最多的是水,其次是氯化钠,故含量最多的是氯离子,故 A 符合题意 故答案为:A 解决此类问题需要了解海水的主要成分 7.【答案】 C 【解析】钠的活泼性没有钾强,该反应之所以能发生是因为钾的沸点低于钠的沸点,当其他三种物质均为 液态时,便于生成的 K 蒸气不断逸出,使反应向生成 K 的方向进行而制得 K,所以适宜的温度应该最低高于 K 的沸点,同时要保证其他物质处于液态,所以温度应该大于 801℃,小于 883℃,只有 C 符合; 故答案为:C。 题目有问题,发现 KCl 的熔点高与沸点,故无法作答。 8.【答案】 B 【解析】一般来说,作原电池负极的金属活动性较强,把甲、丙浸入稀硫酸中,用导线连接时丙为负极, 则金属活动性强弱丙>甲;把乙、甲分别浸入稀硫酸中,乙生成氢气的速率更大,不同金属与相同的酸反 应,金属的活动性越强其生成氢气的速率越大,所以金属活动性强弱:乙>甲;把丙浸入乙的硝酸盐溶液 中,丙的表面有乙析出,说明丙的金属活动性大于乙,通过以上分析知,金属活动性强弱顺序是:丙>乙 >甲; 故答案为:B。 甲、丙浸入稀硫酸中,用导线连接时丙为负极 ,故活泼性丙>甲, 乙、甲分别浸入稀硫酸中,乙生成氢 气的速率更大 ,故乙>甲, 把丙浸入乙的硝酸盐溶液中,丙的表面有乙析出 ,故丙>乙 9.【答案】 B 【解析】活泼性不同的金属用不同的冶炼方法如图: ,Na 为活泼金属,应用电解法冶炼, 故答案为 B。 电解法应用在不能用还原法、置换法冶炼生成单质的活泼金属(如钠、钙、钾、镁等)和需要提纯精炼的金属 (如精炼铝、镀铜等)。 10.【答案】 A 【解析】A.海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物,按含量计,水中的 H、O 两种元素,加上 Cl、Na、 K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 等 11 种超过总量的 99%,其他为微量元素,70 余种,总计含有 80 多种 元素,海水中元素种类多,总储量大,富集程度低,因此,从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题, 故 A 符合题意; B.海水淡化的主要方法有:蒸馏法、电渗析法、离子交换法等,故 B 不符合题意; C.在海水中迄今已发现的化学元素达 80 多种。含量较高的元素除组成水的氢、氧元素外,还有氯、钠、 镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、氟等,故 C 不符合题意; D.与岩石、大气和生物相互作用,海水中溶解和悬浮有大量无机物和有机物,海水中主要的化学元素总计 80 多种,故 D 不符合题意; 故答案为 A。 由于海水的体积很大,故富集程度很低。 11.【答案】 B 【解析】A、海水蒸馏能得到蒸馏水,可以将海水淡化,故不选 A; B、明矾只能吸附不溶于水的固体颗粒,加明矾不能使海水中的可溶性盐沉淀而淡化, C、电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水,故不选 C; D、将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法,故不选 D。 故答案为:B; 根据海水的淡化方法进行判断,注意氢氧化铝吸附的是水中的悬浮物。 12.【答案】 B 【解析】通入热空气或水蒸气吹出 Br2 , 利用的是液溴沸点低、易挥发的性质,且溴可溶于水,与化学 性质稳定无关,且溴不具有易升华的性质,B 项符合题意; 故答案为:B。 溴的沸点较低,加热会变为溴蒸气。 13.【答案】 B 【解析】卤族元素包括:F、Cl、Br、I,海水中所含化学元素的含量排序:氧、氢、氯、铜、镁、硫、钙等, 所以海水中含量最多的卤素是氯,故 B 符合题意。 海水中含有最多的含卤化合物是氯化钠。 14.【答案】 D 【解析】A、利用石灰乳把海水中的 Mg2+转化为 Mg(OH)2 沉淀,选项 A 涉及; B、利用盐酸把 Mg(OH)2 转化为 MgCl2 , 选项 B 涉及; C、电解熔融 MgCl2 制得 Mg 和 Cl2 , 选项 C 涉及; D、不涉及氢氧化镁分解生成氧化镁和水,选项 D 未涉及。 故答案为:D。 海水提镁的过程是镁离子与石灰乳反应生成氢氧化镁、氢氧化镁转化为氯化镁,电解氯化镁生成金属镁。 15.【答案】 A 【解析】A.在金属活动性顺序表中,金属活动性强弱顺序是 Sn、Fe、Cu、Ag、Au,所以将铁向后移一位, 遵循金属活动性顺序表规律,A 符合题意; B.这几种金属之间不反应,不最小质量守恒定律,B 不符合题意; C.在元素周期表中,其原子序数大小顺序是 Au、Sn、Ag、Cu、Fe,将 Ag 向后移动一位,不遵循元素周期 律,C 不符合题意; D.这几种金属的密度大小顺序是 Au、Sn、Ag、Cu、Fe,将 Cu 向后移动一位,不遵循密度顺序表,D 不符 合题意; 故答案为:A 熟记金属活动顺序。 16.【答案】 B 【解析】A.苴却砚主要成分是硅酸盐,不是金属,A 不符合题意; B.钛零件主要成分是金属钛合金,B 符合题意; C.国胜茶主要成分是纤维素等有机化合物,C 不符合题意; D. 油底肉主要成分为蛋白质和脂肪,属于有机物,D 不符合题意; 故答案为:B。 本题主要考查金属的概念。金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热 等性质的物质。 据此进行分析解答。 二、综合题 17.【答案】 (1)蒸馏法;电渗析法、离子交换法等中的任意两种 (2)c (3)SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br- (4)Cl2+2Br-=Br2+Cl- (5)b (6)MgCl2(熔融) 电解 Mg+Cl2↑ 【解析】(1)海水淡化可用离子交换法,电渗析法,蒸馏法等 (2)可吹出,说明溴蒸汽沸点低,且易挥发 (3)二氧化硫有还原性,溴有氧化性发生了氧化还原反应 SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br- (4)通入氯气后发生的离子反应为 Cl2+2Br-=Br2+Cl- (5) 为使母液中的 MgCl2 转化为 Mg(OH)2, 从原料来源及经济效益角度考虑 则选用的是氢氧化钙 (6)制取镁为电熔融的氯化镁。化学方程式为 MgCl2(熔融) 电解 Mg+Cl2↑ 海水资源虽然丰富,但大多比较分散比如从海水中提取溴,由于溴的浓度很低,所以需要反复富集来提取, 最难的是理解富集的过程。 18.【答案】 (1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法 (2)SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr (3)富集溴元素 (4)Cl2+2Br-=Br2+2Cl- 【解析】(1)可以采用蒸馏法、电渗析法或离子交换法对海水进行淡化;(2)二氧化硫吸收溴单质,发 生氧化还原反应,生成硫酸和溴化氢,反应的化学方程式是:SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr;(3)步骤Ⅰ得到 的 Br2 的浓度很小,多次用 SO2 反复吸收,最终用 Cl2 处理,可以获得大量的工业溴; 故答案为:富集溴元素;(4)向含溴离子的溶液中通入氯气,生成溴单质和氯离子,反应的离子方程式是: Cl2+2Br-=Br2+2Cl-; (1)海水淡化的方法有蒸馏法,膜法(电渗析、反渗透)、冷冻法、离子交换法等,其中蒸馏法、膜法是是 主要方法 (2)1mol 二氧化硫和 1mol 溴单质及 2mol 水反应生成 1mol 硫酸和 2mol 溴化氢 (3)第一步用氯气置换出溴单质,得浓度稍大的溴溶液;第二步用二氧化硫反复吸收溴单质,为了得到 浓度更大的溴溶液。 (4)氯气置换溴单质:Cl2+2Br-=Br2+2Cl- 19.【答案】 (1)水分子间存在氢键;H-O 键键能大于 H-S 键键能 (2)2Al+Fe2O3 高温 Al2O3+2Fe;焊接钢轨(或冶炼高熔点金属) 【解析】(1) H2O 含有氢键,则熔沸点比 H2S 高;键能越大越稳定,H2O 分子比 H2S 分子稳定是因为 H-O 键 键能大于 H-S 键键能; (2)铁红主要成分是 Fe2O3 , Al 和 Fe2O3 高温条件下发生铝热反应的化学方程式为 AlFeO 高温 FeAlO ;该反应放出大量热,可用于焊接钢轨(或冶炼高熔点金属)。 (1)氢键影响氢化物的沸点,键能影响物质的稳定性; (2)铁红的主要成分是 Fe2O3 , 能与 Al 高温下发生置换反应,反应过程中放出大量热; 20.【答案】 (1) AlO (熔融) 通电 冰晶石AlO ↑ (2)4A+3MnO2 高温 3Mn+2Al2O3;Al (3)CO2;加快反应速率;使反应充分进行;防止生成的镁被空气中的氧气氧化 【解析】(1)该反应为工业电解氧化铝制备铝,其化学方程式为: AlO (熔融) 通电 冰晶石AlO ↑ ; (2)题中 “铝热法”,指铝热反应,所以该反应的化学方程式为 4A+3MnO2 高温 3Mn+2Al2O3 , 该反应 中 Al 的化合价升高,所以 Al 是还原剂;(3)①白云石[CaMg(CO3)2]可以看成为 CaCO3·MgCO3 , 则其 煅烧之后产生的气体为 CO2;②粉碎、粉磨的目的是增加反应物的接触面积,以加快反应速率,同时使得 反应充分进行;③镁是活泼金属,易被空气氧化,所以使炉内近似真空是为了防止制得的镁被空气氧化。 (1)制备铝单质时可以采用电解熔融的氧化铝得到单质铝和氧气; (2)利用铝单质与其他某些金属氧化物可以发生氧化还原反应生成金属单质与铝的氧化物的原理,来制 备某些金属单质或合金的方法叫做铝热法; (3)固体物质参与的反应,接触面积会影响反应速率,接触面积越大,反应速率就越快。

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