人教版高一化学必修2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阶段练习

高中化学人教版必修 2 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阶段练习 一、单选题 1．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．氯化钠、淡水 2．海水淡化的研究已经有很长时间的历史了，通过海水淡化可以部分解决淡水紧缺的问题。下列可以实现 海水淡化的实验操作是 A．过滤 B．蒸发 C．蒸馏 D．萃取 3．粗盐中含 2+ 2+ 2- 4Ca ,Mg ,SO 以及泥沙等杂质，为了除去杂质，有以下实验步骤进行提纯：①加适量盐酸； ②加过量 Na2CO3 溶液；③过滤；④加过量 NaOH 溶液；⑤加过量 BaCl2 溶液。以上操作顺序错误的为（ ） A．⑤②④③① B．②⑤④③① C．④⑤②③① D．⑤④②③① 4．下列变化过程中，涉及到化学变化的选顶是（ ） A．用蒸馏法将海水淡化为饮用水 B．生石灰被用作干燥剂后失效 C．用四氯化碳萃取碘水中的碘 D．通过过滤除去粗盐中的不溶性杂质 5．下列说法正确的是 A．工业上从海水中提取金属镁的最后一步是将镁蒸汽在 N2 中冷却 B．用铂丝蘸取某溶液在酒精灯火焰上灼烧时，火焰呈黄色，说明该溶液中含 Na+ C．NaCl 溶液中含有的 Mg2+杂质可用澄清石灰水除去 D．溴和碘在水中溶解度都很小却均易溶于酒精，故可用酒精萃取溴水和碘水中的溴、碘 6．从淡化海水中提取溴的流程如下： 下列有关说法不正确的是( ) A．X 可用 2 3Na SO 饱和溶液 B．步骤Ⅲ发生的离子反应为 2 22Br Cl 2Cl Br    C．工业上每获得 1 mol 2Br ，至少需要消耗标准状况 2Cl 22.4 L D．步骤Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸馏 7．海水中质量百分含量最高的元素（ ） A．Na B．K C．Cl D．S 8．过滤后的食盐水中仍含有可溶性的 2CaCl 、 2MgCl 、 2 4Na SO 等杂质。通过如下几个实验步骤，可制 得纯净的食盐水：①加入稍过量的 2 3Na CO 溶液；②加入稍过量的 NaOH 溶液；③加入稍过量的 2BaCl 溶 液；④滴入适量稀盐酸；⑤过滤。正确的操作顺序是（ ） A．②③①④⑤ B．①②③⑤④ C．③②①⑤④ D．③②①④⑤ 9．我国古代曾用火烧孔雀石的方法炼铜。孔雀石的主要成分是 Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是（ ） A．焦炭还原法 B．湿法炼铜 C．铝热还原法 D．电解冶炼法 10．下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬,可用铝热法制备的有( )。 A．①②④ B．①②③⑤ C．①③④⑤ D．①②③④⑤ 11．在海水提溴过程中，常用热空气或水蒸气将溴吹出，是因为溴单质（ ） A．化学性质稳定 B．沸点低，易挥发 C．不溶于水 D．易升华 12．不需要通过氧化还原反应就能从海水中获得的物质是 A．液溴 B．精盐 C．钠 D．烧碱 13．从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海水制碘的说法，不正确的是( ) A．步骤 1 在坩埚中灼烧 B．试剂 X 应具有氧化性 C．有机溶剂可选择乙醇 D．步骤 2 要用到分液漏斗 14．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法正确的是 A．冶炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等，其中焦炭的作用是氧化剂 B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应 C．工业上 Mg 由电解熔融的 MgO 制取，Na 由电解熔融的 NaCl 制取 D．越活泼的金属越容易冶炼 15．海洋约占地球表面积的 71％，对其进行开发利用的部分流程如图所示。下列说法不正确．．．的是（ ） A．可用 BaCl2 溶液除去粗盐中的 SO42- B．从苦卤中提取 Br2 的反应的离子方程式为：2Br-+Cl2===2Cl-+Br 2 C．试剂 1 可以选用石灰乳 D．工业上，电解熔融 Mg（OH）2 冶炼金属镁 16．下列物质中，工业上常用电解法冶炼的是（ ） A．Fe B．Na C．Cu D．Ag 17．下列过程中，利用海洋资源但未涉及氧化还原反应的是（ ） A．海带提碘 B．工业制氯气 C．海水制盐 D．海水提溴 18．从海水中提取溴常用的一种工艺涉及以下过程： ①氧化：用 Cl2 将海水中的 NaBr 氧化成 Br2； ②将海水浓缩； ③提取：用 Cl2 将 HBr 氧化成 Br2 得到产品； ④富集：用空气和水蒸气将 Br2 吹入吸收塔与吸收剂 SO2 水溶液反应生成 HBr；则正确的步骤为( ) A．②①③④ B．①②③④ C．②①④③ D．③②①④ 二、综合题 19．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素(以 I-形式存在)。实验室中从海藻中提取碘的流程如图所示： (1)实验操作②的名称是_______，所用主要仪器名称为_______。 (2)操作②可供选择的有机试剂是______(填序号) A．酒精 B．四氯化碳 C．苯 (3)在操作③中，溶液中生成少量氯化碘(其性质类似于氯气)，为消除此杂质，使碘全部游离出来，应加入适 量______(填序号)溶液，反应的离子方程式为______。 A．KIO3 B．HClO C．KI D．Br2 (4)利用碘的有机溶液得到单质碘的方法是______。 20．关于铝热反应的现象有如下描述：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 、 2 3Fe O 、 2 3Al O 、 Fe 的熔点、沸点如表所示： 物质 Al 2 3Fe O 2 3Al O Fe 熔点/℃ 660 1565 2054 1535 沸点/℃ 2467 3414 2980 2750 （1）某同学推测，铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金，因为该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁的 低，此时液态的铁和铝形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？________（填“合理”或“不合理”）。 （2）设计一个简单的实验，证明上述熔融物中含有金属铝，填写下列表格： ①所用试剂 ______ ②实验操作及现象 ______ ③有关反应的化学方程式 ______ （3）欲在常温下溶解该熔融物，下列试剂中最好选用______（填序号），理由是_________________________。 a.浓硫酸 b.稀硫酸 c.硫酸锌溶液 d. NaOH 溶液 21．工业以浓缩海水为原料提取溴的部分过程如下： 某课外小组在实验室模拟上述过程设计以下装置进行实验（所有橡胶制品均已被保护，夹持装置已略去）： （1）实验开始时，A 装置中不通热空气，先通入 a 气体的目的是（用离子方程式表示）_________。 （2）A 装置中通入 a 气体一段时间后，停止通入，改通热空气。通入热空气的目的是_________。 （3）反应过程中，B 装置中 Br2 与 SO2 反应的化学方程式____________________。 （4）C 装置的作用是___________________。 （5）该小组同学向反应后 B 装置的溶液中通入氯气，充分反应得到混合液。 ①一位同学根据溴的沸点是 59℃，提出采用______方法从该混合液中分离出溴单质。 ②另一位同学向该混合液中加入四氯化碳，充分振荡、静置后放出下层液体，这种方法是________。 （6）某同学提出证明反应后 B 装置的溶液中含有溴离子的实验方案是：取出少量溶液，先加入过量新制氯 水，再加入 KI 淀粉溶液，观察溶液是否变蓝色。该方案是否合理并简述理由：_______。 22．世界上绝大部分卤素都存在于海洋。海水晒盐可以得到粗盐和卤水，对粗盐和卤水进一步加工可以得 到氯气、溴以及其他一些重要的化工产品。完成下列填空： (1)工业上用电解饱和食盐水的方法获取氯气。写出电解饱和食盐水的离子方程式_______。若转移 5mol 电 子，生成氯气_______L（标准状况下）。 溴主要以 Br-形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备的 Br2 的操作步骤为： ①一定条件下，将 Cl2 通入浓缩的海水中，生成 Br2 ②利用热空气将 Br2 吹出，并用浓 Na2CO3 溶液吸收，生成 NaBr、NaBrO3、CO2 ③用硫酸酸化步骤②得到的混合物 (2)先在卤水中加入硫酸酸化，然后再通入氯气，硫酸酸化可以提高氯气的利用率，原因是 _______。 (3)写出步骤②化学方程式 _______。 (4)写出步骤③所发生的化学反应方程式并标出电子转移的方向和数目_______。 (5)用上述方法制得的液溴常溶有少量氯气，除去氯气的方法是_______。 参考答案 1．D 【解析】A．海水中 Cl、Br、I 元素均是以化合态存在与海水中，所以要获得氯、溴、碘单质必须要经过化 学变化，故 A 不符合题意； B．海水中 Na、Mg、Al 元素均是化合态存在与海水中，所以要获得钠、镁、铝单质必须要经过化学变化， 故 B 不符合题意； C．从海水中可以获得氯化钠，配制成饱和食盐水，然后电解，即得烧碱、氢气和氯气，是化学变化，故 C 不符合题意； D．通过蒸馏等方法可以从海水中获得淡水，该过程不涉及化学变化；将海水蒸发结晶可以获得氯化钠，该 过程也不涉及化学变化，故 D 符合题意； 综上所述答案为 D。 2．C 【解析】A．海水淡化是将海水中可溶性的盐分除去获得淡水的过程，过滤无法除去海水中可溶性盐，无法 获得淡水，故 A 不符合题意； B．蒸发后得到的是海水中的盐分，不能获得淡水，故 B 不符合题意； C．蒸馏 是把水从海水中分离出来，冷却后获得淡水，故 C 符合题意； D．萃取用于分离在不同溶剂中的溶解度不同的物质，海水中存在大量的盐，不能用萃取的方法淡化，故 D 不符合题意； 答案选 C。 3．B 【解析】粗盐中的 Ca2+可用 Na2CO3 除去，Mg2+用 NaOH 除去， 2- 4SO 用 BaCl2 除去，由于所加试剂均过量， 因此过量的 Ba2+需用 Na2CO3 除去，所以 Na2CO3 要在 BaCl2 之后加入。在加盐酸之前，需先过滤，防止生 成的部分沉淀再次溶解。NaOH 的加入顺序没有特殊要求，只要在过滤前即可，因此操作顺序为⑤②④③① 或④⑤②③①或⑤④②③①，B 不符合题意； 故选 B。 4．B 【解析】A. 蒸馏法将海水淡化为饮用水是利用物质沸点不同，控制温度分离混合物，属于物理变化，故 A 错误； B. 生石灰被用作干燥剂后失效，是因为氧化钙与水反应生成氢氧化钙，属于化学变化，故 B 正确； C. 四氯化碳萃取碘水中的碘，是利用碘单质在四氯化碳和水中的溶解度不同，分离混合物，属于物理变化， 故 C 错误； D. 通过过滤除去粗盐中的不溶性杂质，是利用溶解性不同，分离混合物，属于物理变化，故 D 错误； 故选 B。 5．B 【解析】A．镁和氮气反应生成氮化镁，只能在不反应的气体中冷却，如氢气，A 错误； B．用铂丝蘸取某溶液在酒精灯火焰上灼烧时，火焰呈黄色，说明该溶液中含 Na+，B 正确； C．用澄清石灰水除去 NaCl 溶液中含有的 Mg2+，会带进杂质钙离子，C 错误； D．酒精与水混溶，不能用酒精作萃取剂，D 错误； 答案选 B。 6．C 【解析】A. 2 3Na SO 具有还原性，能与溴单质反应生成溴离子，A 正确； B. 步骤Ⅲ发生的离子反应为 2 22Br Cl 2Cl Br    ，B 正确； C. 由流程可知，该工艺先后发生两次反应 2 22Br Cl 2Cl Br    ，故工业上每获得 1 mol 2Br ，至少需要 消耗 2mol 2Cl ，其体积在标准状况下的体积为 44.8 L，C 错误； D. 由于液溴易溶于有机溶剂而不易溶于水，故可以用有机溶剂从溴水中提取溴，该方法涉及的操作有萃取、 分液后得到溴在有机溶剂中形成的溶液，最后根据溶剂和溴的沸点差别较大，用蒸馏法分离出溴，故步骤 Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸馏，D 正确； 答案为 C。 7．C 【解析】海水中质量百分含量前五位的元素分别是氧、氢、氯、钠、镁，故答案为：C。 8．C 【解析】加入 NaOH 溶液的目的是除去镁离子，加入 2BaCl 溶液的目的是除去硫酸根离子，加入 2 3Na CO 溶 液的目的是除去钙离子和过量的钡离子，由此可知，加入 2 3Na CO 溶液一定要在加入 2BaCl 溶液之后，为 了使产生的沉淀不溶解，稀盐酸一定要在过滤后加入，故正确的操作顺序为③②①⑤④或②③①⑤④或 ③①②⑤④，故 C 符合题意。 综上所述，答案为 C。 9．A 【解析】孔雀石受热发生分解反应［实为 Cu(OH)2，CuCO3 的分解反应］：Cu2(OH)2CO3 2CuO＋H2O ＋CO2↑。由 CuO 炼铜，可用焦炭还原法：C＋2CuO 2Cu＋CO2↑；虽然也可用铝热还原法，但既浪费 能源(高温)，又浪费铝，经济效益差；况且我国古代既没有 Al，也没有掌握冶炼 Al 的技术，故 C 项不选。 我国古代没有电，故不可能用电解冶炼法；Cu2(OH)2CO3 和 CuO 都不溶于水，没有强酸，也不可能采用湿 法炼铜，故 A 正确。 故选 A。 10．C 【解析】可用铝热法制备的金属通常具有较高的熔点，且不能比铝活泼。答案选 C。 11．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； 答案选 B。 12．B 【解析】A. 从溴化钠（NaBr）制液溴（Br2）必有氧化还原反应，A 项不符； B. 海水经蒸发结晶得粗盐，再提纯得精盐，无氧化还原反应，B 项符合； C. 从海水中的钠离子（Na+）制得钠单质，必有氧化还原反应，C 项不符； D. 海水制得氯化钠后，电解饱和食盐水得烧碱，发生氧化还原反应，D 项不符。 本题选 B。 13．C 【解析】A．步骤 1 为灼烧操作，应放在坩埚中进行，A 正确； B．加入试剂 X 的目的，是将 I-氧化为 I2，所以 X 应具有氧化性，B 正确； C．乙醇与水互溶，所以选择有机萃取剂时，不可选择乙醇，C 不正确； D．步骤 2 是将碘的 CCl4 溶液与水层分离的操作，也就是分液操作，需要用到分液漏斗，D 正确； 故选 C。 14．B 【解析】A．炼铁时要用到焦炭，它有两个作用，生成还原剂 CO，燃烧放热，维持炉温，则 C 元素化合价 升高，失电子作还原剂，故 A 错误； B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素化合价由+2 价变为 0 价，得电子化合价降低，Cu 元素被还原， 发生还原反应，故 B 正确； C．MgO 的熔点高，电解 MgO 制取 Mg 消耗能源高，应电解熔融的氯化镁制取 Mg，故 C 错误； D．越活泼金属对应的阳离子越难以得到电子被还原，难以冶炼，故 D 错误； 答案为 B。 15．D 【解析】A.氯化钡和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸钡，且氯离子不是杂质离子，故 A 正确； B.氯气能将溴离子氧化为溴单质，然后采用萃取的方法从溶液中获取溴，故 B 正确； C.煅烧贝壳得到 CaO，将 CaO 溶于水得到石灰乳，石灰乳和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，试剂 1 廉价且 原料来源广泛，故 C 正确； D.氢氧化镁受热分解，工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，故 D 错误； 答案：D 16．B 【解析】A．冶炼较不活泼的金属 Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，采用热还原法，故 A 错误； B．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， Na 通常采用电解熔融氯化钠的方法冶炼制备，故 B 正确； C．冶炼较不活泼的金属 Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，采用热还原法，故 C 错误； D．Hg、Ag 用加热分解氧化物的方法制得，故 D 错误； 故答案为 B。 17．C 【解析】A．海带广泛存在于海洋中，从海带中提碘是将化合态的碘转变为单质碘的过程，有元素化合价的 变化，属于氧化还原反应，选项 A 不符合题意； B．氯化钠是海水中的重要资源，工业制氯气的原理是电解饱和食盐水生成 NaOH、 2Cl 、 2H ，有元素化 合价的变化，属于氧化还原反应，选项 B 不符合题意； C．海水晒盐得到粗盐过程中发生物理变化，粗盐提纯过程中发生复分解反应，没有元素化合价的变化，是 非氧化还原反应，选项 C 符合题意； D．海水提溴是将化合态的溴转变为溴单质的过程，利用了海洋资源，且有元素化合价的变化，属于氧化还 原反应，选项 D 不符合题意。 答案选 C。 18．C 【解析】海水提取溴的主要工艺流程为浓缩海水，通 Cl2，得 Br2 溴蒸气，在吸收塔变成 HBr，再通 Cl2，得 Br2，所以其工艺流程为浓缩→氧化→富集→提取，故选 C。 19．萃取分液 分液漏斗 BC C I-+ICl=I2+Cl- 蒸馏 【解析】（1）操作②是利用有机试剂将碘单质从含碘的水溶液中萃取，然后分液分离有机层与水层，操作 名称为萃取分液；萃取分液操作均在分液漏斗中完成(分液时会用到烧杯)，故答案为萃取分液；分液漏斗； （2）从碘水中提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳，酒精和甘油均溶于水，不能作萃取剂，故答 案为 BC； （3）ICl 中 I 元素为+1 价，在操作③中，为使少量的 ICl 中的碘全部游离出来，应加入还原剂使 I 元素还原 为碘单质，选项中只有 KI 项符合，反应离子方程式为 I-+ICl=I2+Cl-，故答案为 C；I-+ICl=I2+Cl-； （4）碘单质和有机试剂能够互溶，分离液液互溶物采用蒸馏，故答案为蒸馏。 20．合理 氢氧化钠溶液 取适量样品置于试管中，加入氢氧化钠溶液；有气泡产生 2 2 22Al 2NaOH 2H O 2NaAlO 3H     （其他合理答案均可） B 稀硫酸能够完全溶解该熔融 物，并且不会有造成环境污染的物质产生 【解析】（1）铁的熔点是 1535℃，沸点是 2750℃，而铝的熔点是 660℃，沸点是 2467℃，在 1535～2467℃ 内，二者均以液体的形式存在，所以能够形成合金，故该同学的解释合理。 （2）要证明熔融物中是否含有单质铝，只需加入 NaOH 溶液，观察有无气泡产生即可，因此证明上述熔 融物中含有金属铝的实验方案是取适量样品置于试管中，加入氢氧化钠溶液，有气泡产生，方程式为 2 2 22Al 2NaOH 2H O 2NaAlO 3H     。 （3）铝和铁在常温下遇到浓硫酸会发生钝化；硫酸锌溶液不能溶解金属铁； NaOH 溶液不能和铁反应， 只能溶解铝。稀硫酸能够完全溶解该熔融物，并且不会有造成环境污染的物质产生，答案选 B。 21．Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 将溴从蒸馏烧瓶 A 中吹出 SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr 吸收未反应完的 Cl2、Br2、SO2 等有毒气体，防止污染空气 蒸馏 萃取分液 不合理，氯水可能过量 【解析】(1)要想使溴离子变成溴单质，则加入的 a 能和溴离子发生反应生成溴单质，氯气能和溴离子发生 置换反应生成溴单质，离子反应方程式为 Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，故答案为 Cl2+2Br-=2Cl-+Br2； (2)溴易挥发，升高温度促进其挥发，所以通入热空气的目的是吹出 Br2，故答案为将溴从蒸馏烧瓶 A 中吹 出； (3)使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的，可知气体 b 为 SO2，发生的反应为 Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4， 故答案为 Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4； (4)氯气不可能完全反应，氯气和溴离子反应生成溴单质，未反应的二氧化硫、氯气和溴都有毒，不能直接 排空，且这几种物质都能和碱反应，所以 C 装置是尾气处理装置，可知 C 的作用为吸收未反应的 Cl2、Br2 和 SO2，故答案为吸收未反应的 Cl2、Br2 和 SO2，防止污染空气； (5)①根据溴的沸点是 59℃，水溶液的沸点相差较大，可以采用蒸馏方法从该混合液中分离出溴单质，故答 案为蒸馏； ②溴易溶于四氯化碳，向混合液中加入四氯化碳，充分振荡、静置后放出下层液体，这种方法叫萃取和分 液，故答案为萃取分液； (6)过量的氯水也能够将碘化钾氧化生成碘单质，导致溶液变蓝，不能证明溶液中含有溴离子，故答案为不 合理；过量氯水也能氧化碘化钾。 22．2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH- 56 海水呈弱碱性，氯气在海水中发生副反应 Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O，造成损耗，加入硫酸可中和海水的弱碱性避免副反应发生 3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+5NaBr+3CO2↑ 加 入溴化钠溶液，搅拌，静置，分液 【解析】(1)电解饱和食盐水时，Cl-失电子生成 Cl2，H2O 得电子生成 H2 和 OH-，反应的离子方程式为 2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-。在反应中，Cl2—2e-，转移 5mol 电子，生成氯气 2.5mol×22.4L/mol=56L （标准状况下）； 答案为：2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-；56； (2) 卤水呈弱碱性，会与 Cl2 反应，硫酸酸化可以提高氯气的利用率，原因是海水呈弱碱性，氯气在海水中 发生副反应 Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O，造成损耗，加入硫酸可中和海水的弱碱性避免副反应发生； 答案为：海水呈弱碱性，氯气在海水中发生副反应 Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O，造成损耗，加入硫酸可中和海水 的弱碱性避免副反应发生； (3)步骤②中，Br2 用浓 Na2CO3 溶液吸收，生成 NaBr、NaBrO3、CO2，反应的化学方程式为 3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+5NaBr+3CO2↑； 答案为：3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+5NaBr+3CO2↑； (4)步骤③中，NaBr、NaBrO3 与硫酸反应，生成 Br2 等，发生的化学反应方程式并标出电子转移的方向和数 目为 ； 答案为： ； (5)用上述方法制得的液溴常溶有少量氯气，除去氯气时，应注意试剂不能吸收 Br2，方法是加入溴化钠溶 液，搅拌，静置，分液； 答案为：加入溴化钠溶液，搅拌，静置，分液。