人教版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第5讲海水资源的开发利用环境保护与绿色化学含答案

这是一份人教版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第5讲海水资源的开发利用环境保护与绿色化学含答案
课时跟踪练14一、选择题1．海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是(　　)A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收解析：A项，向苦卤中通入Cl2时发生的反应：Cl2＋2Br－=== 2Cl－＋Br2，故其目的是提取溴，正确；B项，可将粗盐溶解、过滤除去难溶性杂质，然后向滤液中加入沉淀剂，过滤后调节滤液pH以除去可溶性杂质，最后重结晶可得精盐，正确；C项，工业生产常选用廉价的Ca(OH)2作为沉淀剂，错误；D项，由于通入Cl2后所得溶液中Br2的浓度很小，因此利用Br2的挥发性，可先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原为HBr进行富集，正确。答案：C2．(2020·吉林长春重点中学联考)光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物等发生光化学反应形成的二次污染物，形成过程如图所示。下列说法正确的是(　　)A．光化学烟雾中各成分都具有强还原性B．汽车尾气排放的氮氧化物来源于燃油中的含氮物质C．燃油汽车安装尾气转化装置有利于遏制光化学烟雾的发生D．同一地区，相同条件下，冬季比夏季更易生成光化学烟雾解析：A项，根据题图，光化学烟雾中含O3、HNO3等强氧化性物质，错误；B项，汽车燃油一般是汽油，汽油来自石油的分馏和裂化，石油是多种碳氢化合物组成的混合物，几乎不含N元素，NOx是高温下，空气中N2和O2化合而成，错误；C项，安装尾气转化装置，可减少NO、碳氢化合物等污染物的排放，正确；D项，夏季日照强度大，常成为光化学烟雾的多发季节，错误。答案：C3．(2020·河北衡水中学第四次调研)南海是一个巨大的资源宝库，开发利用海水资源是科学研究的重要课题，如图为海水资源利用的部分过程。下列有关说法不正确的是(　　)A．海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法B．氯碱工业中采用阳离子交换膜可提高产品的纯度C．由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2的关键是要低温小火烘干D．溴工业中③、④的目的是富集溴元素，溴元素在反应③、⑤中均被氧化，在反应④中被还原解析：A项，海水淡化分离水与盐类物质，则主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法，正确；B项，氯碱工业中阳极上生成氯气，阴极上生成氢气、NaOH，且阳离子向阴极移动，采用阳离子交换膜可提高产品的纯度，正确；C项，HCl可抑制镁离子水解，则由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2的关键是要在干燥的氯化氢气流中烘干，错误；D项，海水中溴离子浓度较低，反应③、⑤中Br元素的化合价升高，而反应④中Br元素的化合价降低，则溴元素在反应③、⑤中均被氧化，在反应④中被还原，正确。答案：C4．(2020·山东潍坊联考)火电站是电力的主要来源之一，火电站是利用煤燃烧进行发电，同时产生污染物，如下图是火电站的工作示意图。下列叙述不正确的是(　　)A．火电站产生的SO2、NO2等气体能形成酸雨B．加高火电站的烟囱可减少尾气中CO的含量C．静电沉淀器除尘利用了胶体的性质D．向煤中加入CaO，可以减少SO2的排放解析：A项，火电站产生的SO2、NO2等气体能与空气中的氧气、水蒸气结合形成酸雨，正确；B项，加高火电站的烟囱，无法减少尾气中CO的含量，错误；C项，静电沉淀器除尘利用了胶粒都带有电荷的性质，正确；D项，向煤中加入的CaO，可与空气中的氧气、煤中的硫反应，生成硫酸钙，可以减少SO2的排放，正确。答案：B5．(2020·广东顺德第四次模拟)蔗糖与浓硫酸反应的探究实验改进装置如图所示，该实验设计更加体现了“绿色”“微型”的特点。下列说法正确的是(　　)A．该实验体现了浓硫酸的脱水性、酸性和强氧化性B．反应中，品红褪色，加热后又恢复红色C．紫色石蕊先变红后褪色D．该装置无法证明二氧化硫具有氧化性解析：A项，蔗糖先变黑后体积膨胀，表明浓硫酸具有脱水性和强氧化性，但没有表现出酸性，不正确；B项，反应中，SO2使品红褪色，生成的不稳定的无色物质加热后又分解，恢复原来的红色，正确；C项，SO2只能使紫色石蕊试液变红色，但不能褪色，不正确；D项，SO2与Na2S溶液反应，生成淡黄色的沉淀，证明二氧化硫具有氧化性，不正确。答案：B6．用下列两种途径制取H2SO4，某些反应条件和产物已省略。下列有关说法不正确的是(　　)途径①：Seq \o(――→,\s\up15(浓硝酸))H2SO4；途径②：Seq \o(――→,\s\up15(O2))SO2eq \o(――→,\s\up15(O2))SO3eq \o(――→,\s\up15(H2O))H2SO4A．途径①反应中体现了浓硝酸的强氧化性和酸性B．途径②的第二步反应在实际生产中可以通过增大O2的浓度来降低成本C．由途径①和②分别制取1 mol H2SO4，理论上各消耗1 mol S，各转移6 mol电子D．途径②与途径①相比更能体现“绿色化学”的理念解析：A项，途径①反应的化学方程式可表示为S＋6HNO3(浓)===H2SO4＋6NO2↑＋2H2O，浓硝酸只体现了强氧化性，没有体现出酸性，错误；B项，氧气来源于空气，价格较低，增大氧气的浓度可提高二氧化硫的转化率，从而降低成本，正确；C项，途径①和②其中的硫元素的价态都是从0价升高到＋6价，正确；D项，途径①中会产生NO2有害气体，则有途径②与途径①相比更能体现“绿色化学”的理念，正确。答案：A7．下列关于海水知识的说法不正确的是(　　)A．海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用B．海水既苦又涩，不能直接利用C．海水中某些金属元素总储量很大，但富集程度却很低D．海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合解析：海洋约占地球表面积的71%，是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海水水资源的利用和海水化学资源的利用具有非常广阔的前景，故A项正确；海水可直接利用，如：用潮水发电，从海水中可直接提取食盐NaCl，提取镁，提取溴等物质，故B项错误；海水中金元素储量约为5×107 t，1 t海水中含量约为4×10－6 g，富集程度低，故C项正确；海水淡化应考虑生产可行、经济效益高、资源充分利用，海水淡化应同化工生产、能源技术结合，故D项正确。答案：B8．(2020·辽宁第三次模拟)化学与生活、环境密切相关，下列有关说法正确的是(　　)A．污水中Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等有毒，可用Cl2处理B．采取“静电除尘”“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”等方法，可提高空气质量C．谷氨酸一钠用于调味，小苏打不可用于油污清洗D．我国全面启动的北斗导航系统的信号传输与硅有关解析：工业上通常采用沉淀法来处理重金属离子的污染，故用氯气无法除去污水中Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等重金属离子，A项错误；采取“静电除尘”可以除去空气中的细小微尘，“燃煤固硫”可以减少空气中的SO2含量，“汽车尾气催化净化”可以减少汽车尾气中的NOx，可提高空气质量，B项正确；谷氨酸一钠用于调味，小苏打除作发酵粉之外，还可以防臭，去除污垢，小苏打可用于油污清洗，C项错误；我国全面启动的北斗导航系统的信号传输，主要与二氧化硅有关，D项错误。答案：B二、非选择题9．(1)某化学家根据“原子经济”的思想，设计了如下制备H2的反应步骤：①CaBr2＋H2Oeq \o(=====,\s\up15(750 ℃))CaO＋2HBr；②2HBr＋Hgeq \o(=====,\s\up15(100 ℃))HgBr2＋H2↑；③HgBr2＋________eq \o(=====,\s\up15(250 ℃))________＋________；④2HgOeq \o(=====,\s\up15(500 ℃))2Hg＋O2↑；请你根据“原子经济”的思想完成上述步骤③的化学方程式：____________________________________________________；并根据“绿色化学”的思想评估该方法制H2的主要缺点：____________________________________________________________________________________________________________。(2)利用核能分解水制氢气，是目前正在研究的课题。如图是其中的一种流程，其中用了过量的碘。完成下列反应的化学方程式：反应①：____________________________________________；反应②：___________________________________________；此法制取氢气的最大优点是___________________________。解析：(1)根据“原子经济”可知，最终反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，根据盖斯定律将反应：(①＋②＋③)×2＋④可知，反应③为HgBr2＋CaOeq \o(=====,\s\up15(250 ℃))HgO＋CaBr2；该方法中需要750 ℃，消耗能量高，且有重金属污染。(2)由制备氢气的过程可知，反应①是SO2＋I2＋2H2Oeq \o(=====,\s\up15(100～120 ℃))H2SO4＋2HI，反应②为2H2SO4eq \o(=====,\s\up15(900 ℃))2H2O＋2SO2↑＋O2↑，用该法制取氢气最大的优点是SO2和I2循环使用，避免了污染环境。答案：(1)HgBr2＋CaOeq \o(=====,\s\up15(250 ℃))HgO＋CaBr2　循环过程需要很高的能量，且使用重金属汞，会产生污染(2)SO2＋I2＋2H2Oeq \o(=====,\s\up15(100～120 ℃))H2SO4＋2HI　2H2SO4eq \o(=====,\s\up15(900 ℃))2H2O＋2SO2↑＋O2↑　SO2和I2可循环使用，无污染10．(2020·福建师范大学附中期中考试)为更有效地处理工业废气中的SO2，减少大气污染，科学家不断对相关反应进行研究尝试。(1)按每年全国发电燃煤8亿吨，煤中硫的质量分数以2%计，若不经过脱硫处理，则会有________亿吨SO2排放到大气中(假设S全部转化为SO2)。(2)下列物质中，能吸收SO2的有________(填字母)。a．氨水　　　　　　 b．酸性KMnO4溶液c．生石灰 d．Na2CO3溶液(3)某工厂采用(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合溶液A吸收废气中的SO2并制备(NH4)2SO3·H2O，过程如图所示：①“吸收”过程中，溶液中(NH4)2SO3和NH4HSO3物质的量之比变________(填“大”或“小”)；②“制备”过程中，溶液B中发生反应的化学方程式是_____________________________________________________；③检验产品(NH4)2SO3·H2O中含有少量SOeq \o\al(2－,4)的方法如下：取少量产品加水溶解，________________________________________(将实验操作和现象补充完整)。解析：(1)燃煤8亿吨，煤中硫的质量分数以2%计，则硫元素的质量为0.16亿吨，产生的SO2中硫元素也为0.16亿吨，则m(SO2)＝0.32亿吨。(2)SO2为酸性氧化物，能与碱溶液和碱性氧化物反应，酸性：H2SO3>H2CO3，SO2可与Na2CO3溶液反应，氨水、Na2CO3溶液、生石灰均可吸收SO2，SO2具有还原性，能被强氧化剂酸性KMnO4溶液吸收。(3)①“吸收”过程中的反应为SO2＋H2O＋(NH4)2SO3===2NH4HSO3，随着吸收，(NH4)2SO3减少，NH4HSO3增多，溶液中(NH4)2SO3和NH4HSO3的物质的量之比变小；②“制备”过程中，溶液B中反应的化学方程式是NH4HCO3＋NH4HSO3=== (NH4)2SO3·H2O↓＋CO2↑；③检验产品(NH4)2SO3·H2O中含有少量SOeq \o\al(2－,4)，应先加酸排除亚硫酸根离子的干扰，再用氯化钡溶液检验，故方法为取少量产品加水溶解，加过量盐酸，充分振荡，再加氯化钡溶液，有白色沉淀产生。答案：(1)0.32　(2)abcd　(3)①小　②NH4HCO3＋NH4HSO3===(NH4)2SO3·H2O↓＋CO2↑　③加过量盐酸，充分振荡，再加氯化钡溶液，有白色沉淀产生11．研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以四种无机碳形式存在，其中HCOeq \o\al(－,3)占95%，写出CO2溶于水产生HCOeq \o\al(－,3)的方程式：_________________。(2)在海洋循环中，通过如图1所示的途径固碳。图1①写出钙化作用的离子方程式：_______________________________________________________________________________；②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自H2O，用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：________＋________===(CH2O)x＋x18O2＋xH2O(3)海水中的溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机碳，可采用如下方法：①气提、吸收CO2，用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如图2所示)，将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂；图2②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x mol·L－1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L－1。解析：(1)溶于海水的CO2与水结合生成碳酸，碳酸电离生成碳酸氢根离子HCOeq \o\al(－,3)，故CO2溶于水产生HCOeq \o\al(－,3)的方程式：CO2＋H2OH2CO3，H2CO3HCOeq \o\al(－,3)＋H＋。(2)①反应物中含有碳酸氢根离子，生成物为碳酸钙，依据元素守恒、电荷守恒得出离子方程式为Ca2＋＋2HCOeq \o\al(－,3)===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O；②光合作用产生的氧气来源于水，即水中的氧原子采用示踪法标记为18O，依据元素守恒配平方程式，xCO2＋2xHeq \o\al(18,2)O===(CH2O)x＋x18O2＋xH2O。(3)①酸化海水，可以使用：稀硫酸，利用分液漏斗滴加，N2的流向为长管进气，短管出气，其装置如图所示；②滴定过程中发生的反应为NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，故n(NaHCO3)＝n(HCl)＝x mol·L－1×y×10－3 L，根据C守恒，海水中溶解无机碳的浓度＝eq \f(x mol·L－1×y×10－3 L,z×10－3 L)＝eq \f(xy,z) mol·L－1 。答案：(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3HCOeq \o\al(－,3)＋H＋(2)①Ca2＋＋2HCOeq \o\al(－,3)===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O　②xCO2　2xHeq \o\al(18,2)O　(3)①见解析　②eq \f(xy,z)12．海水是巨大的化学资源宝库，利用海水可以提取很多物质。利用1：提溴工业。用海水晒盐之后的盐卤可提取溴，提取流程如图1：图1(1)吹出塔中热空气能将溴单质吹出的原因是____________________________________________________________________；蒸馏塔中通入水蒸气进行加热，需要控制温度在90 ℃左右的原因是____________________________________________________。利用2：提镁工业。从海水提取食盐和Br2之后的盐卤中除含有Mg2＋、Cl－外，还含有少量Na＋、Fe2＋、Fe3＋、SOeq \o\al(2－,4)和CO(NH2)2等，还可以用来提取MgCl2、MgO、Mg(OH)2等物质，流程如图2所示：图2(2)用NaClO除去尿素CO(NH2)2时，生成物除盐外，还有能参与大气循环的无毒物质，则该反应的化学方程式为_______________；加入NaClO的另一个作用是____________________________。利用3：淡化工业。(3)海水淡化的方法主要有闪蒸法、离子交换法、电渗析法等。离子交换法淡化海水模拟过程如图3所示。氢型阳离子交换原理可表示为HR＋Na＋===NaR＋H＋；……。羟型阴离子交换树脂填充部分存在的反应有ROH＋Cl－===RCl＋OH－；____________________；_____________________________________________________。图3(4)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图4所示：图4①图中的海水没有直接通入阴极室中，其原因是_________________________________________________________________；②淡化水在________室(填“X”“Y”“Z”“M”或“N”)形成后流出。解析：(1)吹出塔中热空气能将溴单质吹出的原因是由于液溴沸点低，易挥发。蒸馏塔中通入水蒸气进行加热，需要控制温度在90 ℃左右是由于温度过低不利于溴的蒸出，而温度过高会蒸出较多水蒸气。(2)加入的NaClO具有强氧化性，尿素具有还原性，在NaClO除去尿素CO(NH2)2时，二者发生氧化还原反应，产生CO2、N2、H2O、NaCl，根据电子守恒、原子守恒，可得反应方程式为3NaClO＋CO(NH2)2===3NaCl＋CO2↑＋N2↑＋2H2O；在提取盐后的盐卤水中含有还原性微粒Fe2＋，而NaClO具有强氧化性，能够将Fe2＋氧化产生Fe3＋，同时NaC1O是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，Fe3＋与水解产生的OH－结合形成Fe(OH)3沉淀，因此加入NaClO的另一个作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，并形成Fe(OH)3沉淀除去。(3)交换树脂中发生的是复分解反应，结合图示可知进入羟型交换树脂的是氢离子、氯离子和硫酸根离子，其中阴离子与交换树脂反应产生的氢氧根与氢离子会反应，涉及的反应有ROH＋Cl－===RCl＋OH－；2ROH＋SOeq \o\al(2－,4)===R2SO4＋2OH－；H＋＋OH－===H2O。(4)①海水为混合物，其中含有大量的Mg2＋、Ca2＋等阳离子，而阴极在电解时水放电产生H2的同时会产生OH－，OH－易与Mg2＋、Ca2＋反应生成Mg(OH)2和Ca(OH)2等沉淀附着在电极表面或堵塞交换膜，因此不能将海水直接通入阴极室；②X、Y、Z、M中均加入海水，根据电解装置可知左侧为电解池的阳极，右侧为阴极，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，由此可分析Y中的Cl－会通过阴离子交换膜进入左侧X室，而其中的Na＋则通过阳离子交换膜进到右侧Z中；同理M中的阳离子Na＋会通过阳离子交换膜进到右侧阴极区N中，其中的阴离子Cl－会通过阴离子交换膜进入Z中，而Z中的阴、阳离子都无法透过相应的交换膜，因此能得到淡水的是Y、M，而Z中的氯化钠浓度增大。答案：(1)溴单质的沸点低，溴单质易挥发　温度过低不利于溴的蒸出，温度过高会蒸出较多水蒸气(2)3NaClO＋CO(NH2)2===3NaCl＋CO2↑＋N2↑＋2H2O　将Fe2＋氧化为Fe3＋，并形成Fe(OH)3(3)2ROH＋SOeq \o\al(2－,4)===R2SO4＋2OH－　H＋＋OH－===H2O　(4)①海水中含有较多的Mg2＋、Ca2＋等阳离子，阴极放电产生OH－，OH－容易与Mg2＋、Ca2＋反应生成Mg(OH)2和Ca(OH)2等沉淀附着在电极表面或堵塞交换膜　②Y、M