高中化学第一节 自然资源的开发利用优秀第2课时2课时同步测试题

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第2课时 海水资源的开发利用


课后篇巩固提升


夯实基础·轻松达标


1.下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法,其中原理上完全不可行的是( )





答案A


解析海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A,明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O,加明矾不能使海水中的盐沉淀出来,所以不能使海水淡化。


2.许多国家十分重视海水资源的综合利用,下列不需要发生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


答案D


解析海水通过蒸发就可以得到食盐和淡水,选项中其他物质必须通过化学反应制得。


3.21世纪以来,国与国之间因对海权的争夺引起的摩擦接连不断,在捍卫主权的同时,人们看重的是海洋这个巨大宝藏,下列有关海洋资源综合利用的说法不正确的是( )


A.利用海水波浪发电是将动能转化为电能


B.从海水中提取溴单质一定伴有化学变化


C.从海水中提取Mg时,最终须通过电解熔融态的MgO得到Mg


D.积极研发海水直接冷却技术,可减少煤炭的使用量,有利于环境保护


答案C


解析MgO熔点高,一般通过电解熔融态的MgCl2制得Mg。


4.海水提镁是镁的重要来源,其步骤是MgCl2→Mg(OH)2→MgCl2·6H2O→MgCl2→Mg。其中没有发生的反应类型是( )


A.氧化还原反应


B.化合反应


C.中和反应


D.分解反应


答案B


解析MgCl2→Mg(OH)2的反应需要加入碱,是复分解反应;Mg(OH)2→MgCl2·6H2O的反应中需要加入酸,是中和反应;MgCl2·6H2O→MgCl2的反应是在加热条件下的分解反应;MgCl2→Mg的反应是通电条件下的分解反应,同时也是氧化还原反应。


5.NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料,下列以NaCl为原料的产品(物质)是( )


①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸


A.①②③④⑤


B.只有①②③④


C.只有①②③⑤


D.只有①②④⑤


答案A


解析电解NaCl的水溶液可制得NaOH、H2、Cl2;H2、Cl2可合成HCl;NaCl溶液又可与CO2、NH3反应来制取NaHCO3;NaHCO3受热分解可得Na2CO3,电解熔融的NaCl可制备金属钠。


6.检验海带中碘元素的实验中,发生如下反应:2H++2I-+H2O2I2+2H2O,下列对该反应的叙述中不正确的是( )


A.I2为氧化产物


B.H2O2既作氧化剂又作还原剂


C.氧化性强弱顺序为H2O2>I2


D.生成1 ml I2时转移2 ml电子


答案B


解析,该反应中I2为氧化产物,H2O2作氧化剂,氧化性由强到弱的顺序为氧化剂>氧化产物,所以氧化性:H2O2>I2;反应中每生成1 ml I2,转移2 ml电子。


7.从海水中可以获得淡水、食盐,也可提取镁和溴等物质。


(1)海水淡化的方法主要有 (填一种)。


(2)从海水中提取镁的流程如图所示:





流程中分离出Mg(OH)2沉淀的方法是 ;写出反应②的化学方程式: 。


(3)从海水中提取溴的主要反应原理是向浓缩的海水中通入氯气,将溴离子氧化。试写出该反应的离子方程式: 。


答案(1)蒸馏法(或电渗析法、离子交换法等)


(2)过滤 MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑


(3)Cl2+2Br-Br2+2Cl-


解析(1)海水淡化的常用方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。


(2)从沉淀池中分离出Mg(OH)2沉淀使用过滤方法,反应②的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。


(3)Cl2能氧化Br-得到Cl-和Br2:Cl2+2Br-2Cl-+Br2。


提升能力·跨越等级


1.海水淡化可采用膜分离技术,如下图所示。对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中的各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水,对加压后淡化膜右侧海水成分的变化进行分析,正确的是( )





A.溶质质量增加


B.溶液质量不变


C.溶剂质量减少


D.溶质质量分数不变


答案C


解析水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池,而各种离子不能通过淡化膜,故右侧海水中溶质质量不变,溶剂质量减少,溶质质量分数增大。


2.已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、712 ℃,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Mg(OH)2Mg


B.海水MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg


C.海水Mg(OH)2MgOMg


D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg


答案D


解析工业生产除需要理论上可行外,还要考虑设备、原料、成本等问题。从理论上看A项方法使用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项方法中得不到MgCl2;C项方法中电解MgO时,由于MgO的熔点很高,耗能大,所以经济效益差。


3.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吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收


答案C


解析工业上沉淀海水中的Mg2+常采用Ca(OH)2,不用NaOH,因为NaOH的价格较高,C错误。


4.海洋是一座巨大的化学资源宝库,如图所示为从海水中提取若干种化学物质的流程图,则下列说法正确的是( )





A.除去粗盐中的S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸


B.②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶段


C.③④⑤中溴元素均被氧化


D.蒸馏法是技术最成熟也是最具有发展前景的海水淡化方法


答案B


解析A项中加入试剂的顺序会导致Ba2+无法除尽,A项错误;单质镁是通过电解熔融MgCl2的方法制取的,B项正确;流程图中的第④步中溴元素被还原,C项错误;蒸馏法会消耗大量的能源,不是最具有发展前景的海水淡化方法,D项错误。


5.海洋资源的利用具有广阔前景。


(1)无须经过化学变化就能从海水中获得的物质是 (填序号)。


A.Cl2B.淡水


C.烧碱D.食盐


(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化,该反应的离子方程式是 。


(3)下图是从海水中提取镁的简单流程。





①工业上常用于沉淀Mg2+的试剂A是 ,Mg(OH)2转化为MgCl2的离子方程式是 。


②由无水MgCl2制取Mg的化学方程式是 。


(4)海带灰中富含以I-形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如下所示:





①灼烧海带时所用的主要仪器名称是 。


②向酸化的滤液中加H2O2溶液,写出该反应的离子方程式: 。


答案(1)BD (2)Cl2+2Br-Br2+2Cl-


(3)①石灰乳 Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O


②MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑


(4)①坩埚


②2I-+H2O2+2H+I2+2H2O


解析(1)Cl2和烧碱均需要通过电解饱和氯化钠溶液制得,反应过程中有新物质生成,属于化学变化,故A、C项错误;用蒸馏等方法可将海水转化得到淡水,属于物理变化,故B项正确;海水经太阳暴晒,水分蒸发后即得食盐,不需要化学变化就能够从海水中获得,故D项正确。


(2)氯气具有强氧化性,能和溴离子发生置换反应生成溴,离子方程式为Cl2+2Br-Br2+2Cl-。


(3)①工业上常用石灰乳沉淀Mg2+,Ca(OH)2和镁离子反应生成Mg(OH)2,氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁和水,反应的离子方程式为Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O。②镁是活泼金属,可通过电解熔融氯化镁冶炼镁,电解反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。


(4)①灼烧固体时所用的主要仪器名称是坩埚。②向酸化的滤液中加入过氧化氢,可将碘离子转化为单质碘,离子方程式为2I-+H2O2+2H+I2+2H2O2。


6.海藻中含有丰富的碘元素(以I-形式存在)。实验室中提取碘的流程如下:


海藻海藻灰悬浊液含I-的溶液含I2溶液碘的有机溶液晶体碘


(1)实验操作③的名称是 ,所用主要仪器名称为 。


(2)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是 (填序号)。


A.酒精(沸点78 ℃)B.四氯化碳(沸点77 ℃)


C.甘油(沸点290 ℃)D.苯(沸点80 ℃)


(3)在操作②中,溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气),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.KIO3B.HClO


C.KID.Br2


(4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是 。


答案(1)萃取、分液 分液漏斗


(2)BD


(3)C ICl+I-I2+Cl-


(4)蒸馏法


解析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,然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液,再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂,可采用蒸馏法。其中在操作②中,为使少量的ICl中的碘全部游离出来,应加入还原剂,故只有C项符合,发生的化学反应为ICl+KII2+KCl。


7.从海水中可提取多种化工原料,下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题:





(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、S等杂质离子,精制时所用试剂为A.盐酸 B.BaCl2溶液 C.NaOH溶液 D.Na2CO3溶液,则加入试剂的顺序是 (填字母)。


(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式:


。


(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2,其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为 。


(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2,而不从山中开凿石灰石制取,主要考虑到什么问题? 。


答案(1)BCDA(或CBDA或BDCA)


(2)CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2OCa(OH)2


(3)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O


(4)经济效益


解析化工生产是综合利用化学知识解决实际问题的过程,在此过程中,除运用到我们所学的化学知识外,还要从环境保护、能源利用、经济效益等方面考虑。


(1)该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2+、Mg2+、S时,不能引入新的杂质离子。所以,解此题的关键是把握好加入离子的先后顺序:①Ba2+必须在C之前加入;②C、OH-必须在H+之前加入,所以加入试剂的顺序为BCDA或CBDA或BDCA。


(2)由贝壳→Ca(OH)2的反应流程为CaCO3→CaO→Ca(OH)2。


(3)漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,可将Cl2通入石灰乳中制得。


(4)海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件,不用运输,就地取材,从经济效益角度考虑是有利的。


贴近生活·拓展创新


某化学研究性学习小组为了模拟工业流程从浓缩的海水中提取液溴,查阅资料知:Br2的沸点为59 ℃,微溶于水,有毒性。设计了如下操作步骤及主要实验装置(夹持装置略去):





①连接A与B,关闭活塞b、d,打开活塞a、c,向A中缓慢通入Cl2至反应结束;②关闭a、c,打开b、d,向A中鼓入足量热空气;③进行步骤②的同时,向B中通入足量SO2;④关闭b,打开a,再通过A向B中缓慢通入足量Cl2;⑤将B中所得液体进行蒸馏,收集液溴。


请回答:


(1)实验室中采用固液加热制备氯气的化学方程式为 。


(2)步骤②中鼓入热空气的作用为 。


(3)步骤③B中发生的主要反应的离子方程式为 。


(4)此实验中尾气可用 (填选项字母)吸收处理。


a.水


b.浓硫酸


c.NaOH溶液


d.饱和NaCl溶液


(5)若直接连接A与C,进行步骤①和②,充分反应后,向锥形瓶中滴加稀硫酸,再经步骤⑤,也能制得液溴。滴加稀硫酸之前,C中反应生成了NaBrO3等,请写出滴加稀硫酸时发生反应的离子方程式: 。


答案(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O


(2)使A中生成的Br2随空气流进入B中


(3)Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S


(4)c


(5)5Br-+Br+6H+3Br2+3H2O


解析(1)实验室采用加热MnO2和浓盐酸制备氯气。(2)热空气可以将溴蒸气吹出,步骤②中鼓入热空气的作用是使A中生成的Br2随空气流进入B中。(3)二氧化硫具有还原性,能被溴氧化,则步骤③中发生的主要反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S。(4)氯气、SO2等气体可以用氢氧化钠溶液吸收,故c项正确。(5)滴加稀硫酸之前,C中反应生成了NaBrO3等,这说明溴和碳酸钠溶液发生氧化还原反应,反应的化学方程式为3Br2+3Na2CO35NaBr+NaBrO3+3CO2↑。滴加稀硫酸时发生反应的离子方程式为5Br-+Br+6H+3Br2+3H2O。