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第2单元 化学与资源开发利用
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分)
以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是( )
A．发展氢能和太阳能
B．限制塑料制品的使用
C．提高原子利用率，发展绿色化学
D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂
解析：选D。发展低碳经济，一方面是积极承担环境保护责任，完成国家节能降耗指标的要求；另一方面是调整经济结构，提高能源利用效益，发展新兴工业建设生态文明。所以A、B、C正确，液态有机物为高碳物质，故D违背低碳经济。
下列广告用语在科学上没有错误的是( )
A．这种饮料中不含任何化学物质
B．这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子
C．这种口服液含有不少的氮、磷、锌等微量元素
D．没有水就没有生命
解析：选D。A项中饮料是化学物质；水在常温时能发生微弱电离(H2OH＋＋OH－)，故水中一定含有H＋和OH－；氮和磷不属于人体中的微量元素。
下列不是按照污水处理技术分类的是( )
A．化学法 B．一级处理法
C．物理法 D．生物法
解析：选B。污水处理技术可分为物理法、生物法、化学法等，污水处理程度可分为一级、二级、三级。
下列材料中能使海水淡化的高分子材料是( )
A．生物高分子材料 B．高分子分离膜
C．液晶高分子材料 D．复合材料
解析：选B。使海水淡化是把海水中过多的阴阳离子除去，特别是Na＋、Mg2＋、Cl－等，使用高分子分离膜可以选择性透过某些离子而阻止某些离子通过，从而达到淡化目的。
在相同条件下，对环境污染程度最小的燃料是( )
A．液化气 B．煤油
C．煤饼 D．木柴
解析：选A。液化气、煤油主要成分是烷烃的混合物，但液化气中的烃分子含碳原子数少，含碳量少，故燃烧完全；而煤饼、木柴成分较复杂，除含C、H外还含有N、S等，燃烧易产生硫的氧化物和氮的氧化物而污染环境。
长时间煮沸的水不宜喝的原因是( )
A．水中的氧气含量降低
B．水中的硝酸盐浓度增大
C．水中的钙、镁离子增多了
D．水中的二氧化碳增多了
解析：选B。由于水分的蒸发，使水中的硝酸盐浓度增加，饮用后部分硝酸盐在人体内能被还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐会干扰胃肠功能、增加消化道(食道、胃、肠)的致癌机会，另外，亚硝酸盐进入血液后与血红蛋白结合，使氧合血红蛋白变为高铁血红蛋白，从而失去携氧能力，导致组织缺氧，而出现一系列缺氧的中毒病症。
硬水经磺化煤(NaR)软化后，其水溶液中阳离子浓度最大的是( )
A．Ca2＋ B．Mg2＋
C．Na＋ D．H＋
解析：选C。硬水经磺化煤处理后，其水溶液中阳离子浓度最大的为Na＋。
从石油分馏得到的固体石蜡，用氯气漂白后，燃烧时会产生含氯元素的气体，这是由于石蜡在漂白时与氯气发生过( )
A．加成反应 B．取代反应
C．聚合反应 D．催化裂化反应
解析：选B。本题主要考查石油的分馏产品之一石蜡的成分及其所发生的化学反应等相关知识。由于分馏只是一个物理过程，所以石蜡只能含有石油所拥有的成分，主要为烷烃、环烷烃和芳香烃，因此与Cl2发生的反应主要为取代反应，所以选B。
下列说法正确的是( )
A．含有少量碳酸氢钙和氯化钙的水是永久硬水
B．明矾有净水作用，所以用明矾处理硬水，可以使硬水软化
C．用活性炭处理硬水，可使硬水软化
D．只具有暂时硬度的水经加热煮沸后，可变成软水
解析：选D。由钙、镁的硫酸盐或氯化物所引起硬度的水为永久硬水，因此A选项错误；明矾、活性炭虽有净水作用，但它们均不能使硬水软化，因此B、C选项也错误；D说法正确。
关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：选B。电解的两极是阴极与阳极，电解饱和食盐水时，阴极产生氢气和氢氧化钠，阳极产生氯气。
二氧化氯、高铁酸钠以及臭氧是饮用水的“三净客”，用高铁酸钠(Na2FeO4)处理来自河流湖泊的水，以作为人们生活饮用水，是一项较新的技术。以下叙述中正确的是( )
①二氧化氯对水具有消毒、净化双效功能
②臭氧可消除水洗物中残留的农药，杀灭水中的细菌病毒
③臭氧、明矾净水原理相同
④用Na2FeO4净水具有消毒和净化双效功能
A．②④ B．③④
C．①③ D．①②
解析：选A。二氧化氯、臭氧只具有氧化消毒作用，无净化功能，Na2FeO4中Fe显＋6价，具有强氧化性，能杀菌消毒，反应后产生的Fe3＋水解后得到Fe(OH)3胶体，可吸附水中的悬浮物和土壤胶体颗粒，具有净化功能。
下列说法中正确的是( )
A．煤油是石油加工所得的主要产品之一，对煤的加工不能得到煤油
B．利用“氢化法”可将煤加工成燃油，其过程中发生了化学变化
C．利用“气化—液化法”可将煤加工成燃油，其过程中只发生物理变化
D．用煤生成的燃油的化学式可表示为(CH2)n，它是一种高分子化合物
解析：选B。将煤进行低温(约500～600 ℃)干馏所得到的煤焦油，再进行分馏，分馏产品中有煤油。利用“气化—液化法”可将煤加工成燃油，其过程可大概表示为：首先把煤转化为氢气、一氧化碳等气体，然后在催化剂的作用下，其中的一氧化碳和氢气转化为燃油。在该过程中发生了许多化学反应。(CH2)n是燃油的组成成分，属于烃，通常呈液态，液态烃是小分子化合物而不是高分子化合物。
实验室制乙烯和石油分馏实验，相同之处是( )
①都需要加热 ②都需要加沸石或碎瓷片 ③都需要冷凝器 ④温度计水银球都要插入溶液中
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
解析：选A。对两套实验装置需详细了解。制乙烯不需冷凝器，石油的分馏实验不能把温度计水银球插入反应混合物中，而是插在蒸馏烧瓶支管口附近。
观察下图，下列叙述错误的是( )
A．图示实验中发生了化学变化
B．液体X的pH>7，液体Y是一种黑色黏稠状液体
C．气体Z易燃，可还原氧化铜
D．试管A中产生浓的白烟
解析：选D。此题考查有关煤的干馏及其干馏产物的知识。煤的干馏是煤在隔绝空气的条件下加强热的过程，它发生了复杂的物理、化学变化；煤的干馏有NH3生成，NH3易溶于水而呈碱性，故pH>7；同时煤干馏还生成了煤焦油，它的化学成分主要为苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青等的混合物，是难溶于水的黏稠状液体；干馏的气态产物中有H2、CO，具有还原性，可以还原氧化铜，因此选项A、B、C均正确，叙述错误的是D。
某工厂排放的酸性废水中含较多的Cu2＋，对农作物和人畜都有害，欲采用化学方法除去有害成分，最好加入下列物质中的( )
A．食盐和硫酸 B．胆矾和石灰水
C．铁粉和生石灰 D．苏打和盐酸
解析：选C。除Cu2＋用铁粉，除酸用生石灰。
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
(5分)三个瓶子里分别盛有蒸馏水、暂时硬水、永久硬水，用什么实验可以鉴别各个瓶子里分别盛的是哪种水？
鉴别方法：_________________________________________________________。
解析：回答这种类型的题，要注意以下几点：
(1)选取试剂要最佳：选取的试剂对试剂组中的各物质反应现象要专一，使之一目了然；(2)不许原瓶操作：鉴别的目的是为了以后使用，若原瓶操作，试剂被污染，“别”而无用，要有“各取少许”的字样；(3)不许“指名道姓”：结论的得出来自实验现象，在加入试剂之前，该物质是未知的，叙述时不可出现“取某某物质”或“加入某某试剂”的字样；(4)一般回答顺序为“各取少许溶液→加入试剂→描述现象→得出结论”。
答案：用三支试管各取少许三种水，分别滴加饱和的碳酸钠溶液，无沉淀产生的为蒸馏水；再用两支试管另取未检出的两种水，分别将两支试管加热煮沸，有沉淀产生的为暂时硬水，无沉淀产生的为永久硬水
(10分)海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图：
请回答：
(1)Mg(OH)2中加入盐酸后，要获得MgCl2·6H2O晶体，需要进行的实验操作依次为________________________________________________________________________。
a．蒸馏 b．灼烧 c．过滤 d．蒸发 e．冷却结晶
(2)利用MgCl2·6H2O可制得无水氯化镁，应采取的措施是________________________________________________________________________。
(3)目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水，下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是________。
a．精制饱和食盐水进入阳极室
b．纯水(加少量NaOH)进入阴极室
c．阴极产物为氢氧化钠和氢气
d．阳极的电极反应为：Cl2＋2e－===2Cl－
(4)母液中常含有MgCl2、NaCl、MgSO4、KCl等(其溶解度与温度的关系如图所示)，可进一步加工制得一些重要的产品。若将母液加热升温到60 ℃以上，随着水分的蒸发，会逐渐析出晶体，此晶体的主要成分是________；过滤上述晶体后，将滤液降温到30 ℃以下，又逐渐析出晶体，用一定量的冷水洗涤该晶体，最后可得到比较纯净的________________晶体。
解析：(1)因要制备MgCl2·6H2O需冷却结晶后过滤得到。
(2)由MgCl2·6H2O制备无水MgCl2要注意抑制Mg2＋的水解。
(3)可根据电解原理分析判断。
(4)温度升高MgSO4溶解度减小，KCl、NaCl因水分减少而析出，MgCl2溶解度较大，基本不析出或析出很少。
答案：(1)ec
(2)在HCl气流中脱水，抑制MgCl2水解
(3)d
(4)MgSO4 NaCl、KCl
(14分)我国实施的“南水北调”工程是为了解决北方地区长期缺水的状况，在这项工程完成之前北方的许多地区是饮用地下水，而地下水中含有较大量的Ca2＋、Mg2＋等。科学上把含有较多Ca2＋、Mg2＋的水称为硬水。
(1)将硬水中所含Ca2＋、Mg2＋、HCO等除去的方法是加入生石灰生成Ca(OH)2，进而发生若干复分解反应，在沉降池中所得沉淀的主要成分为________和________(填化学式)。
(2)FeSO4·7H2O是常用的混凝剂，它在水中最终生成Fe(OH)3沉淀。混凝剂除去悬浮固体颗粒起到净水作用的过程________(填写编号)。
①发生水解 ②发生氧化还原反应 ③发生胶体的聚沉
(3)净化后的水要进一步消毒，常用的消毒剂是Cl2。Cl2消毒的实质是Cl2和水反应生成了________(填化学式)，Cl2与水反应的离子方程式为_______________________________。
(4)由于Cl2与水中的有机物作用会产生对人体不利的物质，所以世界卫生组织要求停止用Cl2对自来水进行消毒，而用其他的代用品，我国已经开始使用ClO2代替Cl2对自来水进行消毒，ClO2和Cl2的消毒效率比为________。
(5)从氧化还原反应角度看，下列物质中________(填写编号)可以作为Cl2的代用品。
①Ca(ClO)2 ②NH2Cl(氯氨) ③K2FeO4 ④SO2
⑤Al2(SO4)3
解析：水是重要的资源，所以有关水的题目也很多。
(1)从溶解度角度可以得出沉淀是Mg(OH)2、CaCO3；
(2)FeSO4·7H2O是常用的混凝剂，其净水的过程发生了水解、氧化还原反应、胶体的聚沉等；
(3)消毒剂Cl2的消毒作用主要是因为Cl2与水反应的产物中有HClO，Cl2＋H2OHCl＋HClO；
(4)使用ClO2代替Cl2对自来水进行消毒，ClO2和Cl2的消毒效率比为∶＝2.63∶1；
(5)一般具有强氧化性、与水反应的产物对人体等没有影响的试剂都可以作水的消毒剂，如选项中的①②③。
答案：(1)Mg(OH)2 CaCO3
(2)①②③
(3)HClO Cl2＋H2OH＋＋HClO＋Cl－
(4)2.63∶1
(5)①②③
(13分)将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并对石油进行蒸馏，得到汽油和煤油。
一
二
三
四
五
六
(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是_____________________________________。
(2)将以上仪器按顺序，用字母a，b，c，…表示连接顺序：
e接( )，( )接( )，( )接( )，( )接( )。
(3)A仪器中c口是______，d口是______(填“进水口”或“出水口”)。
(4)蒸馏时，温度计水银球应在__________位置。
(5)在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是_________________________________。
(6)给B加热，收集到沸点60 ℃～150 ℃间的馏分是______，收集到150 ℃～300 ℃间的馏分是______。
解析：实验装置的组装应本着“由下往上、从左向右”的原则进行。注意检查装置的气密性、冷凝管的水流方向是低进高出、温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处。沸点较低的馏分汽油先汽化，然后是煤油。
答案：(1)冷凝管、蒸馏烧瓶、锥形瓶
(2)i h a b f g w
(3)进水口 出水口
(4)蒸馏烧瓶支管口处
(5)防止液体暴沸
(6)汽油 煤油
(13分)硬度较高的河水，饮用前一般要经过如图所示过程进行处理。
回答下列问题：
(1)A的化学式是__________________，净化的反应原理为_________________________。
(2)B的化学式是______________，软化硬水的反应原理为______________________。
(3)氯气消毒的原理是______________________________________________________(需写出相关的化学方程式)。
(4)如图是实验室拟用A制取硫酸铝和硫酸钾的操作步骤图(图中略去了沉淀物的洗涤操作)，有关参考数据如下表：
溶解度(g)
物质
20 ℃
100 ℃
KNO3
31.6
247
NaCl
36.0
39.8
K2SO4
11.1
24.1
Al2(SO4)3
26.7
98.1
请填空：
Ⅰ.试剂a____________，b________________，
c__________________(写化学式)。
Ⅱ.分离方法①________________，③________________。
解析：净化水的常用试剂是KAl(SO4)2·12H2O，利用Al3＋水解产生Al(OH)3胶体，吸附悬浮物等杂质，起到净水的作用。硬水中的Ca2＋、Mg2＋可用NaR在离子交换柱中交换除去，氯气溶于水产生具有强氧化性的HClO，而起到杀菌消毒的效果。
(4)小题根据Al(OH)3溶于强酸而不溶于弱碱分析判断，主要考查了铝及其化合物的相互转化。
答案：(1)KAl(SO4)2·12H2O
Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋
(2)NaR Ca2＋＋2NaR===2Na＋＋CaR2，Mg2＋＋2NaR===2Na＋＋MgR2
(3)Cl2＋H2OHCl＋HClO，HClO具有强氧化性
(4)Ⅰ.NH3·H2O H2SO4 KOH
Ⅱ.过滤 蒸发结晶
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