高中化学-开发利用金属矿物和海水资源同步测控优化训练-新人教版必修2.doc

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
5分钟训练(预习类训练，可用于课前)
1.下列金属一般用电解熔融盐的方法冶炼的是( )
A.K B.Cu C.Fe D.Ag
解析：一般活泼性强的金属如K、Ca、Na等要用电解熔融盐的方法冶炼。
答案：A
2.废旧电池最好的处理方法是( )
A.深埋入地下 B.丢弃 C.回收利用 D.烧掉
解析：由于电池中含有污染环境的金属等物质，很难分解消化，容易造成环境污染，故应回收利用。
答案：C
3.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )
A.2HgO2Hg+O2↑ B.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
C.2MgO2Mg+O2↑ D.MgCl2Mg+Cl2↑
解析：金属活动顺序与冶炼方法选择关系如下：

由此可知，C项不正确。
答案：C
4.从海水中提取镁，正确的方法是( )
A.海水Mg(OH)2 Mg
B.海水MgCl2溶液→MgCl2晶体Mg
C.海水Mg(OH)2MgOMg
D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液无水MgCl2Mg
解析：从海水中提取镁的过程应是使Mg2+先转化为Mg(OH)2沉淀，分离出沉淀再加盐酸生成氯化镁的溶液，蒸发、结晶、灼烧得无水氯化镁，再电解得到镁。
答案：D
5.古代“药金”外观与金相似，常被误认为是金子。冶炼方法如下：
将碳酸锌、赤铜矿(Cu2O)和木炭混合加热至800 ℃得金光闪闪的“药金”。
(1)“药金”的主要成分是_______________。
(2)有关的化学方程式是_______________________________________________________。
解析：ZnCO3被加热后易分解成ZnO和CO2，ZnO和Cu2O在加热的条件下都能被C(木炭)还原。
答案：(1)铜和锌
(2)ZnCO3ZnO+CO2↑
2Cu2O+C4Cu+CO2↑
2ZnO+C2Zn+CO2↑
10分钟训练(强化类训练，可用于课中)
1.下列说法中，正确的是( )
A.有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂
B.用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠
C.可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D.回收废旧金属，可以重新制得金属或它们的化合物
解析：铝热反应就是用铝作还原剂，还原比其活动性弱的金属，当然，其他活泼金属也可以作还原剂；金属钠的获取是电解熔融的氯化钠，电解其溶液将得到NaOH、H2和Cl2；铝是活泼的金属，用一般的还原剂很难将其从它的化合物中还原出来，冶炼方法应是电解法；废旧金属的回收利用，是节约资源、防止污染的好办法。
答案：AD
2.下列化工生产原理错误的是( )
①可以用电解熔融氯化钾的方法来制取金属钾 ②可以把钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁 ③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝 ④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
A.①③ B.②③ C.①②③ D.②③④
解析：电解熔融氯化钾可以得到钾；钠放入MgCl2溶液中，应是钠先与水反应生成NaOH和H2，NaOH再与MgCl2反应，故置换不出镁；冶炼铝的原料是Al2O3而不是AlCl3；高炉中的反应并非都是放热的，如CO2+C2CO就是吸热反应，况且这些反应大都需要在一定的温度下才得以顺利进行，不加热是不行的。
答案：D
3.冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法 ②水煤气(或H2或CO)法 ③活泼金属置换法 ④电解法 以上四种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ.火烧孔雀石炼铜 Ⅱ.湿法炼铜。现代有：Ⅲ.铝热法炼铬 Ⅳ.从氯化镁中炼镁。下列对它们的冶炼方法的分析不正确的是( )
A.Ⅰ—① B.Ⅱ—② C.Ⅲ—③ D.Ⅳ—④
解析：火烧孔雀石炼铜，就是用焦炭(木炭)还原产生铜；湿法炼铜是用铁置换硫酸铜溶液中的铜；铬是难熔而又不很活泼的金属，用铝热法冶炼；电解熔融的氯化镁可以获得镁。
答案：B
4.下列三个冶金工业方面的名词的排列顺序，与实际生产步骤的顺序相符的是( )
A.富集→精炼→冶炼 B.冶炼→富集→精炼
C.精炼→冶炼→富集 D.富集→冶炼→精炼
解析：采集的金属矿物含有较多的杂质，有效成分比较分散，因此工业生产中先对矿物富集后再冶炼。冶炼得到的金属由于受冶炼方法或条件的制约，所得金属的纯度不是很高，有的还需要精炼。
答案：D
5.“铝热剂”能冶炼金属、焊接铁轨等，而却无“镁热剂”，其原因可能是( )
A.Mg与金属氧化物难于反应
B.Mg与金属氧化物反应所需温度太高
C.Mg与金属氧化物反应放热少
D.Mg与金属氧化物反应过于剧烈
解析：“铝热剂”冶炼金属、焊接铁轨等利用了铝是活泼的金属，同时反应时能放出大量的热，而镁也是活泼的金属，但与金属氧化物反应时放热较少，故不能采用“镁热剂”法冶炼金属。
答案：C
6.2010年我国科技年的主题是“珍惜资源，建设节约型社会”。随着经济的发展，人口的增长和人民生活水平的提高，水资源短缺的问题日益突出。下列关于水的说法错误的是( )
A.蒸馏法是海水淡化的方法之一
B.淡水的密度小于海水的密度
C.融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D.0 ℃以上，温度越高，水的密度越小
解析：海水中溶有Na+、Mg2+、Cl-及等，这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高，可用蒸馏的方法将其分离，A项正确。上述杂质的溶入使水溶液的密度增大，B项正确。雪与雨水成分相同，是水蒸发后凝结而成的，含矿物质很少，而深井中的水不断与硅酸盐矿物质接触，其中溶有许多矿物质，C项正确。由于水在4 ℃时密度最大，在0→4 ℃时，密度增大，而在4 ℃以上时水的密度减小，D项错。
答案：D
7.下列有关热分解法冶炼金属的说法不正确的是( )
A.Ag2O受热就能分解，Ag用热分解法制得
B.Ag2O受热分解的反应中，Ag2O既是氧化剂，又是还原剂
C.WO3受热能分解，W可用热分解法制得
D.工业上制汞既可用热分解法，也可以用热还原法
解析：热分解法冶炼的是一些不活泼的金属，因为这些金属的氧化物热稳定性差，加热就可以分解生成金属和氧气，发生自身氧化还原反应。用热分解法能冶炼的金属，就不宜用热还原法。WO3稳定性好，加热很难分解。
答案：CD
8.草酸亚铁(FeC2O4)和碳酸亚铁都能受热分解出氧化亚铁，化学方程式如下：
FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑
FeCO3FeO+CO2↑
而制取氧化亚铁常用分解FeC2O4的方法而不用分解FeCO3的方法。试说明其中的原因：
____________________________________________________________________________。
解析：FeO易被O2氧化，其生成以后需要一个被保护的环境。
答案：FeO易被O2氧化 FeC2O4分解生成的气体中的CO有还原性，可保护Fe不复被氧化。而FeCO3分解生成的气体中无还原性的气体
30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)
1.在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是( )
A.K、Na、Mg、Al B.K、Na、Zn、Fe
C.Zn、Fe、Cu、Ag D.Mg、Al、Zn、Fe
解析：一些很活泼的金属，它们失电子的能力很强，通常的化学还原剂很难使其阳离子得到电子被还原成金属单质，其冶炼应用电解法。
答案：A
2.有一种强酸性溶液中可能存在I-、Cl-、Na+、Mg2+中的一种或几种，向该溶液中加入溴水，单质溴被还原，由此推断该溶液中( )
A.含有I-，不能确定是否含有Cl- B.含Cl-
D.含Mg2+ D.含有I-、Cl-、Na+
解析：溴单质有较强的氧化性，在提供的几种离子中只有I-能被Br2氧化，而其他离子的存在与否无法判断。
答案：A
3.用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是( )
A.MnO2 B.WO3 C.Co3O4 D.Cr2O3
解析：所给的各氧化物，若金属元素均为1 mol,则被Al夺取的氧原子依次为2 mol、3 mol、mol、mol，所以C项耗铝最少。
答案：C
4.以海水为原料制取金属镁的生产步骤的顺序正确的是( )
①过滤 ②加盐酸 ③浓缩结晶 ④加入熟石灰 ⑤电解熔融的MgCl2
A.①②③④⑤ B.④①②③⑤
C.③②④①⑤ D.②①③⑤④
解析：海水中的镁元素以Mg2+形式存在，工业上冶炼镁是采用电解熔融MgCl2的办法。因此海水中提炼镁过程的转化过程是：Mg2+→Mg(OH)2↓→MgCl2→Mg。
答案：B
5.下列元素在化合物中，可变化合价最多的是( )
A.铁 B.氯 C.铝 D.氧
解析：铁的常见化合价为0、+2、+3；氯有-1、0、+1、+3、+5、+7；铝有0、+3；氧为0、-1、-2。
答案：B
6.下列各反应中，可以证明烯烃具有不饱和结构的是( )
A.燃烧反应 B.取代反应 C.加成反应 D.聚合反应
解析：具有饱和结构的有机物的重要化学性质就是在一定条件下，分子中可以加上其他的原子或原子团，发生加成反应、加聚反应等。
答案：CD
7.苯乙烯的结构简式为，它可能具有的性质是( )
A.能使溴水褪色，但不能使KMnO4酸性溶液褪色
B.既能使溴水褪色，又能使KMnO4酸性溶液褪色
C.能发生加聚反应生成
D.易溶于水，也易溶于有机溶剂
解析：苯乙烯分子中含有C==C双键，故其应具有与乙烯相似的化学性质，如能使溴水、高锰酸钾酸性溶液褪色，能发生加聚反应等。多数有机物难溶于水。
答案：BC
8.下列变化属于化学变化的是( )
A.煤焦油分馏 B.裂解
C.海水蒸馏法制取淡水 D.由乙烯变为聚乙烯
解析：分馏属于物理变化；裂解是相对分子质量较大的烃分子分解为相对分子质量较小的气态烃分子，属于化学变化；蒸馏海水获得淡水，没有发生化学变化；乙烯变为聚乙烯是发生了加聚反应。
答案：BD
9.常见的大气污染分为一次污染和二次污染。二次污染指的是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应生成新的污染物，如：2NO+O2====2NO2，则二氧化氮就是二次污染物，由二氧化氮导致的污染就是一氧化氮的二次污染。下列物质：①SO2，②NO，③NO2，④HCl，⑤CO中，不会导致二次污染的是_________。
解析：二氧化硫可生成酸雨造成二次污染，2NO+O2====2NO2时二氧化氮造成二次污染物，二氧化氮跟水反应生成一氧化氮，造成二次污染。
答案：④⑤
10.某混合物A含KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的转化：

已知：只存在于强碱性的溶液中，遇酸性物质可生成Al(OH)3沉淀。
据此完成下列问题:
(1)固体B所含物质的化学式__________________________________________________。
(2)固体E所含物质的化学式__________________________________________________。
(3)反应①的离子方程式_______________________________________________________。
解析：加水后，沉淀是Al2O3和Fe2O3；
Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O；
NaAlO2+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+NaHCO3；
2Al(OH)3Al2O3+3H2O；
KAl(SO4)2溶于氨水：Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3，由其溶液中的离子组成，从而得出正确的结论。
答案：(1)Al2O3
(2)(NH4)2SO4、K2SO4
(3)+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+
11.铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1 083 ℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)_____________________。
解析：由铜的性质可知：铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型是作为制作货币原料的主要原因
答案：铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型
12.将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都是四层，把内层“纸漏斗”取出，在底部剪一个孔，用水湿润，再与另一“纸漏斗”套在一起，架在铁架台铁圈上，下面放有盛有细沙的蒸发皿，将5 g炒干的三氧化二铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在“纸漏斗”中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中插一根镁条，用燃着的木条点燃镁条。完成下列问题：
(1)上述反应的实验现象为____________________________________________________，因此铝可用于制造信号弹、燃烧弹、火箭推进剂等。
(2)上述反应的化学方程式为：________________________________________________，此反应称为铝热反应，铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂，铝热反应可用于焊接铁轨。铝粉可以和铁、铬、锰的氧化物粉末发生铝热反应，铝变成氧化铝，铁、铬、锰等金属的氧化物变成相应的金属单质。写出下面反应的方程式。
Al+MnO2_____________________________________________________________________；
Al+Fe2O3____________________________________________________________________；
Al+Cr2O3____________________________________________________________________。
解析：铝与氧化物反应的实质是氧化还原反应，铝将氧化物中的化合态金属元素还原为金属单质。反应的特点是在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。反应的重要意义：一是焊接钢轨，二是冶炼V、Cr、Mn等难熔的金属。
做该实验时，要注意以下几点：
①镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃。Al2O3与Al粉要干燥，Al粉要用未被氧化的，否则难以反应。
②Fe2O3与Al质量比要控制在3∶1，且二者要混合均匀，以保证Fe2O3与Al都完全反应。
③玻璃漏斗内的纸漏斗要厚，并要用水润湿，以免损伤玻璃漏斗。
④承接反应物的蒸发皿内要垫适量的细砂，一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的固体溅出伤人。
⑤实验装置不要离人群太近，或将实验在通风橱内损伤，防止人受伤。
答案：(1)当外部镁条刚刚燃烧完毕时，纸漏斗内混合物立即剧烈反应，发出耀眼的白光，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上。液珠冷却后变为黑色固体
(2)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr
13.海水中有取之不尽的化学资源,从海水中可提取多种化工原料。下图是某工厂对海水资源的综合利用的示意图。

试完成下列问题：
(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、等杂质，精制后可得NaCl饱和溶液。精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液;最后加入盐酸至溶液呈中性。请写出加入盐酸后可能发生的化学反应的离子方程式为______________________。
(2)海水提取食盐后的母液中有K+、Na+、Mg2+等阳离子。从离子反应的角度思考，在母液里加入石灰乳起的作用是_________________________________________________________。
(3)海水里的镁元素处于游离态还是化合态？________________，从海水中提取氯化镁的反应是不是氧化还原反应？_______________，用电解法冶炼金属镁的反应是不是氧化还原反应？_______________，原因是______________________________________________________。
(4)电解无水氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁。请思考镁蒸气可以在下列哪种气体氛围中冷却_______________。
A.H2 B.CO2 C.空气 D.O2
解析：粗盐提纯的主要过程是：过量BaCl2(沉淀)，过量NaOH(沉淀Mg2+)，过量Na2CO3(沉淀Ca2+、Ba2+)，适量HCl(中和Na2CO3并调节pH)。
答案：(1)OH-+H+====H2O CO2-3+2H+====H2O+CO2↑
(2)将Mg2+沉淀为Mg(OH)2
(3)化合态 不是 是 发生了化合价的变化
(4)A
14.2010年6月5日世界环境日。深圳及周边沿海城市海域赤潮现象日益严重，导致鱼类大量死亡，可见，海洋保护环境刻不容缓。在海水中溴以溴化镁和溴化钠的形式存在。经过晒盐和氯化钾后的卤水中，溴的含量已提高100倍左右。只要把卤水加入反应塔中，通过氯气(1)和水蒸气蒸馏，就可以把“溴”蒸出来(2)，也有借助煤油从海水中提溴的(3)，煤油用过之后还可以回收(4)。土法提溴可用盐酸作用于漂白粉(5)或用二氧化锰氧化盐酸制取氯。
请完成以下几个问题：
(1)写出卤水中通入氯气时发生反应的离子方程式。______________________________。
(2)为什么通过蒸馏法就可以将溴蒸出来？______________________________________。
(3)用煤油提取溴的方法叫______________________________，煤油能作溴的萃取剂的原因是______________________________，如何分离海水和溴的煤油溶液？__________________。
(4)如何分离溴和煤油？_________________________________________________________。
(5)漂白粉的主要成分是_______________，其中能与浓盐酸反应的是_______________，它跟盐酸反应的化学方程式为_____________________________________________，这是一个氧化还原反应，其中氧化剂是_______________，盐酸表现_______________性。
解析：海洋提炼溴的方法是首先将海水浓缩，然后加入合适的氧化剂将溴离子氧化成溴单质，因为溴易挥发且易溶于有机溶剂，所以可以利用萃取法或蒸馏法将溴提取出来。漂白粉是氯化钙和次氯酸钙的混合物，其中有效成分为次氯酸钙，次氯酸钙中的次氯酸根具有强氧化性，能氧化浓盐酸中的氯离子生成氯气。
答案：(1)2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
(2)溴有挥发性,且温度越高越易挥发
(3)萃取 煤油和水不互溶，且煤油溶解溴的能力比水的大 分液
(4)蒸馏
(5)氯化钙和次氯酸钙 次氯酸钙 Ca(ClO)2+4HCl====CaCl2+2Cl2↑+2H2O 次氯酸钙 还原性和酸
15.粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0mol·L-1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。
请填空：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是_______________。产物中的单质B是______________。
(2)②中所发生反应的反应的化学方程式是_________________________________________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是___________________________________________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2+)为__________________________，c(Fe2+)为___________________________。
解析：MgO不能与铝发生置换反应，所以①发生的反应是Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。
②中发生的反应是Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O，MgO+2HCl====MgCl2+H2O。
③中发生的反应是Fe+2FeCl3====3FeCl2，Fe+2HCl====FeCl2+H2↑。
④中加入KSCN溶液不变色，说明Fe3+完全被还原为Fe2+，溶液D为MgCl2、FeCl2的混合液。根据题意假设20 g A中MgO和Fe2O3的物质的量均为x，则：40 g·mol-1x+160 g·mol-1x=20 g，解得x=0.1 mol。
溶液中Mg2+的物质的量等于MgO的物质的量，c(Mg2+)==0.67 mol·L-1。
反应后原加入的盐酸中的Cl-全部转移到FeCl2和MgCl2中，Cl-守恒，所以溶液D中
n(Cl-)=n(Mg2+)×2+n(Fe2+)×2=6.0 mol·L-1×0.15 L=0.9 mol
n(Fe2+)==0.35 mol
所以c(Fe2+)==2.3 mol·L-1
答案：(1)加少量KClO3，点燃镁条并将其倒插在混合物上 Fe
(2)Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O，MgO+2HCl====MgCl2+H2O
(3)Fe+2H+====Fe2++H2↑，Fe+2Fe3+====3Fe2+
(4)0.67 mol·L-1 2.3 mol·L-1
8
用心 爱心 专心