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第四章化学与可持续性发展（全）
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必修2第四章 化学与可持续性发展
一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1．铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等)，这是因为铝具有( )性质
A.两性 B.导电性好 C熔点低 D．还原性及冶炼反应中放出大量的热
2．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.④③④⑤ D.①②③④⑤
3．在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是( )
A．Na、Ba、Mg、A1 B．Zn、Fe、Cu、Ag
C．Na、K、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe
4．下列化工生产原理错误的是( )
①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠 ②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 ③用电冶铝时，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.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④
5．下列产品的使用不会对环境造成污染的是( )
A.含磷洗衣粉 B.酒精 C.氟利昂 D.含汞电池
6．单质A能从盐溶液中置换出单质B，则下列说法中，不正确的是( )
A.当A、B都是金属时，A一定比B活动性强
B.当A、B都是非金属时，A一定比B活动性强
C.当A是金属时，B可能是金属，也可能是非金属
D.当A是非金属时，B可能是金属，也可能是非金属
7．在相同条件下，对环境污染最小的燃料是( )
A.液化气 B.煤油 C.煤饼 D.木柴
8．下列商品不能称为“绿色商品”的是( )
A.无铅汽油 B.无磷洗衣粉 C.无氟冰箱 D.无碘食盐
二、非选择题(本题包括4个小题)
9．汽车尾气(含有烃类、CO、S02与NO等物质)是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的特点是使CO与NO反应，生成可参与 大气生态循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及S02的转化。
(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式： 。
(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是
。
(3)控制城市空气污染源的方法可以有 (多选算错)
A.开发氢能源 B.使用电动车 C.植树造林 D.戴上呼吸面具
10．如图所示，分馏装置中，如果有错误请指出并加以改正：

(1) ，
(2) ，
(3) 。
11．(10分)环境保护已成为当前和未来的一项全球性重大课题之一。为消除目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能 促进燃料循环使用的构想(如图)。
这种构想或方案可用如下反应表示：
①2CO22CO+O2
⑦H2O ；
③N2+H20NH3 + ；
④CO2+ CH30H+ ；
⑤ +H2OCH4+ 。
(1)请完成上述化学方程式；
(2)要实现上述的一些构想，目前和今后要解决的关键问题是
；
(3)如果光子的能量不够，上述反应是无法完成的。而大自然已经解决了这个问题，即 ，它是地球上最重要的化学反应之一，请写出反应的化学方程式 。
12．(9分)海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程如图所示

(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称① ；写出过程②中有关反应的化学方程式 。
(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为 ( )
A.酒精、四氯化碳 B四氯化碳、苯 C．汽油、醋酸 D．汽油、甘油
(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是 。

训练题二
一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1．下列情况可引起大气污染的是 ( )
①煤的燃烧 ②工业废气的任意排放 ③燃放鞭炮 ④飞机、汽车尾气排放
A.只有①② B.只有②④ C.只有①②③ D.①②③④
2．有关煤的叙述不正确的是 ( )
A．煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
B．煤的干馏过程属于化学变化
C．煤是由多种有机物组成的混合物
D．煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素
3．下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是 ( )
A．W03 B．MnO2 C．MgO D．V205
4．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是 ( )
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B. 在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C. 将煤变为煤饼作燃料
D．将石油裂解制得乙烯等化工原料
5．人造光卤石(KCl·MgCl2·6H20)是盐化工生产的中间产物。以光卤石为原料制得金属镁，可有下列步骤：
①过滤 ②溶解 ③加入适量Ca(OH)2 ④蒸发 ⑤用盐酸溶解 ⑥电解熔融MgCl2
⑦在HCl气流中强热MgCl2·6H20晶体正确的顺序是 ( )
A.⑤③①②④⑥⑦ B.②③①⑤④⑦⑥
C.②④①③⑦⑤⑥ D.⑤③①④②⑦⑥
6．汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大气。产生氮的氧化物的主要原因是 ( )
A．燃烧含氮的化合物燃料引起的
B．燃烧含铅汽油引起的
C．是由燃烧不充分引起的
D．是在汽缸中N2被氧化生成的
7．“飘尘”是物质燃烧时产生的粒状飘浮物，颗粒很小(直径小于10m)，不易沉降(可飘浮数小时甚至数年)，它与空气中S02、O2接触时，SO2部分转化为S03，使空气酸度增加，形成酸雨。飘尘所起的主要作用是 ( )
A.氧化剂 B．还原剂 C．吸附剂 D．催化剂
8．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的C02全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4g，则这种铁的氧化物为 ( )
A．Fe3O4 B．Fe203 C．FeO D．以上都不是
二、非选择题(本题包括4个小题)
9．随着现代科学的不断发展，生产和生活所需淡水日益增多，甚至超过人类所能支配的淡水量，使地球上淡水资源发生危机，这就把海水淡化问题提到了科学家的面前。磺化媒(代表式NaR)是一种钠型离子交换树脂，它能使海水中的Ca、Mg交换除去。
现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。
(1)最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是 。
(2)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂(填其代表式)为：A柱 ，B柱 。
(3)说明按上述顺序装柱的理由是 。
10．工业上测量S02、N2、O2混合气体中S02含量的装置如右图。反应管中装有碘的淀粉溶液。S02和I2发生的反应为(N2、02不与I2反应)：
SO2+I2 +2H20==H2SO4+2HI
(1)混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等
于 的体积(填写气体的分子式)。
(2)反应管内的溶液蓝色消失后，没有及时停止通气，则测得的S02含量 (填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)。
(3)反应管内的碘的淀粉溶液也可以用 代替(填写物质名称)。
(4)若碘溶液体积为VmL，浓度为cmol·L。N2与02的体积为VmL(已折算为标准状况下的体积)。用c、V、V表示SO2的体积百分含量为： 。
(5)将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为 (选下列仪器的编号)。
a．烧杯b．试管c．广口瓶d．容量瓶巴量筒 f．单孔塞g．双孔塞
11． 有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。
(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入CH30C(CH3)3来生产“无铅汽油”。 CH30C(CH3)。分子中必存在的原子间连接形式有 (填写编号)
① ② ③ ④
(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高，而且管道输送方便，将成为我国西部开发的重点项目之一。天然气常和石油伴生，其主要的成分是 。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是 (填写编号)。
①其一氯取代物不存在同分异构体
②其二氯取代物不存在同分异构体
③它是非极性分子
④它的键长和键角都相等
(3)1980年我国首次制得一辆燃烧氢气的汽车，乘员12人，以50 km/h行驶了40km。为了有效开展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济的制氢方法是 (填写编号)。
①电解水②锌和稀硫酸反应③光解海水
其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是 (写出其中一个)。12．环保检测中，有害气体的浓度常用1L有害气体的毫克值(mg/L)来表示，如对某气体样品中所含一氧化碳的浓度进行测定，其方法和实验步骤如下：
①首先将2.00 L的气体样品通过盛有I205固体的加热管，反应后生成C02和I2；
②用30.0mL 5.0010mol/L的硫代硫酸钠溶液吸收所产生的碘，发生的反应为：I2+2S20 ==2I+S4O。
③从②中溶液取出1/5，加入1.00 mL1.0010mol/L碘水，正好将所取溶液中过量的硫代硫酸钠完全氧化。
(1)写出步骤①中CO通过盛I205加热管的有关反应的化学方程式。
(2)计算样品中CO的浓度。
答案与解析：
训练题一
1．D。Al还原性较强，可以将金属活动性顺序中排在其后的金属从其氧化物中置换出来，同时放出大量的热。
2．C。可用铝热法制备的金属必定不如铝活泼，故镁一定不可以，利用排除法可以选择C。
3．A。不能用化学还原剂制得的金属是一些非常活泼，本身具有强还原性的金属。
4．D。钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应，不能将镁置换出来。电解冶炼铝所用的原料为氧化铝。炼铁高炉中所发生的反应C02+C2CO属于吸热反应。
5．B。含磷洗衣粉可造成水体富营养化；氟利昂可造成臭氧层破坏；含汞电池会造成水污染和土壤污染。
6．D 。Fe+CuS04＝Cu+FeS04，C12+2NaBr＝2NaCl+Br2，Mg+2NaHS04＝MgS04+Na2S04+H2↑，故A、B、C均正确。
7．A。液化气的成分是碳数较少的烃，燃烧较充分，产物为C02和H20。
8．D。食盐必须添加碘，否则长期食用会得“大脖子”病。
9．(1)2CO+2NO==2CO2+N2 (2)S02能转化为S03，产生硫酸酸雾(3)AB
解析：由CO与NO反应生成可参加大气生态循环的无毒气体，可知该反应是以NO为氧化剂，将CO氧化为CO2，而本身被还原为N2。仔细阅读试题，根据催化剂可促进SO2的氧化，可推知S02转化为S03产生H2S04酸雾，增加空气酸度。
10．(1)蒸馏烧瓶中温度计水银球应在支管口处，而不应插在液面下 (2)冷凝管的冷水流向是错误的，应从a处流入b处流出 (3)接收仪器应用小口的锥形瓶，而不应用大口的烧杯，以免蒸气挥发太多
11．(1)②2H2O2H2↑+02↑③2N2+6H204NH3+302
④2CO2+4H202CH30H+3O2⑤CO2+2H2OCH4+2O2
(2)如何使物质吸收光能转变为其他物质(3)绿色植物的光合作用，即在日光作用下。利用光能把二氧化碳和水转变成碳水化合物(糖类)6C02+6H2OC6H1206+6O2
12．(1)过滤2NaI+Cl2==2NaCl+I2(2)B(3)漏斗、分液漏斗
训练题二
1．D。煤的燃烧和鞭炮的燃放会产生有毒气体S02等；飞机、汽车尾气中含有CO、NO等有害气体；工业废气中含有更多的有毒、有害气体。
2．B、C。煤的干馏过程中既有化学变化也有物理变化；煤的成分中既有有机物也有无机物；煤干馏所得的煤焦油是工业上获得芳香烃的重要来源。
3． C。铝热反应是干态的置换反应，铝把比它活动性弱的金属从其氧化物中置换出来；铝热反应适用于冶炼高熔点金属，MgO与Al不反应。
4．C。煤的综合利用包括煤的干馏(焦化)、气化和液化。石油的综合利用包括分馏、裂化、重整等。煤变为煤饼，并未改变其成分及结构。
5．B。提纯光卤石得到MgCl2的步骤为：先将光卤石溶解于水，因为KCl、MgCl2均易溶于水，先后沉淀Mg；Mg(OH)2的溶解度比Ca(OH)2更小，故加入适量的Ca(OH)过滤后得Mg(OH)2，洗涤后溶于适量的盐酸发生反应：Mg(OH)2+2HCl==MgCl2+2H2O，蒸发溶液得MgCl2·6H20，由于加热MgCl2·6H2O的过程中，会有部分MgCl2又与H20反应生成Mg(OH)2。而MgCl2与H20的反应是一个可逆反应：MgCl2+2H20==Mg(OH)2+2HCl。根据平衡移动原理在HCl气氛中加热MgCl2·6H20，使MgCl2与H20的反应得到抑制，故能得到纯净的MgCl2
6．D。汽车在工作时发动机的活塞在气缸中运行一个循环时，要经过进气、压缩、点火燃烧和排气四个过程。在压缩和点火燃烧等过程中，由于产生高温高压，故空气中N2和02发生如下反应N2+022NO，2NO+02==2N02，生成污染大气的N02。
7．D。SO2和O2的反应是一个可逆反应，反应速率很慢，在空气中漂尘的催化作用下，大大加快了反应速率，使大部分S02转化为S03，进而与水反应生成硫酸而形成酸雨。
8．C。据元素守恒原理可得以下关系式：
CO ～ C02 ～ CaCO3
1mol lmol 100g
O.04mol 0.04mol 4 g
此时，气体增加的质量为O.04mol16 g·mol==O.64 g(即0.04mol氧原子的质量，也就是氧化物中氧元素的质量)，据质量守恒原理知，固体质量必定减少0.64 g，那么剩余固体的质量(即铁粉的质量)为2.88 g－O.64 g=2.24 g，也就是说，原氧化物中含铁元素的物质的量为2.24g/56 g·mol=O.04mol。因此，原氧化物中铁元素和氧元素的物质的量之比即Fe、0原子个数之比为0.04:0.04=1:1。
9．(1)蒸馏原理，即利用加热海水时，盐不挥发而留在残余物中，水蒸气经冷凝而得淡水 (2)HR ROH
(3)若在A中装ROH，则海水先通过ROH，溶液中就会有较多的OH与海水中的M生成M(OH)n沉淀，造成堵塞现象，而在A中装HR，在B中装ROH，海水通过A中生成的H与B中生成的OH中和，生成水而呈中性
10．解析：(1)混合气体进入反应管中，混合气体中的S02被I2吸收，剩余的气体为N2和02。量气管内增加水的体积即为N2和02的总体积。
(2)当反应管内蓝色消去，说明I2与SO2恰好反应，若继续通入气体，则未反应的SO2也会排入量气管中，使N2、02的体积增大，测得S02的含量降低。
(3)反应管中I2与淀粉的作用是吸收SO2，且恰好完全反应时溶液由蓝色变无色来指示反应的终点。其他一些能氧化SO2，且溶液有颜色变化的物质可代替I2和淀粉，如酸性KMn04溶液或溴水。
(4)因SO2+I2+2H2O==H2S04+2HI n(SO2)=n(I2)=V×10L×cmol·L= Vcl0mol V(SO2)= Vcl0mol×22400mL/mol=22.4cVmL
即S02的体积分数为： ×100％
(5)由所给装置可知，反应管起密封容器的作用，因此，可用试管或广口瓶代替，而量取气体还可用测量气体所排出液体的体积确定，可用广口瓶、双孔塞、量筒代替量气管。其装置可以为:b、c、e、g或b、e、g或c、e、g。
答案：(1)N2、02 (2)偏低(3)酸性高锰酸钾溶液或溴水
(4)V(S02)％=×100％
(5)b、c、e、g或b、e、g或c、e、g
11.(1)③(2)甲烷②(3)③氢气的输送和贮存
点拨：(2)天然气的主要成分是甲烷，若为平面正方形结构，则其二元取代物有两种同分异构体，而正四面体的二元取代不存在同分异构体；(3)电解水消耗大量的电能，锌和硫酸的反应也不适合工业大量生产，只有太阳光使海水光解才是最经济的方法。但氢气的密度小，沸点低，输送与贮存有一定的难度。
12．(1)5CO+I205I2+5C02 (2)1.75 mg·L
点拨：(1)问中反应物、产生物均已知，根据化合价升降总值相等即可将其配平。(2)问是多步反应的计算，首先根据氧化还原反应中电子守恒得出关系式：5CO～I2～2S20，然后代入数据进行计算。