【创新设计】(四川专用)2014高考化学一轮复习第10章第1讲金属矿物和海水资源的开发利用

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1、 第十章 化学与自然资源的开发利用 第一讲 金属矿物和海水资源的开发利用 ( 时间： 45 分钟 满分： 100 分 ) 考 点 题 号 金属的冶炼 1、2、 5、 7、10 海水的开发利用 3、 4、 6、 8、9、 11 一、选择题 ( 本题共 7 个小题，每题 6 分，共 42 分。每个小题只有一个选项符合题意 ) 1．人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属单质的时间顺序是 ( ) A．铜、铁、铝、钛 B．铁、铝、铜、钛 C．铜、铁、钛、铝 D．铁、铜、铝、钛 解析

2、金属越活泼越难冶炼，人们发现和使用越晚，所以人类对金属单质的使用由早到 晚的顺序是铜、铁、铝、钛。 答案 A 2．(2012 自贡阶段测试 ) 下列制备金属单质的方法或原理正确的是 ( ) 。 A．在高温条件下，用 H2 还原 MgO制备单质 Mg B．在通电条件下，电解熔融 Al 2O3 制备单质 Al C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质 Na D．加强热，使 CuO在高温条件下分解制备单质 Cu 解析 制备单质 Mg应该用电解熔融 MgCl2 的方法；制备单质 Na 采用电解熔融 NaCl 的方 法；制备单质 Cu 用热还原法。

3、 答案 B 3．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是 ( ) 。 A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质 B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化 C．从海水中可以得到 NaCl ，电解熔融 NaCl 可制备 Cl 2 D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能 解析 海水中钾元素以离子形式存在，生成钾单质必然发生化学反应， A 错；海水蒸发 制海盐发生的是物理变化， B 错；潮汐发电是将机械能转化为电能， D错。 答案 C 1 4．右图是模拟氯碱工业

4、生产中检查氯气是否泄漏的装置，下列有关说 法错误的是 ( ) 。 A．烧瓶中立即出现白烟 B．烧瓶中立即出现红棕色 C．烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性 D．烧杯中的溶液是为了吸收有害气体 解析 此题考查化学实验、 元素化合物的性质等知识。 分析装置图， 可知氨气和氯气接触时发生反应： 8NH＋ 3Cl 2 ===6NHCl ＋ N ，烧瓶中出现白烟， A 对；不 3 4 2 能出现红棕色气体， B 错；该反应中氨气中的氮元素化合价升高，表现还原性， C 对； 烧杯中的氢氧化钠可以吸收多余的

5、有害气体， D 对。 答案 B 5．(2012 南京质检 ) 氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是 ( ) 。 A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化 B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应 C．用磁铁矿炼铁的反应中， 1 mol Fe 3 O4 被 CO还原成 Fe，转移 9 mol e － D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化 电解 解析 由 2NaCl( 熔融 )=====2Na＋ Cl 2↑可知钠离子得电子被还原， Cl

6、 － 失电子被氧化， A 项正确；无论是湿法炼铜还是火法 ( 热还原法 ) 炼铜，都是正二价的铜离子得到电子生成 铜原子被还原， B 项正确； 1 mol Fe 3O4 被还原为 Fe，应转移 8 mol e － ，C 项错误；铝热 反应放出大量的热，使铁成为液态从而与 Al 2O3 分离， D 项正确。故选 C。 答案 C 6．海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源。下图是从海水中提取某些原料的流程图。 下列有关说法正确的是 ( ) 。 A．第①步中除去粗盐中的

7、 2－ 2＋ 2＋ 、Fe 3＋ 等杂质，加入的药品顺序为 Na2CO3溶 SO4 、 Ca 、 Mg 液―→NaOH溶液―→BaCl 2 溶液― →过滤后加盐酸 B．工业上通过氯碱工业制取金属钠 C．从第③步到第⑤步的目的是浓缩、富集溴单质 2 D．第②步的反应条件是高温加热 解析 分析流程图，除去粗盐中的杂质时，应先加氯化钡溶液再加碳酸钠溶液，以除去 过量的钡离子， A 错；氯碱工业的产品是氢氧化钠、氯气和氢气，得不到金属钠， B 错； 溴离子在海水中的浓度较小， 必须经

8、过浓缩、 富集才有利于得到溴单质， C 对；MgCl26H2O 高温加热时，由于镁离子水解，最终得到的是氧化镁，得不到氯化镁， D 错。 答案 C 7．(2013 广元一模 ) 诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非 常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学原理为： 高温 ① 2MoS＋ 7O2=====2MoO3＋ 4SO2； ②MoO3＋ 2NH3H2O===(NH4) 2MoO4＋ H2O； ③ (NH4) 2MoO4＋ 2HCl===HMoO4↓＋ 2NH4Cl ； △ ④H2MoO4=====MoO

9、3＋ H2O； ⑤用还原剂将 MoO3还原成金属钼。 则下列说法正确的是 ( ) 。 A． MoS2 煅烧产生的尾气可直接排入空气中 B． MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物 C． H2MoO4的酸性比盐酸强 D．利用 H2、 CO和铝分别还原等量的 MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为 3∶3∶2 解析 A 项， MoS2 煅烧产生的 SO2 是大气污染物，不能直接排入空气， A 不正确； B 项， MoO3与氨水反应表现出酸性氧化物的性质， B 不正确； C 项， H2MoO4可用盐酸制取，酸性 比盐酸弱， C 不正确； D 项还

10、原 1 mol MoO 3 需要 6 mol 电子，消耗 H2、 CO、 Al 的物质的 6 6 6 量分别为 2∶ 2∶ 3＝3∶3∶2， D 正确。 答案 D 二、非选择题 ( 本题共 4 个小题，共 58 分) 8．(14 分 ) 我国有较长的海岸线，浩瀚的海洋是一个巨大的物质资源和能量的宝库。目前，世界各国都在研究如何充分利用海洋资源。全球海水中的溴的储量丰富，约占地球溴总 储量的 99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为 65 mgL－ 1。其工业提取法有： Ⅰ . 空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出

11、来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到单质溴。该方法涉及的反应有： ①____________________________________写(出离子方程式 ) ； 2－ － ＋ 5Br － ②3Br ＋ 3CO ===BrO ＋3CO↑； 2 3 2 3 ③ _____________________________________写(出离子方程式) 。 其中反应②中氧化剂是 ________，还原剂是 ________。 Ⅱ. 空气吹出 SO2 吸

12、收法。该方法基本同 ( Ⅰ) ，只是将吹出的溴用 SO2 溶液来吸收，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。 写 出 溴 与 二 氧 化 硫 反 应 的 化 学 方 程 式 _______________________ _________________________________________________ 。 Ⅲ . 溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度的不同的原理来进行的。 实验室中萃取用到的实验仪器名称是_______________________ 。 下列可以用于海水中溴的萃取的试剂

13、是________( 填序号 ) 。 ①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸 解析 Ⅰ、由氯气通入到富含溴离子的海水中，将溴置换出来，可写出 Cl ＋ 2Br － ===Br 2 2 ＋ 2Cl － ，结合氧化还原反应的归中规律可知， － ＋ 5Br － ＋ 6H ＋ ===3Br2＋3H2O；Ⅱ、 BrO3 溴与二氧化硫反应和氯气与二氧化硫反应相似；Ⅲ、萃取用到的实验仪器有分液漏斗、 烧杯，萃取剂为四氯化碳。 答案

14、 (1) Ⅰ.Cl ＋ 2Br － ===Br ＋2Cl －－ ＋ 5Br － ＋ ＋ 3H O Br Br BrO ＋ 6H ===3Br 2 2 2 2 3 2 2 Ⅱ .Br 2＋ SO2＋ 2H2O===H2SO4＋ 2HBr Ⅲ. 分液漏斗、烧杯 ② 9．(15 分 ) 我国濒临海域的省份能够充分利用海水制得多种化工产品。如图是以海水、贝壳 ( 主要成分 CaCO3) 等为原料制取几种化工产品的工艺流程图，其中 E 是一种化肥， N 是一 种常见的金属单质

15、。 结合上述工艺流程回答下列问题。 (1) 物质 G和 L 的化学式分别为 ________和 ________。固体 B 是生活中的一种必需品，主要用作 ________。 (2) 上述工艺流程中可以循环使用的物质的化学式为________。 (3) 反应①的化学方程式为 ________________________________________ ； 在 反 应 ① 中 必 须 先 通 入 NH3 ， 而 后 通 入 D， 其 原 因 是 ___

16、_________________ 4 ________________________________________________________ 。 (4) 工 业 上 利 用 F 可 制 得 另 一 种 化 工 产 品 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 _________________________________________________________ 。 (5) 由 K 溶 液 经 如 何 处 理 才 能 制 得 N？ __________________________________

17、 ___________________________________________________________________________ ___________________________________ 。 解析 根据题中提示可知 C 为 CaO，D 为 CO2，固体 B 是生活中的一种必需品，可由海水 曝晒过滤得到，推测 B 为 NaCl 。 NaCl 与 NH3、CO2、 H2O反应可以得到化肥 E 和沉淀 F， 根据侯氏制碱法知识可以推测 E为 NH4Cl ，F 为 NaHCO3，母液与 CaO反应得到可以煅烧的 物质 H 可以推测

18、母液中参与反应的主要物质为 MgCl2，H 为 Mg(OH)2，G为 CaCl2，I 为 MgO， 结合 N 是一种常见金属单质，推测 N 为 Mg，结合题中第 (5) 问可以推测 K 为 MgCl2 ，则 M 为 Cl 2， J 为盐酸， L 为 H2。将推测代入流程图中检验，符合题意。答案 (1)CaCl 2 H2 调味剂 (2)CO2 (3)NaCl ＋ NH3＋ CO2＋ H2O===NaHCO3↓＋ NH4Cl NH3 在水中的溶解度大，先通入 NH3，有利 于吸收 CO2 △ (4)2NaHCO3=====Na2CO3＋ CO2↑＋ H2O

19、 (5) 将 MgCl2 溶液在氯化氢气体中进行蒸发结晶制得 MgCl2 晶体，电解熔融的 MgCl2 晶体 可制取金属镁 10． (14 分 ) 目前消耗量巨大、有着“高能金属”美誉的锂与镁在性质上有诸多相似之处。 工业上通常采用的由 β 锂辉矿 (LiAlSi 2O6 和少量钙镁杂质 ) 制备金属锂的工艺流程如 下，其中该 β 锂辉矿经研磨后与硫酸在 250～300 ℃反应，生成 Li 2SO4 以及铝硅化合 物、 MgSO4等。请回答下列问题： (1) 沉 淀 X 的 主 要

20、成 分 是 ( 写 化 学 式 )_________________________________ _______________________________________ 。 (2) 流 程 中 前 后 两 次 使 用 的 Na2CO3 溶 液 浓 度 不 同 的 原 因 是 ________________ ______________________________________________________ 。 (3)20% Li 2SO4 溶液中加入饱和 Na2CO3 溶液时的离子方程式为 _____________ _______ ，

21、 已知 Li CO在水中的溶解度随着温度升高而减小。因而在过滤得到 Li CO时应采取的操 2 3 2 3 5 作是 ___________________________________ 。 (4) 将盐酸与 Li 2CO3 完全反应后的溶液加热蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂，但 电解时产生的氯气中会混有少量气体________( 写化学式 ) 。 (5) 氢气是一种清洁能源，但它的制取、存储和运输都很困难。锂是一种重要的储氢材 料，一定质量的金属锂完全反应时吸收 0.8 g 氢气，得到的氢化锂与足量水反应

22、放出的氢气在标准状况下的体积为 ________。 解析 (1) 经水浸泡处理后得到的溶液中含有 Li 2SO4、MgSO4，加入 Ca(OH)2 后得到 Mg(OH)2 沉淀，再加入 Na2CO3 后又生成 CaCO3沉淀，故 X 的主要成分是 CaCO3、Mg(OH)2。(2) 第一次使用 Na2CO3溶液是为了除去 Ca2＋ ，第二次是为了得到 Li 2CO3，前者浓度小是防止形成 Li CO沉淀，后者浓度大则有利于 ＋ Li 2 3  形成沉淀。 (3) 因温度高碳酸锂溶解度小，故应趁 热过滤。(4) 由锂镁性质

23、具有相似性 ( 二者在周期表中处于对角线位置 ) 知，加热蒸干 LiCl 溶液过程中可能会有部分 Li ＋ 水解生成 LiOH，受热分解得到 Li 2O，电解时会生成一定量 O2。(5)0.8 g H 2 为 0.4 mol ，生成的 LiH 为 0.8 mol ，由 LiH ＋ H2O===LiOH＋H2↑知生成 的 H2 为 0.8 mol ，标准状况下体积为 17.92 L 。 答案 (1)CaCO 、 Mg(OH) 3 2 2＋

24、 ，浓度过大会使部分 Li ＋ 沉淀，后者是为了得到 Li 2CO，浓度大 (2) 前者是为了除去 Ca 3 有利于 Li 2CO3 沉淀的生成 ( 其他合理答案均可) (3)2Li ＋ 2－ ===Li2CO3↓ 趁热过滤 ＋ CO3 (4)O 2( 其他合理答案均可 ) (5)17.92 L 11． (15 分 ) (2013 攀枝花二检 ) 海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如表所示。

25、 成分 含量 (mgL－ 1) 成分 含量 (mgL－ 1) Cl － 18 980 Ca2＋ 400 ＋ 10 560 － 142 Na HCO3 2－ 2 560 － 64 SO Br 4 2＋ 1 272 Mg (1) 电渗析法淡化海水的示意图如图所示，其中阴 ( 阳 ) 离子交换膜仅允许阴 ( 阳 ) 离子通 过。 6

26、 ①阳极的主要电极反应式是 _______________________________________ 。 ②在阴极附近产生少量白色沉淀， 其成分有 ________和 CaCO3，生成 CaCO3的离子方程式 是 _______________________________________________ _____________________________________________________________

27、___ 。 ③淡水的出口为 ________( 填“ a”、“ b”或“ c”) 。 (2) 利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下。 ①提取溴的过程中， 经过两次 Br － →Br 2 转化的目的是 ________，吸收塔中发生反应的离 子 方 程 式 是 ________ 。 用 平 衡 移 动 原 理 解 释 通 空 气 的 目 的 是 _______________________________________________________________ 。 ②从 MgCl2 溶

28、液中得到 MgCl26H2O晶体的主要操作是 ________________ 、过滤、洗涤、 干燥。 ③依据上述流程，若将 10 m 3 海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下 Cl 2 的体积为 ________L( 忽略 Cl 2 的溶解 ) 。 解析 (1) ①在阳极是阴离子放电。由于海水中 Br － 浓度太小，所以主要是 Cl － 放电。② 在阴极是 ＋ － 2＋

29、 － － H 放电，致使溶液中 OH 浓度增大， 所以 Mg 转化为 Mg(OH) ；OH 还能与 HCO 2 3 反应生成 2－ 2－ 2＋ 结合生成 CaCO3沉淀。 (2) ②由于得到的是 MgCl26H2O，所以 CO3 ，CO3 与 Ca 需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等步骤，而不能直接将溶液蒸干。③ 10 m 3 海水中 － 4 － 3 － 1

30、 － － ＋ Br 2，可知一次转 Br 的质量为 10 L6410 gL ＝ 640 g，根据 Cl 2＋2Br ===2Cl 化消耗 89.6 L Cl 2( 标准状况下 ) ，两次需要 179.2 L Cl 2( 标准状况下 ) 。 答案 (1) ①2Cl － － 2e － ===Cl ↑ ②Mg(OH) 2＋ － － ③b Ca ＋OH ＋ HCO ===CaCO↓＋ HO 2 2

31、 3 3 2 7 (2) ①对溴元素进行富集 ＋ －2－ 通入空气将溴蒸气带 SO＋ Br ＋ 2H O===4H＋ 2Br ＋ SO 2 2 2 4 出，使 Br 2 2(aq)( 或 Br 2＋ H2 ＋HBrO)平衡向左移动 ②加热浓缩、冷却结晶 ③179.2 8