化学与自然资源的开发利用李仕才一、选择题（本题共7小题。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）。1.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MgB.在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC.在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD.加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu2.下列说法正确的是A.石油裂解、煤的气化、海水制镁等过程中都包含化学变化B.可电解熔融MgCl2来制取金属镁，也能电解熔融AlCl3来制取铝C.铝热剂、盐酸、水玻璃、过氧化氢、明矾均为混合物D.Na2O2、MgCl2、NaOH、NH4Cl均为含共价键的离子化合物3.工业上利用空气吹出法提取溴的部分流程如下：下列说法错误的是A.②中可以采用纯碱溶液，发生的反应是3Br2＋6CO32—＋3H2O=5Br－＋BrO3—＋6HCO3—B.第③步，需加入氧化性酸，才能将Br－氧化为Br2C.B溶液颜色要比A溶液深D.第④步，采用的是蒸馏的方法4.每年的6月5日是“世界环境日”。下列行为中不符合“促进低碳经济”宗旨的是A.发展水电，开发新能源，如核能、太阳能、风能等，减少对矿物能源的依赖B.限制化学发展，关停化工企业，消除污染源头C.推广煤的干馏、气化、液化技术，提供清洁、高效燃料和基础化工原料，挖掘使用价值D.推广利用微生物发酵技术，将植物秸秆、动物粪便等制成沼气以替代液化石油气5.化学已经渗透到人类生活的各个方面，下列说法正确的是A.绿色化学的核心是对环境污染进行综合治理B.烟、云、雾在阳光照射下可观察到丁达尔效应C.“温室效应”、“酸雨”的形成都与氮氧化合物有关D.高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”9\n6.冶炼金属一般有以下几种方法：①热分解法；②焦炭法；③水煤气法(CO或H2)；④活泼金属置换法；⑤电解法。这几种方法各有优缺点，它们在工业上均有应用。古代有：a.火烧孔雀石炼铜；b.湿法炼铜；现代有：c.铝热法炼铁；d.光卤石法炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是A.a用②B.b用③C.c用④D.d用⑤7.碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间的转化关系如图所示。下列说法中不正确的是A.用淀粉KI试纸和食醋检验加碘盐时淀粉KI试纸会变蓝B.足量Cl2能使湿润的、已变蓝的淀粉KI试纸褪色的原因可能是5Cl2＋I2＋6H2O=2HIO3＋10HClC.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IO3—D.途径Ⅱ中若生成1molI2，则反应中转移的电子数为10NA二、非选择题：本题包括4个小题。8.海水是宝贵的自然资源。利用海水可以得到一系列产品，也可以进行废气处理。（1）利用氯碱工业产品来处理含SO2的烟气的流程如图所示：①“吸收装置”中发生反应的离子方程式是_________。②上述流程中循环利用的物质是________。（2）利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧过程中排放的SO2造成的一系列环境问题。其工艺流程如图所示：天然海水吸收含硫的烟气后，需要用氧气进行氧化处理，其反应的化学方程式是_____________________；氧化后的海水需要加入氢氧化钠，与之混合后才能排放。该操作的主要目的是____________________。（3）从海水中提纯粗盐后的母液中含有K＋、Na＋和Mg2＋等阳离子。对母液进行一系列的加工可制得金属镁。①从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是___________。②要利用MgCl2·6H2O制得无水氯化镁，应采取的措施是________________。③电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是________(填字母)。A．Ar B．CO2C．空气D．O2E．水蒸气9\n9.世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯。二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或受热。实验室用电解法制备ClO2的流程如图所示：（1）ClO2中的所有原子________(填“是”或“不是”)都满足8电子的结构。上图所示方法制得的混合气体中杂质气体B能使石蕊溶液显蓝色，除去该杂质气体可选用________。A．饱和食盐水B．碱石灰C．浓硫酸D．蒸馏水（2）稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品。下列说法正确的是________。A．二氧化氯可广泛用于工业和饮用水的处理B．二氧化氯应用在食品的工业中能有效地延长食品的贮藏期C．稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围D．在工作区和成品储藏室内，要有通风装置和监测及警报装置（3）欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备二氧化氯，但该方法的缺点是产率低、产品难以分离，还可能污染环境。写出该反应的化学方程式：__________。（4）我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠(NaClO2)反应制备二氧化氯，化学方程式是____________，此法相比欧洲方法的优点是____________________________。（5）科学家又研究出了一种新的制备方法，利用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠，化学反应方程式为______。此法提高了生产、储存及运输的安全性，原因是___________________。10.海水是一个巨大的化学资源宝库，下图是海水综合利用的部分工业流程图：9\nⅠ.在过程①中应加入的试剂分别为A.Na2CO3溶液、B.盐酸、C.BaCl2溶液、D.NaOH溶液，这4种试剂添加的合理顺序是____(填序号)；过程①中须完成的实验操作分别为a.多步过滤、b.蒸发浓缩、c.冷却结晶，操作a中需要的玻璃仪器是烧杯、__________。Ⅱ.（1）氯碱工业的反应原理是电解饱和食盐水，下列物质不可能是氯碱工业产品的是____。A.H2B.Cl2C.Na2CO3D.NaOH（2）如图所示是离子交换膜法电解原理示意图，两极均用惰性电极材料。精制饱和食盐水进入阳极室，H+在右电极上发生____反应(填“氧化”或“还原”)，所使用的离子交换膜的主要作用是____________。 （3）操作人员欲用pH试纸测定右室溶液酸碱度，其操作方法为______。Ⅲ.过程④制取金属镁的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。简述工业上不使用电解MgO制取金属镁的原因：___。Ⅳ.过程⑤用纯碱溶液吸收Br2，发生的主要反应为：3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑，则吸收1molBr2，转移的电子数为____mol。11.分析城市空气样本，主要污染物为可吸入颗粒物PM2.5、NOx、SO2等，其主要来源为燃煤和机动车尾气排放等。（1）某同学为检测样本中所含成分，将样本用蒸馏水处理制成待测试样，设计实验及实验现象如下：①该实验能确认存在的阳离子是_____________________。②该实验检测出样本中有NO3—，根据是(用化学方程式解释)______________________。③根据该实验能否确定样本中含有SO，__________(填“能”或“否”)，若要确定SO，所需的实验药品可以是______________。（2）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm(1μm＝103nm)的颗粒物。下列说法不正确的是________(填字母序号)。a．PM2.5主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气排放等过程b．PM2.5颗粒小，所以对人体无害c．直径介于1～2.5μm的颗粒物分散到空气中可形成胶体9\nd．推广使用电动汽车，可以减少PM2.5的污染（3）科研工作者用五年时间研究出利用石灰乳除工业燃煤尾气中的硫(SO2、SO3)和氮(NO、NO2)的新工艺，既能净化尾气，又能获得应用广泛的CaSO4和Ca(NO2)2。①CaSO4可以调节水泥的硬化时间。尾气中SO2与石灰乳反应生成CaSO4的化学方程式为______。②Ca(NO2)2可制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。尾气中NO、NO2与石灰乳反应生成Ca(NO2)2的化学方程式__________。答案及解析1.【答案】B【解析】试题分析：A．制备单质Mg应该用电解熔融MgCl2的方法，故A错误；B．Al为活泼金属，应用电解熔融Al2O3制备，故B正确；C．制备单质Na采用电解熔融NaCl的方法，电解溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，故C错误；D．制备单质Cu用热还原法制备，故D错误。故选B。考点：考查金属冶炼的一般原理【名师点睛】本题考查金属的冶炼，题目难度不大，注意把握金属的活泼性与冶炼方法的关系，学习中注意积累，易错点为C，注意电解饱和食盐水不能得到金属钠。金属的活泼性不同，冶炼方法不同，K、Ca、Na、Mg、Al等金属可用电解熔融的化合物的方法冶炼，Zn、Fe、Sn、Pb、Cu可用热还原发生冶炼，Hg、Ag可用也分解法冶炼。2.【答案】A【解析】B项AlCl3是共价化合物，熔融AlCl3不导电，金属铝通常用电解熔融氧化铝的方法制取，故错误；C项明矾是纯净物，故错误；D项氯化镁中不含共价键，故错误。3.【答案】B【解析】由流程可知，①中发生2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，利用空气将吹出塔中含Br2的溶液，经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液，其目的是富集溴，提高Br2的浓度，加入碱液重新吸收，所得溶液富含BrO3-，③中发生5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O，最后利用蒸馏得到溴。A．纯碱是碳酸钠，与溴反应有BrO3-生成，反应的离子方程式为3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑，故A正确；B．溶液中含有Br-、BrO3-，在酸性条件下可发生5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O，无需加入氧化酸，故B错误；C．含溴的水溶液B中溴的浓度较大，溴与水的沸点不同，可通过蒸馏获得液溴，故C正确；D．B经过富集，浓度较大，则B的颜色比A深，故D正确；故选B。4.【答案】B【解析】试题分析：A.9\n发展水电，开发新能源，如核能、太阳能、风能等，减少对矿物能源的依赖有利于低碳经济，A正确；B.使用含126C的产品，同样会增加CO2的排放，不利于低碳经济，B错误；C.推广煤的干馏、气化、液化技术，提供清洁、高效燃料和基础化工原料有利于低碳经济，C正确；D.推广利用微生物发酵技术，将植物秸秆、动物粪便等制成沼气替代液化石油气有利于低碳经济，D正确，答案选B。5.【答案】B【解析】绿色化学是指原料的利用率为100%,A项错误;烟、云、雾属于胶体,光照时可发生丁达尔效应,B项正确;温室效应与CO2有关,C项错误;制作光导纤维的材料是SiO2,D项错误。6.【答案】B【解析】【详解】要冶炼上述三种金属镁、铁、铜，应采用什么方法是由它们的金属活动性决定的。有关反应为：a.火烧孔雀石炼铜：Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O2CuO+C2Cu+CO2↑b.湿法炼铜：Fe+CuSO4====FeSO4+Cuc.铝热法炼铁：Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3d.用从海水中提取的氯化镁炼镁：MgCl2Mg+Cl2↑据上述原理可知，铁可通过②③④三种方法冶炼；铜可以通过②③④⑤四种方法进行冶炼；镁则因活动性较强，用⑤适宜。答案选B。7.【答案】C【解析】A.用淀粉-KI试纸和食醋检验加碘盐时，IO3－+5I－+6H+=I2+3H2O，所以淀粉-KI试纸会变蓝，故A正确；B.足量Cl2能使湿润的、已变蓝的淀粉-KI试纸褪色的原因可能是5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl，故B正确；C.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>IO3－＞I2，故C不正确；D.途径II中若生成1molI2，I的化合价变化为+5→0，则反应中转移的电子数为10NA，故D正确。故选C。8.【答案】(1).SO2＋OH－=HSO3—(2).2H2SO3＋O2=2H2SO4(3).NaCl(4).使氢氧化钠与硫酸发生中和反应(5).沉淀Mg2＋[或制取Mg(OH)2](6).在HCl气流中脱水，抑制MgCl2的水解(7).A【解析】试题分析：(1)①氯碱工业反应的化学方程式为：2NaCl+H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑.溶液的主要成分是NaOH。将含SO2的烟气通入该溶液时发生反应：SO2＋2NaOH=Na2SO3+H2O；SO2过量时发生SO2＋NaOH=NaHSO3。相应的离子方程式为：SO2＋2OH－=SO32-+H2O；SO2＋OH－=HSO3-。②由流程图可以看出：在上述流程中循环利用的物质是NaCl。（2）用氧气进行氧化处理吸收含硫的烟气后天然海水的反应原理的化学方程式是2H2SO3＋O2=2H2SO49\n；氧化后的海水含有硫酸，水溶液显酸性，所以需要加入氢氧化钠．与之混合后才能排放．该操作的主要目的是使氢氧化钠与硫酸发生中和反应。（3）①在母液中加入石灰乳所起的作用是使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀除去。②MgCl2是强酸弱碱盐，加热时盐会弱碱在结晶水中，盐发生水解反应产生Mg(OH)2和HCl，HCl随着水分的蒸发而挥发，最后得到的是Mg(OH)2固体。元素要利用MgCl2·6H2O制得无水氯化镁．应采取的措施是在HCl气流中脱水，来抑制MgCl2水解。③由于Mg活动性很强，在高温时容易与空气中的O2及水蒸气发生反应，也能与CO2发生反应产生MgO和C。所以要在惰性气体Ar的环境中冷却。选项为A。考点：考查煤燃烧排放的SO2造成的危害的治理方法及电解法冶炼Mg的有关问题的知识。9.【答案】(1).不是(2).C(3).ABCD(4).2NaClO3＋4HCl(浓)=2NaCl＋Cl2↑＋2ClO2↑＋2H2O(5).2NaClO2＋Cl2=2NaCl＋2ClO2(6). 产率高，易于分离，没有产生毒副产品(7).H2C2O4＋2NaClO3＋H2SO4=Na2SO4＋2CO2↑＋2ClO2↑＋2H2O(8).反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用【解析】NH4Cl溶液中加入盐酸进行电解得到NCl3，结合N元素化合价升高，可知氢元素化合价降低，则生成的气体A为H2，NCl3溶液中加入NaClO2溶液，得到ClO2与气体B，气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则B为NH3。(1)Cl最外层7个电子，只有1个单电子，O最外层6个电子，含2个单电子，则O原子不能满足8电子稳定结构，产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色，为氨气，可选酸来除杂，只有C中浓硫酸符合，故答案为：不是；C；(2)A．二氧化氯具有强的氧化性，二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理，代替氯气，为“绿色”消毒剂，故A正确；B．二氧化氯能杀菌消毒，有效地延长食品贮藏期，故B正确；C．稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围，便于运输和应用，故C正确；D．二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，在工作区和成品储藏室内，要有通风装置和监测及警报装，故D正确；故选：A、B、C、D；(3)氯酸钠氧化浓盐酸生成二氧化氯、氯化钠、水和氯气，反应的化学方程式：2NaClO3+4HCl(浓)═2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O，故答案为：2NaClO3+4HCl(浓)═2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O；(4)氯气与固体亚氯酸钠发生氧化还原反应生成二氧化氯和氯化钠，依据氧化还原反应结合原子个数守恒，反应的方程式：2NaClO2+Cl2═2NaCl+2ClO2；该法相比欧洲方法的优点为安全性好，没有产生毒副产品，故答案为：2NaClO2+Cl2═2NaCl+2ClO2；安全性好，没有产生毒副产品；9\n(5)用硫酸酸化的草酸(H2C2O4)溶液还原氯酸钠，反应生成硫酸钠、二氧化碳、二氧化氯、水，该反应为H2C2O4+2NaClO3+H2SO4═Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O，此法提高了生产及储存、运输的安全性，原因是反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用，故答案为：H2C2O4+2NaClO3+H2SO4═Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O；反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用。10.【答案】(1).DCAB或CDAB或CADB(2).普通漏斗和玻璃棒(3).C(4).还原(5).防止OH-与Cl2反应，净化所得的NaOH溶液(6).将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照(7).MgO的熔点远高于MgCl2的熔点(8).【解析】【分析】海水晒盐后得到粗盐和母液，粗盐加入氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠、盐酸精制除杂得到精盐，电解饱和食盐水得到氯气、氢气和氢氧化钠溶液，母液中加入氢氧化钙浊液沉淀镁离子，过滤得到氢氧化镁沉淀，加入盐酸溶解后得到氯化镁溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化镁晶体，在氯化氢气流中加热失水得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气，滤液中加入氯气氧化溴离子得到溴单质的低浓度溶液，加入碳酸钠溶液吸收溴单质，再加入稀硫酸，发生归中反应得到高浓度的溴单质溶液。【详解】Ⅰ.除去粗盐中的可溶性杂质：Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-时，可以加入过量NaOH（去除镁离子）：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，加入过量BaCl2（去除硫酸根离子）：SO42-+Ba2+=BaSO4↓；也可先加氯化钡后加氢氧化钠，再加入过量Na2CO3（去除钙离子以及多余的钡离子）：Ca2++CO32-=CaCO3↓，Ba2++CO32-=BaCO3↓，碳酸钠必须加在氯化钡之后，盐酸在最后，除去多余的碳酸根离子，所以按滴加顺序依次为DCAB或CDAB或CADB；过程①中实验操作a中为多步过滤，需要的玻璃仪器是烧杯、普通漏斗和玻璃棒；Ⅱ.（1）根据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类一定不变，反应物是氯化钠和水，所以反应后的物质中只能含有钠、氯、氢和氧四种元素。A．氢气是由氢元素组成的，符合以上关于产物情况的分析，所以氢气可能是该反应的生成物，选项A不选；B．氯气由氯元素组成，符合以上关于产物情况的分析，所以氯气可能是该反应的生成物，选项B不选；C．碳酸钠是由碳、氧和钠三种元素组成，由以上分析可知生成物中不可能含有碳元素，所以生成物中不可能含有碳酸钠，选项C选；D．氢氧化钠是由钠、氧和氢三种元素组成，符合以上关于产物情况的分析，所以可能是生成物，选项D不选。答案选C；（2）由于氯离子在左边电极上被氧化成氯气，所以精制饱和食盐水进入阳极室，右边电极连接直流电源的负极，H+在右电极上发生还原反应，所使用的离子交换膜的主要作用是防止OH-与Cl29\n反应，净化所得的NaOH溶液；（3）测定溶液pH的操作方法为：将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照；Ⅲ.由于MgO的熔点远高于MgCl2的熔点，如果电解MgO会浪费大量能源，故工业上采用电解MgCl2的方法制取金属镁；Ⅳ.根据反应3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑可知，只有溴元素化合价发生了变化，每吸收3molBr2，转移的电子数为5mol，则吸收1molBr2，转移的电子数为mol。11.【答案】(1).Na＋、NH、K＋(2).3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3).2NO＋O2=2NO2(4).否(5).酸性高锰酸钾溶液(6).bc(7).2SO2＋O2＋2Ca(OH)2=2CaSO4＋2H2O(8).NO＋NO2＋Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋H2O【解析】试题分析：（1）①物质焰色反应为黄色，所以含有钠离子，和强碱共热反应产生氨气，能使石蕊试纸变蓝，证明含有铵根离子，加入硝酸酸化的硝酸银会产生白色沉淀，证明含有氯离子或是亚硫酸根离子中的一种，先加盐酸再加入氯化钡，产生白色沉淀，证明含有硫酸根离子，溶液中加入几滴硫酸，再加入金属铜，可以产生红棕色的气体，证明原溶液含有硝酸根离子，透过钴玻璃观察焰色反应呈现紫色，证明含钾离子，一定含有的钾离子是Na＋、NH4＋、K＋；②溶液中加入几滴硫酸，再加入金属铜，可以产生红棕色的气体，证明原溶液含有硝酸根离子，金属铜可以和硝酸反应产生硝酸铜、一氧化氮和水，一氧化氮遇到空气迅速变为红棕色，即：3Cu＋8HNO3=3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O、2NO＋O2=2NO2；③该实验不能确定样本中含有SO32-，加入硝酸酸化的硝酸银会产生白色沉淀，证明可能含有氯离子或是亚硫酸根离子中的一种，亚硫酸根离子可以和硝酸之间反应得到硫酸根离子，亚硫酸根离子可以使高锰酸钾褪色，但是硫酸根离子不能，可以采用高锰酸钾检验亚硫酸根离子的存在；（2）a．PM2.5主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气排放等过程，a正确；b．PM2.5颗粒小，但仍然对人体有害，b错误；c．直径介于1～2.5μm的颗粒物分散到空气中不能形成胶体，应该是1nm～100nm，c错误；d．推广使用电动汽车，可以减少PM2.5的污染，d正确，答案选bc；（3）①尾气中SO2与石灰乳反应生成CaSO4，说明还有氧气参与，反应化学方程式为2SO2+O2+2Ca（OH）2＝2CaSO4+2H2O。②NO、NO2与石灰乳反应生成Ca（NO2）2的化学方程式为NO+NO2+Ca（OH）2＝Ca（NO2）2+H2O。9
