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第四章化学与自然资源的开发利用（考试时间：100分钟 试卷满分：100分）第I卷 选择题一、选择题（每小题4分，共48分）。1、如下图所示，利用海水可提取很多重要的化工原料。下列有关说法正确的是（ ）A第步中除去粗盐中的SO42、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B第步中工业上可采用石墨为阴极，铁为阳极，采用阳离子交换膜的电解装置C第步中结晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2D在第步中溴元素被氧化，第、步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原2、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海水中的氯化物主要是氯化钠，因此“氯”被称为海洋元素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NaCl溶液可得到金属钠D从海水中提取Br2、I2的过程中发生了氧化还原反应3、根据下图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是（ ）已知：MgCl26H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。A除去粗盐中杂质（Mg2+、SO42、Ca2+），加入的药品顺序为：NaOH溶液Na2CO3溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B在过程中将MgCl26H2O灼烧即可制得无水MgCl2C从能量角度来看，氯碱工业中的电解饱和食盐水是一个将化学能转化为电能的过程D从第步到第步的目的是为了浓缩富集溴4、天然海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子，火力发电燃煤排放的含SO2的烟气可利用海水脱硫，其工艺流程如图所示：下列说法错误的是( )A.天然海水pH8的原因是海水中的CO32-、HCO3-水解B.“氧化”是利用氧气将HSO3-、SO32-等氧化生成SO42-C.“反应、稀释”时加天然海水的目的是中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸D.“排放”出来的海水中SO42-的物质的量浓度与进入吸收塔的天然海水相同5、海洋约占地球表面积的71%，对其进行开发利用的部分流程如图所示。下列说法不正确的是( )A.可用BaCl2溶液除去粗盐中的SO42-B.从苦卤中提取Br2的反应的离子方程式为2Br- +Cl2=2Cl+Br2C.试剂1可以选用石灰乳D.工业上，电解熔融Mg(OH)2冶炼金属镁6、下列叙述正确的是（ ）A新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色B加水稀释溶液，溶液中的所有离子浓度都减小C金属铝的生产是以Al2O3为原料，在熔融状态下进行电解DNaHCO3溶液中含有少量Na2CO3可以用澄清石灰水除去7、海洋约占地球表面积的71%，对其进行开发利用的部分流程如下图所示。下列说法不正确的是()A可用BaCl2溶液除去粗盐中的SOB从苦卤中提取Br2反应的离子方程式为：2BrCl2=2ClBr2C试剂1可以选用石灰乳D工业上电解熔融Mg(OH)2冶炼金属镁8、NaCl是海水中含量最多的盐，除食用外，它还是海洋化学工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是()烧碱纯碱金属钠氯气盐酸A全部B只有C只有 D只有9、溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：干海带海带灰水溶液碘单质下列有关叙述正确的是()A碘元素在海水中也有游离态存在B在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2C操作A是结晶或重结晶DB是提纯操作，常用蒸馏或分馏10、不仅化工生产应遵循绿色化学的原则，化学实验也应遵循绿色化学的原则，实现原料和过程的绿色化。下列实验或实验过程遵循绿色化学原则的是( )在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水在铜与浓硝酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放用双氧水代替高锰酸钾制氧气将用铜粉与浓硫酸反应制取硫酸铜的实验方案改为先将铜粉在空气中充分加热制得氧化铜，再将氧化铜溶解在稀硫酸中A. B. C. D.11、海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示)， 下列有关说法正确的是( )A.第步中除去粗盐中的、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B.第步中结晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2C.在第步中溴元素均被氧化D.从第步到第步的目的是浓缩12、类推的思维方法在化学学习与研究中常会产生错误的结论。因此类推出的结论最终要经过实践的检验才能知道其正确与否。以下几种类推结论中正确的是( )A.金属镁失火不能用二氧化碳灭火器扑灭；金属钠失火也不能用二氧化碳灭火B.加热Ag2O可以得到单质银；加热CuO也可制取单质铜C.工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁；故也可用电解熔融AlCl3的方法制取金属铝D.Al和S直接化合可以得到Al2S3；Fe与S直接化合也可得到Fe2S3第II卷 非选择题二、非选择题（共52分）13、从海水中提取试剂级NaCl及回收金属Mg的工业流程如下：(1)步骤I原理如图，在实验室中完成该步骤所用装置为 （填序号）。(2)某学习小组设计了如下实验模拟步骤：该实验中加入Na2 CO3的作用是 ；若向粗盐溶液中加入的是Na2 CO3浓溶液，则有难溶的Mg2 (OH)2C03生成，同时有气体逸出。该反应的离子方程式为 。学习小组发现上述实验即使BaCl2用量不足，第步沉淀中依然含有少量BaCO3。试从平衡角度分析 。在第步后增加过滤，并从滤渣中得到MgCl26H2O。工业上通过电解获得Mg的化学方程式为 ；若720时直接将MgCI26H20熔融，然后用惰性电极电解，发现有固体剩余，则该固体可能是 （写化学式）；现有ag滤渣，用上二述方法处理回收Mg时产生标况下Cl2bL，剩余固体为cg。则滤渣中镁元素的质量分数为 （不必化简）。14、镁是海水中含量较多的金属元素，单质镁、镁合金以及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛。（1）Mg2Ni是一种储氢合金，已知：Mg（s）+H2（g）=MgH2（s） H1=74.5kJmol-1Mg2Ni（s）+2H2（g）=Mg2NiH4（s） H2=64.4kJmol-1Mg2Ni（s）+2 MgH2（s）=2Mg（s）+ Mg2NiH4（s） H3则H3=_ kJmol-1（2）工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁。其中氯化镁晶体脱水是关键的工艺之一。一种正在试验的氯化镁晶体脱水的方法是：先将MgCl26H20转化为MgCl2NH4ClnNH3，然后在700脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为_；用惰性电极电解熔融氯化镁，阴极的电极反应式为_（3）储氢材料Mg(AlH4)2在110200的反应为： Mg(AlH4)2=MgH2+2Al+3H2，每生成27gAl转移电子的物质的量为_（4）镁的一种化合物氯酸镁Mg（ClO3）2常用作催熟剂、除草剂等。为了确定实验室制备的Mg（ClO3）26H2O的纯度，做如下试验：步骤1：准确称量3.50g产品配成100mL溶液步骤2：取10mL于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000molL-1的FeSO4溶液，微热步骤3：冷却至室温，用0.100molL-1 K2Cr2O7溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K2Cr2O7溶液15.00mL产品中Mg（ClO3）26H2O的纯度为_（用百分号表示，精确到小数点后一位）（5）一种有机镁化合物可用于制造光学元件的涂布液，化学式可表示为，它可以发生如下反应：ROH与B的核磁共振氢谱如下图：ROH由C、H、O、F四种元素组成的含氟化合物，分子中只有一个氧原子，所有氟原子化学环境相同，相对分子质量为168，则ROH的结构简式为_；B的结构简式为_15、化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活提供了物质保证。氮的化合物是重要的化工产品。其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高其产量，降低能耗做各种有益的探究。（1）25时合成氨反应热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，H=-92.4kJ/mol 。 在该温度时，取1molN2和3molH2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ。其原因是_。近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是 ；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是 。(3)卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。从卤水中提取镁的步骤为： a将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳； b将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀； c.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl26H2O； d将MgCl26H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；e电解熔融的氯化镁可得到Mg。步骤d中的“一定条件”指的是 。 有同学认为：步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，你同意该同学的想法吗?为什么? (4) 铀是核反应最重要的燃料，已经研制成功一种螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中 的U4+，而不吸附其他元素。其反应原理为 (树脂用HR代替)，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为： 。16、镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下:(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂可以选用,要使MgSO4完全转化为沉淀,加入试剂的量应为。(2)加入试剂后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是 。(3)试剂选用;写出其反应的离子方程式_ 。(4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后产生镁和氯气,该反应的化学方程式为 。17、将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。回答下列问题：（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是_（填序号）。用混凝法获取淡水 提高部分产品的质量优化提取产品的品种 改进钾、溴、镁等的提取工艺（2）采用“空气吹出法”从浓海水吹出Br2，并用纯碱吸收。已知该反应不产生CO2，且溴歧化为Br和BrO，则反应的离子反应方程式为 。（3）海水提镁的一段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下：离子NaMg2ClSO浓度/(gL1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的阳离子_，沉降阶段反应的离子方程式为 ，浓海水的利用率为90，则1L浓海水最多可得到产品2的质量为_g。（4）由MgCl26H2O制备MgCl2固体时是在氯化氢气体氛围中加热进行，其目的是 。参考答案1.DA、除去粗盐中的SO42、Ca2、Mg2等杂质，先除硫酸根离子，需要BaCl2溶液，再除镁离子，需要NaOH溶液，最后除钙离子，加入Na2CO3溶液，A错误；B、氯碱工业中，电解池的阳极材料也是惰性的，B错误；C、由的转化可知，结晶水合物失去结晶水并生成氯化镁，为防止镁离子水解，应在酸性条件下进行，C错误；D、由可知NaBrBr2，NaBr中溴元素的化合价为-1价，单质中溴元素的化合价为0，则在反应中溴元素的化合价升高，由信息可知溴元素被氧化，第、步是溴的提纯，既有溴元素被氧化也有溴元素被还原；D正确；选D2.DA.溴被称为海洋元素，错误；B. 海水蒸发制海盐的过程中只发生了物理变化，错误；C.电解氯化钠可得氢氧化钠、氢气和氯气，错误；选D.3.DA、要先除SO42-离子，然后再除Ca2+离子，碳酸钠可以除去过量的钡离子，如果加反了，过量的钡离子就没法除去，至于加NaOH除去Mg2+离子顺序不受限制，因为过量的氢氧化钠加盐酸就可以调节了，只要将三种离子除完了，然后过滤即可，最后加盐酸除去过量的氢氧根离子碳酸根离子，所以正确的操作顺序为：BaCl2溶液NaOH溶液Na2CO3溶液过滤后加盐酸或BaCl2溶液Na2CO3溶液NaOH溶液过滤后加盐酸，错误；B、由已知MgCl26H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体得将MgCl26H2O灼烧即得不到无水MgCl2，错误；C从能量角度来看，氯碱工业中的电解饱和食盐水是一个将电能转化为化学能的过程，错误；D从第步到第步的目的是为了浓缩富集溴，正确。4.DD项，排放出的海水中吸收了SO2气体，并通过氧化生成了SO42-，故SO42-的物质的量浓度大于进入吸收塔的天然海水，故不正确。5.DBa2+SO42-=BaSO4，可知A正确。由流程图可知从苦卤中提取Br2发生了反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，所以B正确。试剂1的作用是沉淀Mg2，所以C正确。工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼金属镁，所以D错误。6.C新制氯水含盐酸和次氯酸，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液先变红色后褪色，A错误；B、如盐酸加水稀释，c（OH-）增大，错误；C正确；NaHCO3与澄清石灰水也能反应生成沉淀，D错误。7.D可用BaCl2溶液除去粗盐中的SO42，钡离子和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，A正确；工业上电解熔融MgCl2冶炼金属镁，D错误。8.A海水中得到NaCl以后，以NaCl为原料电解饱和食盐水可制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，2NaCl(熔融) 2NaCl2，2NaOHCO2=Na2CO3H2O，Cl2H22HCl。9.B碘在海水中只以化合态(I)存在，没有游离态。操作A是萃取，操作B是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，A、C、D项错误。10.D溴水易挥发出有毒的溴蒸气，改用碘水可减少有毒气体的挥发；铜与浓硝酸剧烈反应产生有毒的NO2气体，将铜片改为可调节高度的铜丝可及时终止反应，减少NO2气体的排放量；将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放可以减少对水的污染；用双氧水制氧气副产物为水，不产生污染；既杜绝了产生SO2而导致的污染，又提高了硫原子的利用率。以上过程均做到了从源头上减少或杜绝污染，符合绿色化学的思想。11.DA项，第步中除去粗盐中的、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质，加入的药品顺序为： NaOH溶液BaCl2溶液Na2CO3溶液过滤后加盐酸，Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加；B项，第步中结晶出的MgCl26H2O应在HCl气氛中受热分解制无水MgCl2，以抑制MgCl2的水解；C项，在第步中溴元素被氧化，在第步中溴元素被还原；D项从第步到第步的目的是浓缩。12.AA项，由于钠比镁活泼，镁能与CO2反应,则钠也能与CO2反应；B项，CuO受热难以分解，应用热还原法制取铜；C项，AlCl3是共价化合物，熔融时不发生电离，不能用电解熔融AlCl3的方法制取单质铝；D项，由于S的氧化能力比较弱，与Fe反应生成FeS，与Al反应生成Al2S3，故选A项。13.步骤1是太阳能加热蒸发的原理，所以和实验室的C装置相同。加Na2CO3的作用是除去里面的Ca2+和过量的Ba2+，由信息可知，与Na2CO3反应生成难溶的Mg2(OH)2CO3生成，同时有气体生成，其离子方程式如下：2CO+2Mg2+H2O= Mg2(OH)2CO3+CO2.加入氯化钡，生成物中仍有BaCO3，是加了CO使BaSO4溶解平衡向溶解的方向移动，从而生成了BaCO3。工业制镁是电解熔融的氯化镁，其方程式如下：MgCl2(熔融)Mg+Cl2。若720C电解MgCl26H2O，会生成Mg(OH)2而它高温时会分解成MgO。由题意可知，最后剩余的cg固体为MgO，而生成Cl2为bL ，由Cl2可知推出Mg为mol所以Mg元素的质量分数为。14.（1）84.6 （2）MgCl2NH4ClnNH3MgCl2+（n+1）NH3+HCl Mg2+2e-=Mg （3）3mol （4）78.3% （5）（CF3）2CHOH ， （1）Mg（s）+H2（g）MgH2（s）H1=-74.5kJmol-1 Mg2Ni（s）+2H2（g）Mg2NiH4（s）H2=-64.4kJmol-1 Mg2Ni（s）+2MgH2（s）2Mg（s）+Mg2NiH4（s）H3由盖斯定律-2得到Mg2Ni（s）+2MgH2（s）2Mg（s）+Mg2NiH4（s）H3=-64.4KJ/mol-2（-74.5KJ/mol）=84.6KJ/mol，则H3=84.6KJ/mol，（2）MgCl2NH4ClnNH3在700脱氨得到无水氯化镁，反应的化学方程式MgCl2NH4ClnNH3MgCl2+（n+1）NH3+HCl；用惰性电极电解熔融氯化镁，阴极上是镁离子得到电子生成镁，电极反应为：Mg2+2e-=Mg；（3）储氢材料Mg（AlH4）2在110-200的反应为：Mg（AlH4）2=MgH2+2Al+3H2，反应中生成2molAl转移电子6mol，每生成27gAl转移电子的物质的量为3mol；15.（1）该反应是可逆反应，反应不完全 （2）在电磁场的作用下氮氮三建更容易断裂，降低了合成反应所需的能量，反应更容易进行。节能减排，降低了设备要求。 （3）在HCl气流中 不同意，因为MgO熔点很高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本； （4）4HR+U4+=UR4+4H+UR4+4H+=4HR+U4+（1）合成氨反应是可逆反应，1molN2和3molH2反应不完全，所以，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ；（2）在电磁场的作用下氮氮三建更容易断裂，降低了合成反应所需的能量，反应更容易进行。与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是节能减排，降低了设备要求。（3）MgCl2？6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2，若直接加热MgCl2？6H2O，会促进Mg2+水解，得不到无水MgCl2，因Mg2+水解呈酸性，加盐酸或在氯化氢气流中可抑制Mg2+水解，故一定条件为在HCl气流中，目的是抑制Mg2+水解；氧化镁熔点很高，熔融时会消耗大量的电能而增加生产成本，故不同意该同学的想法；（4）螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U4+，即4HR+U4+=UR4+4H+，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，即UR4+4H+=4HR+U4；16.(1)石灰乳过量(2)过滤(3)盐酸Mg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O(4)MgCl2(熔融)Mg+Cl2 (1)工业上常加入廉价的石灰乳使海水中的MgSO4转化为Mg(OH)2;为使MgSO4完全转化为Mg(OH)2,应加入过量石灰乳。(2)加入石灰乳产生Mg(OH)2,通过过滤将Mg(OH)2分离出来。(3)用盐酸溶解Mg(OH)2,反应的离子方程式为Mg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O(4)工业上电解熔融MgCl2制取Mg,反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl217.（1）（2）3Br26CO3H2O5BrBrO6HCO （3）Ca2 ；Mg2+(aq)+Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)Ca2+ (aq)； 62.64（4）抑制MgCl2水解 （1）用混凝法只能除去海水中的悬浮物，不能获取淡水，故设想和做法可行的是。该反应不产生CO2，则生成了碳酸氢钠，溴歧化为Br和BrO，则二者的物质的量之比是5：1，3Br26CO3H2O5BrBrO6HCO根据浓海水的成分及工艺流程知，脱硫阶段为用钙离子除去浓海水中的硫酸根，主要反应的离子方程式为Ca2 +SO42=CaSO4；由题给流程图知，产品2的化学式为Mg(OH)2，沉降阶段反应是沉淀Mg2+，离子方程式为Mg2+(aq)+Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)Ca2+ (aq)（加入石灰乳，Ca(OH)2写化学式）。1L浓海水含镁离子28.8g，物质的量为1.2mol，根据镁元素守恒知，最多可得到Mg(OH)21.2mol90%58=62.64g。由MgCl26H2O制备MgCl2固体时，由于MgCl2的水解，最终得不到MgCl2，故需在氯化氢气体氛围中加热进行，抑制其水解。
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