第八章 化学与自然资源的开发利用.docx

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第八章化学与自然资源的开发利用

第八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

典题1金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是（）

A.越活泼的金属越难冶炼

B.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同

C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子

D.工业上金属Mg、Al都是电解熔融氯化物制得的

典题2下列物质在冶炼金属的过程中，通常需加入还原剂的是（）

A.HgOB.AL2O3C.Fe2O3D.CuSO4

典题3中国的炼丹术延续了一千多年，虽然人们梦想的长生不老之药没能制出，但炼丹家们却积累了丰富的经验。

“金丹”卷中记述：

“丹砂烧之成水银，积变又成丹砂。

”丹砂就是硫化汞，从中可以看出炼丹家们提取金属汞的方法是（）

A.热分解法B.热还原法

C.置换法D.淘取法

典题4

（1）在一次化学晚会上，一位同学表演了一个有趣的魔术：

用蘸有饱和硫酸铜溶液的玻璃棒在一洁净的铁片上点上数处，所点之处，点铁成“金”。

你知道其中的奥妙吗？

请用化学方程式表示其反应原理：

（2）铜在自然界以+1价矿石存在，因为在固态或是高温下+1价铜比+2价稳定。

辉铜矿（Cu2S）炼铜的方法之一是将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。

将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧的矿石，混合后隔绝空气再进行高温焙烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。

这两个反应的化学方程式为

（3）已知CuS、Cu2S均为黑色不溶于水的固体，在空气中灼烧均生成CuO与SO2，不用其他试剂，设计最简单的实验来鉴别二者；

典题5以下是一学生用某干燥气体（H2或CO）还原Wg不纯氧化铜（所含杂质不与通入的气体反应）测定氧化铜纯度的实验。

所给出的气体和试剂都是足量的。

请根据实验操作过程回答下面的问题：

（1）点燃酒精灯前先要检查

原因是

（2）若通入装置I的气体是

则选用装置产生的现象是装置I中发生反应的化学方程式是选用装置中发生反应的化学方程式是

（3）最后逸出的气体尾气收入球胆中，原因是

（4）请你根据图8-1，写出两种测定氧化铜纯度的方法，用文字简述其原理和需要测定的数据。

方法一：

方法二：

典题6下列说法正确的是（）

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方法来冶炼铝

D.回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物

典题7根据你的生活经验和下表所提供的信息，选择合适的理由填空：

一些金属物理性质比较

物理性质

物理性质比较

导电性（以银的导电性为100作标准）

银铜金铝锌铁铅

（优）10099746127177.9（良）

密度/（g.cm-3）

金铅银铜铁锌铝

（大）19.311.310.58.927.867.142.70（小）

熔点/℃

钨铁铜金银铝锡

（高）3410153510831064962660232（低）

硬度（以金刚石的硬度为10作标准）

铬铁银铜金铝铅

（大）9.4-52.5-42.5-32.5-32-2.91.5（小）

（1）制菜刀等工具用铁不用铅的原因是

（2）制电线一般用铜不用银的原因是

（3）灯泡里的灯丝用钨不用锡的原因是

典题8图8-2为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：

（1）纸漏斗中铺在氧化铁和铝粉的混合物上面的物质为

（2）引发该铝热反应的操作为

（3）若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生？

（填“能”或“不能”），理由是

典题9铝热反应不仅应用于焊接钢轨，而且还常应用于冶炼熔点较高的金属，如钒、铬、锰等。

试从铝粉跟氧化铁的反应出发，思考铝热反应为什么可以冶炼这些金属？

典题10海水是镁的主要来源之一。

从海水中提取镁可按如下步骤进行：

1把贝壳制成石灰乳；

2向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；

3将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；

4电解得到产物

（1）以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是（填序号）

A.分解反应B.化合反应

C.置换反应D.复分解反应

（2）下列关于提取镁的说法中，不正确的是（填序号）

A.此法的优点之一是原料来自大海

B.进行①②③步骤的目的是富集MgCL2

C.可用电解熔融氧化镁的方法制取镁

D.电解冶炼镁要消耗大量电能

典题11海水中提取镁的工业流程如图8-3所示：

仔细分析该图所示的工业流程：

（1）从海水中的Mg2+到金属Mg,经历了哪些反应过程？

（2）在用上述方法提取镁的过程中，采取了那些措施来提高经济效益？

这对你有什么启示？

典题12海水中含有大量的氯化镁，从海水中提取镁的生产流程如图8-4所示：

（Ca0）（试剂①）

海水→Mg（OH）2→MgCL2→

[操作①][溶解][操作②]

（HCL）[操作③]

MgCL2.6H2O→MgCL2→Mg

[加热]

图8-4

回答下列问题：

（1）写出在海水中加入氧化钙生成氢氧化镁的化学方程式

操作①主要是指

（2）试剂①可选用，该反应的离子方程式为

（3）操作②主要是指

（4）经操作③最终可得到金属镁，该反应的化学方程式是

典题13全球海水中溴的储量丰富，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65mg/L，其工业提取方法有：

（1）空气吹出纯碱吸收法。

方法使将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。

该方法涉及的反应有：

①

（写出离子方程式）；②3Br2+3CO32-=

BrO3-+5Br-+3CO2↑;③BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O。

其中反应②中氧化剂是，还原剂是

（2）空气吹出SO2吸收法。

该方法基本同

（1），只是将溴吹出后是用SO2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。

试写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：

（3）溶剂萃取法。

该方法使利用单质溴在水中和溶剂中溶解度不同的原理进行的。

实验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是（选填序号）。

①乙醇；②四氯化碳；③硝酸。

典题14海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。

实验室从海藻中提取碘的流程如下：

（1）指出从海藻中提取I2的实验操作名称：

①③②的离子方程式

（2）提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是（）

A.甲苯、酒精B.四氯化碳、苯

C.汽油、乙酸D.汽油、甘油

（3）为使海藻中I-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，尚缺少的仪器是

（4）从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出8-5蒸馏装置中的错误之处

（5）进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是，最后晶态碘在中。

第二节资源综合利用环境保护

典题1（2008上海春季）煤的气化所得气体可用于城市家用燃气。

下列选项中的气体均属于家用燃气有效成分的是（）

A.CO、H2、N2B.CO、CH4、H2

C.CO、CH4、CO2D.CH4、H2、O2

典题2如图8-6是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是（）

A.图示实验中发生了化学变化

B.实验后水溶液的PH>7，溶液Y是黑色粘稠的煤焦油，上层X是粗苯等

C.气体Z易燃，可以还原氧化铜

D.液体Y是一种纯净物

典题3石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是（）

A.常压分馏B.减压分馏

C.裂解D.催化裂化

典题4从地下开采出的最主要的三种矿物燃料中，呈气态的是，其主要成分的化学式为；呈液态的燃料是，主要含和两种元素；呈固态的燃料是，主要含有

元素。

典题5某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图8-7：

实验过程中可观察到烧瓶I固化石蜡先熔化，试管II中有少量液体凝结，试管III中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管II中液体气味，具有汽油的气味。

（1）该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为，加入药品之前的操作为

，长导管的作用是

（2）试管II中少量液体凝结说明了

（3）试管III中溶液褪色说明了

（4）能否用试管II中的液体萃取溴水中的溴，理由是

（5）写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式

（6）石油裂化的重要意义是

典题6环境污染已成为人类社会所面临的重大威胁，各种污染数不胜数。

下列八个名词中与环境污染无关的是（）

①温室效应；②赤潮；③酸雨；④光化学污染；⑤臭氧层空洞；⑥水吴病；⑦潮汐；⑧大脖子病

A.②③B.⑦⑧

C.⑥⑦⑧D.②⑤⑦

典题7“绿色化学”对于化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）的新概念及要求。

理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。

下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）（）

典题8酸雨形成的原理之一可简示如下：

O2O2H2O

含硫燃料→A→B→硫酸

反应①反应②反应③

图8-8

请回答下列问题：

（1）A物质的化学式为,B物质的化学式为

（2）三个反应中，不属于氧化还原反应的是

（填序号）

（3）SO2中硫元素显+4价，它可以降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的（填“氧化剂”或“还原剂”）除去SO2，达到减少污染的目的。

（4）从环境保护的角度认为：

雨水的PH<5.6时，就判断为酸雨。

已知PH=-1gc（H+），经测定某次雨水只含硫酸，且其浓度为5x10-5mol.L-1，则这次降雨（填“是”或“不是”）酸雨。

（5）火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫，其排出的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。

为了除去有害的SO2气体，在英国已进行了一个研究，结果表明：

高烟囱可以有效降低地面SO2的浓度。

在20世纪60年代到70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于高烟囱的建造，地面SO2浓度降低了30%之多。

①你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是

A.少用煤作燃料B.把工厂的烟囱造高

C.燃料脱硫D.把工厂迁移到农村

E．开发新能源

②请从全球环境保护的角度，分析这种建高烟囱的方法是否可取？

，理由是

典题9南太平洋岛图瓦卢被迫全国移民到新西兰，该国前总理佩鲁曾声称“图瓦卢是温室效应的第一个受害者”。

目前该国正面临生存环境严重恶化的局面，该国岛屿近20年来已经被海水侵蚀得千疮百孔，岛上的淡水日益减少；海水的大量侵入使土壤盐碱化，粮食和蔬菜无法正常生长。

图瓦卢陆地最高处仅海拔4.5米，由于海平面日渐升高，据估计这些岛屿将在50年内被海水淹没。

请根据以上材料分析：

（1）温室效应导致海平面上升，引起温室效应的人为因素主要是：

（2）为了控制温室效应，各国科学家提出了不少方法和设想。

有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底，以减小大气中CO2的浓度。

为使CO2液化，可采用的措施是

A.减压、升温B.增压、升温

C.减压、降温D.增压、降温

（3）科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究，把过多的二氧化碳转化为有益于人类的物质。

如将CO2和H2以1:

4的比例混合，通入反应器。

在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源。

请完成以下化学方程式CO2+4H2

→+2H2O。

若将CO2与H2混合，在一定条件下以1:

3的比例发生反应，生成某种重要的化工原料和水，该化工原料可能是

A.甲烷B.乙烯C.乙醇D.苯

（4）快速、有效地减缓大气中CO2大量增加的生态学措施是

A.使用天然气等燃料

B.控制全球人口增长

C.植树造林，保护森林

D.立即减少煤和石油的燃烧

典题10煤是一种常用的燃料。

由于煤燃烧产生的废气中含有SO2、NO2和NO等多种有害气体和烟尘会对环境造成污染，因此需要对煤进行加工后再燃烧，或将废气净化后再排放。

（1）将煤直接进行燃烧，造成环境污染的主要方面之一是形成硝酸型酸雨。

①写出有关物质转化为硝酸的化学方程式

②以下是对硝酸型酸雨的评价，其中正确的是（用序号填空）

a．杀死水中的浮游生物，减少鱼类食物来源，破坏水生生态系统

b．对电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害

c．破坏臭氧层

d．硝酸与土壤中的矿物质发生作用转化为硝酸盐，向植物提供氮肥

（2）图8-9是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的基本流程示意图，试写出在废气脱硫并形成副产物的过程中所发生的主要化学反应的化学方程式

（3）脱硫以后，在废气中含量明显增加的不良气体是（写物质名称），它对环境的负面影响是

（4）检验脱硫后废气中是否含有SO2的简单方法是

典题1冶炼金属一般有下列四种方法：

①焦炭法；②水煤气（或氢气，或一氧化碳）法；③活泼金属置换法；④电解法；四种方法在工业上均有应用，古代有（I）火烧孔雀石炼钢；（II）湿法炼铜；现代有（III）铝热法炼铬；（IV）从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是（）

A.（I）用①B.（II）用②

C.（III）用③D.（IV）用④

典题2丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。

如果丁烷裂解率为90%，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，相对分子质量最小的气体占有的体积分数为（）

A.19%B.25%C.36%D.40%

典题3判断下列反应能否发生，能发生的写出化学方程式，不能发生的说明理由。

高温

（1）铝+氧化镁→

高温

（2）铝+四氯化铁→

高温

（3）焦炭+氧化铝→

典题1（2009天津）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。

从海水中提起食盐和溴的过程如下：

（1）请列举海水淡化的两种方法：

、

（2）将NaCL溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、、

或H2、

（3）步骤I中已获得Br2，步骤II中又将Br2还原为Br-,其目的为

（4）步骤II用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%。

有关反应的离子方程式为

由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是

（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：

Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。

他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：

请你参与分析讨论：

1图中仪器B的名称：

2整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为

3实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：

4C液体中产物颜色为，为除去该产物中仍残留的少量CL2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是

典题2（2009山东）孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4.5H2O及CaCO3，步骤如下：

请回答下列问题：

（1）溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+.从下列所给试剂中选择：

实验步骤中试剂①为（填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为

（填代号）

a．KMnO4b.（NH4）2S

c.H2O2d.KSCN

（2）由溶液C获得CuSO4.5H2O，需要经过加热蒸发、、过滤等操作。

除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是

（3）制备CaCO3时，应向CaCL2溶液中先通入（或先先加入）（填化学式）。

若实验过程中有氨气逸出，应选用下列

装置回收（填代号）

（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应

直到用KMnO4标准溶液滴定时应选用滴定管（填“酸式”或“碱式”）

典题3（2007北京）北京市场销售的某种食用精制盐包装袋上有如下说明：

产品标准

GB5461

产品等级

一级

配料

食盐、碘酸钾、抗结剂

碘含量（以I计）

20mg/Kg~50mg/Kg

分装日期

分装企业

（1）碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应，配平化学方程式。

（将化学计量数填于空白处）

KIO3+KI+H2SO4=

K2SO4+I2+H2O

（2）上述反应生成的I2可用四氯化碳检验。

向碘的四氯化碳溶液中加入Na2SO3稀溶液，将I2还原，以回收四氯化碳。

①Na2SO3稀溶液与I2反应的离子方程式是

②某学生设计回收四氯化碳的操作步骤为：

a.将碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中；

b.加入适量Na2SO3稀溶液

c.分离出下层液体

以上设计中遗漏的操作及在上述步骤中的位置是

（2）已知：

I2+2S2O32-=2I-+S4O62-。

某学生测定食用精盐中碘的含量，其步骤为：

a.准确称取Wg食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；

b.用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量KI溶液，使KIO3与KI反应完全；

c.以淀粉为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为2.0x10-3mol.L-1的Na2S2O3溶液10.0ml，恰好反应完全。

①判断c中反应恰好完全依据的现象是

②b中反应所产生的I2的物质的量是

mol

③根据以上实验和包装袋说明，所测得精制盐的碘含量是（以含W的代数式表示）mg/Kg

典题4如图8-14所示，将浸透了石蜡油（17个碳以上的液态烷烃混合物）的矿渣棉放在硬质玻璃管的底部，试管中加入碎瓷片，给碎瓷片加强热，石蜡油蒸汽通过炽热的碎瓷片表面。

（1）若将生成的气体通入酸性高锰酸钾溶液后，溶液褪色并且液体分为两层，上层无色、油状，下层无色、水状。

（2）若将生成的气体通入溴水，溴水也褪色。

请回答下列问题：

（1）实验装置中矿渣棉的作用是

碎瓷片的作用是

（2）酸性高锰酸钾溶液褪色，有机化合物发生的化学反应的类型是

（3）溴水褪色，有机化合物发生的化学反应的类型是，还能观察到的其他现象是

（4）若将生成的气体用图8-15所示的装置进行收集、检验，浸入水中的试管里形成了油状液体，另一只试管内的酸性高锰酸钾溶液褪色。

按图8-14所示的方法进行石蜡油裂化的实验，从实验安全性的角度来说，该实验设计中存在的主要问题是

（5）假设石蜡石油中的某种烃的化学式是C18H38，它发生裂化反应生成了癸烷和烃A，癸烷又发生裂化反应生成了乙烷和烃B，乙烷又反应生成了丁烷和烃C。

写出上述裂化反应的化学方程式（有机化合物用化学式表示）

①

②

③

典题1保护环境已成为人类的共识。

人类应以可持续发展的方式使用资源，以合理的方式对废物进行处理并循环使用。

下列做法不利于环境保护的是（）

A.发电厂的煤经脱硫处理

B.将煤转化为水煤气作燃料

C.回收并合理处理聚乙烯塑料废物

D.电镀废液经中和后直接排放

典题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,电解熔融的NaCL可制备Na

D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能

典题3二十世纪化学合成技术的发展对人类健康水平和生活质量的提高做出了巨大贡献。

下列各组物质全部由化学合成得到的是（）

A.玻璃纤维素青霉素

B.尿素食盐聚乙烯

C.涤纶洗衣粉阿司匹林

D.石英橡胶磷化铟

典题4汽车已经成为重要的交通工具，但其排放的尾气是空气的主要污染物之一。

已知汽车尾气中的主要污染物有：

CmHn（烃）、SO2、NOx、CO和C等，请回答下列有关问题。

（1）若用CmHn表示汽油的主要组成，CmHn在空气中完全燃烧的化学方程式为，汽油燃烧产生能量为汽车提供了动力，这一过程中能量的转化是由

能转化为能，最终转化为机械能。

（2）通过车用燃油的精炼加工处理，可减少汽车尾气中的（填化学式）排放

（3）目前汽车尾气多采用催化转化的方法加以治理，写出在催化剂作用下NOx与CO反应的化学方程式：

典题5（2009宁夏）请回答氯碱工业中的如下问题：

（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成产品。

理论上k=

（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，必须精制后才能供电解使用。

精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCL（盐酸）、③BaCL2，这3种试剂添加的合理顺序是

（填序号）

（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上。

在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图8-16所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

图中X、Y分别是、（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小

典题6某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。

（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”的实验报告的一部分：

实验步骤

实验现象

将打磨过的铝片（过量）放入一定浓度的CuCL2溶液中

产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色

反应结束后分离出溶液备用

红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中

一段时间后固体由红色变为绿色[其主要成分为Cu2（OH）2CO3]

按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个（是离子反应的只写离子方程式）

置换反应

化合反应

（2）用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。

持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是

解释此现象的离子方程式是

（3）工业上可用铝与软锰矿（主要成分为MnO2）反应来冶炼锰。

①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是（用化学方程式来表示）

②MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。

若将适量的MnO2加入酸化的H2O2的溶液中，溶液中产生Mn2+，该反应的离子方程式是