45海水资源综合利用和环境保护.docx
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45海水资源综合利用和环境保护
一、选择题
1．（2013·江西盟校二联）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也叫可入肺颗粒物，与肺癌、哮喘等疾病的发生密切相关，是灰霾天气的主要原因，它主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）等，下列与PM2.5相关的说法不正确的是（ ）
A．大力发展电动车、减少燃油汽车的尾气排放量
B．开发利用各种新能源、减少对化石燃料的依赖
C．多环芳烃是强致癌物，能吸附在PM2.5的表面进入人体
D．PM2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等元素均为对人体有害的金属元素
解析：
PM2.5主要来自化石燃料的燃烧，可大力发展电动车，减少燃油汽车的尾气排放量；开发新能源，减少对化石燃料的依赖，故A、B正确。
PM2.5与肺癌等疾病的发生密切相关，故C正确。
砷是非金属元素，故D错误。
答案：
D
2．最近，国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中（ ）
A．对废水、废气、废渣进行严格处理
B．不排放任何有害物质
C．在化工厂及周围种草、种树、种花，使工厂成为花园式工厂
D．以绿色植物为原料，以生物催化剂实现化工生产过程的化学
解析：
“绿色化学”的核心是从源头上杜绝有害物质的排放。
即化工生产中不排放有害物质。
答案：
B
3．（2014·河北省名校名师俱乐部高三调研
（二））化学已经渗透到人类生活的各个方面，下列说法不正确的是（ ）
A．我国首艘航母“辽宁舰”上用于舰载机降落的拦阻索是特种钢缆，钢属于铁合金
B．半导体行业中有一句话：
“从沙滩到用户”，计算机芯片的材料是二氧化硅
C．“光化学烟雾”“臭氧空洞”“硝酸酸雨”的形成都与氮氧化合物有关
D．高铁酸钾（K2FeO4）是一种高效、多功能水处理剂，既能消毒杀菌又能净水
答案：
B
4．SO2是常见的大气污染物之一，我国规定空气中SO2含量不得超过0.02mg/L。
下列措施中能够减少SO2排放量的是（ ）
①用天然气代替煤炭作民用燃料 ②开发清洁能源 ③硫酸厂采用更好的催化剂使SO2氧化成SO3 ④使用CS2萃取煤炭中的硫 ⑤燃煤中加入石灰石使用
A．①②⑤B．①③⑤
C．①③④D．③④⑤
解析：
催化剂能加快化学反应速率，但不能影响化学平衡状态，即不能提高SO2的转化率，③错误；煤炭中的硫元素并不是以单质的形式存在，故无法用CS2萃取煤炭中的硫，④错误。
答案：
A
5．从海藻灰中提取碘的方法是：
往海藻灰浸取液中通入氯气后用升华方法将置换出来的碘提纯。
但向浸取液中通入氯气时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr。
为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，需要加入适量的（ ）
A．CaOB．KI
C．H2OD．酒精
解析：
由于ICl和IBr类似于Cl2的性质，故除去碘中的这两种物质可加入还原剂KI，发生反应：
ICl＋KI===I2＋KCl，IBr＋KI===I2＋KBr。
答案：
B
6．在空气吹出法的工艺中，有选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的，也有选用SO2作溴蒸气吸收剂的，下列有关说法正确的是（ ）
A．两种吸收过程中，Br2只作氧化剂
B．两种吸收过程都发生了氧化还原反应
C．用纯碱溶液作吸收剂时，纯碱作还原剂
D．用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
解析：
①纯碱溶液作吸收剂的反应为：
3Na2CO3＋3Br2===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2；②SO2作吸收剂的反应为：
SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。
分析以上两个反应可知：
①中Br2既作氧化剂，又作还原剂，②中Br2只作氧化剂。
答案：
B
7．（2013·江苏省四校高三下学期质量调研）化学与能源开发、环境保护、生产生活等密切相关。
下列说法不正确的是（ ）
A．积极推行和使用能被微生物降解的新型聚合物材料
B．加大稀土资源的开采和出口，保证经济快速发展
C．大力实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”，减少硫的氧化物和氮的氧化物污染
D．在海水和淡水的交汇处安装半透膜，利用水中电解质浓度的差异进行发电
解析：
稀土资源是不可再生资源，应合理利用，B项错误。
答案：
B
8．根据“绿色化学”的理念，某化学工作者设计了下列4步化学反应：
①CaBr2＋H2O
CaO＋2HBr
②2HBr＋Hg
HgBr2＋H2↑
③HgBr2＋CaO
HgO＋CaBr2
④2HgO
2Hg＋O2↑
该方案的目的是为了制备（ ）
A．HBrB．CaO
C．H2D．Hg
解析：
将题目中提供的四个方程式叠加：
①＋②＋③＋④×
可得
H2O
H2↑＋
O2↑
故该方案的目的是为了制取可燃烧气体H2。
答案：
C
9．下图所示为一种用蒸馏法淡化海水的流程，已知减压可以降低水的沸点。
下列说法不正确的是（ ）
A．从①处进入的海水的作用为冷却
B．从②处流出的浓海水直接排放到海洋中
C．从③处流出的淡水还不能直接饮用
D．从④处通入热蒸气是加热海水，使之蒸发
解析：
在④处通入热蒸气，并在减压条件下使海水蒸发，经冷凝后成为蒸馏水，从③处流出，但人不能直接饮用蒸馏水。
从②流出的浓海水盐分浓度高，可用作晒盐等，不能直接排放到海洋中。
答案：
B
10．（2013·黄冈中学模拟）化学与生活、社会密切相关。
下列说法不正确的是（ ）
A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境
B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用
C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术
D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染
解析：
食品添加剂是用来改善食品品质，延长食品保存期，添加食品营养成分的一类化学合成物质或天然物质，所以含有食品添加剂的食物对人体健康不一定有害。
答案：
B
11．（2013·湖北省八校高三第二次联考）下列说法中正确的是（ ）
A．近期媒体报道的某白酒中的增塑剂是对人体健康无害的物质
B．尽量使用含12C的产品，减少使用含13C或14C的产品，这符合“促进低碳经济”宗旨
C．旧皮鞋、皮带等不可以回收提炼其所含蛋白质
D．光化学烟雾、酸雨等可能与PM2.5的存在有关
解析：
增塑剂对人体有害，A项错误；低碳经济，是尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源的消耗，减少温室气体的排放，B项错误；旧皮鞋、皮带等可以回收，但是不能用于食品和药品的加工中，C项错误。
答案：
D
12．如图表示汽车尾气净化处理过程。
有关叙述正确的是（ ）
A．上述过程中，NOx只被CO还原
B．安装该净化器的汽车使用含铅汽油不会造成污染
C．Pt－Rh催化剂可提高尾气平衡转化率
D．产生22.4L氮气（标准状况）时，转移4xmol电子
解析：
由图中看出，NOx将CxHy和CO氧化为CO2，而本身被还原为N2，使用含铅的汽油会造成污染，故A、B项错误；催化剂不能改变反应的限度，C项错误；氮元素化合价由＋2x价变成0价，故每生成1molN2，转移电子4xmol，D项正确。
答案：
D
13．（2013·唐山调研）下列符合化学实验“绿色化学”要求的有（ ）
①在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水 ②在铜与浓硫酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝 ③将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放
A．①②B．①③
C．②③D．①②③
解析：
因为溴易挥发，所以在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水，可减少污染。
在铜与浓硫酸的反应实验中为了避免过量的SO2污染空气，将铜片改为可调节高度的铜丝，可减少污染。
将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放，可减少水体污染。
答案：
D
14．垃圾分类有利于资源回收利用。
下列垃圾归类不合理的是（ ）
A
B
C
D
垃圾
废易拉罐
废塑料瓶
废荧光灯管
不可再生废纸
垃圾
分类
解析：
废塑料瓶属于可回收物。
B错误
答案：
B
15．（2013·豫北名校联考）下列气体物质的主要来源及对环境影响相对应的是（ ）
气体物质
主要来源
对环境的影响
A
二氧化碳
化石燃料的燃烧
酸雨
B
二氧化硫
汽车尾气的排放
光化学烟雾
C
二氧化氮
工业废气的排放
温室效应
D
甲醛
各类含酚醛树脂胶
的人造板装饰材料
室内空气污染
答案：
D
二、非选择题
16．（2013·厦门模拟）海带中含有丰富的碘。
为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
（1）步骤①灼烧海带时，除需要三角架外，还需要用到的仪器是________。
（从下列仪器中选择所需的仪器，用标号字母填写在空白处）
A．烧杯B．坩埚
C．表面皿D．泥三角
E．酒精灯F．干燥器
（2）步骤③的实验操作名称是________；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。
（3）步骤④反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
（4）步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（5）请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法_____________________________________________________________________。
解析：
（1）灼烧海带在坩埚里进行，坩埚放在泥三角上，用酒精灯加热，且要用玻璃棒搅拌，使其充分反应，所用仪器类似于测定硫酸铜晶体中的结晶水实验，加热硫酸铜晶体失水。
（2）分离悬浊液得到含碘溶液和残渣，采用过滤法；碘溶于苯中，苯易挥发，碘固体易升华，可用蒸馏的方法得到碘和苯。
（3）联想二氧化锰氧化浓盐酸中氯离子的反应，I－还原性强于C1－，在酸性条件下二氧化锰一定能氧化I－，MnO2＋2I－＋4H＋===I2＋Mn2＋＋2H2O。
（4）萃取剂必须具备三个条件：
①不溶于水，也不与水反应；②碘、溴等被萃取的物质在该物质中的溶解度大于在水中的溶解度；③被萃取的物质与该萃取剂不发生反应。
苯符合萃取剂选用条件，苯不溶于水，且不与水反应；苯是非极性溶剂，碘是非极性分子，根据相似相溶原理，碘易溶于苯而在极性溶剂水中溶解度小；碘与苯不反应。
除苯作萃取剂外，四氯化碳等有机溶剂也可以作碘的萃取剂。
但是，汽油或煤油中含有不饱和烃，可与碘发生加成反应，所以不能选用汽油或煤油萃取碘。
（5）利用“碘与淀粉溶液混合，溶液呈蓝色这一特征现象检验水层里是否有碘单质存在”。
设计实验方法包括“步骤、现象、结论及解释”。
答案：
（1）BDE
（2）过滤 蒸馏
（3）2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O
（4）苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中的大
（5）取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液；观察是否出现蓝色（如果变蓝，说明还有单质碘）
17．（2013·襄阳调研）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。
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
_____________________________________________________。
（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？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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Cl2，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）CaCl2 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，使其转化为（NH4）2CO3。
（4）2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O
（5）将MgCl2溶液在氯化氢气体中进行蒸发结晶制得MgCl2，电解熔融的MgCl2可制取金属镁
18．海水资源的利用具有广阔前景。
海水中主要离子的含量如下：
成分
含量/（mg/L）
成分
含量/（mg/L）
Cl－
18980
Ca2＋
400
Na＋
10560
HCO
142
SO
2560
Br－
64
Mg2＋
1272
——
——
（1）电渗析法淡化海水示意图如下所示，其中阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过。
①阳极主要电极反应式是________________________________________________________________________。
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_______________________________________________________________________。
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－→Br2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溶液中得到MgCl2·6H2O晶体的主要操作是________、过滤、洗涤、干燥。
③依据上述流程，若将10m3海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl2的体积为________L（忽略Cl2溶解）。
解析：
①阳极发生氧化反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑（主要），4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（次要）。
②根据表格中的信息，钙离子和镁离子、碳酸氢根离子含量较高。
阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓，HCO
＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O。
③从图示看，海水加入电解槽，通电后，阴极产生氢气，溶液中OH－浓度增大，受阳离子交换膜限制，中间海水中钠离子进入左室（阴极室），a处流出的主要溶质是氢氧化钠；同理，阳极产生氯气，氯离子浓度减小，钠离子过剩，为了维持电荷平衡，中间的海水中氯离子必须向阳极室（右）迁移，c处流出的主要溶质是氯化钠。
只有b处流出的溶液中含氯化钠量少，称为淡水。
（2）①海水中溴离子浓度很低，如果直接用海水提取溴，耗能高，成本大，两次转化溴离子的目的是富集溴元素。
SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。
溴蒸气与溴水存在平衡：
Br2（g）Br2（aq），Br2＋H2OHBr＋HBrO，通入空气将溴蒸气吹出，促进平衡向左移动。
②氯化镁溶液浓度小，直接降温，不会析出氯化镁晶体，先要蒸发、浓缩至热饱和溶液、降温结晶、过滤得到氯化镁晶体，如果电解熔融氯化镁制镁，还必须在氯化氢气体中灼烧氯化镁晶体得到无水氯化镁。
③Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4,2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。
结果：
2Cl2→Br2。
海水中c（Br－）＝64mg/L,10m3＝10000L,10m3中含溴离子的质量为m（Br－）＝640g。
n（Br－）＝
＝4mol，n（Cl2）＝4mol，V（Cl2）＝89.6L。
答案：
（1）①2Cl－－2e－===Cl2↑ ①Mg（OH）2 Ca2＋＋OH－＋HCO
===CaCO3↓＋H2O ③b
（2）①对溴元素进行富集 SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO
通入空气将Br2蒸气带出，使Br2（g）Br2（aq）或Br2＋H2OHBr＋HBrO平衡向左移动
②加热浓缩、冷却结晶 ③89.6
19．斯坦福大学B.M.Trost教授提出了绿色化学的核心概念——原子经济性，我们常用原子利用率来衡量化学反应过程的原子经济性，其计算公式为：
原子利用率＝
×100%
下面是新型自来水消毒剂ClO2的四种生产方法，请填空：
（1）氯酸钠和盐酸法：
本方法的方程式为2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O，此方法的原子利用率为________%（保留一位小数，下同）。
（2）电解亚氯酸钠法：
本方法是用惰性电极电解亚氯酸钠溶液，原子利用率为62.2%，其阳极电极反应式为：
ClO
－e－===ClO2，阴极电极反应式为______________。
（3）亚氯酸钠和氯气法：
本方法的原子利用率为53.6%，此反应的化学方程式为__________________。
（4）联合工艺法：
本方法的反应原理由三步组成：
①电解氯化钠溶液NaCl＋3H2O
NaClO3＋3H2↑
②氢气和氯气合成氯化氢
③生成二氧化氯2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O此方法的原子利用率最大为________%。
解析：
（1）根据题意，原子利用率为2×67.5÷（2×106.5＋36.5×4）×100%＝37.6%。
（2）阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
（3）根据氧化还原反应，可写出2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2，然后用原子利用率检验化学方程式。
（4）由该过程三个化学方程式可整理出总化学方程式：
Cl2＋4H2O===2ClO2＋4H2，原子利用率最大可为2×67.5÷（71＋72）×100%＝94.4%。
答案：
（1）37.6
（2）2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
（3）2NaClO2＋Cl2===2NaCl＋2ClO2
（4）94.4
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