开发利用金属矿物和海水资源一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．(2022·天津检测)环境与可持续发展是现在国际的主题，利用海水是可持续发展的一个任务，对于海水的利用认识错误的是( )A．海水中有大量人类需要的物质，人类可以大量开发海水中的物质，以满足资源短缺的问题B．海水可以成为廉价的能源基地，但不能开发过度，要适度使用和开发C．可以用太阳能电解海水以获取氢能源D．人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡解析：人类应该适度的开发利用海洋资源，以保持可持续发展。答案：A2．用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1mol，消耗铝最少的是( )A．MnO2 B．WO3 C．Cr2O3 D．Co3O43．下列几种关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是( )A．蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠B．炼铁高炉中，利用焦炭作为还原铁矿石的还原剂C．高炉炼铁能得到纯铁D．铝热法能够使氧化铁跟铝在高温条件下炼出铁来解析：电解食盐水得到的是NaOH，得不到Na；炼铁高炉中利用CO作为铁矿石的还原剂；高炉炼铁得到的是含碳等元素的生铁。答案：D4．实验室欲使1.6gFe2O3完全被还原，事先应准备的CO气体在标准状况下的体积为( )A．672mL B．336mLC．大于672mL D．小于336mL解析：由Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2知1.6gFe2O3完全反应时参加反应的CO的体积标况下应为672mL，但因为CO为易爆气体而且要使生成的Fe在CO气流中冷却，必须通入更多的CO。答案：C7\n5．海水淡化可采用膜分离技术，如图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水，对加压后右侧海水成分变化进行分析，正确的是( )A．溶质质量增加 B．溶液质量不变C．溶剂质量减少 D．溶质质量分数不变解析：右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离子不能通过淡化膜，故溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分数增大。答案：C6．实行海水淡化来供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是( )A．加入明矾，使海水的盐分沉淀并淡化B．利用太阳能，将海水蒸馏淡化C．将海水通过离子交换树脂，以除去所含的盐分D．利用半透膜，采用反渗透法而使海水淡化解析：海水淡化的主要任务是除去海水中溶解的盐类物质，加入明矾后铝离子水解生成的氢氧化铝胶体只能吸附海水中的悬浮物，不能除去海水中溶解的盐类物质。答案：A7．溴是海水中重要的非金属元素，地球上90%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以人们称溴为“海洋元素”。下列有关说法中正确的是( )A．从海水中提取溴时，不涉及氧化还原反应B．苯与溴水反应生成溴苯C．可以用CCl4萃取溴水中的溴D．向FeBr2溶液中通入Cl2时，一定会发生如下反应：2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－8．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制取铜，有下列两种途径：(1)FeH2Cu(2)CuOCuSO4Cu若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是( )7\nA．消耗氧化铜的质量不同B．消耗铁的质量相同C．消耗硫酸的质量相同D．生成FeSO4的质量不同解析：两种途径中CuO中的铜均全部生成金属铜，故A项不正确；途径(1)中，H2与CuO反应时，部分H2进入尾气中，即气态反应物与固态反应物在加热的条件下反应，气态反应物所消耗量均大于完全反应时所需量，故(1)消耗的铁和硫酸的质量要明显大于(2)消耗的铁和硫酸的质量，同时生成FeSO4的质量也是(1)＞(2)。途径(2)明显优于途径(1)。答案：D9．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是( )A．②④⑤③① B．③②④①⑤C．③④②⑤① D．②④③⑤①解析：由海水制备无水MgCl2的过程为：海水(含Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO等)即操作步骤的先后顺序为②④③⑤①。答案：D10．海藻中含有丰富的、以离子形式存在的碘元素。下图是实验室从海藻里提取碘的流程中的一部分。下列判断正确的是( )A．步骤①③的操作分别是过滤、萃取B．可用淀粉溶液检验步骤②的反应是否进行完全C．步骤③中加入的有机溶剂是裂化汽油或乙醇D．步骤④的操作是过滤解析：通过过滤除去海藻灰悬浊液中难溶性杂质而得到含有I－的溶液，向该溶液中通入Cl2将I－氧化为I2，经萃取、加热、蒸发等操作后即得晶体I2，A正确，D错误；淀粉只能检验生成了I2，而不能说明I－已反应完全，B错误；裂化汽油中含有不饱和烃，能与I2发生反应，乙醇能与水互溶，均不能用做萃取剂，C错误。答案：A7\n二、非选择题(本题共4个小题，共50分)11．(10分)海水中镁的总储量约为2.1×1015t，目前世界上60%的镁来自海水。工业上从海水中提取镁的步骤为：①将海水中大量存在的贝壳煅烧成石灰；②将石灰制成石灰乳；③将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀；④在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；⑤将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；⑥电解熔融的MgCl2可得到镁。试回答下列问题：(1)请写出海水提取镁的过程中①、⑥反应的化学方程式：①__________________________________________________；⑥__________________________________________________。(2)工业上采用电解MgCl2的方法制得金属镁，电解槽中阴极的电极反应式为：__________________________________________________。(3)步骤⑤中的“一定条件”指的是________，目的是__________________________________________________。(4)上述提取镁的流程中，可以在降低成本，减少污染方面做出一些工作，请写出其中一点____________________________________________________________________________________________________。(5)有同学认为上述过程中，可加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，体现实验的简约性原则。你同意该同学的想法吗？为什么？__________________________________________________。解析：实际生产镁的过程中将贝壳煅烧成石灰，因贝壳的主要成分是CaCO3，利用其高温分解生成CaO，溶于水得Ca(OH)2，可将镁离子从海水中沉淀出来。MgCl2·6H2O高温加热易发生水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，而HCl易挥发，促使水解不断进行，最终得到的是MgO，而不是MgCl2，在HCl气流中加热可抑制其水解。由于MgO熔点高，熔化能耗高，所以不用电解熔融MgO的方法来制取Mg。答案：(1)CaCO3CaO＋CO2↑MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑(2)Mg2＋＋2e－===Mg(3)在氯化氢气流中 抑制氯化镁水解生成氢氧化镁(4)电解产生的氯气用于制取氯化氢气体，以实现氯元素的循环(5)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12．(12分)铝热反应的化学方程式为：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O37\n的熔点、沸点数据如下：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351462沸点/℃246729802750——(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是____________________________________________________________________________________________________。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是__________________________________________________，若观察到________________________现象，则说明熔融物中含有金属铝。(3)实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的________(填序号)。A．浓硫酸 B．稀硫酸C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液解析：(1)铝热反应放出大量的热，使生成的铁熔化，与未反应完的铝可以形成合金。(2)铝与NaOH溶液反应产生H2。(3)浓H2SO4使铁、铝钝化，稀HNO3会产生NO，污染环境，NaOH溶液不能溶解铁。答案：(1)该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金(2)NaOH溶液 有气泡生成 (3)B13．(14分)阅读以下内容，回答问题。冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或H2，或CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法各有优缺点，在工业上均有应用。(1)一种无色气体A与红热的炭反应，得到另一种无色气体B，B与灼热的氧化铜反应，又得到A，则A、B分别为______(填序号)。A．O2、CO2 B．O2、COC．CO2、CO D．CO、CO2(2)下列说法错误的是________(填序号)。A．对废旧金属最好的处理方法是回收、再利用B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等(3)钛(Ti)有“未来钢铁”之称，工业上常以TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2获得海绵状钛，该反应在下列哪种环境中进行________(填序号)。A．稀有气体中 B．空气中C．氮气中 D．CO2气体中解析：(1)CO2＋C2CO，CuO＋COCu＋CO2。7\n(2)活泼金属的冶炼方法主要为电解法，如Na、Mg、Al的冶炼分别为电解熔融的NaCl、MgCl2、Al2O3。(3)空气中的N2、O2、CO2在加热时均与镁反应，故反应应在稀有气体中进行。答案：(1)C (2)C (3)A14．(14分)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。从海水中提取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，其原因是________________。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中液体产物颜色为________。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________。解析：本题考查海水中提取溴的实验。(2)由反应2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可判断出产物，但其中Cl2有可能与NaOH反应生成NaClO。(3)步骤Ⅰ中Br2的浓度很小，若把其中的Br2蒸馏出来，耗能太大，所以要先把Br27\n富集。(5)③蒸馏的目的，就是通过沸点不同而提纯Br2，所以要把温度控制在Br2的沸点，尽可能只使Br2挥发。7
