金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用(精練)(人教版必修第二冊(cè))解析

8.1.1金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用【合格性測(cè)試】1．中華民族有著光輝燦爛的發(fā)明史，下列發(fā)明創(chuàng)造不涉及化學(xué)反應(yīng)的是()A．用膽礬煉銅 B．用鐵礦石煉鐵C．燒結(jié)黏土制陶瓷 D．打磨磁石制指南針【答案】D【解析】膽礬為CuSO4·5H2O，冶煉得到Cu的過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵礦石的主要成分為鐵的化合物，煉鐵也需要發(fā)生氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；燒制陶瓷過程中發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；打磨磁石制指南針的過程中沒有化學(xué)變化，D項(xiàng)正確。2．下列變化過程不屬于金屬冶煉的是()A．電解氧化鋁B．鐵在氧氣中燃燒C．金屬氧化物與焦炭在高溫下反應(yīng)D．高溫下CO還原CuO【答案】B【解析】A項(xiàng)，電解氧化鋁：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(通電),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑；B項(xiàng)，鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，不屬于金屬冶煉；C項(xiàng)，焦炭具有還原性，可以在高溫條件下把金屬從金屬氧化物中還原出來；D項(xiàng)，高溫下CO可還原CuO生成Cu。3．有關(guān)金屬的冶煉原理，下列說法正確的是()A．肯定發(fā)生的是置換反應(yīng)B．肯定發(fā)生的是分解反應(yīng)C．肯定發(fā)生的是還原反應(yīng)D．只能用金屬作還原劑冶煉金屬【答案】C【解析】金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子生成金屬單質(zhì)，發(fā)生了還原反應(yīng)，即：Mn＋＋ne－=M，發(fā)生的反應(yīng)可能是置換反應(yīng)，如：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe，也可能是分解反應(yīng)，如MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑，也可能是其他類型反應(yīng)，如：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。4．下列關(guān)于鋁熱反應(yīng)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up10(高溫))Al2O3＋2Fe的說法不正確的是()A．該反應(yīng)中Al作還原劑B．該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C．該反應(yīng)中冶煉1molFe轉(zhuǎn)移2mol電子D．該反應(yīng)可用于焊接鋼軌【答案】C【解析】Fe2O3中Fe呈＋3價(jià)，每冶煉1molFe轉(zhuǎn)移3mol電子，故C錯(cuò)。5．在冶金工業(yè)上，均不能用通常的化學(xué)還原劑制得的一組是()A．Na、Ca、Mg、Al、KB．Na、K、Zn、Fe、HgC．Zn、Fe、Cu、Ag、SnD．Mg、Al、Zn、Fe、Pb【答案】A【解析】A項(xiàng)中的金屬均為活潑金屬，通常用電解法冶煉。6．水資源非常重要，雖然地球約70%的面積被海水所包圍，但淡水的比例只有2.5%，且其中絕大部分以冰川和其他形式存在，實(shí)際能夠用來飲用的水不足全球淡水總量的1%。下列關(guān)于水的說法錯(cuò)誤的是()A．蒸餾法是海水淡化的方法之一B．淡水的密度小于海水的密度C．融化的雪水中礦物質(zhì)含量比深井水中的少D．0℃以上，溫度越高，水的密度越小【答案】D【解析】海水中含有Na＋、Mg2＋、Cl－及SOeq\o\al(2－,4)等，這些離子所組成的物質(zhì)的沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)高，可用蒸餾的方法將其分離，A項(xiàng)正確；上述雜質(zhì)的溶入使海水的密度大于淡水，B項(xiàng)正確；雪與雨水成分相同，是水蒸發(fā)后凝結(jié)而成的，含礦物質(zhì)很少，而深井中的水不斷與硅酸鹽礦物質(zhì)接觸，其中溶有許多礦物質(zhì)，C項(xiàng)正確；由于水在4℃時(shí)密度最大，因此在0～4℃之間，溫度越高水的密度越大，而在4℃以上時(shí)，溫度越高水的密度越小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．若將海水淡化作飲用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是()A．加明礬使海水中的鹽分沉淀而淡化B．利用太陽能使海水蒸餾淡化C．利用電滲析法可以獲取淡化的飲用水D．將海水通過離子交換樹脂，以除去所含離子【答案】A【解析】明礬在溶液中能生成膠體，不能與鹽(MgCl2等)反應(yīng)，不能使海水中的鹽分沉淀而淡化，故A錯(cuò)誤；太陽能提供水蒸氣需要的能量，則利用太陽能使海水蒸餾淡化，故B正確；利用電滲析法可以除去海水中的某些陽離子(Mg2＋、Na＋、K＋)和陰離子(Cl－、SOeq\o\al(2－,4))從而獲取淡化的飲用水，故C正確；通過離子交換樹脂，使某些離子被選擇吸收，而達(dá)到海水淡化的目的，故D正確。8．下列關(guān)于海水知識(shí)不正確的是()A．海水資源的利用包括海水水資源的利用和化學(xué)資源的利用B．海水既苦又澀，不能直接利用C．海水中某些金屬元素總儲(chǔ)量很大，但富集程度卻很低D．海水淡化應(yīng)同化工生產(chǎn)結(jié)合，同能源技術(shù)結(jié)合【答案】B【解析】海水資源的利用包括海水水資源的利用和海水化學(xué)資源的利用，海水水資源的利用包括海水淡化(同化工生產(chǎn)和能源技術(shù)相結(jié)合)和直接利用(循環(huán)冷卻，沖廁等)，海水化學(xué)資源利用包括海水制鹽，海水提Mg、Br2、I2等，雖然海水中某些金屬元素的總儲(chǔ)量很大，但富集程度卻很低，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。9．利用海水提取溴和鎂的過程如下，下列說法不正確的是()A．若提取1molBr2，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L的Cl2B．工業(yè)上常利用電解熔融MgCl2冶煉金屬鎂C．富集溴元素過程中，空氣吹出法利用了溴易揮發(fā)的性質(zhì)D．工業(yè)溴中含少量Cl2，可用NaOH溶液除去【答案】D【解析】因需要兩次氧化溴離子，若提取1molBr2，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L的Cl2，A正確；金屬鎂在工業(yè)上利用電解熔融MgCl2冶煉，B正確；富集溴元素過程中，利用了溴易揮發(fā)的性質(zhì)使用空氣吹出法，C正確；鹵素單質(zhì)都能與NaOH溶液反應(yīng)，故除去氯氣的同時(shí)溴也反應(yīng)了，D錯(cuò)誤。10．從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟有：①濃縮結(jié)晶；②加熟石灰；③加鹽酸；④過濾；⑤熔融電解。其中正確的生產(chǎn)順序是()A．①②③④⑤B．⑤④③①②C．②④③①⑤D．③④②①⑤【答案】C【解析】海水中含有Mg2＋，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀，過濾可得到Mg(OH)2固體。加鹽酸將Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為MgCl2溶液，濃縮結(jié)晶得到MgCl2固體，電解熔融的MgCl2可得到金屬鎂：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))Mg＋Cl2↑?！镜燃?jí)性測(cè)試】1．下列反應(yīng)原理中，不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際情況的是()A．2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑B．2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑C．2MgOeq\o(=,\s\up7(電解))2Mg＋O2↑D．4CO＋Fe3O4eq\o(=,\s\up7(高溫))3Fe＋4CO2【答案】C【解析】金屬冶煉常用電解法、熱還原法、熱分解法，K～Al常用電解法冶煉，Zn～Cu常用熱還原法冶煉，Cu以后的金屬常用熱分解法冶煉，冶煉銀，常用氧化銀的分解，符合實(shí)際，故A錯(cuò)誤；電解氧化鋁冶煉鋁單質(zhì)，符合實(shí)際，故B錯(cuò)誤；工業(yè)常電解氯化鎂冶煉鎂，因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)高，熔化時(shí)需要消耗大量的能量，因此電解氧化鎂冶煉金屬鎂，不符合實(shí)際，故C正確；冶煉鐵，用熱還原法，符合實(shí)際，故D錯(cuò)誤。2．把鋁粉和氧化亞鐵粉末配成鋁熱劑，分成兩等份。一份在高溫下恰好完全反應(yīng)后，再與足量鹽酸反應(yīng)；另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應(yīng)。前后兩種情況下生成的氣體的質(zhì)量比是()A．3∶2B．2∶3C．1∶1D．28∶9【答案】C【解析】本題應(yīng)分析兩個(gè)過程中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。鋁置換出鐵，鐵再和鹽酸反應(yīng)生成H2和鋁直接與燒堿反應(yīng)生成H2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相同，化學(xué)方程式如下：2Al＋3FeOeq\o(=,\s\up10(高溫))Al2O3＋3Fe，F(xiàn)e＋2HCl=FeCl2＋H2↑；2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；由此可看出兩種情況下生成的氣體的質(zhì)量比為1∶1。3．據(jù)《天工開物》記載，我國古代以米爐甘石(主要成分是ZnCO3)來升煉倭鉛(即鋅)，其原理如圖2。已知鋅的熔點(diǎn)為420℃、沸點(diǎn)為906℃。則下列說法不正確的是()A．升煉倭鉛過程包含氧化還原反應(yīng)B．“鋅火”是鋅蒸氣和一氧化碳在空氣中燃燒形成的C．“泥封”的目的是為了防止得到的鋅被氧化D．冶煉時(shí)鋅變?yōu)檎魵庠诙凳依淠秊楣腆w【答案】D【解析】“升煉倭鉛”的反應(yīng)：ZnCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋ZnO、CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO、ZnO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫))Zn(g)＋CO2，有電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，根據(jù)以上分析知CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO、ZnO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫))Zn(g)＋CO2為氧化還原反應(yīng)，A正確；“鋅火”是未反應(yīng)完的CO和Zn蒸氣從“兜室”逸出燃燒形成的，B正確；Zn易被空氣氧化，為防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔絕空氣，C正確；反應(yīng)區(qū)溫度達(dá)到1100～1300℃時(shí)，Zn變?yōu)檎魵馀c雜質(zhì)分離，在“兜室”冷凝為液體流出(冷凝區(qū)溫度高于Zn的熔點(diǎn))，D錯(cuò)誤。4．NaCl是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．25℃時(shí)，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B．石灰乳與Cl2的反應(yīng)中，Cl2既是氧化劑，又是還原劑C．常溫下干燥的Cl2能用鋼瓶貯運(yùn)，所以Cl2不與Fe反應(yīng)D．圖示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)【答案】B【解析】25℃時(shí)，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的小，A項(xiàng)不正確；石灰乳與Cl2的反應(yīng)方程式為，氯元素的化合價(jià)既有升高，又有降低，故Cl2既是氧化劑又是還原劑，B項(xiàng)正確；Cl2與Fe在加熱或潮濕的環(huán)境下易發(fā)生反應(yīng)，常溫干燥環(huán)境下Fe與Cl2不反應(yīng)，C項(xiàng)不正確；制備NaHCO3和NaHCO3分解的反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)，D項(xiàng)不正確。5．氫氣可用于冶煉金屬，工業(yè)冶煉鉬的反應(yīng)為3H2＋MoO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Mo＋3H2O，該反應(yīng)的還原劑是()A．H2 B．MoO3C．Mo D．H2O【答案】A【解析】在反應(yīng)3H2＋MoO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Mo＋3H2O中，氫氣失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，屬于還原劑，而MoO3屬于氧化劑，A正確。6．下列化工生產(chǎn)原理正確的是()A．可以電解熔融的氯化鈉來制取金屬鈉B．可以將鈉加入飽和氯化鎂溶液中制取鎂C．用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁D．煉鐵時(shí)高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故無需加熱【答案】A【解析】鈉特別活潑，將鈉加入飽和氯化鎂溶液中，首先鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2，然后Mg2＋與OH－反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，B錯(cuò)誤；AlCl3為共價(jià)化合物，Al2O3為離子化合物，故冶煉鋁使用的是Al2O3，C錯(cuò)誤；高爐煉鐵中所發(fā)生的反應(yīng)既有放熱反應(yīng)也有吸熱反應(yīng)，但仍需要高溫條件，D錯(cuò)誤。金屬K與Na金屬性相近，用K與鈉鹽共熔時(shí)，很難將Na從混合物中分離。若調(diào)整溫度到一定程度，則可用Na與KCl反應(yīng)制取金屬K。已知四種物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)如下：KNaKClNaCl熔點(diǎn)/℃63.6597.8770801沸點(diǎn)/℃774882.91500(升華)1431根據(jù)平衡移動(dòng)原理可推知，用Na與KCl反應(yīng)制K的適宜溫度是()A．97.8～770℃ B．770～774℃C．774～882.9℃ D．1413～1500℃【答案】C【解析】在金屬活動(dòng)性順序表中，Na排在K的后面，似乎不能從K的熔融鹽中置換出K。但將Na與KCl共熔，其共熔體中Na＋、K＋、Cl－和e－自由移動(dòng)，如果繼續(xù)加熱，則Na、K、NaCl和KCl先沸騰者先逸出。工業(yè)上，就是采用這種原理用Na還原K的，因?yàn)镵的沸點(diǎn)比Na、NaCl、KCl的沸點(diǎn)都低，且低于NaCl的熔點(diǎn)。8．從海水中提取溴的流程如圖所示，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．X為SO2氣體，也可將SO2換成Na2SO3B．設(shè)備Y為蒸餾塔C．在提取溴的過程中一定有Br－被氧化D．工業(yè)上，每獲得1molBr2，需要消耗Cl2的體積最多為44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】D【解析】由流程圖可知，在提取溴的過程中發(fā)生兩次反應(yīng)Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－，同時(shí)過程中會(huì)有部分Cl2損耗，故工業(yè)上獲得1molBr2，需要消耗Cl2的體積大于44.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．從淡化海水中提取溴的流程如下：eq\x(淡化海水)eq\o(→,\s\up11(通入Cl2),\s\do4(Ⅰ))eq\x(低濃度Br2)eq\o(→,\s\up11(通入空氣吹出Br2),\s\do4(用X吸收Ⅱ))eq\x(含Br－等的溶液)eq\o(→,\s\up11(通入Cl2),\s\do4(Ⅲ))eq\x(Br2的濃溶液)eq\o(→,\s\up11(),\s\do4(Ⅳ))eq\x(液溴)下列有關(guān)說法不正確的是()A．X試劑可用SO2飽和溶液B．步驟Ⅲ發(fā)生的離子反應(yīng)為2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2C．工業(yè)上每獲得1molBr2，至少需要消耗Cl222.4LD．步驟Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸餾【答案】C【解析】SO2可以和具有氧化性的溴單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故可以用SO2飽和溶液來吸收溴單質(zhì)，A項(xiàng)正確；氯氣具有氧化性，可將溴離子氧化為溴單質(zhì)，即2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2，B項(xiàng)正確；根據(jù)離子方程式2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2可知，每獲得1molBr2，步驟Ⅰ和步驟Ⅲ至少共需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl244.8L，C項(xiàng)錯(cuò)誤；從溴水中提取溴涉及的操作有萃取、分液和蒸餾，D項(xiàng)正確。10．空氣吹出法工藝，是目前“海水提溴”的最主要方法之一，其工藝流程如下：(1)步驟①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是____________________________________。(2)步驟④利用了SO2的還原性，反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。(3)步驟⑥的蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，請(qǐng)解釋原因_____________________________________________。(4)步驟⑧中溴蒸氣冷凝后得到液溴與溴水的混合物，可利用它們的相對(duì)密度相差很大的特點(diǎn)進(jìn)行分離，分離儀器的名稱是________。(5)步驟①、②之