新教材高中化第8章化與可持續(xù)發(fā)展第節(jié)基次時9金屬礦物與海水資源的開發(fā)利用作業(yè)含解析新人教版必修第二冊

PAGE6-金屬礦物與海水資源的開發(fā)利用(建議用時：40分鐘)[基礎過關練]1．從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了3種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限。這3種金屬被開發(fā)利用的先后順序主要取決于()A．金屬的導電性強弱 B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價高低 D．金屬的活動性強弱D[金屬越活潑，金屬陽離子的氧化性越弱，越難被還原，因此越難冶煉，故在金屬活動性順序中，越靠后的金屬被開發(fā)利用得越早，越靠前的金屬被開發(fā)利用得越晚。]2．下列冶煉方法中，不能將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是()A．加熱Al2O3 B．加熱HgOC．電解熔融NaCl D．鋁粉和Fe2O3共熱[答案]A3．21世紀以來，國與國之間因?qū)嗟臓帄Z引起的摩擦接連不斷，在捍衛(wèi)主權的同時，人們看重的是海洋這個巨大寶藏，下列有關海洋資源綜合利用的說法不正確的是()A．利用海水波浪發(fā)電是將動能轉(zhuǎn)化為電能B．從海水中提取溴單質(zhì)一定伴有化學變化C．從海水中提取Mg時，最終須通過電解熔融態(tài)的MgO得到MgD．積極研發(fā)海水直接冷卻技術，可減少煤炭的使用量，有利于環(huán)境保護[答案]C4．關于廢舊金屬處理的下列說法中不正確的是()A．對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B．重金屬對人體有害，對廢舊重金屬材料的處理方法是填埋C．廢舊鋼鐵可用于煉鋼，廢鐵屑可用于制鐵鹽D．照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀B[重金屬材料填埋將會對環(huán)境造成污染。]5．某同學設計了從海水中提取鎂單質(zhì)的四種方法，從化學原理和經(jīng)濟效益角度分析，最可行的是()A．海水eq\o(→,\s\up11(NaOH))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up11(電解))MgB．海水eq\o(→,\s\up11(蒸發(fā)))MgCl2eq\o(→,\s\up11(電解))MgC．海水eq\o(→,\s\up11(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up11(△))MgOeq\o(→,\s\up11(電解))MgD．海水eq\o(→,\s\up11(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up11(鹽酸))MgCl2eq\o(→,\s\up11(電解))MgD[海水中Mg2＋的含量很低，直接蒸發(fā)得到的主要是食鹽，B不符合題意；海水中加入堿可生成氫氧化鎂沉淀，一般使用比較廉價的石灰乳，而不用價格較貴的NaOH，A不符合題意；MgO熔點很高，工業(yè)上從經(jīng)濟效益方面考慮，不采用電解MgO的方法，而采用電解MgCl2的方法，C不符合題意，D符合題意。]6．海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B．粗鹽可采用除雜和重結晶等過程提純C．工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑D．富集溴一般先用空氣吹出單質(zhì)溴，再用SO2將其還原吸收C[工業(yè)上沉淀海水中的Mg2＋常采用Ca(OH)2，不用NaOH，因為NaOH的價格較高，C錯誤。]7．NaCl是從海水中提取出來的一種重要物質(zhì)，除食用外，它還是一種工業(yè)原料，下列以NaCl為原料的產(chǎn)品(物質(zhì))是()①燒堿②純堿③金屬鈉④氯氣⑤鹽酸A．①②③④⑤ B．只有①②③④C．只有①②③⑤ D．只有①②④⑤A[電解NaCl的水溶液可制得NaOH、H2、Cl2；H2、Cl2可合成HCl；NaCl溶液又可與CO2、NH3反應來制取NaHCO3；NaHCO3受熱分解可得Na2CO3，電解熔融的NaCl可制備金屬鈉。]8．《天工開物》中有如下描述“共煅五個時辰，其中砂末盡化成汞，布于滿釜?！毕铝薪饘俚囊睙挿椒ㄅc此相同的是()A．鈉B．鋁C．銀D．鐵C[題述的金屬冶煉過程是加熱HgO，使之分解成Hg和O2。工業(yè)上冶煉金屬鈉、鋁，常采用的方法是電解法，A、B不符合題意；工業(yè)上冶煉銀，通常采用加熱氧化銀的方法，C符合題意；工業(yè)冶煉鐵，通常采用熱還原法，D不符合題意。]9．冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C、CO或H2作還原劑還原②以較活潑金屬Na、Mg等還原③利用鋁熱反應原理還原④電解法⑤熱分解法下列金屬各采用哪種方法還原最佳。(1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬________。(2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬________。(3)Hg、Ag等不活潑金屬________。(4)V、Cr、Mn、W等高熔點金屬________。(5)K、Rb、Cs、Ti等金屬________。[解析]選擇的方法應以節(jié)約原料和降低成本為標準，同時有較高的產(chǎn)率，并易分離。根據(jù)每種金屬的特點選擇最佳方案。其中(5)K、Rb、Cs、Ti等金屬利用的原理比較特別，不是用活潑金屬置換不活潑金屬，而是平衡的原理，如Na＋KCleq\o(=,\s\up11(高溫))NaCl＋K，抽離鉀蒸氣此反應得以繼續(xù)進行。而Ti是用Na來置換：4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up11(高溫))4NaCl＋Ti或用Mg來置換：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up11(熔融))2MgCl2＋Ti。[答案](1)①(2)④(3)⑤(4)③(5)②10．在某次探究性學習中，老師要求同學們在實驗室中用氧化銅、稀硫酸和鐵來制取純凈的銅，并用所制得的銅進行一系列的探究性實驗。甲、乙兩位同學分別設計了如下兩個制銅實驗方案。甲：①CuO溶于適量稀硫酸中；②在①的溶液中加入稍過量的鐵，充分反應后，過濾、烘干，即得純凈的銅。乙：①鐵與稀硫酸反應得氫氣；②用氫氣還原氧化銅，充分反應后即得純凈的銅。(1)若兩位同學消耗的稀硫酸和鐵的量分別相同，請判斷他們所制得銅的質(zhì)量大小關系________(填字母)。A．相同 B．甲多C．乙多 D．以上三種情況均有可能(2)丙同學認為上述兩種方案都難以保證所制的銅的純度，應對上述兩種方案加以完善。甲同學的方案不完善的原因：_____________________________，完善乙同學的方案的一種方法是將所得的銅粉放入燒杯中，加入________，不斷攪拌，然后________即得到純凈的銅。[解析](1)在用氫氣還原氧化銅的反應中，應先通入H2，趕走空氣，然后才能加熱，并且反應結束后應先撤去酒精燈，再停止通入H2，因此所制得的H2并沒有全部參與CuO的還原反應，故生成銅的質(zhì)量少。(2)甲方案中鐵過量，并且過濾后沒有洗滌，產(chǎn)物中混有鐵粉也可能混有FeSO4。而乙方案中可能混有CuO，應加入稀硫酸除去CuO。[答案](1)B(2)鐵過量，并且過濾后沒有洗滌，產(chǎn)物中可能混有鐵粉也可能混有FeSO4過量稀硫酸過濾、洗滌、烘干[拓展培優(yōu)練]11．(素養(yǎng)題)我國古代“藥金”的冶煉方法是將爐甘石(ZnCO3)和赤銅礦(Cu2O)與木炭按一定的比例混合后加熱至800℃，這種方法可煉出有金子般光澤的“藥金”。下列敘述正確的是()A．“藥金”實質(zhì)上是銅鋅合金B(yǎng)．冶煉爐中爐甘石直接被木炭還原為鋅C．用王水可區(qū)別黃金和“藥金”D．用灼燒法不能區(qū)別黃金和“藥金”A[冶煉“藥金”的相關反應方程式為ZnCO3eq\o(=,\s\up11(高溫))ZnO＋CO2↑、2ZnO＋Ceq\o(=,\s\up11(高溫))2Zn＋CO2↑、2Cu2O＋Ceq\o(=,\s\up11(高溫))4Cu＋CO2↑，故A項正確，B項錯誤；王水可以溶解黃金和“藥金”，故C項錯誤；用灼燒法可以區(qū)別黃金和“藥金”，因為高溫下黃金與氧氣不反應，而“藥金”可以與氧氣反應，故灼燒后的“藥金”顏色有變化，D項錯誤。]12．從海帶中提取碘單質(zhì)，工藝流程如下。下列關于海帶制碘的說法錯誤的是()A．實驗室灼燒干海帶在坩堝中進行B．沸水浸泡的目的是使I－充分浸出C．由濾液獲得碘水，發(fā)生的離子反應為2I－＋H2O2=I2＋2OH－D．濾液獲得碘水，也可用氯水代替雙氧水C[酸性條件下，H2O2與I－的反應式為2I－＋2H＋＋H2O2=I2＋2H2O，C錯誤。]13．鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up11(高溫))2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up11(高溫))Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up11(高溫))Pb＋CO2。下列說法正確的是()A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學變化B．將1molPbS冶煉成Pb理論上至少需要6g碳C．方鉛礦焙燒反應中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbOD．整個冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子B[浮選法富集方鉛礦的過程中沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，故A錯誤；將1molPbS冶煉成Pb的過程中，根據(jù)化學方程式得出，2PbS～2PbO～C～2Pb,1molPbS冶煉成Pb理論上至少需要0.5mol碳，即需要6g碳，故B正確；方鉛礦焙燒反應2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up11(高溫))2PbO＋2SO2中，PbS中S元素化合價升高，是還原劑，氧元素化合價降低，還原產(chǎn)物有PbO和SO2，故C錯誤；整個冶煉過程中，根據(jù)Pb原子守恒，1molPbS轉(zhuǎn)化為1molPbO轉(zhuǎn)移電子6mol,1molPbO轉(zhuǎn)化為1molPb轉(zhuǎn)移電子2mol，所以制取1molPb共轉(zhuǎn)移8mol電子，故D錯誤。]14．黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一，還可制備硫和鐵的化合物。(1)冶煉銅的反應為8CuFeS2＋21O2eq\o(=,\s\up11(高溫))8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2。若CuFeS2中Fe的化合價為＋2，反應中被還原的元素是________(填元素符號)。(2)上述冶煉過程產(chǎn)生大量SO2。下列處理方案中合理的是________(填序號)。A．高空排放B．用于制備硫酸C．用純堿溶液吸收制Na2SO3D．用濃硫酸吸收(3)利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。方法為：①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾。②濾液先氧化，再加入過量NaOH溶液，過濾，將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe2O3。根據(jù)以上信息回答下列問題：a．除去Al3＋的離子方程式是__________________。b．選用提供的試劑，設計實驗驗證爐渣中含有FeO。提供的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所選試劑為________________。證明爐渣中含有FeO的實驗現(xiàn)象為___________________。[解析](1)分析化學方程式中各元素化合價可知：Cu由＋2價→0價，O由0價→－2價，銅元素、氧元素在反應中被還原。(2)二氧化硫污染環(huán)境，不能排入空氣中。濃硫酸既不能吸收二氧化硫，也不能消耗二氧化硫。可將二氧化硫“變廢為寶”制硫酸，也可以用純堿溶液吸收SO2制亞硫酸鈉。(3)Al3＋與過量的氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉溶液，而Fe3＋與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀，過濾，將Al3＋除去，反應的離子方程式為Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。若要證明爐渣中含有FeO，可先將其溶解，生成可溶性的亞鐵鹽，亞鐵離子具有強還原性，可以使KMnO4溶液褪色。故選用的試劑是稀硫酸和KMnO4溶液。[答案](1)Cu、O(2)BC(3)a.Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2Ob．稀硫酸、KMnO4溶液用稀硫酸浸取爐渣所得的溶液能使KMnO4溶液褪色15．某化學研究性學習小組為了模擬工業(yè)流程從濃縮的海水中提取液溴，查閱資料知：Br2的沸點為59℃，微溶于水，有毒性。設計了如下操作步驟及主要實驗裝置(夾持裝置略去)：①連接A與B，關閉活塞b、d，打開活塞a、c，向A中緩慢通入Cl2至反應結束；②關閉a、c，打開b、d，向A中鼓入足量熱空氣；③進行步驟②的同時，向B中通入足量SO2；④關閉b，打開a，再通過A向B中緩慢通入足量Cl2；⑤將B中所得液體進行蒸餾，收集液溴。請回答：(1)實驗室中采用固液加熱制備氯氣的化學方程式為________________________________________________________________________。(2)步驟②中鼓入熱空氣的作用為____________________________。(3)步驟③B中發(fā)生的主要反應的離子方程式為____________________。(4)此實驗中尾氣可用________(填選項字母)吸收處理。a．水 b．濃硫酸c．NaOH溶液 d．飽和NaCl溶液(5)若直接連接A與C，進行步驟①和②，充分反應后，向錐形瓶中滴加稀硫酸，再經(jīng)步驟⑤，也能制得液溴。滴加稀硫酸之前，C中反應生成了NaBrO3等，請寫出滴加稀硫酸時發(fā)生反應的離子方程式：_______________________。[解析](1)實驗室采用加熱MnO2和濃鹽酸制備氯氣。(2)熱空氣可以將溴蒸氣吹出，步驟②中鼓入熱空氣的作用是使A中生成的Br2隨空氣進入B中。(3)二氧化硫具有還原性，能被溴氧化，則步驟③中發(fā)生的主要反應的離子方程式為Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)。(4)氯氣、SO2等氣體可以用氫氧化鈉溶液吸收，故c項正確。(