新教材2023年高中化學(xué)第8章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第1節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用　海水資源的開發(fā)利用提能作業(yè)新人教版必修第二冊(cè)

第八章第1節(jié)第1課時(shí)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．我國(guó)古代煉丹家魏伯陽(yáng)所著《周易參同契》是世界上現(xiàn)存最早的一部煉丹專著。書中描寫到：“金入于猛火，色不奪精光?！边@句話的意思是指黃金的性質(zhì)在強(qiáng)熱條件下(B)A．活潑 B．穩(wěn)定C．易氧化 D．易還原2．海水淡化可采用膜分離技術(shù)。如圖所示，對(duì)淡化膜右側(cè)的海水加壓，水分子可以透過淡化膜進(jìn)入左側(cè)淡水池，而海水中其他各種離子不能通過淡化膜，從而得到淡水。對(duì)加壓后右側(cè)海水成分變化分析正確的是(B)A．溶質(zhì)質(zhì)量增加 B．溶劑質(zhì)量減小C．溶液質(zhì)量不變 D．溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小3．冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣(或H2或CO)法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅；(Ⅱ)濕法煉銅；現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是(B)A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④解析：對(duì)于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋CO2↑＋H2O、C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑，符合①；(Ⅱ)：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，符合③；(Ⅲ)：Cr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))2Cr＋Al2O3，符合③；(Ⅳ)：先從光鹵石中提取MgCl2，再電解MgCl2：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑，符合④。4．據(jù)《天工開物》記載，我國(guó)古代以爐甘石(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(D)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。由一種物質(zhì)生成兩種或多種物質(zhì)的反應(yīng)是分解反應(yīng)，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，ZnCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2↑＋ZnO是分解反應(yīng)、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)，故A正確；“鋅火”是未反應(yīng)完的CO和Zn蒸氣從“兜室”逸出燃燒，故B正確；Zn易被空氣氧化，為防止Zn被氧化而用“泥封”隔絕空氣，故C正確；反應(yīng)區(qū)溫度達(dá)到1100～1300℃，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))，故D錯(cuò)誤。5．鋁的活潑性較強(qiáng)，直到十八世紀(jì)人類才開始將Al從它的化合物中冶煉出來。當(dāng)時(shí)鋁價(jià)格十分昂貴，拿破侖的頭盔就是用鋁制作的，現(xiàn)在還保存在大英博物館中，下列冶煉鋁的方法正確的是(A)A．Al2O3(熔融)eq\o(→,\s\up7(電解))AlB．Al2O3eq\o(→,\s\up7(鹽酸))AlCl3(熔融)eq\o(→,\s\up7(電解))AlC．Al(OH)3eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(高溫))AlD．Al2O3eq\o(→,\s\up7(C或CO),\s\do5(高溫))Al解析：H2、CO、C等皆不能將Al2O3或Al(OH)3還原為Al，C、D不正確；AlCl3是共價(jià)化合物，熔融后不導(dǎo)電，B不正確。二、非選擇題6．從海水中提取食鹽和溴的過程如圖所示：(1)請(qǐng)列舉海水淡化的一種方法蒸餾法(或電滲析法、離子交換法)。(2)步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br－，其目的是富集Br2，提高Br2的濃度。(3)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2吸收率可達(dá)95%，寫出該反應(yīng)的離子方程式SO2＋2H2O＋Br2=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)。(4)由此反應(yīng)可知，除保護(hù)環(huán)境外，在工業(yè)生產(chǎn)中還應(yīng)解決什么問題？強(qiáng)酸和溴對(duì)設(shè)備的腐蝕。解析：(1)海水淡化常用的方法為蒸餾法(或電滲析法、離子交換法)；(2)步驟Ⅰ中Br2的濃度很小，多次用SO2反復(fù)吸收，富集Br2，最終用Cl2處理則可獲得大量的工業(yè)溴；(3)SO2水溶液吸收Br2的離子方程式為SO2＋2H2O＋Br2=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)；(4)溴具有強(qiáng)氧化性可以氧化SO2生成H2SO4，因此要注意強(qiáng)酸和溴對(duì)設(shè)備的腐蝕問題。7．在某次探究性學(xué)習(xí)中，老師要求同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)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(jìn)行一系列的探究性實(shí)驗(yàn)。甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)制銅實(shí)驗(yàn)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(yīng)后，過濾、烘干，得純凈的銅。乙：①鐵與稀硫酸反應(yīng)得氫氣；②用氫氣還原氧化銅，充分反應(yīng)后即得純凈的銅。(1)若兩位同學(xué)消耗的稀硫酸和鐵的量分別相同，請(qǐng)判斷他們所制得銅的質(zhì)量大小關(guān)系B(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(xué)認(rèn)為上述兩種方案都難以保證所制的銅的純度，應(yīng)對(duì)上述兩種方案加以完善。甲同學(xué)的方案不完善的原因：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，完善乙同學(xué)的方案的一種方法是將所得的銅粉放入燒杯中，加入過量稀硫酸，不斷攪拌，然后過濾、洗滌、干燥即得到純凈的銅。解析：(1)在用氫氣還原氧化銅的反應(yīng)中，應(yīng)先通入H2，趕走空氣，然后才能加熱，并且反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)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(yīng)，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(yīng)加入稀硫酸除去CuO。能力提升一、選擇題(每小題有1個(gè)或2個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．海水是人類的資源寶庫(kù)。下列關(guān)于海水知識(shí)不正確的是(BC)A．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B．海水既苦又澀，不能直接利用C．海水中某些金屬元素的總儲(chǔ)量很大，易提取冶煉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2．鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進(jìn)行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫))Pb＋CO2。下列說法正確的是(B)A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學(xué)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(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbOD．整個(gè)冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子3．海水化學(xué)資源的利用具有非常廣闊的前景。下列關(guān)于海水資源綜合利用的說法中，正確的是(CD)A．可用海水曬鹽的方法提取海水中的淡水資源B．只通過物理變化即可提取海水中的溴C．從海水中可以提取NaCl，可電解熔融NaCl制備NaD．利用海水、鋁、空氣發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析：海水曬鹽是從海水中提取食鹽，此過程中水分蒸發(fā)散失，故A錯(cuò)誤；海水中的溴以溴離子形式存在，將海水中的溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)的過程中，有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，故B錯(cuò)誤；從海水中可提取NaCl，用電解熔融NaCl的方法制備Na，故C正確；鋁－空氣－海水構(gòu)成原電池，可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D正確。二、非選擇題4．海帶，又名綸布、昆布、江白菜，是多年生大型食用藻類。海帶成本低廉，營(yíng)養(yǎng)豐富，是一種重要的海生資源。海帶是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的食用褐藻，含有60多種營(yíng)養(yǎng)成分。某同學(xué)為了驗(yàn)證海帶中含有碘元素，擬進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成相關(guān)問題。(1)第1步：灼燒。操作是將足量海帶灼燒成灰燼。該過程中不會(huì)用到的實(shí)驗(yàn)儀器有AGH(填代號(hào))。A．試管B．瓷坩堝C．坩堝鉗D．鐵三腳架E．泥三角F．酒精燈G．燒杯H．量筒(2)第2步：I－溶液的獲取。操作是將灰燼轉(zhuǎn)移到燒杯中，加適量蒸餾水，用玻璃棒充分?jǐn)嚢瑁蠓?，過濾得濾液。(3)第3步：氧化。操作是向?yàn)V液中依次加入稀硫酸和合適的氧化劑。下列氧化劑最好選用D(填代號(hào))。A．濃硫酸 B．新制氯水C．酸性KMnO4溶液 D．H2O2理由是雙氧水又稱“綠色氧化劑”，其參加氧化還原反應(yīng)時(shí)還原產(chǎn)物為H2O，無(wú)污染且不引入新的雜質(zhì)。(4)第4步：碘單質(zhì)的檢驗(yàn)。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液顯藍(lán)色，則證明海帶中含有碘元素。解析：(1)先分析灼燒固體物質(zhì)所用的儀器有哪些，然后再選出不會(huì)用到哪些儀器。(2)海帶灼燒后的灰燼中含有可溶性碘鹽和難溶固體物質(zhì)。要得到含有I－的溶液，須將灰燼充分溶解，并過濾以除去殘?jiān)?3)濃硫酸、新制氯水、酸性KMnO4溶液、H2O2均能將I－氧化為I2。前三者會(huì)引入新雜質(zhì)，而H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，無(wú)其他物質(zhì)生成，所以氧化劑最好選用H2O2。5．海水中化學(xué)資源的綜合開發(fā)利用，已受到各國(guó)的高度重視。Br2和Mg等兩種單質(zhì)都可以從海水中提取，如圖為提取它們的主要步驟：請(qǐng)回答：Ⅰ.從海水中提取的溴占世界溴年產(chǎn)量的三分之一，主要方法就是上述流程中的空氣吹出法。(1)制取Br2時(shí)第一次通入Cl2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2。(2)吸收塔中反應(yīng)的離子方程式是SO2＋2H2O＋Br2=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)，工業(yè)生產(chǎn)1molBr2，理論上需要Cl2的物質(zhì)的量為2mol。(3)取10L海水經(jīng)過提純濃縮，向吸收塔吸收后的溶液中加入0.100mol·L－1AgNO3溶液8.0mL恰好完全反應(yīng)，則海水中溴的含量為6.4mg·L－1(不考慮提純過程中溴的損失)。Ⅱ.鎂及其合金是用途很廣的金屬材料，而目前世界上60%的鎂就是從海水中按上述流程提取的。(1)上述流程中為了使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，試劑①可以選用Ca(OH)2(寫化學(xué)式)。(2)步驟①包括加熱、蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾。(3)通電時(shí)無(wú)水MgCl2在熔融狀態(tài)下反應(yīng)的化學(xué)方程式是MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑。解析：濃縮海水中主要含MgSO4、NaCl、NaBr，加入試劑氫氧化鈣沉淀鎂離子，過濾得到混合溶液中通入氯氣，得到低濃度的溴單質(zhì)，進(jìn)入吸收塔用二氧化硫吸收得到溴化氫，再通入氯氣得到高濃度的溴單質(zhì)，氫氧化鎂沉淀中加入鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，加熱、蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾得到氯化鎂晶體，在氯化氫氣流中加熱失去結(jié)晶水得到氯化鎂固體，電解熔融氯化鎂得到鎂和氯氣。由上述分析可知：Ⅰ.(1)濃縮海水與試劑①反應(yīng)得到氫氧化鎂，剩余混合液中含有的是溴離子，通入氯氣后，氯氣與溴離子反應(yīng)生成單質(zhì)溴和氯離子，其離子方程式是Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2；(2)單質(zhì)溴經(jīng)過空氣吹出后被富集在吸收塔中，通入的二氧化硫與單質(zhì)溴反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，其化學(xué)方程式是Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，離子方程式為Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－；由①Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2，②Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－，③Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2可知，工業(yè)生產(chǎn)1molBr2，需要2molCl2；(3)由反應(yīng)Ag＋＋Cl－=AgCl↓，Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2，可知n(Ag＋)～n(Cl－)～n(Br－)，銀元素的物質(zhì)的量為0.100mol·L－1×8.0×10－3L＝0.8×10－3mol，則溴元素的物質(zhì)的量也為0.8×10－3mol，溴元素的質(zhì)量為0