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课时提升作业 十四
海水资源的开发利用 环境保护与绿色化学
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括8小题,每题6分,共48分)
1.下列有关日常生活中的化学知识,说法错误的是( )
A.用完的干电池应回收处理,不可以随意丢弃在垃圾桶中
B.增加摩托车排气管的长度可以降低尾气中CO和NO的含量
C.目前国内销售的加碘食盐中,碘是以KIO3的形式存在的
D.应尽量减少含磷洗涤剂的生产,以免导致水中的藻类植物过快生长
【解析】选B。干电池不可以随意丢弃,电池中含有重金属离子,能污染地下水源;含磷洗涤剂可以使水体富营养化;增加摩托车排气管的长度并不能降低尾气中CO和NO的含量。
2.(2017·宿州模拟)“绿色化学”又称环境无公害化学。下列叙述符合“绿色化学”原则的是( )
A.绿色化学的核心是利用化学原理对工业生产造成的环境污染进行治理
B.用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等,以减少木材使用
C.研制新型杀虫剂,使它只对目标昆虫有毒杀作用而对其他昆虫无害
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D.现代石油化工采用银作催化剂,将乙烯直接氧化生产环氧乙烷符合“原子经济”
【解析】选D。绿色化学是从源头上杜绝或减少污染,而不是先污染再治理,A错误;聚苯乙烯等塑料会造成白色污染,不符合“绿色化学”原则,B错误;杀虫剂都是有毒的化学试剂,会对环境产生污染或毒害,C错误;乙烯与氧气反应生成环氧乙烷,没有副产物,原子利用率为100%,D正确。
3.(2017·周口模拟)海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法错误的是( )
A.海水中含有溴元素,需经过化学变化才可以得到溴单质
B.无论是海水波浪发电还是潮汐发电,都是将化学能转化为电能
C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备金属钠
D.从海水中提取镁可以采用下列方法:
海水Mg(OH)2MgCl2溶液→MgCl2→MgCl2(熔融)Mg
【解析】选B。海水中含有Br-,需经过化学变化才可以得到溴单质,A正确;波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能,潮汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能,它们都不是化学能,B错误;电解熔融NaCl可制备金属钠,而电解氯化钠溶液得到氢氧化钠和氢气、氯气,C正确;D项正确。
4.(2017·威海模拟)从海水中提取镁的流程如下。下列说法正确的是( )
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A.从海水中得到NaCl采用降温结晶法
B.MgCl2晶体脱水应在HCl热气流中进行
C.上述流程不涉及氧化还原反应
D.电解MgCl2溶液也可以得到镁和氯气
【解析】选B。从海水中得到NaCl采用蒸发结晶法,A错;题给流程中MgCl2的电解为氧化还原反应,C错;电解MgCl2溶液得到的是Mg(OH)2、H2和Cl2,D错。
5.2016(第四届)西湖国际海水淡化与水再利用大会在杭州举行,大会主题为“和谐环境·绿色发展”。其中围绕海水资源的综合应用提出了四个重要议题。从海水中提取食盐和溴的过程如下:
下列叙述中不正确的是( )
世纪金榜导学号30682284
A.海水淡化的常见方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等
B.通过电解NaCl溶液可以直接得到Cl2,间接产品有NaClO
C.步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为富集溴元素
D.步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,有关反应的离子方程式为
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Br2+SO2+2H2O2H++S+2HBr
【解析】选D。海水淡化的常见方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等,A正确;电解NaCl溶液:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH,由以上反应生成的Cl2和NaOH进一步反应:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,可得到NaClO,B正确;步骤Ⅰ中获得低浓度的Br2溶液,再经过步骤Ⅱ、Ⅲ可富集溴元素,C正确;SO2与Br2发生氧化还原反应:SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,产物是两种强酸,D错误。
【加固训练】
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】选B。①纯碱溶液作吸收剂的反应为3Na2CO3+3Br25NaBr+NaBrO3+3CO2;②SO2作吸收剂的反应为SO2+Br2+2H2OH2SO4+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。
6.下面的框图是利用海水和海边贝壳为原料设计的制备漂白粉的工艺流程。分析图示各物质的关系(部分反应物或生成物省略),下列叙述错误的是
世纪金榜导学号30682285( )
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A.反应④是电解熔融的化合物
B.反应②需要加入的试剂为水
C.反应⑤的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
D.该工业生产注重效益,关注节能减排,保护环境
【解析】选A。贝壳受热,其中的有机物燃烧掉,而无机物主要是碳酸钙,分解所得A为CaO,制备漂白粉的反应物为Ca(OH)2和Cl2,故B、D分别为Ca(OH)2和Cl2,C为氯化钠,E为氢气。电解氯化钠溶液才能得到Cl2、H2和氢氧化钠,A错误;CaO与水反应生成Ca(OH)2,B正确;制备漂白粉的反应为2Cl2+2Ca(OH)2
CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,C正确;该工业生产利用废弃物贝壳、利用电解产生的氢气燃烧给贝壳加热、生产副产物NaOH等,该工业生产注重效益,关注节能减排,保护环境,D正确。
7.碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在,在海水中主要以I-的形式存在,几种粒子之间的转化关系如图所示。
下列说法中不正确的是( )
世纪金榜导学号30682286
A.用淀粉KI试纸和食醋检验加碘盐时淀粉KI试纸会变蓝
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B.足量Cl2能使湿润的、已变蓝的淀粉KI试纸褪色的原因可能是5Cl2+I2+6H2O
2HIO3+10HCl
C.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>I
D.途径Ⅱ中若生成1 mol I2,则反应中转移的电子数为10NA
【解析】选C。加碘盐中含有I,在酸性条件下可被I-还原生成I2,A选项正确;根据图示转化关系可知B选项正确;根据途径Ⅰ可知氧化性Cl2>I2,根据途径Ⅱ可知氧化性I>I2,根据途径Ⅲ可知氧化性Cl2>I,C选项错误;根据关系式2I~I2~10e-可知D选项正确。
8.(能力挑战题)诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学原理为
①2MoS2+7O22MoO3+4SO2;
②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O;
③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl;
④H2MoO4MoO3+H2O;
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。
则下列说法正确的是( )
世纪金榜导学号30682287
A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中
B.MoO3是金属氧化物,也是碱性氧化物
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C.H2MoO4的酸性比盐酸强
D.利用H2、CO和铝分别还原等量的MoO3,所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2
【解析】选D。MoS2煅烧产生的SO2是大气污染物,不能直接排入空气中,A不正确;MoO3与氨水反应表现出酸性氧化物的性质,B不正确;H2MoO4可用盐酸制取,酸性比盐酸弱,C不正确;还原1 mol MoO3需要6 mol电子,消耗H2、CO、Al的物质的量比为∶∶=3∶3∶2,D正确。
二、非选择题(本题包括3小题,共52分)
9.(16分)海水是宝贵的自然资源。利用海水可以得到一系列产品,也可以进行废气处理。
(1)利用氯碱工业产品来处理含SO2的烟气的流程如图所示:
①“吸收装置”中发生反应的离子方程式是________________________________
___________________________________________________________________。
②上述流程中循环利用的物质是__________。
(2)利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧过程中排放的SO2造成的一系列环境问题。其工艺流程如图所示:
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天然海水吸收含硫的烟气后,需要用氧气进行氧化处理,其反应的化学方程式是_________________________________________________________________;
氧化后的海水需要加入氢氧化钠,与之混合后才能排放。该操作的主要目的是_
___________________________________________________________________。
(3)从海水提取粗盐后的母液中含有K+、Na+和Mg2+等阳离子。对母液进行一系列的加工可制得金属镁。
①从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳所起的作用是_______________
______________________。
②要利用MgCl2·6H2O制得无水氯化镁,应采取的措施是__________。
③电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是__________(填字母)。
A.Ar B.CO2
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C.空气 D.O2
E.水蒸气
【解析】(1)①氯碱工业中发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。溶液的主要成分是NaOH。将含SO2的烟气通入该溶液时发生反应SO2+2NaOHNa2SO3+H2O;SO2过量时发生反应SO2+NaOHNaHSO3。相应的离子方程式为SO2+2OH-S+H2O;SO2+OH-HS。②由流程图可以看出,在上述流程中循环利用的物质是NaCl。(2)天然海水吸收含硫的烟气后再用氧气进行氧化处理的反应原理是2H2SO3+O22H2SO4;氧化后的海水中含有硫酸,水溶液显酸性,所以需要加入氢氧化钠,与之混合后才能排放。该操作的主要目的是使氢氧化钠与硫酸发生中和反应。(3)①在母液中加入石灰乳的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀。②MgCl2是强酸弱碱盐,加热时盐会溶解在结晶水中,并会发生水解生成Mg(OH)2和HCl,HCl会随着水分的蒸发而挥发,最终得到Mg(OH)2固体。要利用MgCl2·6H2O制得无水氯化镁,应在HCl气流中脱水,以抑制MgCl2的水解。③镁是活泼金属,在高温下容易与空气中的O2及水蒸气发生反应,还能与CO2反应生成MgO和C,故应在惰性气体Ar的环境中冷却。
答案:(1)①SO2+OH-HS ②NaCl
(2)2H2SO3+O22H2SO4 使氢氧化钠与硫酸发生中和反应
(3)①沉淀Mg2+[或制取Mg(OH)2] ②在HCl气流中脱水,抑制MgCl2的水解 ③A
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10.(18分)海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如表所示。
成分
含量(mg·L-1)
成分
含量(mg·L-1)
Cl-
18 980
Ca2+
400
Na+
10 560
HC
142
S
2 560
Br-
64
Mg2+
1 272
世纪金榜导学号30682288
(1)电渗析法淡化海水的示意图如图所示,其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。
①阳极的主要电极反应式是___________________________________________。
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。
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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10 m3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的溶解)。
【解析】(1)①在阳极是阴离子放电。由于海水中Br-浓度太小,所以主要是Cl-放电。②在阴极是H+放电,致使溶液中OH-浓度增大,所以Mg2+转化为Mg(OH)2;OH-还能与HC反应生成C,C与Ca2+结合生成CaCO3沉淀。
(2)②由于得到的是MgCl2·6H2O,所以需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等步骤,而不能直接将溶液蒸干。③10 m3海水中Br-的质量为104L×64 mg·L-1×10-3g·mg-1=640 g,根据Cl2+2Br-2Cl-+Br2,可知一次转化消耗89.6 L Cl2(标准状况下),两次需要179.2 L Cl2(标准状况下)。
答案:(1)①2Cl--2e-Cl2↑ ②Mg(OH)2 Ca2++OH-+HCCaCO3↓+H2O
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③b
(2)①对溴元素进行富集 SO2+Br2+2H2O4H++2Br-+S 通入空气将溴蒸气带出,使Br2(g)Br2(aq)(或Br2+H2OHBr+HBrO)平衡向左移动
②加热浓缩、冷却结晶 ③179.2
【互动探究】(1)写出电渗析法淡化海水的阴极主要的电极反应式。
提示:2H++2e-H2↑。
(2)由MgCl2·6H2O得到MgCl2时应如何操作?
提示:为了防止MgCl2水解,应该在HCl气流中加热MgCl2·6H2O得到MgCl2。
11.(18分)(能力挑战题)在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采取下面的工艺流程生产单质碘。
试回答下列问题:
(1)乙、丁中溶质的化学式为______、_______。
(2)第③步操作中的主要反应的离子方程式是________(填序号)。
A.Fe+2Ag+Fe2++2Ag
B.Fe+3Ag+Fe3++3Ag
C.Fe+2AgIFe2++2Ag+2I-
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D.Fe+3AgIFe3++3Ag+3I-
(3)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是_________________________________
___________________________________________________________________。
(4)第⑤步操作的反应原理为3Ag+4HNO33AgNO3+NO↑+2H2O,其中,HNO3的作用是________。
A.氧化性 B.还原性
C.酸性 D.催化剂
(5)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是________和__________(不要求写具体步骤)。
(6)检验得到I2的方法是______________________________________________。
【解析】根据框图可知,向含I-的卤水加入AgNO3溶液,则甲为AgI,加入过量铁屑,置换出AgI中的银,则乙为FeI2,单质银中过量铁屑可用稀硫酸除去;FeI2中通入过量Cl2得到I2和
FeCl3,则丁为FeCl3;第⑤步操作的反应中硝酸部分价态降低,说明硝酸起氧化剂和酸性作用;利用碘单质的特性,可以用升华或萃取的方法提取出碘;一般用淀粉能否变蓝检验是否得到单质碘。
答案:(1)FeI2 FeCl3 (2)C
(3)用稀硫酸除去银中过量铁屑
(4)A、C
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(5)升华法 溶剂萃取法
(6)取少量产品加入淀粉溶液,若变蓝,说明得到了单质碘,若不变蓝,则没有得到单质碘
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