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课时素养检测
十九
海水资源的开发利用
(40 分钟 70 分) 一、选择题(本题包括 9 小题,每小题 5 分,共 45 分) 1.海水是一个巨大的化学资源宝库,下列有关海水综合利用的说法正确的是 (
) A.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质 B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化 C.从海水中可以得到 NaCl,电解熔融 NaCl 可制备 Cl 2
D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能 【解析】选 C。海水中钾元素以化合态形式存在,必须经过化学变化才能得到钾单质,A 错误;海水蒸发制海盐的过程是物理变化,B 错误;2NaCl(熔融) 2Na+Cl 2 ↑,C 正确;利用潮汐发电,没有发生化学变化,而是机械能转化为电能,D 错误。
【补偿训练】
海洋中蕴藏着丰富的化学资源,下列有关海水综合利用的说法正确的是 (
) A.蒸发海水可以生产单质碘
B.蒸馏海水可以得到淡水 C.电解海水可以得到单质镁 D.电解海水可以制得金属钠 【解析】选 B。海水中的碘元素以碘离子的形式存在,可以先加氧化剂将碘离子氧化为碘单质,再萃取蒸馏得到碘单质,A 错误;利用蒸馏法使水变为蒸汽,再通过冷凝得到蒸馏水,能使海水淡化,B 正确;电解熔融的氯化镁可以获得金属镁,电解海水得不到金属镁,C 错误;电解熔融的氯化钠可以获得金属钠,电解海水得不到金属钠,D 错误。
2.下列有关工业生产的叙述不正确的是 (
) A.用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴 B.在太阳能资源相对充足的沿海地区建造海水淡化厂 C.利用“海水→氯化钠→金属钠→氢氧化钠”的工艺流程生产烧碱 D.利用“海水→氢氧化镁→氯化镁→金属镁”的工艺流程生产金属镁 【解析】选 C。A 项,用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴,正确;B项,在太阳能资源相对充足的沿海地区建造海水淡化厂,正确;C 项,工业上通过电解饱和食盐水来生产烧碱,错误;D 项,利用“海水→氢氧化镁→氯化镁→金属镁”的工艺流程生产金属镁,正确。
3.从海水中可以提取溴,主要反应为 2Br- +Cl2 2Cl- +Br2 。下列说法正确的是 (
) A.溴离子具有氧化性
B.氯气是还原剂 C.该反应属于复分解反应
D.氯气的氧化性比溴单质强 【解析】选 D。该反应是置换反应,说明氯气的氧化性比溴单质的强。
4.从化学原理和经济利益角度分析,下列从海水中提取镁单质的方法最可行的是 (
) A.海水 Mg(OH) 2 Mg B.海水 MgCl 2 Mg C.海水 Mg(OH) 2 Mg D.海水 Mg(OH) 2 MgCl 2 Mg 【解析】选 D。A 项,沉淀 Mg2+ 用石灰乳而不是 NaOH,制取镁时电解的是MgCl 2 ,错误;B 项,海水直接蒸发不能得到 MgCl 2 ,错误;C 项,制取镁时电解的是 MgCl 2 ,错误。
【补偿训练】
海水中含有的氯化镁是镁的重要资源之一,从海水中提取镁,可按如下步骤进行:①把贝壳制成石灰乳;②在引入的海水中加入石灰乳,沉降,过滤,洗涤沉淀物;③将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物;④将产物熔融后电解。
关于提取镁,下列说法中不正确的是 (
) A.此方法的优点之一是原料的来源丰富 B.进行①②③步骤的目的是从海水中提取 MgCl 2
C.第④步通电时会产生氯气 D.涉及的反应有化合反应、复分解反应和置换反应 【解析】选 D。海水提镁的反应有:CaCO 3 CaO+CO 2↑,CaO+H 2 O Ca(OH) 2 , MgCl 2 +Ca(OH) 2 CaCl 2 +Mg(OH) 2 ↓,
Mg(OH) 2 +2HCl MgCl 2 +2H 2 O, MgCl 2 (熔融) Mg+Cl 2 ↑,反应中无置换反应。
5.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四氯化碳或乙醇 D.步骤④的操作是过滤 【解析】选 A。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 I 2 ,A 正确,D 错误;用淀粉不能检验溶液中是否仍含有I- ,B 错误;乙醇能与水互溶,C 错误。
6.用空气吹出法从海水中提取溴所涉及的化学反应可能有 (
) ①Cl 2 +2Br-2Cl- +Br2
②Br 2 +SO 2 +2H 2 O 2HBr+H 2 SO 4
③Br 2 +2I-I 2 +2Br-
④2I- +H2 O 2 +2H+I 2 +2H 2 O A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
【解析】选 A。空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法,其中一种工艺是在预先经过酸化的浓缩海水中用氯气置换溴离子使之成为单质溴,继而通入空气和水蒸气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO 2 发生作用转化成氢溴酸以达到富集的目的。然后,再用氯气将其氧化得到产品溴。
7.某同学设计实验从海带中提取碘:①滴加稀硫酸和双氧水;②在海带中加入少量酒精,点燃使其燃烧成为灰烬,在灰烬中加水搅拌;③加四氯化碳并振荡;④过滤;⑤分液。该实验的合理操作顺序是 (
) A.①③⑤②④
B.②①③④⑤ C.②④①③⑤
D.③①②⑤④ 【解析】选 C。从海带中提取 I 2 的流程:海带(加少量酒精) 海带灰含 I- 的水溶液I 2 的水溶液 I 2 的有机溶液,故正确步骤为②④①③⑤,故选 C。
8.从海水中提取镁,最基本的方法是往海水里加碱,得到 Mg(OH) 2 沉淀,将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成 MgCl 2 ,经浓缩、干燥、电解,即可得到金属镁。下列对从海水中提取镁的有关说法中,正确的是 (
) A.整个过程中没有涉及置换反应 B.往海水里加碱是指直接加入 NaOH C.电解 MgCl 2 溶液即可得到金属镁 D.电解时得到的镁蒸气应在 CO 2 氛围中冷却 【解析】选 A。提取镁过程中发生的反应依次为MgCl 2 +Ca(OH) 2 Mg(OH) 2 ↓+CaCl 2 ,Mg(OH) 2 +2HCl MgCl 2 +2H 2 O,MgCl 2 (
熔融) Mg+Cl 2 ↑。反应中无置换反应,A 正确;加入的碱为 Ca(OH) 2 ,B错误;电解熔融的 MgCl 2 制镁,不是溶液,C 错误;镁与 CO 2 反应生成 MgO和 C,不能在 CO 2 氛围中冷却,D 错误。
【补偿训练】
海水提镁的主要流程如图:
下列说法正确的是 (
) ①试剂 M 是盐酸 ②流程中的反应全部都是非氧化还原反应 ③操作 b 只是过滤 ④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制 Mg(OH) 2
⑤电解熔融的 MgCl 2 比电解熔融的 MgO 制金属镁更节约能量 A.①②③④⑤
B.②③
C.④⑤
D.①④⑤ 【解析】选 D。电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,②是错误的;操作 b 应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,③是错误的。故选 D。
9.(2019·青岛高一检测)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是 (
)
A.向苦卤中通入 Cl 2 是为了提取溴 B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C.工业生产中常选用 NaOH 作为沉淀剂 D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用 SO 2 将其还原吸收 【解析】选 C。苦卤中含有 Br- ,通入 Cl2 可将 Br- 氧化生成 Br2 ,A 正确;粗盐中含有 Ca2+ 、S等杂质离子,故先除杂得 NaCl 和 KCl 的混合溶液,而 NaCl 的溶解度随温度变化不大,故采用重结晶可以得到纯净的NaCl,B 正确;工业上沉淀海水中的 Mg2+ ,采用 Ca(OH)2 ,不用 NaOH,因为NaOH的价格较贵,C错误;Br 2 易挥发,用热蒸气吹出后,用 SO 2 吸收,生成H 2 SO 4 和 HBr,富集后再用 Cl 2 处理 HBr 生成 Br 2 ,D 正确。
二、非选择题(本题包括 2 小题,共 25 分) 10.(12 分)(2020·惠州高一检测)海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行了以下实验:
请填写下列空白: (1)步骤①灼烧海带时,除需要三脚架外,还需要用到的实验仪器是________(填字母)。
A.烧杯
B.坩埚
C.表面皿 D.泥三角
E.酒精灯
F.干燥器
(2)步骤③的实验操作名称是________;步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯,该步骤的实验操作名称是________。
(3)步骤④反应的离子方程式是 _______________________________。
(4)步骤⑤中,某学生选择用苯来提取碘的理由是 _____________________。
(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法:
_________________________________________________。
【解析】
(1)步骤①对干海带加热灼烧,与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。(2)步骤③是由海带灰悬浊液得含碘离子的溶液,因此一定要进行过滤。步骤⑥是从含碘苯溶液中分离碘和回收苯,用蒸馏的方法。
(3)结合“含碘离子的溶液 含碘水溶液”,再联想实验室中Cl 2 的制备不难写出步骤④中发生反应的离子方程式为2I- +MnO2 +4H+Mn2+ +I2 +2H 2 O。
(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯中,且苯与水互不相溶,所以可用苯来提取碘。
(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象,可以取少量提取碘之后的溶液,加入淀粉看是否变蓝来检验。
答案:(1)BDE (2) 过滤 蒸馏 (3) 2I- +MnO2 +4H+Mn2+ +I2 +2H 2 O
(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯中,且苯与水互不相溶 (5)取少量提取碘之后的溶液,加入淀粉看是否变蓝来检验 【补偿训练】
(北京西城区2018～2019学年期末)某同学设计以下实验方案,从海带中提取 I 2 。
→I 2 的悬浊液→粗碘 (1)操作①的名称是______________。
(2)向滤液中加入双氧水的作用是 ________________________。
(3)试剂 a 可以是______________(填序号)。
①四氯化碳
②苯
③酒精
④乙酸 (4)I- 和 I在酸性条件下生成 I 2 的离子方程式是_______________________。
(5)上图中,含 I 2 的溶液经 3 步转化为 I 2 的悬浊液,其目的是____________。
【解析】分离难溶性固体与可溶性液体混合物的方法为过滤。海带灰中含 KI,该物质易溶于水,具有还原性,在酸性条件下被 H 2 O 2 氧化为I 2 ,I 2 易溶于有机溶剂而在水中溶解度较小,可以通过萃取分离碘水。向含有 I 2 的有机物中加入 NaOH 溶液,发生歧化反应生成碘化钠、碘酸钠,
进入到水溶液中,向其中加入稀硫酸酸化,I- 、I、H+ 发生反应产生 I2的悬浊液,过滤,分离得到粗碘。
(1)操作①是分离难溶性固体与可溶性KI水溶液的操作方法,名称是过滤; (2)向滤液中加入双氧水的作用是将 I- 氧化为 I2 ; (3)试剂 a 是从 I 2 的水溶液中分离得到 I 2 ,可以根据 I 2 在有机溶剂苯、四氯化碳中溶解度大而在水中溶解度较小,苯或四氯化碳与水互不相容,且与 I 2 不反应的性质,通过萃取分离得到,因此可以是四氯化碳、苯,而不能使用与水互溶的或易溶于水的乙醇、乙酸,故合理选项是①②; (4)I- 和 I在酸性条件下生成 I 2 和水,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得反应的离子方程式是 5I- +I+6H+3I 2 +3H 2 O; (5)上图中,含 I 2 的溶液经 3 步转化为 I 2 的悬浊液,其目的是提高 I 2 的浓度,达到富集碘元素的目的。
答案:(1)过滤 (2)将 I- 氧化为 I2
(3)①② (4)5I- +I+6H+3I 2 +3H 2 O (5)富集碘元素 11.(13 分)把海水过滤除杂后,又提取出了氯化钠、溴、镁等化学物质。剩余的富碘卤水采用下面的工艺流程生产单质碘:
回答下列问题: (1)丁溶液中的溶质为________(填化学式)。
(2)第④步的操作中用稀硫酸浸洗的目的是 __________________________。
(3)第⑦步的操作中提取 I 2 的方法是________和________(写出操作名称,不要求写出具体步骤)。
(4)检验得到 I 2 的方法是_______________________________。
【解析】富碘卤水中 I- 与 Ag + 反应生成 AgI(甲),AgI、铁粉在水中不断搅拌,会缓慢发生反应生成 Ag 和 FeI 2 ,在第④步加入稀硫酸的目的是溶解多余的铁屑而提纯银,再把银溶于硝酸制取 AgNO 3 ,从而使 AgNO 3 重新与 I- 反应。而 FeI2 溶液中通入稍过量 Cl 2 ,可生成 FeCl 3 溶液(丁)和 I 2单质,用萃取的方法可从碘水中提取碘。
答案:(1)FeCl 3
(2)用稀硫酸除去银中过量的铁屑 (3)加热升华 萃取 (4)取少量的产物加入淀粉溶液,若变蓝色,则说明得到了单质碘;若不变蓝色,则说明没有得到单质碘
(20 分钟 30 分)
1.(6 分)( ( 双选) )用海水制盐工业中的母液来生产金属镁的一种工艺流程如下:
下列说法错误的是 (
) A.上述工艺流程中未涉及置换反应 B.设计步骤①、②、③的主要目的是富集 MgCl 2
C.沉镁的过程可以用氢氧化钠代替石灰乳作沉淀剂 D.电解得到的炽热镁粉可在二氧化碳气氛中冷却 【解析】选 C、D。由上述分析可知,涉及化合反应、复分解反应、分解反应,不涉及置换反应,故 A 正确;海水中镁离子浓度较小,步骤①、②、③的主要目的是富集 MgCl 2 ,故 B 正确;氢氧化钠价格高,得不偿失,故 C错误;Mg 为活泼金属,且 Mg 与二氧化碳反应,则电解熔融氯化镁冶炼 Mg,不能在二氧化碳气氛中冷却,故 D 错误。
2.(6 分)(2019·武汉高一检测)从淡化海水中提取溴的流程如下:
下列有关说法不正确的是 (
) A.X 试剂可用 Na 2 SO 3 饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br- +Cl2 2Cl- +Br2
C.工业上每获得 1 mol Br 2 ,需要消耗 Cl 2
44.8 L D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏 【解析】选 C。Na 2 SO 3 +Br 2 +H 2 O Na 2 SO 4 +2HBr,A 正确;步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴强,可以利用置换反应制取 Br 2 ,B 正确;反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用 Cl 2 ,故制取 1 mol Br 2 消耗 2 mol 氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,C 错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D 正确。
【补偿训练】
除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气,应该采用的方法是 (
) A.加入适量的 KI 溶液 B.通入溴蒸气 C.加氢氧化钠溶液 D.加入适量的溴化钠溶液 【解析】选 D。A 项,Cl 2 和 Br 2 均与 KI 反应且引入了 I 2 杂质;B 项,溴蒸气无法除去氯气;C 项,氯气和液溴均能与氢氧化钠反应;D 项,发生反应:Cl 2
+2NaBr 2NaCl+Br 2 ,既除去了氯气,又不会引入新的杂质。
3.(9 分)海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在,实验室从海藻中提取碘的流程如图所示:
(1)指出从海藻中提取 I 2 的实验操作名称:①_________,
③ 。反应②的离子方程式为 ____________________________。
(2)为使含碘的水溶液转化为含碘的有机溶液,实验室里有烧杯、玻璃棒等仪器,尚缺少的主要玻璃仪器是 _______________________________________。
【解析】本题考查 I 2 的性质及分离物质的方法:过滤、萃取、分液、蒸馏等。
(1)为了从悬浊液中分离出I- ,应用过滤;从I2 的水溶液中把I 2 转移到有机溶液中,应用萃取分液。
(2)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗。
答案:(1)过滤 萃取分液 2I- +Cl2 I 2 +2Cl-
(2)分液漏斗 【方法规律】(1)混合物的分离方法。
①分离悬浊液中离子的方法——过滤。
②从溶液中分离出热稳定性好的溶质(如 NaCl 溶液)的方法——蒸发。
③从溶液中分离出热稳定性差的溶质(如 NH 4 Cl 溶液)的方法——加热浓缩、冷却结晶。
④分离沸点不同液体混合物的方法——蒸馏。
⑤从溴水中提取 Br 2 ,从碘水中提取 I 2 的方法——萃取。
⑥分离互不相溶、密度不同的液体混合物的方法——分液。
(2)因为 I 2 易升华,故从碘的有机溶液中提取碘时采用水浴加热,由于水温度最高只有 100 ℃,可避免高温下 I 2 的升华。
4.(9 分)(2019·福州高一检测)福建有广阔的海岸线,建设海峡两岸经济区,海水的综合利用大有可为。海水中溴含量约为 65 mg·L-1 ,从海水中提取溴的工艺流程如下:
(1)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴,步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴,其目的是_______________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ通入热空气吹出 Br 2 ,利用了溴的______。
A.氧化性
B.还原性
C.挥发性
D.腐蚀性 (3)步骤Ⅱ中涉及的离子反应如下,请在下面方框内填入适当的化学计量数:
(4)上述流程中吹出的溴蒸气,也可先用二氧化硫水溶液吸收,再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式:___________________。
(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法,下列可以用作溴的萃取剂的是_____。
A.乙醇
B.四氯化碳 C.烧碱溶液
D.苯 【解析】(1)由于海水中 Br- 的含量低,步骤Ⅰ中获得游离态的溴后,步骤Ⅱ中又将其转化为化合态的溴,其目的是富集溴元素。(2)步骤Ⅱ中用热空气吹出 Br 2 ,主要是利用了溴的挥发性。(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。(4)溴与 SO 2 的水溶液反应的化学方程式为 SO 2 +Br 2 +2H 2 O H 2 SO 4 +2HBr。(5)乙醇能与水互溶,不能用作萃取剂,烧碱可与溴反应,不能分离溴。
答案:(1)富集(或浓缩)溴元素 (2)C (3)3 3 1 5 3 (4)SO 2 +Br 2 +2H 2 O 2HBr+H 2 SO 4
(5)BD 【补偿训练】
从海水中可提取多种化工原料,如图是工业上对海水的几项综合利用的示意图。试回答下列问题:
(1)写出用海滩上的贝壳制 Ca(OH) 2 的化学方程式: _____________________________________________。
(2)以上海水的综合利用过程中,写出发生的氧化还原反应的化学方程式:_______________________________________________。
(3)电解熔融 MgCl 2 可制取镁和氯气,其中副产品氯气和粉末状熟石灰可制得漂白粉,制取漂白粉的化学方程式为__________________________。
(4)从经济效益角度看,该化工厂厂址应选在______________________。
【解析】(1)贝壳的主要成分为 CaCO 3 ,对其高温煅烧制得 CaO,CaO 加水即可制得Ca(OH) 2 。(2)电解饱和食盐水和熔融MgCl 2 属于氧化还原反应。(3)制漂白粉的反应为 2Cl 2 +2Ca(OH) 2 CaCl 2 +Ca(ClO) 2 +2H 2 O。(4)在工业生产中主要考虑经济效益问题,该化工厂需用大量海水作原料,故厂址应选在海边。
答案:(1)CaCO 3 CaO+CO 2 ↑、 CaO+H 2 O Ca(OH) 2
(2)2NaCl+2H 2 O 2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑、 MgCl 2 (熔融) Mg+Cl 2 ↑ (3)2Cl 2 +2Ca(OH) 2
CaCl 2 +Ca(ClO) 2 +2H 2 O (4)海边 关闭 d Word 文档返回原板 块
