2022年高二化学选修2寒假学业分层测评：07化学与资源开发利用 Word版含解析

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A．Mg B．K
C．Br2 D．I2
【解析】 本题主要考查海洋中的元素及物质存在的状态，海水中除含H、O两种元素外，还含有Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等元素，显然可制取所要求的4种单质，其中只有Br2单质为液体，故本题答案为C。
【答案】 C
2．我国十分重视海水资源的综合利用，下列物质不需经化学变化就能从海水中获得的是( )
A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝
C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水
【解析】 海水中氯、溴、碘、钠、镁、铝等元素都以离子形式存在，获得A、B、C中的物质需发生化学变化；海水淡化、海水晒盐发生的是物理变化。
【答案】 D
3．从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶 ②加熟石灰 ③加盐酸 ④过滤 ⑤熔融电解，正确的生产顺序是( )
A．①②③④⑤ B．⑤④③①②
C．②④③①⑤ D．③④②①⑤
【解析】 海水中含有Mg2＋，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋，过滤可得到Mg(OH)2固体。如何由Mg(OH)2制取金属镁？根据金属的冶炼方法知应电解含Mg2＋的熔融化合物。若直接加热Mg(OH)2，则Mg(OH)2发生分解生成MgO：Mg(OH)2eq \(=====,\s\up15(△))MgO＋H2O，MgO熔点高，很难熔融；工业上不采用电解熔融MgO的方法，而是将Mg(OH)2转化为MgCl2，MgCl2熔点低，电解熔融MgCl2可得金属镁：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑。
【答案】 C
4．从海水中可以提取溴，主要反应为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，下列说法中正确的是( )
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】 溴离子不能再得电子，没有氧化性。反应中氯气得电子，是氧化剂，溴单质为氧化产物，氧化性：Cl2>Br2。该反应属于氧化还原反应。
【答案】 D
5．下列关于海水综合利用的叙述不正确的是( )
A．利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时，直接将海水氯化，然后再进行吹出、吸收可得到溴产品
B．从海水中提取的重水可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质
C．盐田法制盐时，所用的盐田一般分成贮水池、蒸发池、结晶池三部分
D．利用电渗析法、冷冻法制盐，同时也可以得到淡水
【解析】 利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时，氯气氧化溴离子在pH＝3.5的酸性条件下效果最好，所以在氯化之前要将海水酸化，故A项不正确。
【答案】 A
6． 21世纪是海洋世纪，海洋专属经济区的开发受到广泛重视，下列有关说法中正确的是( )
A．海水含镁，将金属钠放入海水中可以制取金属镁
B．利用潮汐能发电是将化学能转化为电能
C．从海水中提取溴的过程涉及氧化还原反应
D．海底多金属结核矿含有Fe、Mn、C、B等金属
【解析】 钠的化学性质很活泼，极易与水发生反应，所以不能置换镁，A项错误。潮汐发电是把潮汐能转化为电能，B项错误。从海水中提取溴，通常将氯气通入提取粗食盐后的母液中，将溶液中的溴离子转化为溴单质，C项正确。B(硼)不属于金属，D项错误。
【答案】 C
7．如图所示，利用海水可提取很多重要的化工原料。
下列有关说法正确的是( )
A．第①步中除去粗盐中的SOeq \\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋ 、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液―→NaOH溶液―→BaCl2溶液―→过滤后加盐酸
B．第②步中工业上可采用石墨为阴极，铁为阳极，采用阳离子交换膜的电解装置
C．第③步中结晶出的MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2
D．在第④步中溴元素被氧化，第⑤⑥步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原
【解析】 BaCl2应加在Na2CO3之前，以便将过量的Ba2＋除去，A错；铁为活性电极，不能作阳极，B错；在空气中MgCl2·6H2O分解时水解，得不到MgCl2，C错。
【答案】 D
8．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：
干海带eq \(――→,\s\up15(焙烧))海带灰eq \(――→,\s\up15(水))溶解eq \(――→,\s\up15(氧化))eq \(――→,\s\up15(A))eq \(――→,\s\up15(B))―→碘单质。下列有关叙述正确的是( )
A．碘元素在海水中也有游离态存在
B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2
C．操作A是结晶或重结晶
D．B是提纯操作，常用蒸馏或分馏
【解析】 碘在海水中只以化合态(I－)存在，没有游离态，A错误。操作A是萃取，操作B是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，A、C、D错误。
【答案】 B
9．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裂化汽油或乙醇
D．步骤④的操作是过滤
【解析】 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、分液、蒸馏等操作后即得晶体I2，A正确，D错误；淀粉只能检验生成了I2，而不能说明I－已反应完全，B错误；裂化汽油中含有不饱和烃能与I2发生反应，乙醇能与水互溶，C错误。
【答案】 A
10．溴是海水中的重要元素，海水中溴元素的含量一般为0.067 g/L，晒盐浓缩后的苦卤中含有浓度较高的溴离子，向苦卤中通入氯气，可以得到溴单质。下列有关说法中不正确的是( )
A．向苦卤中通入氯气，发生反应的离子方程式为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
B．向苦卤中通入氯气时，溴元素的化合价升高，溴元素被氧化
C．将溴单质从溴水中分离出来，可以利用裂化汽油进行萃取
D．苦卤中通入Cl2后得到的溴单质通常要先用热空气或水蒸气吹出吸收以达到富集的目的
【解析】 裂化汽油含有不饱和烃，易与溴水中的溴发生加成反应，因而不能作萃取剂。
【答案】 C
11．海水是人类的资源宝库，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。
Ⅰ.海水淡化历史最悠久、技术最成熟的方法是
____________________________________________________
____________________________________________________。
Ⅱ.海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图：
(1)步骤①反应的离子方程式是__________________________________。
(2)步骤③反应的化学方程式是____________________________________。
(3)提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”，而不蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，请说明原因：____________________________________。
【解析】 Ⅱ.步骤①是用Cl2将海水中的Br－氧化成Br2。步骤③是利用SO2吸收Br2，发生的反应为SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，可见该吸收液中c(Br－)比海水中c(Br－)大得多，然后经步骤④再将Br－氧化成Br2，这样得到富含Br2的溴水混合物Ⅱ，再进行蒸馏获得液溴，可节约能源，降低生产成本。
【答案】 Ⅰ.蒸馏法
Ⅱ.(1)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
(2)SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
(3)“溴水混合物Ⅱ”中Br2的浓度比“溴水混合物Ⅰ”中Br2的浓度大得多，蒸馏时生产成本低
12．海水中的氘(含HDO 0.03‰)发生聚变的能量，足以保证人类上亿年的能源消费，工业上可采用“硫化氢—水双温交换法”富集HDO。其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质，在25 ℃和100 ℃两种不同的温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO。
(1)从物质的微粒构成看，H2O与HDO的不同点是
____________________________________________________。
(2)如图为“硫化氢—水双温交换法”所发生的两个反应中涉及的四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线。写出100 ℃时所发生反应的化学方程式：________________________________________________。
(3)工业上富集HDO的生产过程中，可以循环利用的一种物质是________。
【解析】 海水中的HDO富集的原理是利用“H2S＋HDOHDS＋H2O”，高温下发生反应H2S＋HDO===HDS＋H2O，低温下发生反应HDS＋H2O===H2S＋HDO，从而达到富集的目的。
【答案】 (1)氢原子种类不同、中子数目不同
(2)H2S＋HDO===HDS＋H2O (3)H2S
13．工业上从海水中提取溴可采用如下方法：
(1)向预先经过酸化的浓缩海水中通入Cl2，将海水中的溴化物氧化，反应的离子方程式为____________________________________________________。
(2)向上述混合液中吹入热空气，将生成的溴吹出用纯碱溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3和CO2，反应的化学方程式为_______________。
(3)将(2)所得溶液用硫酸酸化，使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴，再用有机溶剂提取溴，还可以得到副产品Na2SO4，写出这一变化的离子方程式：
____________________________________________________
____________________________________________________。
(4)这样得到的溴中还混有少量Cl2，怎样除去？
____________________________________________________。
【答案】 (1)2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
(2)3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑
(3)5Br－＋BrOeq \\al(－,3)＋6H＋===3Br2＋3H2O
(4)加NaBr
14．海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取氯化钠、镁(以MgCl2形式存在)和溴(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图：
(1)目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水，下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是__________________________。
A．精制饱和食盐水进入阳极室
B．纯水(加少量NaOH)进入阴极室
C．阴极产物为氢氧化钠和氢气
D．电解槽的阳极用金属铁网制成
(2)粗盐水含Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)等杂质离子，这些离子的存在除了会影响电解所得产品的纯度外，主要会____________，所以电解食盐水要求对粗盐水进行精制，请将精制时通常加入的化学试剂按加入的顺序依次写出：____________________________________。
(3)在Mg(OH)2沉淀中加入过量盐酸，要获得MgCl2·6H2O晶体，需要进行的实验操作依次为________。
(4)工业上采用电解熔融MgCl2的方法制得金属镁，电解槽中阴极的电极反应式为________________。
(5)在母液中通入氯气时发生的主要反应的离子方程式为_____________。
【解析】 (1)电解槽不能用铁作阳极，否则铁会被氧化而溶解。
(2)Ca2＋和SOeq \\al(2－,4)、Mg2＋和电解生成的OH－会反应生成沉淀，形成的沉淀能使隔膜堵塞。除去Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)的试剂分别是Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液，因为每次所加的除杂试剂都是过量的，过量的试剂必须在后续反应中除去，所以Na2CO3溶液要在加入BaCl2溶液之后加，以除去过量的Ba2＋。
(3)从酸性MgCl2溶液中获得MgCl2·6H2O晶体，需要进行的实验操作依次为蒸发、冷却结晶、过滤。
(4)阴极Mg2＋被还原为Mg。
(5)在母液中通入氯气时可以得到溴。
【答案】 (1)D
(2)形成沉淀使隔膜堵塞 BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液(或其他合理答案)
(3)蒸发、冷却结晶、过滤
(4)Mg2＋＋2e－===Mg
(5)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－