《开发利用金属矿物和海水资源》同步练习

13/13第一节开发利用金属矿物和海水资源一、单项选择题1．(2011年广州高一检测)金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A．合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．越活泼的金属越难冶炼2．下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2eq\o(=,\s\up7(高温))Mg＋H2OC．Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(高温))3Fe＋4CO2D．2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑3．许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水4．(2011年武汉高一检测)已知MgO、MgCl2的熔点分别为2800℃、604℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁，正确的方法是()A．海水eq\o(→,\s\up7(NaOH))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(电解))MgB．海水eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up7(电解))MgC．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(灼烧))MgOeq\o(→,\s\up7(电解))MgD．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2(熔融)eq\o(→,\s\up7(电解))Mg5．从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是()①地壳中金属元素的含量②金属活动性顺序③金属的导电性④金属冶炼的难易程度⑤金属的延展性A．①③ B．②⑤C．③⑤ D．②④6．(2011年中山高一检测)下列化工生产原理错误的是()①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁③在电冶铝时，原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热A．②③ B．①③C．①②③ D．②③④7．我国湘黔渝三省交界地区是中国电解锰企业最集中的地区，被称为中国的“锰三角”。金属锰的熔点很高，常用铝热法制得粗锰。再用电解法制得纯的金属锰。铝被用于冶炼金属锰，是因为铝具有()A．熔点低B．导电性好C．两性D．还原性及冶炼反应中放出大量的热8．(2011年深圳高一检测)下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是()A．加热Al2O3B．加热CaCO3C．电解熔融NaClD．氯化钠与铝粉高温共热9．为实现在中国消除碘缺乏病的目标，卫生部规定食盐必须加碘，其中的碘以碘酸钾(KIO3)的形式存在。已知溶液中IOeq\o\al(－,3)和I－可发生反应：IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O。据此反应，可用试纸和一些生活中常用的物质进行检验，以证明食盐中存在IOeq\o\al(－,3)。可供选用的物质有：①自来水②蓝色石蕊试纸③碘化钾淀粉试纸④淀粉⑤食糖⑥食醋(醋酸水溶液)⑦白酒进行上述实验时必须使用的物质是()A．①③ B．③⑥C．②④⑥ D．①②④⑤⑦10．海水淡化可采用膜分离技术，如图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜。下列对加压后右侧海水成分变化的分析正确的是()A．溶质质量增加 B．溶液质量不变C．溶剂质量减少 D．溶质质量分数不变11．(2011年广州高一检测)准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4g，则这种铁的氧化物为()A．Fe3O4 B．Fe2O3C．FeO D．以上都不是二、双项选择题12．世界上60%的镁是从海水中提取的，其主要步骤如下：①把贝壳制成石灰乳②在海水中加入石灰乳，过滤，洗涤沉淀物③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤④在氯化氢热气流中干燥晶体⑤电解上述晶体的熔融物。下列说法正确的是()A．镁元素在元素周期表中位于第三周期、第ⅡA族B．向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净C．在氯化氢热气流中干燥晶体的目的是加快干燥速度D．步骤⑤也可以采用电解该晶体水溶液的方法13．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物理变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能14．(2011年韶关高一检测)海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示)。下列有关说法正确的是()A．大量的氮、磷废水排入海洋，易引发赤潮B．工段②中结晶出的MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2C．在工段③⑤中溴元素均被氧化，而在④中溴元素被还原D．工段①中除去粗盐中的SOeq\o\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→过滤后加盐酸三、非选择题15．(2011年天津高一检测)海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。(1)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，又称为“氯碱工业”。也可以电解熔融氯化钠制得钠和氯气，该反应方程式为________________________________________________________________。(2)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：试写出反应的化学反应方程式：②______________________________________________________________，③______________________________________________________________，④______________________________________________________________。16．随着现代科学的不断发展，生产和生活所需淡水日益增多，甚至超过人类所能支配的淡水量，使地球上淡水资源发生危机，这就把海水淡化问题提到了科学家的面前。磺化媒(代表式NaR)是一种钠型离子交换树脂，它能使海水中的Ca2＋、Mg2＋交换除去。现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。(1)最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂(填其代表式)为：A柱________，B柱________。(3)说明按上述顺序装柱的理由是_______________________________。17．金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点，已广泛应用于航空航天工业，并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材，医疗等民用领域，并显示出了巨大的发展潜力。还原法是工业上冶炼钛常用方法之一，该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取，其主要工艺流程如下：试回答下列问题：(1)已知反应①通常在800～900℃的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，其中当有1molCl2完全反应时，参加反应的还原剂的物质的量为________mol。(2)反应②通常在800℃的条件下进行，分离反应②的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质，应如何除去杂质？_________________________________________________________________(简述操作过程)。(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是________________________________________________________________。18．(2011年珠海高一检测)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol/L盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)①引发铝热反应的实验操作是________________，产物中单质B是________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________。(3)③中所发生的各反应的离子方程式为________________________、______________________。(4)若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c(Mg2＋)为________________，c(Fe2＋)为________________。19．假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁，在前期考察过程中你将遇到许多问题，请根据背景材料的提示，按要求完成相关问题：背景材料1：下表所示为海水中各元素含量情况(mg·L－1)。元素浓度(mg·L－1)元素浓度(mg·L－1)钠10770氯19350镁1290硫885钾380溴67钙400碘0.06背景材料2：部分化学试剂的市场价格试剂氢氧化钾氢氧化钠氢氧化钙氧化钙价格(元/吨)5238.002300.001200.00700.00请完成下列问题：(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：方案一：直接往海水中加入沉淀剂；方案二：加热蒸发海水后再加入沉淀剂；方案三：在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。你认为方案________最合理。不选方案________的理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________。不选方案________的理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)应该选择________试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用，沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价值比为________。(3)为了节省成本，你考虑以海边上的贝壳为原料，试简述其理由_________________________________________________________________________________________________________________________________。

参考答案一、单项选择题1.解析：选B。合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如合金硬度、强度更大，熔点更低等，A项正确；因为AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解Al2O3(熔融)的方法，B项错误；金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C、D项正确。2.解析：选B。因为Mg活泼性强，在高温下可与水反应生成Mg(OH)2和H2，不能用H2还原MgO的方法冶炼镁，应用电解熔融MgCl2的方法冶炼镁。3.解析：选D。从海水中获得非金属单质Cl2、Br2、I2、H2，金属单质Na、Mg、Al或化合物NaOH，均需经过化学变化；海水晒盐得NaCl，蒸馏海水得淡水只发生物理变化。4.解析：选D。工业问题除理论上可行外还要考虑设备、原料、成本等问题。从理论上看A方法使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解，因此不可行；B方法中得不到MgCl2，C方法中电解MgO时，由于MgO的熔点很高，耗能大，所以经济效益差。5.解析：选D。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发、利用的时间就较早；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段(电解)来使金属离子还原，人们开发利用的时间就较晚。6.解析：选D。金属钠性质活泼，当加入到盐溶液中时先与水反应生成氢气和氢氧化钠，生成物再与盐发生复分解反应，②错误；因为AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，不能用作电冶铝的原料，③错误；炼铁高炉中所发生的反应既有放热反应，也有吸热反应，如Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2等为吸热反应，④错误。7.解析：选D。铝能用于冶炼难熔金属(如Mn、W等)，是因为铝是一种活泼金属，还原性强，可将较不活泼金属从其化合物中还原出来，同时反应中放出大量的热，使被还原出的金属熔融析出。8.解析：选C。加热Al2O3只能使其熔化不能将其还原，加热CaCO3可使其分解为CaO和CO2，也不能得金属Ca，A、B项错误；铝热反应中，铝只能还原金属活动性比铝弱的金属，D项错误。9.解析：选B。由题中提供的离子反应，选择的物质应能提供H＋，还有I－及淀粉。10.解析：选C。右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离子不能通过淡化膜，故溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分数增大。11.解析：选C。据元素守恒原理可得以下关系式：CO～CO2～CaCO31mol1mol100g0．04mol0.04mol4g此时，气体增加的质量为0.04mol×16g·mol－1＝0.64g(即0.04mol氧原子的质量，也就是氧化物中氧元素的质量)，据质量守恒原理知，固体质量必定减少0.64g，那么剩余固体的质量(即铁粉的质量)为2.88g－0.64g＝2.24g，也就是说，原氧化物中含铁元素的物质的量为2.24g/56g·mol－1＝0.04mol。因此，原氧化物中铁元素和氧元素的物质的量之比即Fe、O原子个数之比为0.04∶0.04＝1∶1。二、双项选择题12.解析：选AB。在HCl热气流中干燥晶体的目的是防止生成MgO，C项错误；不能用电解MgCl2水溶液的方法制取金属镁，D项错误。13.解析：选BC。海水中钾元素以离子形式存在，生成钾单质必然发生化学反应，A错；潮汐发电是将动能转化为电能，D错。14.解析：选AC。本题考查海水的综合开发与利用。海水中含有大量的氮、磷等元素能引起赤潮，A项正确；工段②结晶出的MgCl2·6H2O需要在HCl气氛中制无水MgCl2，否则由于水解而最终得到氧化镁，B选项错误；反应④为Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，溴元素被还原，C选项正确；粗盐提纯的顺序中要注意两点，一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入，二是盐酸最后加入，D选项错误。三、非选择题15.解析：(1)电解熔融NaCl的方程式为2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑。(2)该流程较清晰的展示了氯碱工业产品及NaCl循环治理含SO2的废气并回收SO2的原理，据要求写出方程式即可。答案：(1)2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑(2)②NaOH＋SO2=NaHSO3③H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl④NaHSO3＋HCl=NaCl＋SO2↑＋H2O16.解析：用海水采用蒸馏法获取淡水，其原理是水的沸点远低于海水中各种盐的沸点，当加热海水使水挥发时，盐不挥发从而经冷凝而得淡水。由题给信息可知，羟型阴离子交换树脂能使海水中的Cl－、SOeq\o\al(2－,4)交换除去，同时生成较多OH－，若海水中仍有Ca2＋、Mg2＋等，会生成Ca(OH)2、Mg(OH)2沉淀而堵塞离子交换柱，故羟型阴离子交换树脂应装入B柱。答案：(1)利用加热海水时，盐不挥发而留在残余物中，水蒸气经冷凝而得淡水(2)HRROH(3)若在A中装ROH，则海水先通过ROH，溶液中就会有较多的OH－与海水中的Mn＋生成M(OH)n沉淀，造成堵塞现象，而在A中装HR，在B中装ROH，海水通过A中生成的H＋与B中生成的OH－中和，生成水而呈中性17.解析：(1)反应①的反应物为TiO2、C、Cl2等，结合流程图知有TiCl4生成，利用原子守恒及题给信息可知另一气体产物是CO，所以反应的化学方程式为TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(800～900℃))TiCl4＋2CO，碳在反应中被Cl2氧化，当有1molCl2完全反应时，参加反应的还原剂(C)的物质的量为1mol。(2)反应②中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化，所以加入氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化；此法制得的金属钛中含有少量金属镁，结合镁和钛(题中信息：钛耐腐蚀)性质，可知可采用盐酸或硫酸酸洗镁和钛的混合物即可除去Mg。(3)由流程图知可循环使用的物质为Cl2、Mg以及海绵钛除杂时生成的MgCl2等。答案：(1)1(2)将海绵钛置于盐酸中酸洗，然后过滤即可得纯净的钛(3)Cl2、Mg和MgCl218.解析：MgO不能与铝发生置换反应，