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文档简介
课时作业14海水资源的开发利用环境保护和绿色化学一、选择题1.雾霾灾害是大气长期污染造成的结果,大气污染是全人类急需解决的问题之一。下列有关说法不正确的是()A.化石燃料的大量燃烧是造成雾霾天气的一种重要因素B.研发高科技防雾霾口罩是治理雾霾的根本途径C.大力推行清洁生产技术、加快调整能源结构是治理雾霾的重要途径D.大力推广使用电动汽车、太阳能及氢能汽车,减少PM2.5排放2.酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程,在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如下图,下列有关说法错误的是()A.光照能引发酸雨的形成B.所涉及的变化均为氧化还原反应C.污染空气能加快酸雨的形成D.优化能源结构能有效遏制酸雨污染3.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\o(→,\s\up7(焙烧))海带灰eq\o(→,\s\up7(水))水溶液eq\o(→,\s\up7(氧化))eq\o(→,\s\up7(a))eq\o(→,\s\up7(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H2O2C.操作a是结晶或重结晶D.b是提纯操作,常用蒸馏或分馏4.目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法,其流程图如下:eq\x(\a\al(含Br2,的海水))eq\o(→,\s\up7(①空气吹出))eq\x(\a\al(含Br2,的空气))eq\o(→,\s\up7(②SO2吸收))eq\x(吸收液)eq\o(→,\s\up7(③氯化))eq\x(\a\al(溴水,混合物))eq\o(→,\s\up7(④萃取、蒸馏))eq\x(液溴)下列推断不合理的是()A.热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质B.SO2吸收溴的反应方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBrC.流程中循环利用的物质有SO2、Br2、Cl2等D.没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能5.海洋约占地球表面积的71%,对其进行开发利用的部分流程如图所示。下列说法错误的是()A.试剂1可以选用石灰乳B.从苦卤中提取Br2的反应的离子方程式为2Br-+Cl2=2Cl-+Br2C.工业上,电解熔融MgO冶炼金属镁可减小能耗D.可用BaCl2溶液除去粗盐中的SOeq\o\al(\s\up11(2-),\s\do4(4))6.二氧化碳捕获和封存技术(CCS)是当今化学的前沿技术,下面通过化学反应捕获CO2的反应中,原子利用率达到100%的是()A.2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2B.Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3C.Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClOD.2Mg+CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO+C7.SO2属于严重的大气污染物,可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染,其反应原理可分为两步,过程如图所示。下列说法正确的是()A.SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨B.可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成C.在100~200℃温度时发生的是置换反应D.工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO28.碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时还能制得氢气,具体流程如下:下列说法正确的是()A.分离器中的物质分离操作为过滤B.膜反应器中,增大压强有利于提高HI的分解速率和平衡转化率C.该工艺中I2和HI的相互转化体现了“碘循环”D.碘循环工艺的总反应为2SO2+4H2O+I2=H2+2H2SO4+2HI9.环保是21世纪人类社会的主要课题之一,十九大报告中提出了新目标“建成富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国”。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模大的行业,石灰石—石膏烟脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。研究发现:pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响;当烟气通入速度一定时,石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2,下列有关说法正确的是()eq\a\vs4\al(\x(SO2)→H2SO3)→eq\x(CaSO3)→eq\x(CaSO4)→eq\x(CaSO4·2H2O)图1K图2A.烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快,吸收率越高B.石灰石浆液pH>5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大C.将脱硫后的气体通入KMnO4溶液,可粗略判断烟气脱硫效率的高低D.上述方法中用石灰石浆液吸收64gSO2理论生成22gCO210.近年来,地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NOeq\o\al(\s\up11(-),\s\do4(3))),其工作原理如图所示,下列说法正确的是()A.Ir的表面发生反应:N2+H2O=H2+N2OB.若导电基体上的Pt颗粒越多,处理相同量的水样,消耗的H2的量越多C.若导电基体上只有单原子铜,也可消除含氮污染物D.若导电基体上的Pt颗粒增多,有利于降低溶液中的含氮量二、非选择题11.当今世界各国充分认识到海洋资源的重要性,海水的综合利用是当今的热点话题之一。(1)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: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NaOH,与之混合后才能排放。该操作的主要目的是________________________________________________________________________。(2)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________________________________________________________________________。(3)从海水中提纯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是________(填字母)。A.ArB.CO2C.空气D.O2E.水蒸气12.某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:离子H+K+Na+NHeq\o\al(\s\up11(+),\s\do4(4))SOeq\o\al(\s\up11(2-),\s\do4(4))NOeq\o\al(\s\up11(-),\s\do4(3))Cl-浓度/mol·L-1未测定4×10-66×10-62×10-54×10-53×10-52×10-5根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为________,试样的pH=________。(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:①将煤转化为清洁气体燃料。②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是______(填字母)。A.Ca(OH)2B.Na2CO3C.CaCl2D.NaHSO3(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化:①已知汽缸中生成NO的反应:N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)ΔH>0。汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)=2C(s)+O2(g)。已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现及依据:________________________________________________________________________。③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)利用氨水可以将SO2和NO2吸收,原理如下图所示。NO2被吸收的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。①a为电源的________(填“正极”或“负极”),阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SOeq\o\al(\s\up11(2-),\s\do4(3))生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。课时作业14海水资源的开发利用环境保护和绿色化学1.解析:消除污染的根本途径是从源头上消除污染源。答案:B2.解析:由图示可知,酸雨形成的两个途径中都涉及了光照的条件,故A正确;三氧化硫与水反应生成硫酸,没有化合价变化,不属于氧化还原反应,故B错误;由图中信息可知,污染空气中氮的氧化物、碳氢化合物及二氧化硫等大气污染物可以通过光化学反应生成硫酸,在这个过程中,氮的氧化物是催化剂,加快了酸雨的形成,故C正确;优化能源结构能减少化石燃料的使用,能有效减少二氧化硫的排放量,故能有效遏制酸雨污染,故D正确。答案:B3.解析:碘在海水中只以化合态(I-)存在,没有游离态。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项错误。答案:B4.解析:溴易挥发,所以用热空气将溴吹出,A项正确;SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,B项正确;流程中SO2被氧化为H2SO4,不可能被循环使用,C项错误;“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程,与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高,消耗能源少,成本低,D项正确。答案:C5.解析:煅烧贝壳得到CaO,将CaO溶于水得到石灰乳,石灰乳和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀,试剂1廉价且原料来源广泛,故A正确;氯气能将溴离子氧化为溴单质,从苦卤中提取Br2的反应的离子方程式为2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,然后采用萃取的方法从溶液中获取溴,故B正确;氧化镁熔点很高,氯化镁熔点较氧化镁低,电解氧化镁冶炼镁增加成本,所以工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,故C错误;氯化钡和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸钡,且氯离子不是杂质离子,故D正确。答案:C6.解析:B项中生成物只有一种,无副产物生成,原子利用率达100%。答案:B7.解析:酸雨的pH<5.6,故A错误;由已知分析可知X气体为H2S,能与CuSO4反应,生成黑色的不溶于水和酸的硫化铜沉淀,所以可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成,故B正确;在100~200℃温度时发生的反应为2H2S+SO2=3S↓+2H2O,不是置换反应,故C错误;若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2,会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物),故D错误。答案:B8.解析:A项,硫酸和氢碘酸均易溶于水,通过过滤不能分离硫酸和氢碘酸,错误;B项,膜反应器中,碘化氢的分解反应是气体的物质的量不变的反应,增大压强,平衡不会移动,不能提高HI的平衡转化率,错误;C项,该工艺中在反应器中碘吸收二氧化硫,在膜反应器中生成的碘化氢又分解生成碘,体现了“碘循环”,正确;D项,从流程图可知,在反应器中,I2氧化SO2,生成硫酸和HI,反应方程式为SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,在500℃时HI分解生成碘和氢气,总反应为SO2+2H2Oeq\o(=,\s\up7(I2))H2↑+H2SO4,错误。答案:C9.解析:烟气通入石灰石浆液时的温度越高气体二氧化硫的溶解度越小,部分二氧化硫不能被溶解,就会逸出溶液使吸收率降低,故A错误;石灰石浆液pH>5.7时,烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度减小,石灰石的浓度减小,脱硫效率随之下降,故B错误;脱硫后的气体是否残存二氧化硫,含多少,可以利用高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率,故C正确;上述分析得到总反应为:2CaCO3+2SO2+O2+4H2O=2CaSO4·2H2O+2CO2↑,1mol二氧化硫反应生成1mol二氧化碳,即每吸收64g二氧化硫理论上同时生成44g二氧化碳,故D错误。答案:C10.解析:由原理的示意图可知,Ir的表面发生反应:H2+N2O=N2+H2O,故A错误;Pt颗粒使NOeq\o\al(\s\up11(-),\s\do4(3))转化为NHeq\o\al(\s\up11(+),\s\do4(4)),需得到更多的电子,故消耗的H2更多,故B正确;若导电基体上只有单原子铜,不能形成原电池,所以不能消除含氮污染物,故C错误;由原理的示意图可知,若导电基体上的Pt颗粒增多,则NOeq\o\al(\s\up11(-),\s\do4(3))会更多的转化成铵根,不利于降低溶液中的含氮量,故D错误。答案:B11.解析:(1)氧气将H2SO3氧化为硫酸,该反应为2H2SO3+O2=2H2SO4,氧化后的“海水”需中和稀释生成的酸(H+)后才能排放,即NaOH与硫酸发生中和反应。(2)①氯碱工业产品之一为NaOH,用NaOH吸收SO2,其离子方程式为SO2+OH-=HSOeq\o\al(\s\up11(-),\s\do4(3));②回收装置中NaHSO3溶液与HCl反应生成NaCl溶液,NaCl溶液又是氯碱工业的原料,故循环利用的物质是NaCl溶液。(3)①石灰乳能将镁离子转化为沉淀,则在母液中加入石灰乳所起的作用是沉淀Mg2+;②用作镁蒸气的冷却剂,应不与Mg反应,只有A符合,而Mg与二氧化碳、氧气、水蒸气等均可反应。答案:(1)2H2SO3+O2=2H2SO4NaOH与硫酸发生中和反应(2)①SO2+OH-=HSOeq\o\al(\s\up11(-),\s\do4(3))②NaCl溶液(3)①沉淀Mg2+②A12.解析:(1)待测试样中离子的电荷守恒为c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(NHeq\o\al(\s\up11(+),\s\do4(4)))=2c(SOeq\o\al(\s\up11(2-),\s\do4(4)))+c(NOeq\o\al(\s\up11(-),\s\do4(3)))+c(Cl-),代入数据可得c(H+)=1.0×10-4mol·L-1,即pH=4。(2)SO2为酸性气体,可用碱性溶液来吸收。(3)①温度升高,反应N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)ΔH>0正向移动,并且反应速率加快,所以单位时间内生成的NO的量增加。②由于ΔH>0,ΔS<0,所以ΔH-TΔS>0,该反应无法自发进行。③由题意知产物应为CO2和N2,反应的化学方程式为2CO+2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂))2CO2+N2。(4)由图示看出NO2将NH4HSO3中的HSOeq\
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