自然资源的开发和利用(练习)解析版

第七章化学与可持续发展8.1自然资源的开发和利用一、单选题1．下列冶炼金属的方法错误的是A．电解熔融NaCl制钠 B．加热HgO制汞C．高温下用CO还原制铁 D．高温下用还原制铝【答案】D【解析】A．工业上利用电解熔融NaCl制钠和氯气，A正确；B．加热HgO可生成Hg和氧气，B正确；C．高温下可用CO还原生成铁单质和CO2，用此法可冶炼铁，C正确；D．工业采用电解氧化铝的方法制备铝，不能用氢气还原制铝，D错误；故选D。2．甲烷是一种清洁的化石燃料。下列物质中不含甲烷的是A．天然气 B．煤干馏所得的焦炉气C．石油裂解所得的气体 D．碳铵分解得到的气体【答案】D【解析】A．天然气的主要成分甲烷，A不符合题意；B．煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，B不符合题意；C．石油裂解的化学过程是比较复杂的，生成的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等，C不符合题意；D．加热碳酸氢铵会使其分解，产物有氨气、二氧化碳、水，所以得到的是氨气和二氧化碳的混合气体，很可能还有水蒸气混在里面，不含甲烷，D符合题意，故选D。3．迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的重要能源，同时它们也是重要的化工原料。下列关于煤和石油的说法正确的是A．通过石油分馏可以获得大量的芳香烃B．石油裂化的目的是得到乙烯、丙烯和苯C．煤的干馏发生了化学变化D．煤中含有苯和甲苯，可以通过先干馏后分馏的方法得到苯和甲苯【答案】C【解析】A．石油分馏得到的是各种烃的混合物，不能得到芳香烃，芳香烃主要采取催化重整得到，A错误；B．石油裂化的目的是为了提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量，特别是提高汽油的产量和质量，B错误；C．煤的干馏是煤隔绝空气加强热分解的过程，是化学变化，C正确；D．煤中不含苯和甲苯，而是煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化得到煤焦油等物质，煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，煤焦油在一定温度下蒸馏出来的馏出物中主要含有苯、甲苯等，D错误；答案选C。4．实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是①Fe2O3和MnO2②MnO2和V2O5③Cr2O3和V2O5④Fe3O4和FeOA．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】D【解析】反应中铝元素化合价由0变为+3，9g铝参加反应失去=1mol电子，因此有金属氧化物得到1mol电子，对应的质量为18g；根据转移电子守恒可知：Fe2O3中Fe元素得到1mol电子，得到Fe单质的质量约为；MnO2中Mn元素得到1mol电子，得到Mn单质的质量约为；V2O5中V元素得到1mol电子，得到V单质的质量约为；Cr2O3中Cr元素得到1mol电子，得到Cr单质的质量约为；Fe3O4中Fe元素得到1mol电子，得到Fe单质的质量约为；FeO中Fe元素得到1mol电子，得到Fe单质的质量约为；①Fe2O3和MnO2和铝完全反应生成金属质量在18.7g～13.75g之间，故可能；②MnO2和V2O5和铝完全反应生成金属质量在10.2g～13.75g之间，故不可能；③Cr2O3和V2O5和铝完全反应生成金属质量在10.2g～16.3g之间，故不可能；④Fe3O4和FeO和铝完全反应生成金属质量在21g～28g之间，如果铝没有完全反应，则可能生成18g金属单质，故可能；综上所述①④满足题意，D正确；答案选D。5．下列变化过程不属于金属冶炼的是A．电解氧化铝 B．铁在氧气中燃烧C．铁矿石与焦炭在高温下反应 D．Al粉与MnO2在高温下反应【答案】B【解析】A．电解氧化铝冶炼铝，属于金属冶炼的原理，故A不选；B．铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，没有金属单质生成，不属于金属冶炼，故B选；C．铁矿石与焦炭在高温下反应生成铁单质，属于金属冶炼的原理，故C不选；D．铝粉与二氧化锰在高温下反应生成锰金属单质，属于金属冶炼的原理，故D不选；故选B。6．有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是A．煤和水煤气都属于化石燃料B．煤中含有出炉煤气、煤焦油、焦炭等物质C．①是将煤在空气中加强热使其分解的过程D．②是煤的气化方式之一【答案】D【解析】A．水煤气属于二次能源，不是化石燃料，A错误；B．煤干馏后能得到这些物质，但煤本身并不含这些物质，B错误；C．①是煤的干馏，但不能在空气中，需隔绝空气，C错误；D．煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程，煤干馏得到的焦炭和水蒸气在高温下生成水煤气是煤的气化方式之一，D正确；答案为D。7．下列有关石油及石油加工的说法中，正确的是A．石油是各种液态烃的混合物B．常压分馏的原料是重油C．由分馏塔分馏出的各馏分均是混合物D．减压分馏的主要产品有汽油、润滑油、煤油和沥青【答案】C【解析】A．石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物，石油的大部分是液态烃，同时在液态烃中溶有气态烃和固态烃，选项A错误；B．常压分馏的原料是石油，减压分馏的原料是重油，选项B错误；C．无论是常压分馏还是减压分馏，由分馏塔出来的各馏分都是不同沸点范围的蒸馏产物，每一种馏分仍然是多种烃的混合物，选项C正确；D．常压分馏的主要产品有汽油、柴油、煤油等，减压分馏的主要产品是润滑油、石蜡、燃料油、沥青等，选项D错误；答案为C。8．下列叙述不正确的是A．根据一次能源与二次能源的划分，火电应为二次能源B．煤、石油、天然气均为不可再生能源C．风电是将风能转化为机械能，然后转化为电能D．在火力发电时，燃料燃烧可以将全部的化学能转化为热能【答案】D【解析】A．由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，火电应为二次能源，故A正确；B．煤、石油、天然气都是化石能源，属于不可再生能源，故B正确；C．风力发电主要是将风能转化为风轮的机械能，再通过发电机转化为电能，故C正确；D．在火力发电时，燃料燃烧将化学能转化为热能、光能等形式的能量，热能转化为机械能，机械能转化为电能，故D错误；故选D。9．下列有关金属的工业制法中正确的是A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液D．制镁：用Al和MgO在高温下发生铝热反应制Mg【答案】B【解析】A．用金属钠置换熔融氯化钛(TiCl4)中的钛制钛，故A错误；B．用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物炼铁，故B正确；C．用海水为原料制得精盐，再电解熔融的NaCl制钠，故C错误；D．电解熔融MgCl2制Mg，故D错误；选B。10．下列有关煤化工和石油化工的说法正确的是A．石油的炼制过程都是化学变化B．煤干馏的液态产物主要有煤焦油、粗氨水C．石油裂解是为了提高汽油等轻质油的产量D．煤的液化是物理变化，煤的气化是化学变化【答案】B【解析】A．石油的分馏属于物理变化，A错误；B．煤通过干馏产生焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等，B正确；C．石油裂解的主要目的是为了获得乙烯，石油裂化是为了提高汽油等轻质油的产量，C错误；D．煤的液化是煤与某些物质发生化学反应，生成液态的燃料，属于化学变化，D错误；答案为B。二、填空题11．焦炭是煤干馏的一种重要产品。(_____)【答案】正确【解析】煤干馏指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程，所以该说法正确，故答案为：正确。12．请将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上(每一项只填写一种方法)。①分馏②液化③气化④裂化⑤裂解⑥干馏⑦蒸馏(1)把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等。______(2)从原油中分离出汽油、煤油、柴油等。______(3)将重油转化为汽油。

______【答案】(1)⑥(2)①(3)④【解析】(1)把煤隔绝空气加强热，得焦炉气、煤焦油和焦炭等过程属于煤的干馏，故答案为⑥；(2)根据原油中各组分沸点不同，从原油中分离出汽油、煤油、柴油等方法是分馏，故答案为①；(3)将由长碳链组成的重油转化为短碳链组成的汽油的过程为裂化，故答案为④。13．1mol某链烃A在一定条件下裂化为1mol烷烃B和1mol烯烃C，B、C混合气体密度是相同条件下H2密度的14.5倍，计算回答：(1)A的可能结构简式和名称______。(2)B、C烃可能是什么______？(3)若1molB完全燃烧需O2的物质的量是整数时，C只能是什么物质？______【答案】(1)CH3CH2CH2CH3(丁烷)、(CH3)2CHCH3[2—甲基丙烷(或异丁烷)](2)B是乙烷，C是乙烯；或B是甲烷，C是丙烯(3)C3H6【解析】1mol某链烃A在一定条件下裂化为1mol烷烃B和1mol烯烃C，则A为烷烃，B、C混合气体密度是相同条件下H2密度的14.5倍，则B和C的混合气的平均相对分子质量为29。(1)B、C混合气体的平均相对分子质量为2×14.5=29，则A的相对分子质量为58，烷烃A为C4H10。丁烷有两种同分异构体，正丁烷（或丁烷）和异丁烷（或2-甲基丙烷），结构简式分别为CH3CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH3。(2)C4H10可能的裂解方式有：C4H10C2H6+C2H4，C4H10CH4+C3H6，则B是乙烷，C是乙烯；或B是甲烷，C是丙烯。(3)若B是乙烷，则1mol乙烷完全燃烧需O23.5mol，不合题意。若B是甲烷，则1mol甲烷完全燃烧需O22mol，符合题意。B是甲烷，则C是丙烯。四、实验题14．海带灰中富含以I-形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如图所示：干海带海带灰滤液I2(1)灼烧海带所用的主要仪器名称是__(填序号)。a.坩埚

b.试管

c.蒸发皿

d.烧杯(2)向酸化的滤液中加过氧化氢溶液，写出该反应的离子方程式：__。(3)反应结束后，加入CCl4作萃取剂，采用萃取分液的方法从碘水中提取碘，主要操作步骤如图所示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3步实验操作中，不正确的是__(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。【答案】

a

2H++2I-+H2O2=I2+2H2O

Ⅲ【解析】(1)灼烧海带时所用的主要仪器名称是坩埚；(2)加入和的作用为将氧化为，发生反应的离子方程式为；(3)振荡、静置分层操作均合理，而分离时应先让下层液体从分液漏斗的下口流出，然后将上层液体从分液漏斗的上口倒出，故操作Ⅲ不合理。15．工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分过程如图所示。某课外小组在实验室模拟上述过程设计了如图所示装置进行实验(所有橡胶制品均已被保护，夹持装置已略去)。(1)A装置中通入a气体时，发生反应的离子方程式为_____。(2)A装置中通人a气体一段时间后，停止通入，改通入热空气。通入热空气的目的是____。(3)实验过程中，B装置中产生的两种主要阴离子为_____。(4)C装置的作用是____。【答案】

Cl2+2Br-=2Cl-+Br2

将单质溴从蒸馏烧瓶中吹出

、Br-

吸收未反应完的Cl2、Br2、SO2等有毒气体，防止污染空气【解析】(1)根据工业流程可知a气体是氯气，能把溴离子氧化成单质溴，发生反应的离子方程式是Cl2+2Br-=2Cl-+Br2；(2)通入的热空气能将单质溴从蒸馏烧瓶中吹出；(3)根据工业流程可知b气体是SO2，Br2能把SO2氧化成H2SO4，而自身被还原为Br-，所以B装置中产生的两种主要阴离子为、Br-；(4)氢氧化钠溶液能吸收未反应完的Cl2、Br2、SO2等有毒气体，防止污染空气。16．如图是实验室干馏煤的装置图，根据图示回答下列问题。(1)指出图中仪器名称：b___________；d___________。(2)装置c的作用是___________，d中的液体有___________和___________。煤焦油可以通过___________的方法使其中的重要成分分离出来。(3)e处点燃的气体是___________，火焰的颜色是___________色。(4)下列叙述错误的是___________。A．煤发生了化学变化B．d中液体的pH＞7C．d中液体只有一层D．e处的气体可以还原氧化铜，可以使溴水褪色【答案】(1)

硬质玻璃管

U型管(2)

将干馏生成的气体进行降温和冷凝

粗氨水

煤焦油

分馏(3)

焦炉气

蓝(4)C【解析】本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，d中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。(1)由图示可知，b为硬质玻璃管，d为U形管。(2)c装置将干馏生成的气体进行降温和冷凝，粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集，煤焦油是有机物的液态混合物，应采用分馏的方法分离。(3)e处点燃的应是焦炉气，焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2，燃烧产生蓝色火焰。(4)A．干馏煤的过程中生成了新物质，属于化学变化，A正确；B．粗氨水和煤焦油在d中聚集，因此液体显碱性，pH＞7，B正确；C．d中的液体为粗氨水和煤焦油，煤焦油密度大，故可以分层，C错误；D．e处气体是焦炉气，焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2，氢气、一氧化碳具有还原性，可以还原氧化铜；乙烯可以使溴水褪色，D正确；答案选C。17．I.回答下列问题(1)粗食盐常含有少量K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等杂质离子，实验室提纯NaCl的流程如下：提供的试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、75%乙醇、四氯化碳①欲除去溶液Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO，选出a所代表的试剂，按滴加顺序依次为___________(只填化学式)。②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的试剂为___________。Ⅱ．工业上用活性炭吸附海带提碘后废水中的I-制取I2，其流程如图：(2)向废水中加入NaNO2并调节pH＜4，写出此反应的离子方程式：___________。(3)写出该流程加入HCl调节pH发生的反应的离子方程式：___________。(4)工业上虚线框内流程还可用下图操作代替，试评价图中替代流程的优点：___________(写出一条即可)。【答案】(1)

①BaCl2、NaOH、Na2CO3

75%乙醇(2)2NO＋4H＋＋2I-=2NO↑＋I2＋2H2O(3)H＋＋OH-=H2O、IO＋5I-＋6H＋=3I2＋3H2O(4)减少了化学药品的投入量，使成本大大降低(或生产环节减少；或药品对设备无腐蚀性等)【解析】I：欲除去溶液Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO，每一步为了除尽杂质，所需试剂应该过量，则碳酸钠应该在氯化钡试剂之后，这样碳酸钠可以除去过量的氯化钡，故滴加试剂顺序依次为BaCl2、NaOH、Na2CO3，过滤除去沉淀分离出滤液加入盐酸调节pH，得到氯化钠溶液，蒸发浓缩冷却结晶分离出氯化钠晶体，使用75%乙醇洗涤除去钾离子烘干得到氯化钠。Ⅱ：废水加入亚硝酸钠调节pH，发生氧化还原反应生成碘单质，使用活性炭吸附后分离出来，然后加入浓热氢氧化钠进行洗脱，得到溶液加入氯化氢气体反应生成碘单质，使用热空气吹出得到碘。(1)①欲除去溶液Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO，钙离子和碳酸根离子生成碳酸钙沉淀，镁离子、铁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁和氢氧化铁沉淀，钡离子和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，由于每一步为了除尽杂质，所需试剂应该过量，则碳酸钠应该在氯化钡试剂之后，这样碳酸钠可以除去过量的氯化钡，故选出a所代表的试剂，按滴加顺序依次为BaCl2、NaOH、Na2CO3（或NaOH、BaCl2、Na2CO3合理即可）；②根据所提供的试剂，洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的试剂为75%乙醇，75%乙醇可以溶解氯化钾，且具有易挥发性便于氯化钠晶体烘干；(2)由流程可知，向废水中加入NaNO2并调节pH＜4，反应生成一氧化氮，则反应为碘离子和亚硝酸根离子生成碘和一氧化氮，离子方程式：2I-+2NO+4H+=I2+2NO↑+2H2O；(3)洗脱过程中加入浓热的氢氧化钠，氢氧化钠和碘反应生成碘化钾和碘酸钾，再加入HCl调节pH发生反应为氯化氢和氢氧化钠生成氯化钠和水，OH-+H+=H2O、碘离子和碘酸根离子、氢离子生成碘单质，5I-+IO+6H+=3I2+3H2O；(4)工业上虚线框内流程为分离提纯碘单质的过程，替代流程直接使用干燥高温分离出碘单质，优点为减少了化学药品的使用降低成本、不使用酸和碱减少对设备的腐蚀等。18．海带中含有丰富的碘。资料显示：海带中碘元素以I的形式存在；苯的沸点是80.1℃；单质碘在高于150℃时易升华。某兴趣小组同学根据查阅的资料，设计下列实验方案，欲从海带中提取碘。请回答下列问题：(1)步骤①②的实验目的是_________。(2)步骤③中实验操作的名称是__________。(3)步骤④中可供选用的试剂有、和(含稀硫酸)，你认为最合适的试剂是________。(4)步骤⑤中提取碘时使用的主要玻璃仪器是________。(5)步骤⑥中从含碘的苯溶液中获得固态的单质碘，应采用的方法是_______(填序号)。a．过滤

b．冷却结晶

c．加热蒸发

d．水浴蒸馏【答案】

将海带中的溶解到水中

过滤

(含稀硫酸)

分液漏斗

d【解析】（1）海带中含有碘离子，经操作①灼烧和操作②浸泡后，可使海带中的碘离子溶于水，则步骤①②的实验目的是将海带中的溶解到水中，故答案为：将海带中的溶解到水中；（2）固体和溶液分离采用过滤操作，步骤③是将海带灰的悬浊液过滤得到含有碘离子的溶液，则步骤③中实验操作的名称为过滤，故答案为：过滤；（3）氯气或溴单质与含有碘离子的溶液反应生成的含碘溶液中含有氯离子或溴离子，而过氧化氢的还原产物是水，酸性条件下与含有碘离子的溶液反应生成的含碘溶液中不含有其他杂质，则步骤④中将碘离子氧化得到含有单质碘溶液最合适的试剂是含有硫酸的过氧化氢溶液，故答案为：(含稀硫酸)；（4）步骤⑤中提取碘利用的是萃取分液的方法，使用的主要玻璃仪器是分液漏斗，故答案为：分液漏斗；（5）苯的沸点低，易挥发，而碘为固体，分离碘的苯溶液应用水浴蒸馏的方法分离碘和苯，d正确，故答案为：d。19．铝热反应原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等，实验室铝热反应的实验装置如图所示。(1)该实验步骤如下：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都是四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的_______(填仪器名称)。把5g炒干的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。(2)图中漏斗的材质是_______(填“玻璃”或“纸”)。(3)镁条的作用是_______。(4)实验现象有：①_______；②_______；③_______。(5)待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是_______珠。(6)写出该反应的化学方程式：_______；在冶金工业上也常用这一反应原理来冶炼_______(填字母)。A．不活泼金属

B．较活泼金属C．稀有金属

D．高熔点金属【答案】

蒸发皿

纸

利用镁条燃烧放出的热量促使氧化铁和铝发生剧烈反应

镁条剧烈燃烧

反应剧烈，放出大量的热，发出耀眼的光芒

纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落下

铁

2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe

D【解析】(1)根据装置图可知盛有细沙的仪器名称为蒸发皿；(2)在进行铝热实验时，为实验安全，便于反应产生的熔融铁及氧化铝掉落至盛有细沙的蒸发皿中，图中漏斗的材质是纸质的；(3)在点燃时M