2018年高中化學 第二單元 化學與資源開發(fā)利用 2.2.2 海水中溴、鎂及重水的提取同步配套練習 新人教版選修2.doc

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第2課時　海水中溴、鎂及重水的提取 課時過關能力提升 1我國十分重視海水資源的綜合利用,下列物質不需經化學變化就能從海水中獲得的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.氯、溴、碘 B.鈉、鎂、鋁 C.燒堿、氫氣 D.食鹽、淡水 解析：海水中氯、溴、碘、鈉、鎂、鋁等元素都以離子形式存在,獲得A、B、C三項中的物質需發(fā)生化學變化;海水淡化、海水曬鹽發(fā)生的是物理變化。 答案：D 2由海水制備無水氯化鎂,主要有以下步驟:①在一定條件下脫水干燥;②加熟石灰;③加鹽酸;④過濾;⑤濃縮結晶。其先后順序正確的是(　　) A.②④⑤③① B.②④③⑤① C.③④②⑤① D.③②④①⑤ 解析：由海水制備無水氯化鎂的主要步驟是先將海水中的成分氯化鎂轉變?yōu)闅溲趸V,即②步為第一步驟,④過濾,得到氫氧化鎂,再用③加鹽酸的方法,將其變?yōu)槁然V溶液,濃縮結晶,在一定條件下脫水干燥即可得到無水氯化鎂。 答案：B 3從海水中可以提取溴,主要反應為2Br-+Cl22Cl-+Br2,下列說法中正確的是(　　) A.溴離子具有氧化性 B.氯氣是還原劑 C.該反應屬于復分解反應 D.氯氣的氧化性比溴單質強 解析：溴離子不能再得電子,沒有氧化性。反應中氯氣得電子,是氧化劑,溴單質為氧化產物,氧化性:Cl2>Br2。該反應屬于氧化還原反應。 答案：D 4從海水中可獲得的在常溫下為液體的單質是(　　) A.Mg B.K C.Br2 D.I2 解析：海水中除含H、O兩種元素外,還含有Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等元素,其中只有Br2單質常溫下為液體。 答案：C 5以鹵水為原料,用下列方法制取鎂,其中可行的是(　　) A.直接電解鹵水在陰極得鎂 B.向鹵水里加鈉可置換出鎂 C.鹵水與石灰水混合,過濾,洗滌,取沉淀煅燒得氧化鎂,用氫氣還原氧化鎂得鎂 D.鹵水與石灰乳混合,過濾,洗滌,取沉淀加鹽酸溶解得MgCl2溶液,將溶液加熱蒸發(fā)濃縮,再冷卻結晶,晶體在氯化氫氣氛中加熱脫水得無水MgCl2,電解熔融MgCl2得鎂 解析：A項電解,陰極生成H2;B項中Na首先與水反應,不能置換出Mg;C項中H2不能把Mg還原出來;只有D項合理。 答案：D 6為了探索月球上是否有生命存在的痕跡,需要分析月球巖石中是否包藏有碳氫化合物(當然這僅僅是探索的第一步)。科學家用氘鹽酸(DCl)和重水(D2O)溶液處理月球的巖石樣品,對收集的氣體加以分析。結果只發(fā)現有一些氣體狀態(tài)的碳氘化合物。這個實驗不能用普通鹽酸的理由是(　　) A.普通鹽酸的酸性太強 B.普通鹽酸具有揮發(fā)性 C.普通鹽酸無法和巖石中的碳化物反應 D.無法區(qū)別巖石中含有的是碳化物還是碳氫化合物 解析：此處用DCl和D2O的目的,是利用D區(qū)別于H,便于區(qū)別月球巖石中含有碳化物還是碳氫化合物。故選D。 答案：D 7如圖所示,利用海水可提取很多重要的化工原料。 海水粗鹽精鹽氯堿工業(yè)母液Mg(OH)2MgCl26H2O無水MgCl2 NaBrBr2飽和Na2CO3溶液吸收Br2 下列有關說法正確的是(　　) A.第①步中除去粗鹽中的 B.第②步中工業(yè)上可采用石墨為陰極,鐵為陽極,采用陽離子交換膜的電解裝置 C.第③步中結晶出的MgCl26H2O可在空氣中加熱分解制無水MgCl2 D.在第④步中溴元素被氧化,第⑤、⑥步中既有溴元素被氧化也有溴元素被還原 解析：BaCl2應加在Na2CO3之前,A錯誤;鐵為活性電極,不能作陽極,B錯誤;MgCl26H2O在空氣中加熱時易水解,得不到MgCl2,C錯誤。 答案：D 8溴是海水中的重要元素,海水中溴元素的含量一般為0.067 gL-1,曬鹽濃縮后的苦鹵中含有濃度較高的溴離子,向苦鹵中通入氯氣,可以得到溴單質。下列有關說法中不正確的是(　　) A.向苦鹵中通入氯氣,發(fā)生反應的離子方程式為2Br-+Cl22Cl-+Br2 B.向苦鹵中通入氯氣時,溴元素的化合價升高,溴元素被氧化 C.將溴單質從溴水中分離出來,可以利用裂化汽油進行萃取 D.苦鹵中通入Cl2后得到的溴單質通常要先用熱空氣或水蒸氣吹出吸收以達到富集的目的 解析：裂化汽油含有不飽和烴,易與溴水中的溴發(fā)生加成反應,因而不能作萃取劑。 答案：C 9海水是人類的資源寶庫,若把海水淡化和化工生產結合起來,既可解決淡水資源缺乏的問題,又可充分利用海洋資源。 Ⅰ.海水淡化歷史最悠久、技術最成熟的方法是　　　　　　　　　。 Ⅱ.海水中溴元素以Br-形式存在,工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如下圖: 海水溴水混合物Ⅰ含溴的空氣 液溴溴水混合物Ⅱ吸收液 (1)步驟①反應的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)步驟③反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)提取溴單質,采用蒸餾“溴水混合物Ⅱ”,而不蒸餾“溴水混合物Ⅰ”,請說明原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析：Ⅱ.步驟①是用Cl2將海水中的Br-氧化成Br2。步驟③是利用SO2吸收Br2,發(fā)生的反應為SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,可見該吸收液中c(Br-)比海水中c(Br-)大得多,然后經步驟④將Br-氧化成Br2,這樣得到富含Br2的溴水混合物Ⅱ,最后進行蒸餾獲得液溴,可節(jié)約能源,降低生產成本。 答案：Ⅰ.蒸餾法 Ⅱ.(1)2Br-+Cl2Br2+2Cl- (2)SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4 (3)“溴水混合物Ⅱ”中Br2的濃度比“溴水混合物Ⅰ”中Br2的濃度大得多,蒸餾時生產成本低 ★10海水中的氘(含HDO 0.03‰)發(fā)生聚變產生的能量,足以保證人類上億年的能源消費,工業(yè)上可采用“硫化氫—水雙溫交換法”富集HDO。其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四種物質,在25 ℃和100 ℃兩種不同的溫度下發(fā)生的兩個不同反應得到較高濃度的HDO。 (1)從物質的微粒構成看,H2O、HDO的不同點是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)如圖為“硫化氫—水雙溫交換法”所發(fā)生的兩個反應中涉及的四種物質在反應體系中的物質的量隨溫度的變化曲線。寫出100 ℃時所發(fā)生反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)工業(yè)上富集HDO的生產過程中,可以循環(huán)利用的一種物質是　　　　　。 解析：海水中的HDO富集的原理是利用“H2S+HDOHDS+H2O”,高溫下發(fā)生反應H2S+HDOHDS+H2O,低溫下發(fā)生反應HDS+H2OH2S+HDO,從而達到富集的目的。 答案：(1)氫原子種類不同、中子數目不同 (2)H2S+HDOHDS+H2O　(3)H2S ★11海水中含有豐富的化學元素,下面是某化工廠從海水中提取氯化鈉、鎂(以MgCl2形式存在)和溴(以NaBr的形式存在)及綜合利用的生產流程簡圖: (1)目前工業(yè)上主要采用離子交換膜法電解飽和食鹽水,下列關于離子交換膜電解槽的敘述錯誤的是　　　　　。 A.精制飽和食鹽水進入陽極室 B.純水(加少量NaOH)進入陰極室 C.陰極產物為氫氧化鈉和氫氣 D.電解槽的陽極用金屬鐵網制成 (2)粗鹽水含Ca2+、Mg2+、 (3)工業(yè)上采用電解熔融MgCl2的方法制得金屬鎂,電解槽中陰極的電極反應式為　　　　　　　　　。 (4)在母液中通入氯氣時發(fā)生的主要反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　。 解析：(1)電解飽和食鹽水的電解槽不能用鐵作陽極,否則鐵會被氧化而溶解。 (2)Ca2+Mg2+和電解生成的OH-會反應生成沉淀,形成的沉淀能使隔膜堵塞。除去Ca2+、Mg2+Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液,因為每次所加的除雜試劑都是過量的,過量的試劑必須在后續(xù)反應中除去,所以Na2CO3溶液要在加入BaCl2溶液之后加,以除去過量的Ba2+。 (3)Mg2+在陰極被還原為Mg。 (4)在母液中通入氯氣時可以得到溴。 答案：(1)D (2)形成沉淀使隔膜堵塞 BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液(其他合理答案也可) (3)Mg2++2e-Mg (4)2Br-+Cl2Br2+2Cl- 12下面是海水提鎂的流程圖: 請回答下列問題: (1)上述流程圖中,由貝殼制Mg(OH)2經歷了哪些化學變化(用化學方程式表示)　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、　　　　　　　　。 (2)由MgCl2得到金屬鎂的化學方程式為　　　　　　　　　　　。 (3)從經濟效益角度看,該化工廠除了廠址應選擇在海邊外,還采取了哪些措施來提高經濟效益:　　　　　　　　　　　　　　　。 解析：海水提鎂,最基本的方法就是往海水里加堿,使鎂離子轉化為氫氧化鎂沉淀,將沉淀分離出來后再加入鹽酸把它變成氯化鎂,之后經過濾、干燥、電解就可得到金屬鎂。利用海邊的貝殼制造生石灰,以降低運輸成本,將電解生成的氯氣與氫氣化合制備鹽酸,再將鹽酸與氫氧化鎂反應制氯化鎂,以實現原料的循環(huán)利用,以及將廠址選在海邊等都是為了提高經濟效益。 答案：(1)CaCO3CaO+CO2↑　CaO+H2OCa(OH)2　Ca(OH)2+MgCl2Mg (OH)2↓+CaCl2 (2)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ (3)對氯氣進行循環(huán)利用