- 化学与资源开发利用
- 共19748题
海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的100多种元素，在海水中可以找到80多种。海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。回答下列问题：
(1)蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法，技术和工艺比较完备，但由于使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大。为克服蒸馏法海水淡化的缺陷，请你对蒸馏法淡化海水的工艺提出一条改进建议______________________。
(2)使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式______________。
(3)空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，流程如下（苦卤：海水蒸发结晶分离出食盐后的母液）
Ⅰ．反应②的离子方程式为__________________________
Ⅱ．从反应③后的四氯化碳溶液中分离出单质溴的方法是_______________
(4)苦卤中含有NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4。用简要的文字说明如何测定苦卤中MgCl2的含量__________________________。
正确答案
(1)充分利用潮汐能、风能、太阳能等海边富有的洁净能源（其他合理答案也可）
(2)CH2=CHCOONa
(3)I.SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-；Ⅱ蒸馏
(4)先用足量的BaCl2溶液沉淀SO42-，求出SO42-的物质的量n(SO42-)。然后用足量NaOH溶液使Mg2+完全沉淀，求出Mg2+的总物质的量n(Mg2+)总，再用n(Mg2+)总减去 n（SO42-）即得MgCl2的物质的量
工业“从海水中提取镁”的流程图如图所示：
步骤为：
①将海边大量的贝壳煅烧成生石灰，并将生石灰制成石灰乳；
②将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）2沉淀；
③在Mg（OH）2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2•6H2O；
④将MgCl2•6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；
⑤电解熔融的氯化镁可得到Mg．
（1）步骤①中涉及的化学方程式为______．
（2）步骤③中的蒸发利用风吹日晒完成，但在实验室中蒸发操作时需要的主要仪器有______、______、酒精灯、三角架等．
（3）海水中的镁以Mg抖形式存在，设计步骤②③将Mg2+转化为Mg（OH）2又重新转化为Mg2+的目的是______．
（4）步骤④中的“一定条件”指的是______，目的是______．
（5）上述流程中，在降低成本、减少污染方面做了一些工作，请写出其中一点：
（6）有同学认为：可以在步骤②后加热Mg（OH）2得到MgO，再电解熔融的MgO制金属镁，以简化实验步骤，体现实验的简约性原则．你是否同意该同学的观点______（填“同意”或“不同意”），理由为______．
正确答案
（1）碳酸钙加热分解产生氧化钙和二氧化碳，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，方程式分别为：CaCO3
故答案为：CaCO3
（2）蒸发过程所用到的仪器有蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、三角架、坩埚钳等，
故答案为：蒸发皿，玻璃棒；
（3）海水中镁离子的浓度低，需要富集镁元素，提高Mg2+的浓度；
故答案为：提高Mg2+的浓度，起到富集的作用；
（4）MgCl2在加热时易水解生成氢氧化镁沉淀，此时应防止水解，则应在HCl氛围中，同时可以带走水蒸气；
故答案为：在HCl气流中；抑制MgCl2水解成Mg（OH）2；可以带走水蒸气；
（5）电解产生的Cl2用于制取HCl气体，实现盐酸循环利用，减少了环境污染，
故答案为：电解产生的Cl2用于制取HCl气体；
（6）MgO熔点远高于MgCl2，应注意节约能源，可用氯化镁代替．
故答案为：不同意；因为MgO熔点很高，熔融时耗费大量的能量增加生产成本．
（1）能源是当今社会发展的三大支柱之一。天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，主要成分为甲烷，甲烷燃烧的化学方程式为：__________ ， 标准状况下，11.2L甲烷燃烧时，转移电子的物质的量为__________ mol。 在如下图构想的物质循环中太阳能最终转化为 _________能。
（2）钢铁的腐蚀现象非常普遍，电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因，某同学按下图进行钢铁腐蚀的模拟，则负极的电极反应式为________ ， 正极的电极反应式为 _________。 【提示：电化学的总反应式为2Fe+2H2O+O2==2Fe(OH)2】
（3）海水化学资源的开发利用具有重要的意义和作用，下图是海带中提取碘的示意图：
操作①的名称是_________ ；反应②的离子方程式是__________ ，下述物质中不可做试剂③的是____________ 。
A．乙醇
B．苯
C．乙酸
D．四氯化碳
正确答案
（1）CH4 +2O2
（2）2Fe - 4e- == 2Fe2+， O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （3）溶解、过滤； H2O2 +2I-+2H+ = 2H2O + I2； AC。
海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的100多种元素中，有80多种可以在海水中找到。海洋是一个远未被完全开发的、巨大的化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。回答下列问题：
(1)蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法，其技术和工艺比较完备，但大量使用燃煤，能耗多、排污量大。为克服 蒸馏法淡化海水的缺陷，请你对蒸馏法淡化海水的工艺提出一条改进建议：____。
(2)使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式：____。
(3)空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，流程如下（苦卤：海水蒸发结晶分离出食盐后的母液）：
a．反应②的离子方程式为____，
b．从反应③后的四氯化碳溶液中分离出单质溴的方法是____。
(4)苦卤中含有NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4。如何测定苦卤中MgCl2的含量：___ （用简要的文字说明）。
正确答案
(1)充分利用潮汐能、风能、太阳能等海边富有的洁净能源
(2) CH2 ==CHCOONa
(3)SO2+Br2+2H2O==4H++2Br-+SO42- ；蒸馏
(4)先用足量BaCl2溶液沉淀硫酸根离子，求出硫酸根离子的总量，并求出MgSO4的量，然后用足量NaOH溶液沉淀Mg2+，求出总的Mg2+的量，减去MgSO4中的Mg2+的量得到MgCl2的量
海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的100多种元素，在海水中可以找到80多种。海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。回答下列问题：
⑴ 蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法，技术和工艺比较完备，但由于使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大。为克服蒸馏法海水淡化的缺陷，请你对蒸馏法淡化海水的工艺提出一条改进建议_______________________________。
⑵ 使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式__________________________。
⑶ 空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，流程如下（苦卤：海水蒸发结晶分离出食盐后的母液）：
① 反应②的离子方程式为_________________________；② 从反应③后的四氯化碳溶液中分离出单质溴的方法是_________________________________。
⑷ 苦卤中含有NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4。用简要的文字说明如何测定苦卤中MgCl2的含量________________________________________。
正确答案
⑴充分利用潮汐能、风能、太阳能等海边富有的洁净能源
⑵CH2＝CHCOONa
⑶①SO2＋Br2＋2H2O＝4H＋＋2Br－＋SO42－②蒸馏
⑷先用足量BaCl2溶液沉淀硫酸根离子，求出硫酸根离子的总量，并求出MgSO4的量，然后用足量NaOH溶液沉淀Mg2+，求出总的Mg2+，减去MgSO4中的Mg2+得到MgCl2的量。
海水占地球储水总量的97.2%，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。
（1）海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表______族。
（2）目前，国际上使用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将水变成蒸汽，蒸汽经冷却而得高纯度淡水。由此可判断蒸馏法是_________（填“物理变化”或“化学变化”）。
（3）工业上利用电解饱和食盐水的方法，可制得重要的化工产品，反应式为食盐+H2O(电解）
（4）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。该方法流程如下：
请写出②、④的化学反应方程式_____________________________ ；
________________________________。
正确答案
（1）IA
（2）物理变化
（3）NaCl；585
（4）NaOH+SO2 = NaHSO3；NaHSO3+HCl = NaCl+H2O+SO2↑
写出下列物质的转化或分离方法(每一项只填写一种方法)。
（1）把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等____________
（2）将重油转化为汽油____________
（3）将海水淡化____________
正确答案
（1）干馏
（2）裂化
（3）蒸馏
开发海洋，维持海洋的可持续发展是每个地球公民的神圣职责．请回答下面关于海洋的几个问题：
①近年来，我国沿海经常发生大面积的“赤潮”，造成养殖业重大损失．赤潮的发生主要是因为藻类的疯狂生长，与藻类疯长密切相关的元素是______和______（填元素符号）．
②海水淡化是国际上研究的热点问题，我国科学家在利用高分子膜进行海水淡化的研究上取得了一些成绩．如图，左侧为海水，右侧为经过一段时间后由左侧经高分子膜渗透得到的淡水，该变化是______变化（填“物理”或“化学”）．
正确答案
①造成赤潮现象主要是水体中富集大量营养元素造成，营养元素是指N、P等，故答案为：N；P；
②用高分子膜使海水淡化，类似于过滤，没有生成其他物质，所以海水淡化是物理变化，故答案为：物理．
工业上从海水中提取溴的方法如下：①将蒸馏（制淡水）后浓缩的海水用硫酸进行酸化；②向酸化的海水中通入足量氯气，使溴离子转化为溴单质；③向上述溶液中通人空气和水蒸气，将溴单质吹人盛有二 氧化硫水溶液的吸收塔内转化成氢溴酸；④向吸收塔内通入适量的氯气；⑤用四氯化碳萃取吸收塔中的溴单质。请完成下列问题：
(1)在实验室中蒸馏海水制淡水时，常用的仪器除了酒精灯、锥形瓶、牛角管、冷凝管、石棉网及必要的夹持仪器，还需要的玻璃仪器有__________；蒸馏时加入碎瓷片的作用是_________。
(2)步骤②中反应的离子方程式为____________________。
(3)步骤③的目的是使溴单质富集，试写出溴单质与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：___________；反应中氧化剂是__________（写化学式），1 mol 氧化剂在反应中得到______mol电子。
(4)下列能代替四氯化碳来萃取溴的试剂是______（填序号）。
A．盐酸
B．酒精
C．乙酸
D．苯
正确答案
(1)蒸馏烧瓶；防止暴沸
(2)Cl2+2Br- = Br2+2Cl
(3) SO2+Br2+2H2O = 2HBr+H2SO4；Br2；2
(4)D
海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下图：
(1)步骤I中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，其目的为____________________；
(2)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，反应方程式为__________________；
(3)Br-的检验主要试剂是__________，离子方程式为_______________________；
(4)从工业溴中提纯溴，查阅了有关资料，Br2的颜色为__________ ，沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性；
(5)上述工业残留液中有少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，反应的离子方程式为_________________，反应后其分离操作是________。
正确答案
(1)富集溴元素
(2)Br2+SO2+2H2O = H2SO4+2HBr
(3)AgNO3；Ag++Br- = AgBr↓
(4)深红棕色
(5)Cl2+2Br- = Br2+2Cl-；分液（或蒸馏）
海水中含有大量的氯化镁，从海水中提取镁的生产流程如图所示：
回答下列问题：
操作①主要是指______．试剂①可选用______，该反应的离子方程式为______．操作②是指______，经操作③最终可得金属镁，该反应的化学方程式是______．
正确答案
氢氧化镁是难溶性的固体，将不溶性的固体和溶液分离的方法是过滤，氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，离子方程式为：Mg（OH）2+2H+=Mg 2++2H2O，从溶液中析出固体采用蒸发结晶的方法，镁是活泼金属，在工业上采用电解氯化镁的方法冶炼镁，其电解反应方程式为：MgCl2
故答案为：过滤，盐酸，Mg（OH）2+2H+=Mg 2++2H2O，蒸发结晶，MgCl2
（附加题）海水中化学资源的综合开发利用，已受到各国的高度重视．Br2和Mg等两种单质都可以从海水中提取，下图为提取它们的主要步骤：
请回答：
Ⅰ．从海水中提取的溴占世界溴年产量的1/3，主要方法就是上述流程中的空气吹出法．
（1）制取Br2时第一次通入Cl2时发生反应的离子方程式是______．
（2）吸收塔中反应的离子方程式是______．
由（1）、（2）可知，SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是______．（用“＞”表示）
Ⅱ．镁及其合金是用途很广的金属材料，而目前世界上60%的镁就是从海水中按上述流程提取的．
（1）上述流程中为了使MgSO4完全转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用______（写化学式）．
（2）加入试剂②后反应的离子方程式是______．
（3）步骤①包括加热、蒸发、冷却、结晶、______．
（4）通电时无水MgCl2在熔融状态下反应的化学方程式是______．
Ⅲ．上述流程在生产溴和镁的同时还可以制得其他化工物质，比如制备耐火材料氧化镁和盐酸．生产方法是：
①将氯化镁晶体（MgCl2•6H2O）加热到523℃以上，该晶体可以分解得到耐火材料氧化镁和两种气态化合物，其中一种气体常温下为无色液体．
②将两种气体冷却至室温，再根据需要，加入不同量的水，就可得到不同浓度的盐酸．
（1）MgCl2•6H2O在523℃以上分解的化学方程式是______．
（2）现用1molMgCl2•6H2O分解所得的非固体产物来制取密度为1.19g/cm3的盐酸溶液168mL，需加水______g（精确到0.1），该盐酸中溶质的物质的量浓度是______mol/L（精确到0.1）．
正确答案
I．（1）浓缩溴水与试剂①反应得到氢氧化镁，剩余混合液中含有的是溴离子，通入氯气后，氯气与溴离子反应生成单质溴和溴离子，其离子方程式是Cl2+2Br-═2Cl-+Br2．
故答案为：Cl2+2Br-═2Cl-+Br2；
（2）单质溴经过空气吹出法后被富集在吸收塔，通入的二氧化硫与单质溴反应生成硫酸和氢溴酸，其化学方程式是：Br2+SO2+2H2O═2H2SO4+2HBr，即其离子方程式为Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-．在氧化还原反应中氧化剂的氧化性比氧化产物的氧化性强，根据Cl2+2Br-═2Cl-+Br2得，氧化性Cl2＞Br2．根据得Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-，氧化性Br2＞SO2．即氧化性为Cl2＞Br2＞SO2．故答案为：Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-；Cl2＞Br2＞SO2；
II．（1）浓缩溴水与试剂①反应得到氢氧化镁，则试剂①可以是氢氧化钠或氢氧化钙，故答案为：NaOH；
（2）氢氧化镁与试剂②反应得到氯化镁，则试剂②必是盐酸，反应的化学方程式是Mg（OH）2+2HCl═MgCl2+2H2O，其离子方程式是Mg（OH）2+2H+═Mg2++2H2O，
故答案为：Mg（OH）2+2H+═Mg2++2H2O；
（3）要从氯化镁溶液得到含结晶水的氯化镁，就需要蒸发、冷却、结晶，并通过过滤把固体从溶液中分离出来，故答案为：过滤；
（4）电解熔融状态的无水氯化镁可以得到氯气和镁单质，即MgCl2（熔融）
III．（1）根据题意MgCl2•6H2O在523℃以上分解，实际上是MgCl2•6H2O高温失水形成氯化镁溶液，氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢，然后氢氧化镁高温下分解得到氧化镁，即MgCl2•6H2O在523℃以上分解得到的应该是氧化镁、氯化氢和水，其化学方程式是MgCl2•6H2O
（2）得到的盐酸的质量是1.19g/cm3×168mL═199.92g．根据MgCl2•6H2O
因为该盐酸中含有2molHCl，体积为0.168L，则c（HCl）═
故答案为：36.9g；11.9．
目前世界上60%的镁是从海水中提取的，某校学生设计从海水中提取镁的实验流程如下图．请思考并回答：
I．上述实验过程中涉及的①、②、③反应属于氧化还原反应的是______（填序号）．
II．从海水中提取镁的过程中，为实现对镁离子的富集，有三种预设方案：
A．直接往海水中加沉淀剂；
B．加热蒸发海水后，加入沉淀剂；
C．利用晒盐后的苦卤水，加入沉淀剂．
通过分析比较，你认为方案______正确（填序号），其理由是______．
III．从海水中提取镁的过程中，另一重要的环节是实现对Mg2+的分离．
（1）为了使镁离子完全沉淀下来，若加入足量的试剂甲为澄清的石灰水，其反应的离子方程式为______．
（2）加入试剂甲后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是______（填实验操作名称）．
正确答案
①的反应为MgSO4+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaSO4，元素的化合价未变，不是氧化还原反应；
②的反应为：Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O，元素的化合价未变，不是氧化还原反应；
③反应为：MgCl2
故答案为：③；
II．A．直接往海水中加沉淀剂，因海水中镁离子浓度小，使用的沉淀剂的量较大，且不利于收集氢氧化镁，故A错误；
B．加热蒸发海水后，加入沉淀剂，因高温蒸发海水，消耗的能源多，成本太高，故B错误；
C．利用晒盐后的苦卤水，加入沉淀剂，因节约能源，成本低，与选项A相比镁离子浓度高，有利于镁元素的富集，故C正确；
故答案为：C；该方法因Mg2+浓度大，节约能源，成本较低；
III．（1）根据镁离子能与氢氧根离子反应生成沉淀：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，故答案为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；
（3）因Mg（OH）2不溶于水，可用过滤的方法进行分离，故答案为：过滤．
如图是海水资源综合利用的示意图．请回答：
（1）海水制盐的方法是______，过程a中主要的操作方法是______；
（2）过程b中电解熔融MgCl2的化学方程式为______；
（3）过程c中电解饱和食盐水的化学方程式______．
正确答案
（1）海水制盐的方法是将海水中的水蒸发从而得到氯化钠晶体的过程，氯化镁的结晶水合物失去结晶水的过程是蒸发，但是要在氯化氢气流中进行，因为镁离子易水解，故答案为：蒸发结晶；蒸发；
（2）电解熔融的氯化镁可以得到金属镁和氯气，方程式为：MgCl2
（3）电解饱和食盐水可以得到烧碱、氢气和氯气，方程式为：2NaCl+2H2O
如图是某化工厂对海水资源的综合利用的示意图．
（1）目前国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法．蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏法是：______（填物理变化、化学变化）
（2）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”．电解饱和食盐水的离子方程式为：______．阳极产生气体的如何检验______．利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸100t，最少需要消耗食盐：______t．
（3）分离出粗盐的母液中含有Mg2+，从图中可看出对母液进行一系列的加工可制得金属镁．
①在母液中加入石灰乳所起的作用是：______．
②从充分利用当地海洋化学资源，就地取材，经济效益的角度考虑，生产生石灰的原料可是：______．
③电解熔融氯化镁的化学方程式是：______．
④氮气和氩是两种化学性质相对稳定的气体，都可用做白炽灯的填充气体．但工业上冷却电解无水氯化镁所得的镁蒸气时，却选择稀有气体氩．试用化学反应方程式解释不选用氮气的原因：______．
正确答案
（1）蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，水的状态变化，属于物理变化；故答案为：物理变化；
2）电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，同时溶液中生成氢氧化钠，方程为：2Cl-+2H2O
HCl～NaCl
36.5t 58.5t
所以最少需要消耗食盐58.5t；
故答案为：2Cl-+2H2O
（3）①氢氧根离子能与镁离子反应生产氢氧化镁沉淀，所以在母液中加入石灰乳所起的作用是提供氢氧根离子和镁离子反应生产氢氧化镁；
故答案为：提供氢氧根离子和镁离子反应生产氢氧化镁；
②贝壳的主要成分为碳酸钙，碳酸钙加热分解得到氧化钙，氧化钙与水反应生成石灰乳，所以生产生石灰的主要原料是贝壳；
故答案为：贝壳；
③电解熔融氯化镁生成Mg和氯气，反应方程式为：MgCl2
④镁是活泼的金属，它能和氮气反应，生成氮化镁，3Mg+N2
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