2018高中化學(xué) 第二單元 化學(xué)與資源開發(fā)利用 2.2.2 海水中溴、鎂及重水的提取課時(shí)過關(guān)能力提升 新人教版選修2.doc

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第2課時(shí)　海水中溴、鎂及重水的提取 課時(shí)過關(guān)能力提升 1我國十分重視海水資源的綜合利用,下列物質(zhì)不需經(jīng)化學(xué)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(xiàng)中的物質(zhì)需發(fā)生化學(xué)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(jié)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(zhuǎn)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(jié)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(yīng)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(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng) D.氯氣的氧化性比溴單質(zhì)強(qiáng) 解析：溴離子不能再得電子,沒有氧化性。反應(yīng)中氯氣得電子,是氧化劑,溴單質(zhì)為氧化產(chǎn)物,氧化性:Cl2>Br2。該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。 答案：D 4從海水中可獲得的在常溫下為液體的單質(zhì)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(zhì)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(jié)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(xiàng)電解,陰極生成H2;B項(xiàng)中Na首先與水反應(yīng),不能置換出Mg;C項(xiàng)中H2不能把Mg還原出來;只有D項(xiàng)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?xì)浠衔?當(dāng)然這僅僅是探索的第一步)?？茖W(xué)家用氘鹽酸(DCl)和重水(D2O)溶液處理月球的巖石樣品,對(duì)收集的氣體加以分析。結(jié)果只發(fā)現(xiàn)有一些氣體狀態(tài)的碳氘化合物。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不能用普通鹽酸的理由是(　　) A.普通鹽酸的酸性太強(qiáng) 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(yīng) D.無法區(qū)別巖石中含有的是碳化物還是碳?xì)浠衔? 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?xì)浠衔?。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(guān)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(jié)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(yīng)加在Na2CO3之前,A錯(cuò)誤;鐵為活性電極,不能作陽極,B錯(cuò)誤;MgCl26H2O在空氣中加熱時(shí)易水解,得不到MgCl2,C錯(cuò)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(zhì)。下列有關(guān)說法中不正確的是(　　) A.向苦鹵中通入氯氣,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Br-+Cl22Cl-+Br2 B.向苦鹵中通入氯氣時(shí),溴元素的化合價(jià)升高,溴元素被氧化 C.將溴單質(zhì)從溴水中分離出來,可以利用裂化汽油進(jìn)行萃取 D.苦鹵中通入Cl2后得到的溴單質(zhì)通常要先用熱空氣或水蒸氣吹出吸收以達(dá)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(yīng),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(chǎn)結(jié)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(shù)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(yīng)的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)提取溴單質(zhì),采用蒸餾“溴水混合物Ⅱ”,而不蒸餾“溴水混合物Ⅰ”,請(qǐng)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(yīng)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(jīng)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(jìn)行蒸餾獲得液溴,可節(jié)約能源,降低生產(chǎn)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(shí)生產(chǎn)成本低 ★10海水中的氘(含HDO 0.03‰)發(fā)生聚變產(chǎn)生的能量,足以保證人類上億年的能源消費(fèi),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(zhì),在25 ℃和100 ℃兩種不同的溫度下發(fā)生的兩個(gè)不同反應(yīng)得到較高濃度的HDO。 (1)從物質(zhì)的微粒構(gòu)成看,H2O、HDO的不同點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)如圖為“硫化氫—水雙溫交換法”所發(fā)生的兩個(gè)反應(yīng)中涉及的四種物質(zhì)在反應(yīng)體系中的物質(zhì)的量隨溫度的變化曲線。寫出100 ℃時(shí)所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)工業(yè)上富集HDO的生產(chǎn)過程中,可以循環(huán)利用的一種物質(zhì)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(yīng)H2S+HDOHDS+H2O,低溫下發(fā)生反應(yīng)HDS+H2OH2S+HDO,從而達(dá)到富集的目的。 答案：(1)氫原子種類不同、中子數(shù)目不同 (2)H2S+HDOHDS+H2O　(3)H2S ★11海水中含有豐富的化學(xué)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(chǎn)流程簡(jiǎn)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(guān)于離子交換膜電解槽的敘述錯(cuò)誤的是　　　　　。 A.精制飽和食鹽水進(jìn)入陽極室 B.純水(加少量NaOH)進(jìn)入陰極室 C.陰極產(chǎn)物為氫氧化鈉和氫氣 D.電解槽的陽極用金屬鐵網(wǎng)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(yīng)式為　　　　　　　　　。 (4)在母液中通入氯氣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)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(huì)被氧化而溶解。 (2)Ca2+Mg2+和電解生成的OH-會(huì)反應(yīng)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?yàn)槊看嗡拥某s試劑都是過量的,過量的試劑必須在后續(xù)反應(yīng)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(shí)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(qǐng)回答下列問題: (1)上述流程圖中,由貝殼制Mg(OH)2經(jīng)歷了哪些化學(xué)變化(用化學(xué)方程式表示)　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、　　　　　　　　。 (2)由MgCl2得到金屬鎂的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　。 (3)從經(jīng)濟(jì)效益角度看,該化工廠除了廠址應(yīng)選擇在海邊外,還采取了哪些措施來提高經(jīng)濟(jì)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(zhuǎn)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(jīng)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(yùn)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(yīng)制氯化鎂,以實(shí)現(xiàn)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(jīng)濟(jì)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(duì)氯氣進(jìn)行循環(huán)利用