資源簡介 第09練 化學與可持續發展1.金屬礦物的開發利用(1)金屬在自然界中的存在形態大多數以化合態存在,極少數以游離態存在。(2)金屬冶煉的原理金屬的冶煉是利用氧化還原反應原理,在一定條件下,使金屬離子得到電子被還原成金屬原子,從而獲得金屬單質。即:Mn++ne-=M。(3)鋁熱反應概念 鋁和金屬氧化物在高溫下發生劇烈反應并放出大量熱的化學反應原理 Al作還原劑,金屬氧化物作氧化劑,用鋁將金屬氧化物中的金屬置換出來鋁熱劑 鋁粉和和某些金屬氧化物(Fe3O4、V2O5、Cr2O3等)組成的混合物反應特點 反應迅速且放出大量的熱,新生成的金屬單質呈熔融態且易與Al2O3分離應用 冶煉難熔的相對較不活潑的金屬金屬(如V、Cr、Mn等);焊接鋼軌(4)金屬的冶煉方法①金屬冶煉方法的選擇與金屬活潑性的關系金屬活潑性順序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au金屬原子失電子能力 強→弱金屬離子得電子能力 弱→強主要冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 富集法還原劑或針對措施 直流電強制提供電子 H2、CO、C、Al等還原劑加熱(高溫) 加熱 物理富集或化學方法②其他方法濕法煉銅:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法煉銅:Cu2S+O22Cu+SO2(5)金屬礦物資源的開發和利用原因 地球上金屬礦物資源有限 措施 提高金屬礦物的利用率金屬冶煉消耗很多能量 使用其他材料代替金屬材料,減少金屬的使用量金屬冶煉造成環境污染 加強金屬資源的回收和再利用2.海水資源的開發利用(1)海水淡化三種方法的原理方法 原理蒸餾法 將海水加熱至沸騰汽化,然后將蒸氣冷凝而得到蒸餾水電滲析法 在外加直流電場作用下,利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇透過性,使水中的一部分離子轉移到另一部分水中而達到除鹽的目的離子交換法 用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂除去海水中的陰、陽離子,得到去離子水(2)海水化學資源的開發利用①從海水中提取溴i.基本操作富集 海水曬鹽和海水淡化過程中,使Br-的濃度增大氧化 處理后的海水先酸化,再通Cl2,將Br-氧化為Br2:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-濃縮 利用溴的揮發性,通熱空氣或水蒸氣,吹出的溴蒸氣用SO2吸收:Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr;再通Cl2,將Br-氧化為Br2:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-(溴的富集)蒸餾 用水蒸氣將溴蒸出并冷凝得液溴ii.工藝流程②從海水中提取鎂i.工藝流程ii.反應原理MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl2·6H2OMgCl2+6H2O↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑③食鹽在工業生產中的應用反應的化學方程式氯堿工業 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑制鈉和氯氣 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑制鹽酸 H2+Cl22HCl制漂白液 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O制漂白粉 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O制純堿 NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O④新能源的開發i 從海水中提取鈾和重水,鈾和重水是核能開發的重要原料ii 潮汐能、波浪能新型能源的開發iii 開發海洋藥物3.煤、石油和天然氣的綜合利用(1)煤①組成物質組成 有機物和少量無機物組成的復雜混合物元素組成 主要含有C,含少量H、O、N、S②綜合利用干餾 概念 把煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程(工業上也叫煤的焦化)主產品 焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦爐氣(H2、CH4、CO)氣化 概念 把煤轉化為CO和H2的過程主反應 C+H2O(g)CO+H2液化 直接液化 煤+H2→液體燃料間接液化 煤CO和H2甲醇(2)石油①成分由多種烴組成的混合物②綜合利用分餾 原理 根據石油中各種烴的沸點不同進行分離目的 獲得汽油、煤油、柴油等碳原子少的輕質油裂化 原理 將含原子較多、沸點較高的烴斷裂為含碳原子較少、沸點較低的烴目的 提高輕質液體燃料的產量,特別是汽油的產量裂解 原理 是深度裂化,即在更高溫度下將輕質油轉化為碳原子更少的氣態烴目的 獲得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料重整 原理 在加熱和催化劑存在下,通過結構的重新調整,使鏈烴轉化為環烴目的 獲得苯、甲苯、二甲苯等輕芳烴(3)天然氣成分 主要成分為甲烷應用 日常生活 用途燃料化工生產 合成氨、生產甲醇4.化學與環境保護(1)環境問題主要是指由于人類不合理地開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞,以及工農業生產和人類生活所造成的環境污染。根治污染的最有效途徑是控制污染源。(2)環境保護環境監測 對污染物的存在形態、含量等進行分析和測定,為控制和消除污染提供可靠的數據治理“三廢” “三廢”主要指廢氣、廢水和廢渣(3)環境治理環境問題 污染物 治理辦法酸雨 SO2(主要)和NO2 開發清潔能源;倡導清潔生產光化學煙霧 汽車尾氣(碳氫化合物、氮氧化合物) 控制運行的汽車數量,保持道路通暢;使用清潔能源等臭氧層空洞 氟氯烴及NOx 減少并逐步禁止氟氯烴等消耗臭氧層的物質的排放;積極研制新型的制冷系統水體富營養化 生活污水、工業廢水等排放大量含氮、磷的物質 控制污水排放量;實施污水處理達標后排放;使用無磷洗滌用品廢舊電池污染 廢舊電池中的汞、鎘、鉛等重金屬離子 回收利用;積極研制新型電池溫室效應 CO2,另外甲烷等氣體也能加劇溫室效應 使用清潔能源;提高能源利用率;進行清潔生產;植樹造林;綠化環境白色污染 廢棄的塑料制品 回收利用;使用可降解的塑料制品(4)大氣污染物來源及及次生污染物的形成(5)污水的處理常用的處理方法 物理法法、化學法、生物法溶解水中的污染物常用化學法 中和法、氧化還原法、沉淀法污水處理流程(根據水質狀況和處理后水的去向確定污水處理程度) 一級處理 物理方法——用格柵間、沉淀池除污水中的的不溶物二級處理 生物方法及某些化學方法——除污水中的可降解有機物三級處理 化學沉淀法、氧化還原法、離子交換法和反滲透法,對污水深度處理和凈化(6)工業廢渣和生活垃圾的處理處理原則 無害化、減量化、資源化目的 減少環境污染和資源回收利用5.綠色化學(1)綠色化學的核心利用化學原理從源頭上減少或消除工業生產對環境的污染,即防治優于治理。(2)原子經濟最理想的“原子經濟” 就是反應物的原子全部轉化為期望的最終產物原子利用率 即期望產物的總質量與生成物的總質量之比(3)綠色化學對化學反應的要求1.工業冶煉下列金屬,采用的冶煉方法對應錯誤的是A.Na—電解法 B.Fe—熱還原法 C.Cu—熱還原法 D.Cu—熱分解法2.空氣吹出法是工業規模海水提溴的常用方法,流程如下:下列說法不正確的是A.步驟①發生的主要反應為:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-B.步驟②③的目的是富集溴元素C.物質X為HBrOD.空氣吹出法用到了溴易揮發的性質3.下列不符合環境保護和綠色化學理念的是A.禁止使用含鉛汽油作為汽車燃料B.用銀作催化劑,乙烯和氧氣反應制取環氧乙烷,原子利用率100%C.制CuSO4時先將Cu氧化成CuO后再與稀硫酸反應D.用銅和濃硝酸反應制取Cu(NO3)24.煤的干餾、氣化和液化是實現煤的綜合利用的主要途徑,主要產物及轉化關系如下:(1)途徑I是煤的 ,屬于 變化(填“物理”或“化學")。(2)途徑II用化學方程式可表示為 。(3)煤直接燃燒會產生二氧化硫,下圖表示“雙堿法”煙氣脫硫過程:①方框內的物質是 ,可循環利用的物質是 (填化學式)。②從物質類別視角看,SO2屬于酸性氧化物,上述流程中能體現該性質的離子方程式為 。③上述流程的優點是 (寫出一點即可)。5.根據流程回答問題:Ⅰ.從海帶(含KI)中提取碘, 某研究性學習小組設計了以下流程:(1)步驟①中灼燒海帶是在 ( 填儀器名稱)中進行。(2)步驟③、⑤的實驗操作分別為 、 。(3)反應④的離子方程式為 。Ⅱ.工業上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,Al2O3的含量為a%,其中含有Fe2O3 雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下(所加試劑均過量):(4)試劑b是 (填化學式)。(5)反應①的離子方程式為 。(6)過程④的化學方程式為 。(7)工業上生產1 t Al,在生產過程中Al的損失率為b%,理論上需投入鋁土礦 (列出計算表達式即可)。6.海洋是巨大的化學資源寶庫,如圖是從海水中提取溴的流程圖(部分)。據圖回答下列問題。(1)寫出一種工業上海水淡化的方法: 。(2)過程1發生反應的離子方程式是 。該反應可證明氧化性: (填“>”、“<”或者“=”),從原子結構角度解釋原因 。(3)過程2中發生反應生成兩種強酸,寫出該反應的化學方程式: 。(4)上述過程2中將轉化成的目的是 。(5)若過程2用溶液吸收溴,補全方程式: 。3+_______+_______=_______+_______+_______若反應中轉移電子的物質的量為5mol,則被還原的溴單質的質量為: 。7.從淡化海水中提取溴的流程如圖所示,下列說法錯誤的是A.X可為或B.設備Y為蒸餾塔C.流程中經歷2次,轉化的目的是:富集溴元素D.流程中可循環利用的物質為氯氣8.鎂及其合金是用途很廣的金屬材料。大量的鎂是從海水中提取的,其中的主要步驟如圖:下列說法不正確的是A.為了節省原料,海水可選用提取粗食鹽后的母液B.為了使轉化為,工業上試劑①主要選用C.加入試劑①后,可用過濾得到沉淀D.鎂與鋁等金屬按一定比例制成的合金,由于其密度小、強度大,可用于制造飛機9.“綠色化學”是化學工業發展的方向,它旨在利用化學原理和技術手段,從源頭上減少或消除污染。其核心在于提高原子利用率(期望產物的總質量與生成物的總質量之比),以下關于物質的冶煉方法正確,且原子利用率最高的一項是A.2MgO(熔融)2Mg +O2↑ B.SiO2+CO Si+CO2C.WO3+3H2 W+3H2O D.2Ag2O4Ag+O2↑10.2020年9月我國提出了“碳達峰,碳中和”戰略,目標旨在倡導低碳生活方式,降低碳排放。科研人員提出了由和轉化為的催化反應歷程。該催化反應歷程示意圖如下。下列說法錯誤的是A.①→②放出能量并形成了鍵 B.過程中,有鍵發生斷裂C.使用催化劑一定能加快反應速率 D.生成總反應的原子利用率為100%11.碳氮硫共脫除工藝可以協同除去工業廢水中的、和,流程如圖所示。下列說法錯誤的是A.過程中氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1B.過程中發生反應的離子方程式為C.過程中每生成,轉移電子的物質的量為D.轉化為的總反應為12.為探究溶液對氮氧化物的處理效果,進行如下實驗:已知:具有強氧化性,且氧化性隨著溶液的酸性增強而增強。和反應的化學方程式為:。對氮氧化物具有強吸收效果。(1)“制氣”階段生成和。“制氣”反應的化學方程式為 。(2)可以將氧化為,并進一步氧化為,則被還原為。吸收時,溶液從吸收器頂部噴淋,氮氧化物從吸收器底部通入(如圖所示)。①和反應的離子方程式為 。②吸收器內裝填碎瓷片填料的目的是 (填字母)。A.增大氮氧化物的吸收速率 B.防止氮氧化物氣體外逸(3)通過加入鹽酸或調節溶液的,測得不同的溶液對吸收率的影響如圖所示。①當小于7時,吸收率隨增大而減小的原因是 。②當大于7時,吸收率隨增大而增大的原因是 。試卷第1頁,共3頁試卷第1頁,共3頁參考答案:1.D【詳解】A.鈉是活潑金屬,工業上冶煉金屬鈉常用電解熔融狀態氯化鈉的方法,故A正確;B.鐵是較活潑金屬,工業上冶煉金屬鐵常用熱還原法,故B正確;C.銅是不活潑金屬,工業上冶煉金屬銅常用熱還原法,故C正確;D.銅是不活潑金屬,工業上冶煉金屬銅常用熱還原法,不能用熱分解法,故D錯誤;故選D。2.C【分析】由流程可知,濃縮海水與氯氣發生Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,溴易揮發,利用熱空氣和水蒸氣吹出后,溴與二氧化硫發生氧化還原反應生成硫酸和HBr,然后氯氣與HBr反應生成溴;【詳解】A.步驟①發生的主要反應為:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,生成粗產品溴,選項A正確;B.海水中溴離子濃度較低,由上述分析可知,步驟②③的目的是富集溴元素,選項B正確;C.物質X含硫酸和HBr,選項C錯誤;D.溴易揮發,可空氣吹出,選項D正確;答案選C。3.D【詳解】A.禁止使用含鉛汽油作為汽車燃料,能夠減少有毒氣體的排放,有利于環境保護,符合綠色化學的理念,A項不符合題意;B.采用銀作催化劑,乙烯和氧氣制取環氧乙烷,原子利用率100%,符合綠色化學的理念,B項不符合題意;C.制CuSO4時先將Cu氧化成CuO后再與稀硫酸反應,不會產生有毒氣體,消耗的硫酸的量少,符合綠色化學觀念,C項不符合題意;D.用銅和濃硝酸反應制取Cu(NO3)2,反應過程中除了生成硝酸銅外還生成二氧化氮有毒氣體,不符合綠色化學理念,D項符合題意;答案選D。4.(1) 干餾 化學(2)(3) NaOH 污染物零排放等【分析】煤經過干餾得到出爐煤氣、煤焦油和焦炭,煤與水蒸氣在高溫條件下反應生成可燃性氣體,煤經過直接液化得到液體燃料,間接液化得到水煤氣。【詳解】(1)由分析可知,途徑I是煤的干餾,干餾是將煤隔絕空氣加強熱使其分解,屬于化學變化。(2)途徑II為煤與水蒸氣在高溫條件下反應生成CO和H2,反應的化學方程式為:。(3)二氧化硫與氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉和水,亞硫酸鈉與氫氧化鈣反應生成亞硫酸鈣和氫氧化鈉,亞硫酸鈣經過一系列處理得到石膏。①由分析可知,亞硫酸鈉與氫氧化鈣反應生成亞硫酸鈣和氫氧化鈉,因此方框內的物質是,可循環利用的物質是NaOH。②酸性氧化物能與堿反應生成鹽和水,因此上述流程中能體現二氧化硫是酸性氧化物的離子方程式為:。③由分析可知,過程中不產生污染性物質,因此上述流程的優點是:污染物零排放。5.(1)坩堝(2) 過濾 萃取(3)H2O2+2I-+2H+=2H2O+I2(4)CO2(5)Al2O3+2OH- =2AlO+H2O(6)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑(7)【分析】海帶在坩堝中灼燒后得到海帶灰,加水浸泡得到海帶灰懸濁液,過濾后得到含有碘離子的溶液,加入過氧化氫和稀硫酸氧化生成碘單質得到含碘水溶液,加入苯進行萃取得到含碘苯溶液,再蒸餾得到碘單質。鋁土礦中含有氧化鐵雜質,加入氫氧化鈉溶液,氧化鋁溶解,氧化鐵不溶解,向含偏鋁酸鈉的溶液通入過量的二氧化碳,得到氫氧化鋁,氫氧化鋁受熱分解生成氧化鋁,電解熔融氧化鋁得到金屬鋁。【詳解】(1)灼燒固體要在坩堝中進行。(2)由分析可知,步驟③為過濾,步驟⑤為萃取,步驟⑥為蒸餾。(3)反應④是過氧化氫在酸性條件下氧化碘離子生成碘單質,離子方程式為:H2O2+2I-+2H+=2H2O+I2。(4)由分析可知,試劑b為CO2。(5)反應①為氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應,反應的離子方程式為:Al2O3+2OH-=2AlO+H2O。(6)反應④為電解熔融氧化鋁生成鋁和氧氣,反應的化學方程式為:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。(7)根據鋁原子守恒,2Al~ Al2O3,Al2O3的含量為a%,工業上生產1t Al,在生產過程中Al的損失率為b %,理論上需投入鋁土礦xt,有=,解得:x=。6.(1)蒸餾法、電滲析法、離子交換法(任寫一種即可)(2) > 同主族元素最外層電子數相同,電子層數增加,原子半徑增大,原子得電子能力減弱,所以單質氧化性減弱(3)(4)富集溴元素(5) 400g【分析】含溴離子的低濃度的海水濃縮,用氯氣將濃縮海水氧化生成溴單質,得到的溴單質和二氧化硫反應生成氫溴酸和硫酸,氫溴酸被氯氣氧化成溴單質,再用蒸餾法將溴單質蒸出,冷卻后得到較純的溴,【詳解】(1)工業上海水淡化的方法:蒸餾法、電滲析法、離子交換法;(2)過程1發生反應是氯氣將溴離子還原為溴單質,其離子方程式是Cl2+2Br-=2Cl-+Br2,根據氧化劑的氧化性大于氧化產物氧化性得到該反應氧化性:Cl2>Br2,從原子結構角度解釋原因Cl、Br最外層電子數相同,電子層數Cl<Br,原子半徑Cl<Br,原子核對最外層電子的吸引力Cl>Br,得電子能力Cl>Br,非金屬性Cl>Br,氧化性Cl2>Br2,故答案為:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-;>;同主族元素最外層電子數相同,電子層數增加,原子半徑增大,原子得電子能力減弱,所以單質氧化性減弱;(3)過程2主要是溴單質和二氧化硫反應生成氫溴酸和硫酸,因此過程2中發生反應的化學方程式為:Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr,故答案為:Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr;(4)過程2和3將得到的溴被二氧化硫還原,在被氯氣氧化,其目的是富集溴,故答案為:富集溴元素;(5)若過程2用Na2CO3溶液吸收溴,主要反應是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3,溴元素化合價0價變化為-1價和+5價,吸收3mol溴單質,電子轉移5mol,電子守恒和原子守恒寫出化學方程式為:3Br2+6Na2CO3+3H2O=5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3,轉移電子的物質的量為5mol,被還原的溴單質為mol,質量為:m=nM=mol×160g/mol=400g,故答案為:3Br2+6Na2CO3+3H2O=5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3;400g。7.D【分析】淡化海水中通入氯氣把Br-氧化為Br2,鼓入熱空氣使溴揮發出來,用二氧化硫、水吸收溴蒸氣,生成硫酸和氫溴酸,再通入氯氣把Br-氧化為Br2,鼓入水蒸氣使溴揮發出來,冷凝得到液溴。【詳解】A.或都具有還原性,能把Br2還原為Br-,所以X可為或,故A正確;B.設備Y中通入氯氣把Br-氧化為Br2,鼓入水蒸氣使溴揮發出來,Y為蒸餾塔,故B正確;C.流程中經歷2次,轉化的目的是:富集溴元素,故C正確;D.流程中沒有生成氯氣,氯氣不能循環利用,故D錯誤;選D。8.B【分析】海水中加入生石灰或石灰乳會生成氫氧化鎂沉淀和濾液,向氫氧化鎂沉淀中加入鹽酸生成氯化鎂溶液,氯化鎂溶液在HCl氛圍中加熱蒸發、冷卻結晶得到無水氯化鎂,再電解熔融的氯化鎂可得到鎂單質與氯氣,據此分析解答。【詳解】A.海水提取粗食鹽后的母液中含有鎂離子,可作為提取鎂的原料,A正確;B.工業上使Mg2+沉淀,應選用廉價的石灰乳,可利用海邊大量存在的貝殼煅燒成石灰制得,B錯誤;C.由圖可知加入試劑①后,可得到沉淀,故可用過濾的方法得到沉淀,C正確;D.合金的密度一般比成分金屬小,機械強度更強,故鎂與鋁合金密度小、強度大,可用于制造飛機,D正確;故選B。9.D【詳解】A.工業上電解熔融氯化鎂冶煉金屬鎂,冶煉方法錯誤;B.工業上用焦炭和二氧化硅反應冶煉粗硅,SiO2+2C Si+2CO,冶煉方程式錯誤;C.高溫條件下可以用氫氣還原WO3冶煉金屬鎢,WO3+3H2 W+3H2O,原子利用率為十分之一;D.高溫條件下,氧化銀分解為銀和氧氣,2Ag2O4Ag+O2↑,原子利用率為三分之二;綜上所述,冶煉方法正確且原子利用率最高的是D;答案選D。10.C【詳解】A.根據圖示,①的能量大于②,①→②放出能量并形成了鍵,故A正確; B.根據圖示,CH4選擇性活化過程中,CH4中有有鍵發生斷裂,故B正確;C.催化劑能改變反應速率,但使用催化劑不一定加快反應速率,故C錯誤;D.反應方程式為,所以生成總反應的原子利用率為100%,故D正確;選C。11.CD【詳解】A.由圖示可知,r1過程中發生反應S2-+NO+2H+=S↓+NO+H2O,氧化劑為NO,還原劑為S2-,故氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1,A正確;B.由圖示可知,過程中發生反應的離子方程式為,B正確;C.由圖示可知,過程中發生反應的離子方程式為8NO+3CH3COO-+11H+=4N2↑+6CO2↑+10H2O,每生成,轉移電子的物質的量為4mol,故C錯誤;D.轉化為的總反應為,故D錯誤;故選CD。12.(1)(2) A(3) ClO2的氧化性隨pH增大而減弱,氧化氮氧化物的能力下降 隨著pH增大,ClO2轉化為NaClO2和NaClO3的程度增大,NaClO2濃度增大,由于NaClO2對氮氧化物具有強吸收能力,導致吸收液對氮氧化物的吸收效率增高【詳解】(1)根據圖示可以發現反應物有NaNO2和濃硫酸,所以方程式為:;(2)①和反應屬于氧化還原反應,根據氧化還原的原理可以其方程式為:;②裝填碎瓷片填料,隨著吸收器內填料高度增加,這樣反應物的接觸時間變長,增大了氮氧化物的吸收速率,轉化率就會變大,故答案選A;(3)根據圖示,的氧化性不同,存在形式也不同,是因為發生氧化還原而被吸收的,所以:①當pH<7時,ClO2的氧化性隨pH增大而減弱,氧化氮氧化物的能力下降;②當pH>7時,隨著pH增大,ClO2轉化為NaClO2和NaClO3的程度增大,NaClO2濃度增大,由于NaClO2對氮氧化物具有強吸收能力,導致吸收液對氮氧化物的吸收效率增高。答案第1頁,共2頁答案第1頁,共2頁 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫