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課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(五)　海水的綜合利用 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．下列海水綜合利用的過程中，可不涉及化學(xué)變化的是(　　) A．海水制淡水　　　　　 B．海水制純NaCl C．海水制鎂 D．海水制溴 2．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．鹵水與石灰水混合，過渡，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 3．海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．歷史最悠久的海水淡化方法是蒸餾法 B．海水中的氘(含HDO 0.03‰)發(fā)生聚變的能量，足以保證人類上億年的能源消費(fèi)，HDO與H2O化學(xué)性質(zhì)不同 C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備金屬鈉 D．從海水中提取鎂可以采用下列方法：海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2―→MgCl2(熔融)Mg 4．離子膜法制燒堿示意圖如下圖所示，有關(guān)說法正確的是(　　) A．a(chǎn)口進(jìn)水 B．b口進(jìn)精制飽和食鹽水 C．c口出的是Cl－，是由b口進(jìn)入的 D．d口出的是H2 5．在氯堿工業(yè)中，原料鹽中的雜質(zhì)離子危害很高，能破壞離子膜，以下對(duì)Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO除去順序不合理的是(　　) A．BaCl2、NaOH、Na2CO3 B．BaCl2、Na2CO3、NaOH C．NaOH、BaCl2、Na2CO3 D．Na2CO3、BaCl2、NaOH 6．[雙選題]從海水中提取的溴占世界產(chǎn)溴量的1/3。已知溴水呈橙色，將SO2氣體通入溴水時(shí)，可以觀察到溴水褪色。則下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) A．SO2使溴水褪色，顯示了SO2的漂白性 B．SO2使溴水褪色，顯示了SO2的還原性 C．從溴水中提取單質(zhì)溴，可以用乙醇進(jìn)行萃取 D．從海水中提取溴過程中多次涉及了氧化還原反應(yīng) 7．從海水中提取鎂，可按如下步驟進(jìn)行： ①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶過濾、在HCl氣體氛圍中干燥產(chǎn)物；④將得到的產(chǎn)物熔融電解得到鎂。下列說法不正確的是(　　) A．此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來源豐富 B．第④步電解時(shí)陰極產(chǎn)生氯氣 C．①②③步驟的目的是從海水中提取MgCl2 D．以上提取鎂的過程中涉及化合、分解和復(fù)分解反應(yīng) 8．海洋約占地球表面積的71%，對(duì)其進(jìn)行開發(fā)利用的部分流程如下圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．可用BaCl2溶液除去粗鹽中的SO B．從苦鹵中提取Br2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為： 2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2 C．試劑1可以選用石灰乳 D．工業(yè)上，電解熔融Mg(OH)2冶煉金屬鎂 9．下列關(guān)于海水綜合利用的敘述不正確的是(　　) A．利用空氣吹出SO2吸收法從海水中提溴時(shí)，直接將海水氯化，然后再進(jìn)行吹出、吸收可得到溴產(chǎn)品 B．從海水中提取的重水可作原子能反應(yīng)堆的中子減速劑和傳熱介質(zhì) C．鹽田法制鹽時(shí)，所用的鹽田一般分成貯水池、蒸發(fā)池、結(jié)晶池三部分 D．利用電滲析法、冷凍法制鹽，同時(shí)也可以得到淡水 10．如圖所示，利用海水可提取很多重要的化工原料。 下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．第①步中除去粗鹽中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì)，加入的藥品順序?yàn)椋篘a2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸 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可在空氣中受熱分解制無水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 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(10分)全球海水中溴的儲(chǔ)量豐富，約占地球溴總儲(chǔ)量的99%，故溴有“海洋元素”之稱，海水中溴含量為65 mgL－1，其工業(yè)提取法有： (1)空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入到富含溴離子的海水中，使溴置換出來，再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到單質(zhì)溴。該方法涉及的反應(yīng)有： ①________________________(寫出化學(xué)方程式)； ②3Br2＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑； ③BrO＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O。 其中反應(yīng)②和③的氧化劑分別是________、________。 (2)空氣吹出SO2吸收法。該方法基本同(1)，只是將吹出的溴用SO2來吸收，使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質(zhì)溴。寫出溴與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (3)溶劑萃取法。該法是利用單質(zhì)溴在水中和萃取劑中溶解度不同的原理來進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)室中萃取用到的實(shí)驗(yàn)儀器名稱是____________________，下列可以用海水中的溴萃取的試劑是________(填序號(hào))。 ①乙醇?、谒穆然肌、巯跛? 12．(12分)海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示： (1)若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是 Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ________________________________________________________________________。 用電解法制取金屬鎂時(shí)，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl26H2O時(shí)，能得到無水MgCl2，其原因是___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫出實(shí)驗(yàn)步驟。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的： 溶解時(shí)：_____________________________________________________________。 過濾時(shí)：_____________________________________________________________。 蒸發(fā)時(shí)：_____________________________________________________________。 13．(14分)海水中鎂的總儲(chǔ)量約為2.11015 t，目前世界上60%的鎂來自海水。工業(yè)規(guī)模海水提鎂的流程如圖所示： 試回答下列問題： (1)海水提鎂的過程中①、②反應(yīng)的化學(xué)方程式： ①_____________________________________________________________________， ②____________________________________________________________________。 (2)由氯化鎂溶液制取無水氯化鎂固體，其操作過程是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)為了使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，則加入的生石灰須過量，然后分離得Mg(OH)2沉淀，考慮Ca(OH)2溶解度，應(yīng)該用______________法分離。 (4)金屬鎂、鋁的工業(yè)冶煉方法既有相似之處，又有不同之處，下表是氧化鎂和氯化鎂的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)： 物質(zhì) 氧化鎂 氯化鎂 熔點(diǎn)(℃) 2 852 714 沸點(diǎn)(℃) 3 600 1 412 工業(yè)上煉鎂采用電解熔融氯化鎂，而冶煉鋁則用電解熔融的Al2O3，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 14．(14分)海水資源的利用具有廣闊前景。海水中主要離子的含量如下： 成分 含量/(mgL－1) 成分 含量/(mgL－1) Cl－ 18 980 Ca2＋ 400 Na＋ 10 560 HCO 142 SO 2 560 Br－ 64 Mg2＋ 1 272 (1)電滲析法淡化海水示意圖如上圖所示，其中陰(陽)離子交換膜僅允許陰(陽)離子通過。 ①陽極主要電極反應(yīng)式是__________________________________________________。 ②在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，其成分有________和CaCO3，生成CaCO3的離子方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③淡水的出口為________(填“a”、“b”或“c”)。 (2)利用海水可以提取溴和鎂，提取過程如下： ①提取溴的過程中，經(jīng)過2次Br－→Br2轉(zhuǎn)化的目的是________________________，吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________。用平衡移動(dòng)原理解釋通空氣的目的是____________。 ②從MgCl2溶液中得到MgCl26H2O晶體的主要操作是________、________、過濾、洗滌、干燥。 ③依據(jù)上述流程，若將10 m3海水中的溴元素轉(zhuǎn)化為工業(yè)溴，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl2的體積為________L(忽略Cl2溶解) 答　案 1．選A　A項(xiàng)海水蒸餾可制得淡水，屬物理變化；B項(xiàng)除去海水中的許多金屬雜質(zhì)離子時(shí)，需發(fā)生化學(xué)變化；C、D項(xiàng)都是化學(xué)變化。 2．選D　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；所以只有D合理。 3．選B　氕(H)與氘(D)屬于同種元素——?dú)湓?，所以HDO與H2O均屬于水，化學(xué)性質(zhì)相同，B錯(cuò)誤。 4．選D　a口進(jìn)入的是精制飽和NaCl溶液；b口進(jìn)入的是含少量NaOH的水；c口出的是淡鹽水；d口出的是H2。 5．選D　除雜原則是每一種試劑必須過量，不能引入雜質(zhì)離子，或者引入的雜質(zhì)離子利用后加試劑能除去。而D選項(xiàng)加入BaCl2后，再加NaOH時(shí)不能將過多的鋇離子除去，從而引入新的雜質(zhì)。 6．選BD　將SO2氣體通入溴水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，顯示了SO2的還原性，故A錯(cuò)、B正確；乙醇與水互溶，不能從溴水中萃取單質(zhì)溴，C錯(cuò)；從海水中提取溴過程中氯化過程，SO2吸收過程，再氯化過程都發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，D正確。 7．選B　本題考查海水中提取鎂的過程，原料是海水，來源豐富，A選項(xiàng)正確。涉及的化學(xué)反應(yīng)有Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，MgCl2＋6H2O===MgCl26H2O，MgCl26H2OMgCl2＋6H2O↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，在第④步電解時(shí)，陰極產(chǎn)生的是金屬鎂。從以上分析可知，B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C和D選項(xiàng)正確。 8．選D　工業(yè)上采用電解熔融MgCl2的方法來冶煉金屬鎂，D不正確。 9．選A　利用空氣吹出SO2吸收法從海水中提溴時(shí)，氯氣氧化溴離子在pH＝3.5的酸性條件下效果最好；所以在氯化之前要將海水酸化，故A項(xiàng)不正確。 10．選D　BaCl2應(yīng)在Na2CO3之前加入，以便除去過量的Ba2＋，A不正確；電解飽和食鹽水用鐵作陰極，B不正確；MgCl26H2O在空氣中加熱會(huì)發(fā)生水解，C不正確。 11．解析：工業(yè)提取溴的原理：將氯氣通入到富含溴離子的海水中，使溴置換出來，然后被某些溶液吸收，再提純即可。方法(3)是利用物理方法，用有機(jī)溶劑溶解，因?yàn)殇逡兹苡谟袡C(jī)溶劑，作為海水中溴的萃取劑的只能是②四氯化碳。 答案：(1)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2　Br2　BrO (2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4 (3)分液漏斗、燒杯?、? 12．解析：(1)海水提取鎂的關(guān)鍵是制得無水MgCl2，由于MgCl2為強(qiáng)酸弱堿鹽，故MgCl26H2O晶體加熱脫水時(shí)，因Mg2＋的水解不能得到無水MgCl2，工業(yè)生產(chǎn)中通常采用的方法是在不斷通入干燥HCl氣流的條件下加熱脫水，以抑制Mg2＋的水解。 (2)除去Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2時(shí)，可根據(jù)Mg(OH)2與Ca(OH)2溶解度的差異，向混合物中加入MgCl2溶液，使溶解度相對(duì)較大的Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的Mg(OH)2和易溶的CaCl2而除去。 (3)實(shí)驗(yàn)室中玻璃棒的主要用途為：①攪拌，目的是加快物質(zhì)的溶解，或使物質(zhì)混合均勻；當(dāng)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作時(shí)目的是防止因局部過熱而導(dǎo)致液滴或晶體飛濺。②引流，目的是使液體沿玻璃棒流入接收儀器中，防止外灑，如：過濾、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等。 答案：(1)MgCl26H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑。 MgCl26H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑ 或Mg(OH)ClMgO＋HCl↑　干燥的HCl氣流抑制了MgCl2的水解，且?guī)ё進(jìn)gCl26H2O受熱產(chǎn)生的水蒸氣，故能得到無水MgCl2 (2)加入MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢琛⑦^濾，沉淀用水洗滌 (3)攪拌，加速溶解　引流，防止外灑 攪拌，防止因局部過熱使液滴或晶體飛濺 13．解析：(1)貝殼的主要成分是CaCO3，高溫CaCO3分解生成CaO和CO2，CaO與H2O生成的Ca(OH)2又與Mg2＋生成Mg(OH)2，Mg(OH)2和鹽酸反應(yīng)生成MgCl2溶液，進(jìn)一步制得無水MgCl2，電解MgCl2(熔融)在陰、陽極上分別得Mg和Cl2。 (2)對(duì)MgCl2溶液加熱蒸發(fā)得到MgCl26H2O，由于MgCl26H2O在受熱條件下易水解，為防止水解應(yīng)在HCl氣氛中加熱脫水轉(zhuǎn)化為無水MgCl2。 (3)因?yàn)镃a(OH)2的溶解度是隨溫度升高而降低，為了減少Ca(OH)2與Mg(OH)2共沉，所以在低溫下過濾，所得Mg(OH)2純度較高。 (4)AlCl3是共價(jià)化合物，熔化后不導(dǎo)電，故可電解熔化的Al2O3得鋁單質(zhì)；而從表中可看出MgO的熔點(diǎn)較MgCl2高，雖然電解兩種物質(zhì)均可得到單質(zhì)鎂，但熔化MgO比熔化MgCl2消耗更多的能量，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，一般熔化用電解熔融MgCl2法制Mg。 答案：(1)①CaCO3CaO＋CO2↑ ②MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ (2)先加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到MgCl26H2O，然后在HCl氣氛中加熱得到無水MgCl2 (3)低溫過濾 (4)MgCl2的熔點(diǎn)較MgO的熔點(diǎn)低，熔融MgCl2消耗較少的能量，節(jié)約能源，降低成本；AlCl3是共價(jià)化合物，熔融不導(dǎo)電，只能電解熔融(熔于冰晶石中)Al2O3生產(chǎn)鋁 14．解析：(1)電解海水時(shí)，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)陰極產(chǎn)生的OH－與Mg2＋、HCO等離子反應(yīng)從而生成Mg(OH)2、CaCO3沉淀。 (2)10 m3海水中含有Br－的質(zhì)量為： 10103 L0.064 g/L＝640 g， n(Br－)＝8 mol， 根據(jù)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－和2次氧化可知消耗Cl2的總物質(zhì)的量為8 mol，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl2的體積為179.2 L。 答案：(1)①2Cl－－2e－===Cl2↑?、贛g(OH)2 Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O?、踒 (2)①對(duì)溴元素進(jìn)行富集　SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO　通入空氣將Br2蒸氣帶出，使Br2(g)Br2(aq)或Br2＋H2OHBr＋HBrO平衡向左移動(dòng)?、诩訜釢饪s　冷卻結(jié)晶　③179.2