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第四章化学与自然资源的开发利用（复习课）

【知识梳理】

一、金属矿物的开发利用

思考1：铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？

________________________________________________________________________。

回归教材1．金属在自然界中的存在

在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以______形式存在于自然界。

2．金属冶炼的实质

金属元素只有正价，所以金属的冶炼过程就是把金属________________的过程。

3．金属冶炼的方法(1)热分解法如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag

2HgO=====2Hg＋O2↑

2Ag2O=====4Ag＋O2↑

(2)热还原法①CO还原Fe3O

Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2

②H2还原WO3：WO3＋3H2=====W＋3H2O △△△③C还原CuO：CuO＋CCu＋CO↑

(3)电解法

工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为：

______________________、______________________、______________________。

二、海水资源的开发利用

思考2：现有以下化工生产过程：①海水的淡化；②海水中提取食盐；③海水中提取金属镁；

④海水中提取碘；⑤海水中提取溴。其中涉及氧化还原反应的有________。

回归教材

1．海水水资源的利用

(1)海水的淡化方法主要有__________、__________和__________等。

(2)蒸馏法

原理：利用水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得到淡水。

注意：①海水蒸馏原理的装置中冷却水的流向(低进高出)，目的是保证冷凝管中充满冷却水，冷却效果更好和冷凝水的利用效率更高。

②为防止暴沸，海水中必须加入碎瓷片。

2．海水化学资源的开发利用

三、煤、石油和天然气的综合利用

思考3：煤的干馏与石油的分馏有何不同？__________________________________________________________。

回归教材

1．煤的综合利用

(1)煤的组成

有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有____元素，还含有____、____、____、____等元素。

(2)煤的综合利用①煤的干馏

煤的干馏指将煤______________使之分解的过程，工业上也叫__________。

②煤的气化

将煤转化为____________的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为______________________________________________________。

③煤的液化

直接液化：让煤与______作用生成液体燃料。

1

间接液化：先把煤转化为________，再在催化剂作用下合成______等液体燃料。

2．石油的综合利用

(1)石油的成分

石油主要是由多种__________组成的混合物。

(2)石油的分馏

利用原油中各组分______的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程叫做分馏。分馏是__________变化。其主要目的是得到______、______、______等轻质油。

(3)石油的裂化

①条件：催化剂、高温。

②过程：含碳原子较多，沸点较高的烃断裂为含__________________的烃，裂化是__________变化。

③主要目的：将重油转化为轻质油，提高轻质油的产量。

(4)石油的裂解

①定义

石油在更高的______下发生______裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的________。

②生产目的：生产______、丙烯、甲烷等重要基本化工原料。

3．天然气的综合利用

(1)主要成分是______，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。

(2)天然气与水蒸气反应制取H2。

原理：CH4＋H2O――→CO＋3H2

催化剂4．三大合成材料

(1)三大合成材料：__________________。

(2)加成聚合反应

合成聚乙烯的化学方程式为______________________________，单体为__________，

链节为____________，聚合度为____。

四、环境保护与绿色化学

思考4：在下列制备环氧乙烷的反应中，最符合“绿色化学”思想的是________。

高温回归教材

1．环境保护

(1)工业三废指__________________。

(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。

2．绿色化学

(1)核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

(2)原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为______。

【知识拓展】

一、金属的冶炼

1．金属冶炼方法与金属活动性顺序的关系

金属活动性顺序

K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 自然界中存在形态

化合态

多数化合态，极少游离态

游离态

主要冶炼方法

电解法

热还原法

热分解法

金属的富集

2．铝热反应(1)原理

铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、

Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。

(2)反应特点

①引燃剂：镁条、氯酸钾。

②反应条件：高温。

③反应现象：剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。

④结论：Fe2O3中的铁被还原为单质铁，单质铝被氧化为Al2O3，由熔融物及铁珠可知此反应放出大量的热，使生成的铁熔化为铁水。

(3)应用

①野外焊接钢轨。

②冶炼高熔点金属。

【例1】

冶炼金属一般有下列四种方法：

①焦炭法；②水煤气(或H2或CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石法炼铜，(Ⅱ)湿法炼铜，现代有(Ⅲ)铝热法炼铬，(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是(

)。

A．(Ⅰ)用①

B．(Ⅱ)用②

C．(Ⅲ)用③

D．(Ⅳ)用④

二、设计从海水中提取溴、碘的主要工艺流程1．从海水中提取溴的主要工艺流程

(1)流程

2．有关反应的化学方程式①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2 2．从海水中提取碘的主要工艺流程

(1)流程

2

(2)有关反应的离子方程式

2I＋H2O2＋2H===I2＋2H2O 【例2】全球海水中溴的蕴藏量丰富，约占地球溴总蕴藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称。海水中溴含量约为－67 mg·L1，其工业提取方法有：

(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，

再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及的反应有：

①__________________________________________(写出离子方程式)；

－－－②Br2＋3CO23===BrO3＋5Br＋3CO2↑；

③____________________________(写出离子方程式)；其中反应②中氧化剂是________，还原剂是____________。

(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1)，只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。

写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：__________________________________。

(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中的溶解度不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是____________。下列可以用于海水中溴的萃取试剂的是______。

①乙醇

②四氯化碳

③硝酸

④己烯

【同步练习】

海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①通入足量Cl2；②将海带焙烧成灰后加水搅拌；③加CCl4振荡；④用分液漏斗分液；⑤过滤。合理的操作顺序是(

)。

A．①②③④⑤

B．②⑤①③④

C．①③⑤②④

D．②①③⑤④

三、设计从海水中提取镁的主要工艺流程

1．分析原理

首先要分析Mg的冶炼原理：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑,所以我们首先要获得纯净的MgCl2。

2.分析初始原料

(1)海水中含有MgCl2，但浓度太低，所以要富集。方法：蒸发浓缩海水。

＋＋＋－－－(2)海水中除含有MgCl2外，还含有Na、K、Ca2、SO24、Br、I等其他可溶性离子，所以还要分离、提＋－＋纯。分析离子只有Mg2与OH反应生成Mg(OH)2沉淀，所以我们可以用价格便宜的碱Ca(OH)2使Mg2生成＋Mg(OH)2沉淀，从而将Mg2分离出来。

3．制得无水MgCl2

得到的Mg(OH)2沉淀与盐酸反应生成MgCl2溶液，进一步处理即可得到无水MgCl2，电解即可得到镁单质。

【例3】

镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取，海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：

电解－＋

(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式：________________________________________________________。

用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O，能得到无水MgCl2，其原因是________________________________________________。

(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤：______________________________________________________________。

(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。

溶解时：____________________________________________________。

过滤时：____________________________________________________。

蒸发时：____________________________________________________。

3

(4)获得HCl的反应为2CH4＋O2＋4Cl2===2CO＋8HCl(不考虑其他反应)。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由。

四、蒸发、蒸馏(分馏)、干馏的对比

蒸发是将溶液中的溶剂加热到沸腾(汽化)而挥发掉，最后余下固体溶质的过程，如蒸发食盐水而得到食盐，用到的仪器主要是蒸发皿。

蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化)，并使其冷凝(液化)的连续操作过程，如分馏原油得到汽油、煤油等，用到的主要仪器是蒸馏烧瓶、冷凝管等。

干馏是将有机物(如煤、木材)在密闭装置(隔绝空气)加强热使其分解的过程。其装置和原理都与蒸发、分馏有较大的区别。干馏属于化学变化。而蒸发、分馏是物理变化。现总结如下表：

蒸发

分馏(装置见下图) 干馏(装置见下图）

操作过程

加热、搅拌

加热和冷凝

隔绝空气加强热

原理

物理变化

物理变化

物理、化学变化

蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、锥形大试管、酒精喷灯、铁仪器

铁架台

瓶、酒精灯、铁架台、牛角管等

架台、U形管等

目的

得到固体溶质

分离液体与液体混合物

得到化工原料

【例4】

下列说法正确的是(

)。

A．从萃取分液后的溴的四氯化碳溶液中提取溴可以用蒸发的方法

B．将石油进行分馏是利用了物质物理性质的差异

C．利用蒸馏原理从海水中提取淡水是海水淡化技术发展的新方向

D．利用干馏可以把煤中的碳单质与煤焦油等分开

【实验与探究】

海水资源的开发与利用

自然资源的综合利用与可持续发展是当今社会的热点问题，高考中经常以海水资源的综合利用与科技前沿及化学实验结合，考查学生分析问题、解决问题的能力。

实验典例

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：

(1)请列举海水淡化的两种方法：________、________。

(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、________、________或H2、________。

－(3)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br，其目的为__________________。

(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为______________________________，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是____________________。

(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：

请你参与分析讨论：

①图中仪器B的名称：__________________________；

②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为________________；

③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：________；

④C中液体产物颜色为________，为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是____________________。

4

四、煤、石油和天然气的综合利用

例1

“煤制油”的关键技术是煤的气化，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应：C(s)＋H2O(g)――→CO(g)＋H2(g)，该反应是吸热反应，反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供的：C＋O2=====CO2。下面关于该过程的说法不正确的是(

) A．煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染

B．第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失

C．煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高

D．上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体

归纳总结：

(1)根据煤、石油、天然气加工原理分析产品及其用途，特别要注意煤的气化、石油催化裂化的反应和目的。

(2)关于煤、石油和天然气化工的信息题目，首先要阅读信息，弄清原理，结合化工生产实际(如环境因素、价格因素、效益因素)进行比较分析，推出正确选项。

变式1

某市家用燃料的更新经历了如图几个过程：

历史悠久的燃料——煤―→使用方便的燃料——液化石油气或管道煤气―→

清洁的燃料——天然气

请回答下列问题：

(1)为了使煤充分燃烧，可采取的措施是_______________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)煤的气化可产生管道煤气，其主要反应是碳与水蒸气在高温下生成两种常见的可燃性气体，这两种气体是________。

(3)液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8)，丙烷完全燃烧的化学方程式是________________________________________________________________________。

(4)天然气作燃料比煤更清洁的原因是_______________________________________ ______________________________________________________________(答一条即可)。

五、加聚反应和高聚物单体的判断

例2

合成ABS工程塑料的单体是CH2===CHCN、CH2===CH—CH===CH2、C6H5—CH===CH2，三者以物质的量比为1∶1∶1均匀混合，生成加聚产物的结构简式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________(任写一种)。

归纳总结：

不饱和的分子间可以通过加聚反应生成高分子化合物，如果是单烯烃的加聚反应，则生成的高分子的主链重复结构单元中只含有两个碳原子(不含侧链碳原子)；如果是二烯烃的加聚反应，则生成的高分子的主链重复结构单元中含有四个碳原子(不含侧链碳原子)，且主链重复结构单元中还含有一个双键。

变式2

丁苯橡胶有许多优良的物理、化学性能，在工业生产中具有广泛的应用。丁苯橡胶的结构简式为点燃高温分别写出形成丁苯橡胶的各单体的结构简式：________________________________________________________________________、

____________、______________(可不填满，也可补充)。

六、新情境下自然资源开发利用的综合考查

例3

美国计划2018年再次登陆月球，并在月球上建立永久性基地，为人类登陆新的行星做好前期准备。为了解决基地人员的供氧问题，科学家设想利用月球富氧岩石制取氧气。其提氧原理是：用氢气还原富氧岩石获取水，再利用太阳能电池电解水得到氢气和氧气。

玄武岩(含钛铁矿)是月球的主要岩石之一，其质地坚硬，钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)。用上述提氧原理，理论上，从1 kg FeTiO3中可获取约105.3 g O2。

(1)写出FeTiO3与H2反应的化学方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)研究表明，月球上平均直径为40 微米的小圆珠形成的堆积物(富含Fe2TiO4)是最适合提氧的矿物。这种堆积物作为提氧原料的优点是___________________________________。

(3)研究人员查阅文献后，得知钛铁矿在高温下还能被炭粉还原：2FeTiO3＋C=====2Fe＋2TiO2＋CO2↑，CO2通过

5 高温

植物的光合作用可获得O2。他们设计了两套实验装置来测定钛铁矿中可提取氧的质量分数。

研究人员用图1装置从钛铁矿中提取氧，实验中得出的可提取氧的质量分数大于理论值，产生这种情况的原因可能是__________________________________________________；

用图2装置进行实验的过程中，称得反应前钛铁矿的质量为m1

g，炭粉的质量为m2

g，钛铁矿完全反应后，测得生成CaCO3的质量为m3

g，则钛铁矿中可提取氧的质量分数表达式为________________________________________________________________________。

(4)在钛铁矿提氧过程中科学家们常选用H2而不用其他还原剂，其主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

变式3

含绒量是决定羽绒服质量优劣最重要的指标，按照我国实施的羽绒服新国标，羽绒服的含绒量必须在50%以上，一些不法厂家填充“飞丝”或“人造羊毛”来假冒羽绒，严重损害消费者的利益。“飞丝”是由鸭毛、鹅毛甚至鸡毛经粉碎而成，人造羊毛的主要成分是聚丙烯腈纤维。鸭绒、飞丝、人造羊毛都是高分子化合物，下列说法正确的是(

) A．通过灼烧的方法可鉴别羽绒服中填充的鸭绒或飞丝

B．将人造羊毛和棉花进行混纺可提高纤维的性能

C．鸭绒、飞丝、人造羊毛都有固定的熔、沸点

D．鸭绒、飞丝、人造羊毛燃烧过程中不会产生有毒气体

七、化工生产工艺流程图应用分析

例4

我国拥有很长的海岸线，具有丰富的海洋资源，以海水为原料的盐化工是我国重要产业。盐卤是海水晒盐后的富含镁盐的溶液，其中除含镁盐外，还含有其他盐类(如图甲所示)。盐卤在食品、化工等方面具有广泛的用途。请解答下列与盐卤有关的题目：

(1)根据图甲所示，写出盐卤中含量最多的两种盐的化学式：________________、________________________________________________________________________。

(2)图乙是盐卤中某些物质的溶解度曲线，已知t1

℃时，MgSO4和KCl的溶解度分别为M、N，则它们溶解度大小的关系为________；将盐卤加热到t2

℃以上，根据溶解度曲线，首先析出的晶体应是________。

(3)化工厂利用卤水生产金属镁的工艺流程如上图右所示：

“操作①”的目的是将氢氧化镁沉淀分离出来，操作①的名称是________。氢氧化镁与试剂B反应的化学方程式为__________________________________________。

操作②的名称是________。该方法的优点为_________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)用电解法制备金属镁，两位同学分别设计了下面的两种方法。

甲：电解氯化镁溶液

乙：电解熔融的氯化镁

其中同学________(填“甲”或“乙”)能够成功地制备金属镁，假设生产过程中镁元素没有损失，则100 g卤水可制备镁________ g。

归纳总结：化工生产工艺流程类试题解答方法

(1)抓首尾，看中间：从原料到产品为一条龙的生产工序试题，其关键点是认真分析对比原材料与产品的组成，从中得出将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺。

(2)用交叉，看分流：有些化工生产选用多组原料，解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品的关联作用，逐一破解。

(3)明目的，读流程：化工工艺流程综合题目一般是关于物质制备，首先明确题目目的是制取什么物质，从题干

6

或问题中获取有用信息，了解产品的性质，并结合基本概念和反应原理分析流程图试题中的元素及化合物知识，从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。“→”前是投料(反应物)，“→”后是生成物。

(4)看控制，找分离：物质制备工艺都涉及物质的分离提纯，注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取分液、蒸馏等)，尽可能写出主要的化学反应方程式或制备原理。若出现工艺评价内容，从成本、环保、现实等多角度考虑分析即可。

变式4以已经提取出氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水为主要原料，采用如图所示的工艺流程生产单质碘。

(1)写出乙、丁溶液中溶质的化学式：

乙________________，丁________________。

(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母)。

－A．除去NO

B．除去未反应的I

C．除去未反应的Fe

D．除去碱性物质

(3)第⑦步操作中提纯I2的步骤是________、________、________。

(4)实验室检验I2的方法是_________________________________________。

(5)甲物质见光易变黑，其原因是__________________________________________ __________________________________________________________(用化学方程式表示)。

一、单选题(共15小题)

1.下列关于化学与生产、生活的认识错误的是(

) A．

二氧化碳、二氧化硫、氮气等均是造成温室效应的气体

B．

节能减排符合低碳经济的要求

C．

使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一

D．

大量焚烧田间秸秆会污染空气

2.“PM2.5”是指大气中直径小于或等于2.5

μm的颗粒物。它与空气中的二氧化硫接触时，二氧化硫会部分转化为三氧化硫。则“PM2.5”的颗粒物在酸雨形成过程中主要的作用是(

) A．

还原作用

B．

氧化作用

C．

催化作用

D．

抑制作用

3.使用化学手段，可以消除环境污染。下列主要依靠化学手段消除环境污染的是(

) A．

在燃料煤中添加氧化钙

B．

将某些废旧塑料熔化后重新成型

C．

用多孔吸附剂清除水面油污

D．

把放射性核废料深埋于地下岩层

4.有4种有机物：,

其中可用于合成结构简式为的高分子材料的正确组合为(

) A．

①③④

B．

①②③

C．

①②④

D．

②③④

5.为了减少城市空气污染，要求使用无铅汽油，所谓无铅汽油是指(

) A．

不用铅桶装的汽油B．

不含四乙基铅的汽油C．

不含硝酸铅的汽油D．

不含氧化铅的汽油

6.下列说法正确的是(

) A．

炒菜时，又加料酒又加醋，可使菜变得香美可口，原因是有油脂类物质生成B．

聚乙烯可以发生加聚反应

C．

煤的干馏、石油的裂化和裂解均属化学变化D．

酒精燃烧的过程属于化学能全部转化为热能的过程

7.下列说法中不正确的是(

) A．

与煤、柴油相比较，天然气是一种比较清洁的化石燃料

7

B．

乙醇是一种可再生能源，作为燃料的优点是完全燃烧的产物不污染环境

C．

利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源能有效改善空气质量

D．

煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不再增加，因此煤的气化毫无意义

8.下列关于石油、煤、天然气的说法正确的是(

) A．

石油裂解得到的汽油是纯净物

B．

石油产品都可用于聚合反应

C．

水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料

D．

天然气是一种清洁的化石燃料

9.下列物质属于合成高分子材料的是(

) A．

水泥

B．

食品保鲜膜

C．

钛合金

D．

陶瓷

10.下列有关水处理的说法中，不正确的是(

) A．

可以利用废水中的有机物来增加水中溶解的氧

B．

可以利用熟石灰来中和酸性废水

C．

可以利用明矾等混凝剂溶于水后生成的胶体，吸附水中的悬浮颗粒

D．

可以利用沉淀反应除去水中的重金属离子

11.目前，世界上生产的镁有60%来自海水。从海水中提取镁，最基本的方法就是向海水中加碱使镁沉淀出来，然后经过一系列处理，最终得到单质镁。在从海水中提取镁的过程，没有发生的反应是(

) A．

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

B．

MgCl2C．

2MgOMg＋Cl2↑

2Mg＋O2↑

D．

Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓

12.2012年“3·15”晚会主题为“共筑诚信，有你有我”。国家质检总局公布了一系列不合格产品。如液化气中添加二甲醚、用医疗垃圾塑料生产儿童玩具、灭火器中药品的浓度大幅降低、休闲服装中的纤维成分及甲醛含量不达标、食品添加剂的安全使用等。下列有关叙述不正确的是(

) A．

二甲醚是一种有机溶剂，它的同分异构体乙醇是一种很好的汽油添加剂

B．

泡沫灭火器中一般利用铝离子与碳酸氢根离子水解来形成气体

C．

甲醛在家庭装修中主要来自胶合板及油漆，同时它还是一种杀菌剂，可用于食品杀菌

D．

食品添加剂既有来自于天然物质的分离，也有来自于生化合成的，添加适量的添加剂不影响人体健康

13.下列说法正确的是(

) A．

石油中只含有烷烃

B．

石油裂解的目的是得到更多的汽油

C．

石油裂化主要是得到甲烷等气态烃

D．

石油分馏能得到不同沸点范围的产物

14.下列金属的冶炼中，通常是用加热分解的方法来完成的是(

) A．

Na

B．

Mg

C．

Ag

D．

Fe 15.下列说法中错误的是(

) A．

石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B．

含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C．

煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

D．

煤中的有机物是氨水，煤干馏时可得到粗氨水

二、填空题(共3小题)

16.海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下：

(1)请写出一种海水淡化的方法__________________________。

(2)步骤Ⅰ获取Br2的离子方程式为_________________________________________________。

(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，在该反应中，还原剂是________(填化学式)。若反应中生成4 mol HBr，则消耗________mol SO2。

8

17.空气吹出法工艺是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：

(1)溴在周期表中位于第________周期，第________族。

(2)步骤②中反应的离子方程式____________________________________________________。

(3)步骤④利用了二氧化硫的还原性，反应的离子方程式为_____________________________。

(4)步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随之排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则________________________ _______________________________________________________________________________。

(5)步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是________。

18.现行教材中给我们介绍的“铝热反应”是用铝粉和氧化铁混合物，在镁条燃烧产生的高温下发生反应的。

(1)该反应的化学方程式为：__________________________________________________；

该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应；以上叙述中除镁条外，还缺少一种药品，它是__________，在该反应中的作用是____________________________________________。

(2)工业冶金常用以下四法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。

用“铝热反应”原理冶炼金属锰属于_____________________________________________。

三、实验题(共3小题)

19.某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。

实验(一)

碘含量的测定

实验(二)

碘的制取

另制海带浸取原液，甲、乙两种实验方案如下：

已知：3I2＋6NaOH===5NaI＋NaIO3＋3H2O。

(1)实验(一) 中的仪器名称：仪器A________，

仪器

B________。

9

(2)①分液漏斗使用前须检漏，检漏方法为___________________________________________。

②步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是______________________________________。

③下列有关步骤Y的说法，正确的是________。

A．应控制NaOH溶液的浓度和体积

B．将碘转化成离子进入水层

C．主要是除去海带浸取原液中的有机杂质

D．NaOH溶液可以由乙醇代替

④实验(二) 中操作Z的名称是________。

(3)方案甲中采用蒸馏不合理，理由是_______________________________________________。

20.海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：

(1)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。

(2)实验室将粗盐制成精盐的过程中，溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：

①溶解：________________________________________________________________________。

②过滤：________________________________________________________________________。

③蒸发：________________________________________________________________________。

21.孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：

①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；

②将反应后的混合物过滤；

③向滤液中加入一种金属粉末。

根据上述实验方案，试回答：

(1)第①步反应中的现象为________________________________________________________。

(2)第③步加入的金属粉末是______________________________________________________，

理由是________________________________________________________________________。

(3)若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入________________气体，可制得较纯净的铜。

四、计算题(共2小题)

22.铝热反应不仅用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等。请配平下列用铝热反应冶炼金属钒和钴的化学方程式，指出哪些物质是还原剂、哪些物质是氧化剂，并计算生成1 mol各种金属分别需要纯铝的质量。

V2O5＋Al——Al2O3＋V Co3O4＋Al——Al2O3＋Co 23.以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”，它是目前化学工业的重要支柱之一。

(1)若电解食盐水时消耗NaCl的质量为234 g，则在理论上最多可得氯气的体积为________升(标准状况)。

(2)若将2 mol的氯气通入足量石灰乳中，理论上可得到次氯酸钙________克。

10

第四章化学与自然资源的开发利用（复习课）答案与解析

【知识梳理】 一、思考1：因为铝的化学性质比较活泼，难于冶炼，所以使用较晚

回归教材 1．化合物 2．从其化合物中还原出来

3．2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

2Al2O3=====4Al＋3O2↑

冰晶石二、思考2：答案：③④⑤

回归教材 1．(1)蒸馏法

电渗析法

离子交换法

三、思考3：煤的干馏是在隔绝空气加强热的条件下发生的复杂的物理变化和化学变化的过程，而石油的分馏是根据沸点不同将石油中各成分分离开的过程，是物理变化

回归教材1．(1)碳

氢

氧

氮

硫

(2)①隔绝空气加强热

煤的焦化

H2、CH4、C2H4、CO 氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

酚类、奈 沥青 碳

②可燃性气体

C＋H2O=====CO＋H2

③氢气

一氧化碳和氢气

甲醇

2．(1)碳氢化合物 (2)沸点

物理

汽油

煤油

柴油 (3)②碳原子较少，沸点较低

化学

(4)①温度

深度

短链烃

②乙烯

3．(1)CH4 4．(1)塑料、合成橡胶、合成纤维

(2)nCH2===CH2――→催化剂2电解电解电解高温—CH2

CH2===CH2 —CH2—CH2—

n

四、思考4：C回归教材1．(1)废气、废水、废渣2．(2)100% 【知识拓展】【例1】B

解析：(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)发生的反应分别是：

(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3=====2CuO＋CO2↑＋H2O,2CuO＋C=====2Cu＋CO2↑，符合①；

(Ⅱ)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③； (Ⅲ)2Al＋Cr2O3=====Al2O3＋2Cr，符合③；

(Ⅳ)先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，MgCl2=====Mg＋Cl2↑，符合④。

【例2】答案：(1)Cl2＋2Br===2Cl＋Br2BrO3＋5Br＋6H===3Br2＋3H2O Br2

Br2

(2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(3)分液漏斗

②

－解析：本题主要是根据信息书写化学方程式。(1)由方程式②可知用纯碱溶液吸收后，溶液中溴元素以BrO3、－－Br形式存在，溴元素的化合价分别为＋5、－1，在酸性条件下又生成0价的Br2，所以反应③的反应物为BrO3、－＋Br、H，生成物为Br2和H2O。(3)萃取剂的条件：a.不能与所要萃取的混合液发生反应(己烯中含有碳碳双键，与溴水发生加成反应，所以④不可以，如果是己烷就可以)；b.不能溶于水(乙醇、硝酸均易溶于水，所以①③均不可以)；c.要萃取的物质易溶于萃取剂(溴易溶于四氯化碳)，所以只有②符合。

【同步练习】B

－解析：从海带中提取碘单质，首先把海带中的I溶于水，然后再氧化为单质，最后萃取、分液。

【例3】答案：(1)MgCl2·6H2O=====Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O，MgCl2·6H2O=====MgO＋2HCl↑＋5H2O 在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O，抑制了MgCl2的水解，并带走了MgCl2·6H2O受热产生的水蒸气，故能得到无水MgCl2

(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤

(3)搅拌，加速溶解；使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒；

搅拌，防止因局部过热引起液滴或晶体飞溅

(4)不需要补充HCl，因为Cl2～2HCl～Mg(OH)2～MgCl2～Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不需要补充HCl。

解析：(1)根据信息书写化学方程式，首先分析反应物、生成物的化合价可知，此反应不是氧化还原反应，反应物是MgCl2·6H2O，如果生成物为Mg(OH)Cl，根据质量守恒定律，生成物除Mg(OH)Cl外，还有HCl和H2O，即MgCl2·6H2O=====Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O；同理我们也可以写出生成MgO的化学方程式。(2)因为Mg(OH)2的溶

11 △△△－－－－＋△高温高温电解

解度小于Ca(OH)2，可以加入氯化镁溶液发生反应Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2＋CaCl2，CaCl2易溶于水而除去。(4)在工业生产中注重效益，HCl可以循环使用，根据氯元素守恒的定律可知理论上不需要补充HCl。

【例4】B 解析：从萃取分液后溴的四氯化碳溶液中提取溴可以用蒸馏的方法；利用蒸馏原理从海水中提取淡水是海水淡化技术的一种传统方法；煤中不含有碳单质，且煤的干馏是化学变化。

【实验与探究】

答案：(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种

(2)Cl2

NaOH NaClO ＋2－－(3)富集溴元素

(4)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋SO4＋2Br

强酸对设备的严重腐蚀

(5)①冷凝管

②Br2腐蚀橡胶

③控制温度计b的温度，并收集59 ℃时的馏分

④深红棕色

分液(或蒸馏) 解析：(2)电解NaCl溶液的产物有H2、Cl2、NaOH，若发生反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，则产物为H2和NaClO。

(5)提纯溴的实验中，要注意Br2的沸点高低，溴的沸点低于100 ℃，应采用水浴加热，并通过温度计控制温度。除去Br2(液)中少量Cl2，加NaBr溶液后，Br2在水中溶解度很小，出现分层现象，可分液得到纯溴，亦可采用再次蒸馏的方法。

四、煤、石油和天然气的综合利用

例1 B 变式1、答案

(1)通入足量的空气，将煤粉碎(2)CO和H2(3)C3H8＋5O2――→3CO2＋4H2O (4)减少了粉尘污染(答案合理即可) 例2、

(或点燃等其他合理答案

)变式2、答案

CH2===CH—CH===CH2

高温

例3、答案

(1)FeTiO3＋H2=====Fe＋TiO2＋H2O

(2)无需进行岩石破碎工作、可提取氧的质量分数大

32m3(3)H2未经干燥、U形管中碱石灰吸收了空气中的水分

% m1(4)H2的氧化产物水无污染，电解水产生的H2能够被循环利用

变式3、B 例4、答案

(1)NaCl

MgCl2

(2)M＝N

MgSO4

(3)过滤

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

蒸发、结晶

就地取材，节约资源，降低成本

(4)乙

4.8 变式4、答案

(1)FeI2

FeCl3

(2)C(3)萃取

分液

蒸馏(4)将其加入淀粉溶液中，溶液显蓝色(5)2AgI=====2Ag＋I2

光照解析

题述流程中的反应过程如下所示：

1.

【答案】A 2.【答案】C【解析】PM2.5的颗粒物加快了二氧化硫的氧化，起催化作用。

3.【答案】A 4.【答案】D【解析】由高分子材料的结构简式、主链上原子及碳原子的成键特点可知其为加聚产物，可推知其单体为、CH3—CH===CH—CN。

5.【答案】B【解析】汽油中常添加四乙基铅，可防止由于爆震，则无铅汽油是用甲基叔丁基醚代替四乙基铅作抗震剂添加于汽油中。

6.【答案】C 7.【答案】D【解析】A项，天然气的主要成分是CH4，完全燃烧生成CO2和H2O，对环境无污染，而煤或柴油燃烧能产生污染环境的SO2、NOx等气体；B项，C2H5OH完全燃烧生成CO2和水，对环境无污染；C项，太阳能、风能、氢能均为绿色能源；D项，根据盖斯定律可知煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相同，但煤的气化能提高煤的燃烧效率，有实际意义。

8.【答案】D【解析】石油裂解后得到的是混合物；只有石油产品中的不饱和烃才能发生聚合反应；水煤气是高

12

温下碳与水蒸气反应后的产物。

9.【答案】B【解析】高分子材料，包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等许多种类，其中塑料、合成橡胶和合成纤维被称为现代三大高分子材料。食品保鲜膜主要有三大种类：聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯，属于塑料，是合成高分子材料。

水泥是传统的硅酸盐产品，不是合成高分子材料；合金是由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合成的具有金属特性的物质，不是合成高分子材料；陶瓷是传统的硅酸盐产品，不是合成高分子材料。

10.【答案】A【解析】废水中的有机物腐败消耗氧气，不会增加水中的溶解氧；熟石灰为碱，可与酸发生中和反应，所以可以利用熟石灰来中和酸性废水；明矾中铝离子水解生成胶体，具有吸附性，可吸附水中的悬浮杂质，所以可以利用明矾等混凝剂溶于水后生成的胶体，吸附水中的悬浮颗粒；

水中的重金属离子有毒，可转化为沉淀除去，则可以利用沉淀反应除去水中的重金属离子。

11.【答案】C【解析】海水中含有镁离子，首先将镁离子转化为氢氧化镁沉淀，反应方程式为

Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，然后将氢氧化镁溶于盐酸中得到氯化镁溶液，反应方程式为

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，用氯化镁溶液在氯化氢氛围中制取无水氯化镁，活泼金属采用电解其熔融盐的方法冶炼，镁是活泼金属，所以最后利用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，反应方程式为MgCl2Mg＋Cl2↑，所以没有涉及的方程式是氧化镁的电解。

12.【答案】C【解析】二甲醚和乙醇是同分异构体，二甲醚是一种有机溶剂，乙醇也是一种很好的汽油添加剂，A正确；泡沫灭火器中一般利用铝离子与碳酸氢根离子相互促进水解生成氢氧化铝和二氧化碳，B正确；甲醛对人体有害，不可用于食品杀菌，C错误；食品添加剂既有来自于天然物质的分离，也有来自于生化合成的，添加适量的添加剂不影响人体健康，D正确。

13.【答案】D【解析】石油的主要成分是烷烃，还含有芳香烃、环烷烃及其他杂质；裂解主要是得到气态烃，裂化主要是得到更多汽油等轻质油。

14.【答案】C【解析】

15.【答案】D【解析】汽油是C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到，也可由C18以上的烷烃经过裂化反应得到，A、B正确；煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物，其干馏产物中有粗氨水，故C正确，D错误。

16.【答案】(1)蒸馏法(2)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(3)SO2

2 【解析】海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水淡化后得到NaCl，电解其熔融态可生成Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br－得到Br2，离子反应方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，然后通入空气，吹出Br2，再用SO2吸收Br2，发生反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成4 mol HBr，则消耗2 mol SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。

17.【答案】(1)四

ⅦA(2)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－(3)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO

(4)溴不能完全蒸出，产率低(5)分液漏斗

【解析】(1)因溴在氯的下一周期，与氯在同一主族，所以溴在周期表中位于第四周期ⅦA族；

(2)步骤②中氯气将溴离子氧化，发生反应的离子方程式是2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－；

(3)二氧化硫和溴、水蒸气反应生成硫酸和氢溴酸，化学方程式是Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，离子方程式是Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO；

(4)在溴水中，溴的沸点是58.5 ℃，水的是100 ℃，温度过高，大量水蒸气随之蒸出，溴蒸气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低；(5)因液溴与溴水不相溶，用分液漏斗分离。

18.【答案】(1)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3

放热

KClO3

受热分解产生O2，助燃(2)③

【解析】(1)金属铝与氧化铁高温下反应生成铁和氧化铝的方程式；该反应为放热反应、反应中用到氯酸钾助燃；(2)根据铝热反应原理、电解氯化镁获得金属镁原理判断各自的冶炼方法。

19.【答案】(1)坩埚

500 mL容量瓶(2)①向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞是否漏水

②液体分上下两层，下层呈紫红色

③AB

④过滤

13

(3)主要由于碘易升华，会导致碘的损失

【解析】(1)A、B两种仪器的名称分别为坩埚、500 mL容量瓶(须注明容量瓶的容量)。

(2)①分液漏斗的检漏方法为：向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞是否漏水。

②步骤X中，加入CCl4的作用是萃取碘水中的I2，萃取后I2溶解在CCl4中而呈紫色，由于CCl4的密度比水大，沉在下层，所以观察到的实验现象是：液体分上下两层，下层呈紫红色。

③步骤Y加入NaOH的目的是把I2转化为离子(I－和IO)进入水层而与CCl4分离，并非浸取有机杂质，也不能用乙醇代替，但NaOH的用量要控制，用量过多会使后续酸化操作步骤消耗硫酸过多，故选AB。④Z步骤为过滤操作。

(3)I2的CCl4溶液采用蒸馏的方法虽然可以把CCl4蒸馏出去，但同时碘易升华，导致碘的损失。

20.【答案】(1)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤

(2) ①搅拌，加速固体溶解

②引流，防止液体外溅

③搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅

【解析】(1)为防止引入新杂质，可用MgCl2溶液或Mg(NO3)2溶液将Ca(OH)2转化为Mg(OH)2，然后过滤洗涤得Mg(OH)2。

(2)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速固体的溶解；在过滤时使用玻璃棒引流，可防止液体外溅；蒸发结晶过程中，使用玻璃棒搅拌，可防止因局部过热而使液体或晶体飞溅。

21.【答案】(1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色(2)Fe

铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜

(3)氢气

【解析】孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热后生成氧化铜，通入氢气生成铜和水。

22.【答案】3V2O5＋10Al3Co3O4＋8Al5Al2O3＋6V

还原剂：Al

氧化剂：V2O5

生成1 mol V需要纯铝45 g 4Al2O3＋9Co

还原剂：Al

氧化剂：Co3O4

生成1 mol Co需要纯铝24 g 【解析】根据原子守恒配平化学方程式。两个反应均为氧化还原反应，根据“所含元素化合价升高的物质是还原剂，所含元素化合价降低的物质是氧化剂”进行判断：

3V2O5＋10Al5Al2O3＋6V

3Co3O4＋8Al4Al2O3＋9Co 氧化剂

还原剂

氧化剂

还原剂

根据化学方程式找到纯铝与生成金属之间的物质的量的关系：

10Al

～

6V

8Al

～

9Co 270 g

6 mol

216 g

9 mol X

1mol

y

1mol

列出比例式，解得x＝45

g，y＝24

g 即生成1 mol钒需要45

g纯铝，生成1 mol钴需要24

g纯铝。

23.【答案】44.8

143 【解析】依据电解反应的化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑来分析计算；

依据化学方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O来分析计算；

(1)电解食盐水时消耗NaCl的质量为234 g，反应的氯化钠物质的量为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

＝4

mol，

4 mol

2 mol

标准状况下氯气体积为2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8

L；

(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 143 g·mol－1＝143

g。

2 mol

1

mol

次氯酸钙质量＝1 mol×

14