北京市2017届高三化学一轮复习 3.7 开发利用金属矿物和海水资源（教案+试题+课件）（打包4套）.zip

1第三章 金属及其化合物第七课时 开发利用金属矿物和海水资源〖复习目标〗（1）了解金属冶炼的基本方法，能够选择合理的方法冶炼金属。（2）掌握海水资源的综合开发与利用,能够从海水中得到 Mg、I 2、Br 2等物质。（3）了解合金的概念及其重要应用。（4）了解化学科学发展对自然资源利用的作用。〖教学重点〗金属冶炼的基本方法、海水资源的综合开发与利用〖教学难点〗海水资源的综合开发与利用〖教学过程〗【知识精讲】1、合金及其重要应用（1）熟记金属活动性顺序金属活动性顺序 K、Ca、Na Mg Al、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与 O2反应常温下易被氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温生成氧化膜 加热化合与 H2O 反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与非氧化性酸反应 生成盐和氢气 不反应不反应与盐溶液反应先与水反应，生成的碱再与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来自然界存在形态 化合态(Fe 有游离态) 游离态（2）合金①概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。②性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。a、熔点：一般比它的各成分金属的低；2b、硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。（3）常见金属材料金属材料—Error!①重要的黑色金属材料——钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢Error!②几种有色金属材料2、金属矿物的开发和利用（1）金属在自然界中存在的形态除了 Au、Pt 等极少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。（2）金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：M n＋ ＋ ne－ =M。（3）金属冶炼的一般步骤（4）金属冶炼方法选择金属的冶炼方法时，要依据金属活动性顺序：①热分解法，冶炼的是排在金属活动性顺序后面的一 些不活泼金属；②热还原法，冶炼的是排在金属活动性顺序中处于中间位置的金属；③电解法，冶炼的是排在金属活动性顺序前面的一些比较活泼的金属。金属的活动性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au金属原子失电子能力 强―→弱金属离子得电子能力 弱―→强主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 物理方法①热分解法例如：2HgO 2Hg＋O 2↑，2Ag 2O 4Ag＋O 2↑。用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性弱，金属元素的原子难失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。②热还原法冶炼金属3a、焦炭还原法。例如：C 还原 ZnO、CuO， 。b、一氧化碳还原法。例如：CO 还原 Fe2O3、CuO。c、氢气还原法。例如：H 2还原 WO3、Fe 3O4，其化学方程式依次为 3H2＋WO 3 W＋3H 2O,4H2＋Fe 3O4 3Fe＋4H 2O。③电解法冶炼金属例如：Al 2O3、MgCl 2、NaCl 的电解反应。④利用铝热反应冶炼金属a、原理利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：2 mAl＋3M nOm mAl2O3＋3 nMb、在冶金工业上用于冶炼难熔金属。（4）金属的回收和资源保护①废旧金属最好的处理方法是回收利用。②回收利用废旧金属的意义是节约矿物资源、减少环境污染、节约能源。③合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属产品、材料。3、海洋资源的开发利用（1）海水淡化a、海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。b、海水淡化的方法及其特点海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。（2）海水中镁的提取①流程4②基本步骤及主要反应：a、制熟石灰：CaCO 3 CaO＋CO 2↑，CaO＋H 2O===Ca(OH)2。= = = = =高 温 b、沉淀：Mg 2＋ ＋2OH － ===Mg(OH)2↓。c、酸化：Mg(OH) 2＋2HCl= ==MgCl2＋2H 2O。d、蒸发结晶：析出 MgCl2·6H2O。f、脱水：在氯化氢气流中使 MgCl2·6H2O 脱水制得无水氯化镁。g、电解：电解熔融氯化镁制得镁。（3）海水提溴①工艺流程：②原理a、用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。b、向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2Br － ＋Cl 2=Br2＋2Cl － 。c、向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br 2＋SO 2＋2H 2O=2HBr＋H 2SO4。d、向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBr＋Cl 2=2HCl＋Br 2。f、用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。g、若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是蒸馏。（4）海带中碘的提取①流程5②主要化学原理：Cl 2＋2KI=2KCl＋I 2。【方法精讲】1、海水的综合利用总结2、定量测定合金成分与含量的两种方法（1）定量集气法：定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。（2）沉淀法：沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及到的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)；沉淀(重点是沉淀试剂的选择)；过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。【典例精讲】【例 1】下列有关金属冶炼说法不正确的是 （ ）A．电解饱和 NaCl 溶液制备 Na B．电解熔融的 MgCl2制备 MgC．CO 还原赤铁矿（Fe 2O3）可用于炼铁 D．Fe 和 CuSO4溶液的反应可用于湿法炼铜【答案】A【解析】A、电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠、氢气、氯气，故说法错误；B、工业上电解熔融状态下氯化镁得到金属镁单质，故说法正确；C、CO 具有还原性，能还原氧化铁得到铁单质，故说法正确；D、利用铁的金属性强于铜，发生置换反应，故说法正确。6【例 2】海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源，下图为海水利用的部分过程。下列有关说法正确的是 （ ）º£Ë®´ÖÑÎĸҺMg(OH)2MgCl2 6H2OÎÞË®MgCl2NaBrBr2SO2Ë®ÈÜÒºÎüÊÕBr2¾«ÑÎÂȼҵ¢Ù ¢Ú¢Û¢Ü ¢Ý£®NaHCO3¡÷Na2CO3H2O¡¢NH3C2A．用澄清的石灰水可鉴别 NaHCO3和 Na2CO3B．Na 2CO3的热稳定性大于 NaHCO3C．在第③、④、⑤步骤中，溴元素均被氧化D．工业上通过电解饱和 MgCl2溶液制取金属镁【答案】B【解析】A、澄清的石灰水与 NaHCO3和 Na2CO3均反应生成白色沉淀，不能鉴别，A 错误；B、碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水、CO 2，Na 2CO3的热稳定性大于 NaHCO3，B 正确；C、在第③、⑤步骤中，溴元素均被氧化，在第④步骤中，溴元素被还原，C 错误；D、电解饱和氯化镁溶液不能得到 Mg 单质，而是得氢氧化镁沉淀，D 错误，答案选 A。【考题精练】1．海水开发利用的部分过程如图所示，下列说法错误的是 （ ）A．向苦卤中通入 Cl2是为了提取溴 B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C．工业生产常选用 NaOH 作为沉淀剂 D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用 SO2将其还原吸收 【答案】C【解析】A．向苦卤中通入 Cl2置换出溴单质，分离得到溴，通入 Cl2是为了提取溴，故 A 正确；B．粗盐中含有 Ca2+、Mg 2+、SO 42-等杂质，精制时通常在溶液中依次中加入过量的 BaCl2溶7液、过量的 NaOH 溶液和过量的 Na2CO3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性，再进行重结晶进行提纯，故 B 正确；C．工业常选用生石灰或石灰水作沉淀剂，故 C 错误；D．海水提取溴一般用氯气置换溴离子转化为溴单质，用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收转化为 HBr，达到富集的目的，故 D 正确，故选 C。2．下列有关说法中，正确的是 （ ）①钢较纯铁不易生锈；②冶炼铝和钠都可以用电解法；③KSCN 溶液可以检验 Fe3＋ 离子；④缺钙会引起骨质疏松，缺铁会引起贫血；⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．①③④ D．①②④⑤【答案】B【解析】①钢中含有碳等杂质容易形成原电池，腐蚀更快，错误；②冶炼铝和钠都是用电解法，正确；③铁离子遇到硫氰化钾显红色，可以检验铁离子，正确；④缺钙会使骨质疏松，血液中含铁，缺铁会贫血，正确；⑤三者都为合金，正确。所以选 B。13-7 开发利用金属矿物和海水资源（测试时间：45 分钟 满分 100 分）姓名： 班级： 得分： 一、选择题(本题包括 10 小题，每小题 5 分，共 50 分)1．下列事实不能用金属活动性解释的是 （ ）A．生活中可用铝制的水壶烧水B．镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品C．工业上常用热还原法冶炼铁，用电解法冶炼钠D．电解法精炼铜时，其含有的 Ag、Au 杂质沉积在电解槽的底部【答案】A【解析】A 中铝壶烧水，是因为铝的表面生成致密的氧化膜，但铝仍是一种活泼的金属，A 错；B 中破损锌仍做负极，铁做正极，对铁制品仍保护，B 正确；铁是比较活泼的金属，通常采用热还原法，活泼的钠还原性特别强，只能用电解法，C 正确；Ag、Au 不活泼，精炼铜时，按照铜溶解，它们只能在阳极形成阳极泥，D 正确。2．下列说法错误的是 （ ）①加热 HgO 制取 Hg ②将钠加入氯化铜溶液中制取铜③电解熔融氯化铝制取铝 ④电解饱和食盐水来制取金属钠⑤不能利用铝热反应制取镁A．②④ B．①③⑤ C．②③④ D．①⑤【答案】C【解析】①Hg 化学性质不稳定，加热 HgO 制取 Hg，正确；②Na 金属活动性很强，制取 Cu 用热还原的方法，错误；③氯化铝是共价化合物，要用电解熔融氧化铝的方法制取铝，错误；④电解熔融食盐来制取金属钠，错误；⑤Mg、Al 是很活泼的金属，所以不能利用铝热反应制取镁，正确。因此制取方法错误的是②③④，选项 C 正确。3．从海带中提取碘的实验过程中涉及以下操作，其中正确的是 （ ）2【答案】D【解析】A．将海带烧成灰要在坩埚中进行，错误；B．过滤转移溶液时，要用玻璃棒引流，错误；C．苯与水是互不相溶的两层液体，分离水与苯的碘溶液要使用分液的方法分离，由于苯的密度比水小，使用要在上口倒出碘的苯溶液，错误；D．碘、苯是沸点不同的物质，可以用蒸馏的方法分离碘和苯并回收苯，正确。4．人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金” 。在“五金”顺序中，把一种金属的位置向后移一位，正好符合某化学规律。这种金属和该化学规律是 （ ）A．铁、金属活动性顺序表 B．金、质量守恒定律C．银、元素周期律 D．铜、金属密度顺序表【答案】A【解析】金、银、铜、铁、锡五种金属的金属活动性顺序由弱到强的顺序为：金、银、铜、锡、铁，故 A 项正确。5．下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是 （ ）A．MgCl 2(熔融) Mg+Cl2↑ B．Al 2O3＋3C 2Al＋3CO↑ C．Fe 2O3 +3CO 2Fe +3CO2↑ D．2Ag 2O 4Ag＋O 2↑【答案】B【解析】A.金属 Mg 在工业上就要用电解熔融的 MgCl2的方法冶炼的的，正确；B.由于 Al 活动性很强，用一般的还原剂不能还原得到，所以在工业上一般用电解熔融的 Al2O3的方法冶炼，电解方程式是：2Al 2O3 2Al+3O2↑，错误；C.在工业上就是用焦炭在高温下还原铁的化合物的方法冶炼得到，正确；D.由于 Ag 的活动性较弱，所以一般就是用热分解的方法冶炼，正确。 6．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌： “炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是 （ ）3A．倭铅是指金属锌和铅的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是 CC．冶炼 Zn 的反应方程式为：ZnCO 3+2C Zn+3CO↑D．该冶炼锌的方法属于热还原法【答案】A【解析】碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，化学方程式为：ZnCO3+2C 高 温 Zn+3CO↑。A、根据题意和反应方程式，倭铅是金属锌，A 错误；B、煤炭中起作用的主要成分是 C，作还原剂，B 正确；C、冶炼 Zn 的反应方程式为：ZnCO 3+2C高 温 Zn+3CO↑，C 正确；D、该冶炼锌的方法属于热还原法，D 正确；答案选 A。7．已知 MgO、MgCl 2的熔点分别为 2 800 ℃、604 ℃，将 MgO、MgCl 2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有 MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是 （ ）A．海水 Mg(OH)2 Mg― ― →NaOH ― ― →电 解 B．海水 MgCl2溶液―→MgCl 2(熔融) Mg― ― →HCl ― ― →电 解 C．海水 Mg(OH)2 MgO Mg― ― →石 灰 乳 ― ― →灼 烧 ― ― →电 解 D．海水 Mg(OH)2 MgCl2溶液―→MgCl 2(熔融) Mg― ― →石 灰 乳 ― ― →HCl ― ― →电 解 【答案】D【解析】工业上提取镁除从理论上可行外还要考虑设备、原料、成本等问题。从理论上看 A 项中使用 NaOH 成本高，且 Mg(OH)2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解。因此不可行；B 项中得不到 MgCl2，C 项中电解 MgO 时，由于 MgO 的熔点很高，耗能大，所以经济效益差。8．下列关于海水资源的说法不正确的是 （ ）A.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等B.从海水中可以提取铀和重水等核原料C.海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值D.海水中金的储存量约为陆地的 170 倍，但它的富集程度却很低【答案】C【解析】A、海水淡化的方法是蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，故说法正确；B、海水中可以提取铀和重水等核燃料，故说法正确；C、溴和氟元素不是微量元素，故说法错误；D、海水中许多元素富集程度很低，故说法正确。 49．下列常见金属的冶炼原理中不合理的是 （ ）金属 冶炼原理A Fe Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高 温B Hg2HgO△ 2Hg+O2↑C Al2Al2O3△ 4Al+3O2↑D Na 2NaCl(熔融） 通 电 2Na+Cl2↑【答案】C【解析】A．Fe 是比较活泼的金属，可以用热还原的方法冶炼，正确；B．Hg 是不活泼的金属，可以用热分解的方法冶炼，正确；C．Al 是活泼的金属，要用电解熔融的离子化合物氧化铝的方法冶炼，错误；D。Na 是活泼的金属，用电解熔融 NaCl 的方法冶炼，正确。10．下列叙述不正确的是 （ ）A．根据金属活动性顺序表，可以推断冶炼金属时可能的方法B．CaCl 2、MgCl 2晶体都容易潮解，它们潮解的实质是晶体表面吸水形成溶液C．根据某元素原子的质子数和中子数，可以确定该元素的相对原子质量D．根据酸、碱、盐的溶解性表，可以判断某些溶液中的复分解反应能否进行【答案】C【解析】A、根据金属活动性顺序表，极活泼的金属用电解法冶炼，较活泼的金属用热还原法，不活泼的金属可用活泼金属置换，根据金属活动性顺序表可推断冶炼金属时可能的方法，A 正确；B、CaCl 2、MgCl 2晶体都容易潮解，它们潮解的实质是晶体表面吸水形成溶液，B正确；C、根据某元素原子的质子数和中子数，可以确定该元素的质量数，由于元素可能存在同位素，元素的相对原子质量指各同位素相对原子质量的平均值，不能确定元素的相对原子质量，C 错误；D、当有难溶物生成时，复分解反应可以发生，根据酸、碱、盐的溶解性表，可以判断某些溶液中的复分解反应能否进行，D 正确；答案选 C。 二、非选择题(本题包括 4 小题，共 50 分)11． （14 分）辉铜矿是冶炼铜的重要原料．（1）工业上冶炼粗铜的某种反应为：Cu 2S+O2===2Cu+SO2①当产生标况下 11．2L 气体时，转移电子数目为 ；②将粗铜进行电解精炼，粗铜应与外电源的 极相接；若精炼某种仅含杂质锌的粗铜，通电一段时间后测得阴极增重 ag，电解质溶液增重 bg，则粗铜中含锌的质量分数为 ；5（2）将辉铜矿、软锰矿做如下处理，可以制得碱式碳酸铜：①步骤 I 中用稀硫酸浸取矿石，为提高浸取率可采取的措施有 （任写一种）．②步骤Ⅱ中调节浸出液 pH=3．5 的作用是 ；③步骤Ⅰ中发生如下 3 个反应，已知反应 i)中生成的硫酸铁起催化作用。请写出反应iii)的化学方程式。i)Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2Oii)Cu2S+ Fe2(SO4)3 = CuSO4+CuS+2FeSO4iii) ④步骤Ⅱ中，碳酸氢铵参与反应的离子方程式为 ．【答案】 （1）①3N A或 1．804×10 24 （2 分） ②正 （2 分） 65b/(a+b)（2 分）（2）①粉碎矿石、适当升高温度、搅拌 （2 分）②使 Fe3+完全水解生成 Fe（OH） 3沉淀 （2 分）③MnO 2+2FeSO4+2H2SO4====MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O （2 分）④HCO 3-+H+====CO2↑+H 2O （2 分）【解析】 （1）①标况下 11．2L 的二氧化硫的物质的量是 0．5mol，在该反应中，只有 S 元素的化合价升高，从-2 价升高到+4 价，失去 6 个电子，则产生 0．5mol 的二氧化硫时，转移 0．5mol×6=3mol 电子，电子数为 3NA；②将粗铜进行电解精炼，粗铜作阳极，应与外电源的正极相连；精炼粗铜时，阴极发生的电极反应式是 Cu2++2e-==Cu，而阳极发生的电极反应式有 Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e -= Cu2+，阴极增重 ag，说明有 a/64molCu 析出，每有 65gZn 溶解进入溶液，则有 64gCu 在阴极析出，电解质溶液增重 1g，现在电解质溶液增重 bg,说明粗铜中有 Zn 的质量是 65bg，设粗铜中铜的质量是 xg，则 65b+x-a=b，则粗铜的质量为 65b+x=a+b，所以锌在粗铜中的质量分数是65b/(a+b)；（2）①步骤 1 中用稀硫酸浸取矿石，为提高浸取率可采取升高温度、将矿石粉碎、搅拌的措施；②步骤Ⅱ中调节浸出液 pH=3．5 后得到氢氧化铁沉淀，所以该步操作的作用是将铁离子完全沉6淀；③催化剂是在反应前后化学性质和质量都不变的物质，在反应 iii 中应又生成硫酸铁，步骤 I的总反应是二氧化锰与 Cu2S 的氧化还原反应，所以反应 iii 是二氧化锰把亚铁离子又氧化为铁离子，则化学方程式是 MnO2+2FeSO4+2H2SO4====MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O；④步骤Ⅱ的目的是调节溶液的 pH 值，所以碳酸氢铵参与的离子反应为与氢离子反应生成二氧化碳和水，离子方程式为 HCO3-+H+====CO2↑+H 2O。12． （12 分）海水是巨大的资源宝库，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）步骤Ⅰ中已获得 Br2，步骤Ⅱ中又将 Br2还原为 Br-，其目的为 。（3）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 。（4）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，Br 2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，了解到如下装置简图：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，其原因是 。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 中液体产生颜色为 。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 。【答案】 （1）蒸馏法、电渗析法、离子交换法等中的任意两种（2 分）（2）富集溴元素（1 分）7（3）SO 2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-（2 分）（4）①冷凝管（1 分）②溴具有强腐蚀性，可以腐蚀橡胶（1 分）③要控制温度计 b 的温度，并收集 59℃时的馏分（2 分）④深红棕色（1 分）萃取、分液（2 分）【解析】 （1）海水淡化方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等；（2）步骤Ⅰ中已获得 Br2，步骤Ⅱ中又将 Br2还原为 Br-，目的是低浓度的 Br2溶液在提取时消耗过多的原料和能源，转化为 HBr 后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素；（3）步骤 II 用 SO2水溶液吸收 Br2，Br 2具有氧化性，SO 2具有还原性，二者发生氧化还原反应，产生硫酸和 HBr。根据原子守恒、电子守恒和电荷守恒，可得有关反应的离子方程式为 SO2+Br2+2H2O＝4H ++SO42-+2Br-；（4）①图中仪器 B 的名称是冷凝管；②整套实验装皿中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管。其原因是反应过程中有溴单质的产生，溴具有强腐蚀性，可以腐蚀橡胶；③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，控制关键条件操作是要控制温度计 b 的温度，并收集 59℃时的馏分；④C 中液体是液溴，颜色为深红棕色；为除去该产物中仍残留的少量 Cl2，可向其中加入 NaBr,溶液，发生反应：Cl 2＋2NaBr ==2NaCl＋Br 2，然后利用溴单质溶于有机物而在水中溶解度小的性质，充分反应后，再进行萃取、分液的分离操作，就可以提纯溴单质。13． （12分） 【2016届北京西城一模】以铝土矿（主要成分是Al 2O3，杂质有SiO 2、Fe 2O3等）为原料，采用拜耳法生产Al 2O3的流程如下图所示： （1）Al 2O3可用于电解制Al，其反应的化学方程式是_______。（2）调控反应池中钠铝元素之比一定时，Al 2O3溶于NaOH，SiO 2转化为铝硅酸钠沉淀。Al2O3溶于NaOH的离子方程式是_______。（3）该生产过程中，需向沉淀池中加入X。① X 可为过量的CO 2，则滤液II中主要的溶质是_______，为了使滤液II循环利用，应补充的物质是_______（选填字母） ；a．CaO b．HCl c．Na 2CO3② X 也可为少量Al(OH) 3晶种（晶种可加速沉淀的生成） ，其优点是_______。（4）测铝土矿中铝元素含量：I 将m g铝土矿样品经处理配成V mL溶液8II 取少量该溶液用EDTA法测得该溶液中Fe 3+、Al 3+浓度之和为a mol·L －1III 另取少量该溶液，将Fe 3+用盐酸羟胺还原为Fe 2+后，利用吸光度法测得吸光度为0.400（吸光度与Fe 2+浓度对应曲线如下图） ，该铝土矿样品中铝元素的质量分数表达式是_______（用字母表示） 。【答案】 （1）2Al 2O3（熔融）= === 4Al+3O2↑（2 分） （2）Al 2O3+2OH－ =2AlO2－ +H2O （2 分）（3）① NaHCO 3 （1分） a（2分） ② 滤液II可直接循环使用（2分）（4）27V（a-0.0400×10 -3）/1000m（3分）【解析】 （1）工业上用 电解熔融的 Al2O3制取金属 Al，氧化铝的熔点很高，需要冰晶石（Na 3AlF6）做助溶剂，反应的化学方程式为 2Al2O3（熔融）= === 4Al+3O2↑。（2）Al 2O3属于两性氧化物，能与 NaOH 反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为Al2O3+2OH－ =2AlO2－ +H2O。（3）① 根据流程图可知，滤液Ⅰ是偏铝酸钠溶液，碳酸的酸性强于 Al(OH)3，所以 CO2能与 NaAlO2溶液反应生成白色沉淀 Al(OH)3 ，若 CO2过量，生成 NaHCO3，所以滤液 II中主要的溶质是 NaHCO3 ；因为 NaHCO3在碱性环境中的反应，可以使用生石灰将 NaHCO3转化为 CaCO3 和 NaOH，答案选 a。② 根据题意，引入 Al(OH)3晶种能够产生 Al(OH)3 沉淀，其优点是滤液 II 可直接循环使用。（4）根据图像可知， c(Fe2＋ )浓度为0.04m mol/L，根据铁原子守恒，则 c(Fe3＋ )=0.04×10-3mol/L，因为Fe 3+、Al 3+浓度之和为a mol·L－1 ，所以 c(Al3＋ )=a-0.4×10-3，所以该铝土矿样品中铝元素的质量分数表达式是27V（a-0.0400×10 -3）/1000m。14． （12 分）镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点。国内外将镁合金应用于汽车行业，以减重、节能、降低污染，改善环境。但金属镁性质活泼，能与空气中的 O2、N 2、CO 2等反应，也能与沸水反应。其中，Mg 与 N2反应的产物 Mg3N2与水反应：Mg 3N2＋6H 2O＝3Mg(OH) 2＋2NH 3↑。请回答下列问题：（1）甲组学生研究 Mg 能在 CO2气体中燃烧，并研究其产物。将镁条在空气中加热点燃后迅速插入盛放 CO2气体的集气瓶中，观察到的现象是__ _；化学反应方程式是_____ __。电解冰晶石9（2）乙组学生根据上述甲组实验，认为 Mg 能在 NO2中燃烧，可能产物为 MgO、N 2和Mg3N2。通过如下实验装置来验证反应产物(夹持装置省略，部分仪器可重复使用)。已知：NO 2气体能被 NaOH 吸收。NH 3·H2O 的电离常数与 CH3COOH 电离常数相等，均为1.75×10-5。 ①乙组同学的装置中，依次连接的顺序为 A_______(填字母序号)；装置 B 中的作用是______。②确定产物中有 N2生成的实验现象为____________________________________。（3）设计实验证明：①产物中存在 Mg3N2： 。②MgO 和 Mg(OH)2溶于铵盐溶液是与 NH4+直接反应，不是与 NH4+水解出来的 H+反应： 。【答案】 （1）剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应后在集气瓶内部附着白色粉末和黑色颗粒（2 分）2Mg+CO2 点 燃 2MgO+C （2 分）（2）①BCBED（2 分）在 C 的两侧防止水蒸气进入 C 中与产物 Mg 3N2反应（1 分）②D 中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中 （1 分）（3）①取 C 中少量反应产物，加入到水中产生刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝（2 分） ②将①中加水后的溶液加热，赶走 NH3后，再加入过量的 CH3COONH4溶液，固体溶解，说明 MgO 和 Mg(OH) 2溶于铵盐溶液是与 NH 4+直接反应，不是与 NH4+水解出来的 H+反应（2 分）【解析】 （1）镁和二氧化碳在点燃条件下反应生成 MgO 和 C，同时发出耀眼白光，所以看到的现象是：剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应后在集气瓶内部附着白色粉末和黑色颗粒，反应方程式为 2Mg+CO2 点 燃 2MgO+C；（2）①Mg 能在 NO2中燃烧，产物为 Mg3N2、Mg0 和 N2，装置 A 中 Cu 与浓硝酸反应生成的气体 NO2，用装置 B 干燥剂干燥，通入硬质玻璃管 C 与镁粉发生反应，然后再干燥气体，用 E 装置除去多余的 NO2，装置 D 排水法收集 N2，故连接装置的顺序为：BCBED；用装置B 干燥剂干燥，通入硬质玻璃管 C 与镁粉发生反应，然后再干燥气体，装置 B 中的作用是在 C 的两侧防止水蒸气进入 C 中与产物 Mg3N2反应；②氮气不溶于水，如果有氮气，则能通过排水法收集到气体，所以确定产物中有 N2生成10的实验现象为 D 中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中；（3）①氮化镁能与水反应生成氨气，则确认产物中存在 Mg3N2的实验现象为：取 C 中少量反应后的固体产物，加入到水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，证明产物中存在 Mg3N2；②NH 3•H2O 的电离常数与 CH3COOH 电离常数相等，均为 1.75×10-5，所以醋酸铵溶液呈中性，将①中加水后的溶液加热，赶走 NH3后，再加入过量的 CH3COONH4溶液，固体溶解，说明 MgO 和 Mg（OH） 2溶于铵盐溶液是与 NH4+直接反应，不是与 NH4+水解出来的 H+反应。13-7 开发利用金属矿物和海水资源1．合金是指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。分析下表数据，不能形成合金的是 （ ）A．Cu 和 Al B．Fe 和 Na C．Fe 和 Cu D．Al 和 Na【答案】B【解析】由于金属钠的沸点比金属铁的熔点还低，所以在铁没有熔化之前，钠就变为了蒸汽，钠和铁不可能形成合金，其余都是可以的，答案选 B。2．以下方法可用于工业冶炼金属的是 （ ）A．电解熔融 AlCl3获取金属铝 B．电解 MgCl2溶液获取金属镁C．用 CO 还原铁矿石来获取金属铁 D. 电解饱和食盐水来获取金属钠【答案】C【解析】A．AlCl 3是共价化合物，应该用电解熔融 Al2O3获取金属铝，错误；B．应该电解熔融的 MgCl2获取金属镁，错误；C．铁是比较活泼的金属，在工业上就是用 CO 还原铁矿石来获取金属铁的，正确；D. 电解熔融食盐来获取金属钠，错误。3．海水中含有氯化镁，从海水中提取镁，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳，②在引入海水的水渠中加石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物，③将沉淀物与盐酸反应，结晶过滤、干燥产物，④将得到的产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是 （ ）A．此法的优点之一是原料丰富B．进行①②③步骤的目的是从海水中提取 MgCl2C．第④步电解时同时会产生氯气D．以上提取镁的过程中涉及到的反应有分解反应、化合反应和置换反应【答案】D【解析】 A．海水中富含镁，目前世界上 60%的镁是从海水中提取的，A 项正确；B．①②可得到氢氧化镁沉淀，③加入盐酸，可得到氯化镁，B 项正确；C．第④步为电解熔融的氯化镁，生成氯气和镁，C 项正确；D．反应①涉及分解、化合反应反应，反应②③涉及复分解反应，没有置换反应，D 项错误；答案选 D。4．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金2属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于 （ ）、A．金属的导电性强弱 B．金属在地壳中的含量多少C．金属的化合价高低 D．金属的活动性大小【答案】D【解析】金属的活动性越强，冶炼的程度越难，利用的越晚，所以金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于金属的活动性大小, D 项正确；答案选 D。5．对三种金属元素 R、U、T 进行了如下的实验：R U T和稀硫酸反应 溶解并放出气体 无反应 未实验和 T 的硝酸盐反应 表面上析出 T 表面上析出 T 未实验据此可知这三种金属活动性由弱到强的顺序是 （ ）A．T、R、U B．T、U、RC．U、R、T D．U、T、R【答案】B【解析】R 能与稀硫酸反应生成 H2，U 不与稀硫酸反应，说明 R 的活泼性强于 U；U 能置换出T，则 U 比 T 活泼。 6．新型镁铝合金(Mg 17Al12)有储氢性能，它一定条件下完全吸氢的反应为：Mg17Al12＋17H 2＝17MgH 2＋12Al，得到的混合物 Y（17MgH 2＋12Al）能与酸反应释放出大量氢气。下列说法正确的是 （ ）A．该合金应在氮气保护下，将一定比例的 Mg、Al 单质熔炼而成B．该合金中含有离子键，铝元素呈正价C．1mol Mg17Al12完全吸氢后得到的 Y 与盐酸完全反应放出 H2在标准状况下的体积为1164.8LD． 合金的熔点高于金属镁、金属铝的熔点【答案】C【解析】A、镁和氮气反应，错误，不选 A；B、合金是金属的混合物，不存在离子键，错误，不选 B；C、：1mol Mg 17Al12吸氢的反应为：Mg 17Al12＋17H 2＝17MgH 2＋12Al，即吸收了 17摩尔的氢气， 1mol Mg 17Al12相当于 17 摩尔镁和 12 摩尔铝，所以和盐酸反应生成生成的氢气为 12+18=35 摩尔，所以总共 产生的氢气为 35+17=52 摩尔，其标准状况下的体积为52×22.4=1164.8L ，正确，选 C；D、合金的熔点低于各成分金属的熔点，错误，不选3D。7．用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下：下列有关说法不正确的是 （ ）A．制取玻璃和粗硅的同时均产生 CO2气体B．生产高纯硅、铝、铜及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应C．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次蒸馏的方法D．黄铜矿冶炼铜时产生的 SO2可用于生产硫酸，FeO 可用作冶炼铁的原料【答案】AB【解析】A、制取玻璃是碳酸钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳，制取粗硅是二氧化硅和碳反应生成硅和一氧化碳，错误，选 A；B、制取玻璃的过程不涉及氧化还原反应，错误，选 B；C、四氯化硅的熔沸点都很低，用多次蒸馏的方法提纯，正确，不选 C；D、二氧化硫可以进一步和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫再和水反应生成硫酸，氧化亚铁可以用来炼铁，正确，不选 D。答案为 AB。8．目前世界上 60%的镁是从海水中提取的。海水提镁的主要流程如下：请同答下列问题：（1）石灰乳是生石灰与水形成的化合物，从充分利用海洋化学资源，提高经济效益的角度考虑，生产生石灰的主要原料来源于海洋中的________，其生产方程式___________。从离子反应的角度思考，往海水中加入石灰乳的作用是______________。（2）操作 A 是____，操作 B 是______。（3）加入的足量试剂 a 是_______（填化学式） 。（4）无水 MgCl2在熔融状态下，通电后会产生 Mg 和 Cl2，该反应的化学方程式为4___________，从考虑成本和废物循环利用的角度，副产物氯气可以用于____________。【答案】 （1）贝壳(或牡蛎壳等) CaCO 3 CaO ＋CO 2↑；沉淀 Mg2＋ ；（2）过滤；蒸发浓缩、冷却结晶；（3）HCl；（4）MgCl 2(熔融) Mg＋Cl 2↑ 制盐酸，循环使用【解析】 （1）石灰乳是生石灰与水形成的化合物，从充分利用海洋化学资源，提高经济效益的角度考虑，生产生石灰的主要原料来源于海洋中的贝壳(或牡蛎壳等)，这些碳酸盐发生分解反应产生 CaO 和 CO2，其生产方程式是 CaCO3 CaO ＋CO 2↑。从离子反应的角度思考，往海水中加入石灰乳的作用是与海水中的 Mg2+反应结合形成 Mg(OH)2，反应的离子方程式是 Mg2＋ +2OH-=Mg(OH)2↓。 （2）操作 A 是从混合物中分离出难溶性的物质的操作方法是过滤；操作 B 是从可溶性的物质的水溶液中获得该物质晶体的方法，由于该物质的溶解度受温度的影响变化较大，所以该操作方法是蒸发浓缩、冷却结晶；（3）Mg(OH) 2是碱，与 HCl 发生反应会产生 MgCl2，所以加入的足量试剂 a 是 HCl；（4）无水 MgCl2在熔融状态下，通电后会产生 Mg 和 Cl2，该反应的化学方程式为 MgCl2(熔融) Mg＋Cl 2↑，从考虑成本和废物循环利用的角度，副产物氯气可以用于制盐酸，氯气可用于水的消毒、制取漂白粉等。