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2017_2018学年高中化学课时跟踪训练五海水的综合利用新人教版选修2

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高中化学审核员

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                    课时跟踪训练(五) 海水的综合利用

    一、选择题(本题包括         10 小题,每小题      5 分,共  50 分)
    1.下列海水综合利用的过程中,可不涉及化学变化的是(  )
    A.海水制淡水                          B.海水制纯     NaCl
    C.海水制镁                           D.海水制溴
    2.以卤水为原料,用下列方法制取镁,其中可行的是(  )
    A.直接电解卤水在阴极得镁
    B.向卤水里加钠可置换出镁
    C.卤水与石灰水混合,过滤,洗涤,取沉淀煅烧得氧化镁,用氢气还原氧化镁得镁 

    D.卤水与石灰水混合,过渡,洗涤,取沉淀加盐酸溶解得                        MgCl2 溶液,将溶液加热蒸

发浓缩,再冷却结晶,晶体在氯化氢气氛中加热脱水得无水                         MgCl2。电解熔融     MgCl2 得镁
    3.海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法错误的是(  )
    A.历史最悠久的海水淡化方法是蒸馏法
    B.海水中的氘(含       HDO   0.03‰)发生聚变的能量,足以保证人类上亿年的能源消费,

HDO 与 H2O 化学性质不同
    C.从海水中可以得到         NaCl,电解熔融     NaCl 可制备金属钠
                                          石灰乳        HCl
                                          ――→       ――→
    D.从海水中提取镁可以采用下列方法:海水                      Mg(OH)2   MgCl2 溶
                         电解
                        ――→
液―→MgCl2―→MgCl2(熔融)         Mg
    4.离子膜法制烧碱示意图如下图所示,有关说法正确的是(  )


    A.a 口进水
    B.b 口进精制饱和食盐水
    C.c 口出的是     Cl-,是由   b 口进入的

    D.d 口出的是     H2
    5.在氯碱工业中,原料盐中的杂质离子危害很高,能破坏离子膜,以下对                               Ca2+、
Mg2+、Fe3+、SO24-除去顺序不合理的是(  )

    A.BaCl2、NaOH、Na2CO3

    B.BaCl2、Na2CO3、NaOH

    C.NaOH、BaCl2、Na2CO3
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    D.Na2CO3、BaCl2、NaOH

    6.[双选题]从海水中提取的溴占世界产溴量的                  1/3。已知溴水呈橙色,将          SO2 气体通
入溴水时,可以观察到溴水褪色。则下列有关叙述中正确的是(  )

    A.SO2 使溴水褪色,显示了         SO2 的漂白性

    B.SO2 使溴水褪色,显示了         SO2 的还原性
    C.从溴水中提取单质溴,可以用乙醇进行萃取
    D.从海水中提取溴过程中多次涉及了氧化还原反应
    7.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在引入的海水中加入石灰乳,沉降、过滤、洗涤沉淀物;
③将沉淀物与盐酸反应,结晶过滤、在                 HCl 气体氛围中干燥产物;④将得到的产物熔融电
解得到镁。下列说法不正确的是(  )
    A.此法的优点之一是原料来源丰富
    B.第④步电解时阴极产生氯气

    C.①②③步骤的目的是从海水中提取                MgCl2
    D.以上提取镁的过程中涉及化合、分解和复分解反应
    8.海洋约占地球表面积的           71%,对其进行开发利用的部分流程如下图所示。下列说法
不正确的是(  )


                                   -
    A.可用   BaCl2 溶液除去粗盐中的       SO24

    B.从苦卤中提取       Br2 发生反应的离子方程式为:

       -          -
    2Br +Cl2===2Cl  +Br2
    C.试剂   1 可以选用石灰乳

    D.工业上,电解熔融         Mg(OH)2 冶炼金属镁
    9.下列关于海水综合利用的叙述不正确的是(  )

    A.利用空气吹出       SO2 吸收法从海水中提溴时,直接将海水氯化,然后再进行吹出、吸
收可得到溴产品
    B.从海水中提取的重水可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质
    C.盐田法制盐时,所用的盐田一般分成贮水池、蒸发池、结晶池三部分
    D.利用电渗析法、冷冻法制盐,同时也可以得到淡水
    10.如图所示,利用海水可提取很多重要的化工原料。
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    下列有关说法正确的是(  )
    A.第①步中除去粗盐中的           SO24-、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为:

Na2CO3 溶液→NaOH  溶液→BaCl2   溶液→过滤后加盐酸
    B.第②步中工业上可采用石墨为阴极,铁为阳极,采用阳离子交换膜的电解装置

    C.第③步中结晶出的         MgCl2·6H2O 可在空气中受热分解制无水           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还原
    二、非选择题(本题包括          4 小题,共    50 分)
    11.(10 分)全球海水中溴的储量丰富,约占地球溴总储量的                      99%,故溴有“海洋元素”
之称,海水中溴含量为          65 mg·L-1,其工业提取法有:
    (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,即可得到单质溴。该方法涉及的
反应有:
    ①________________________(写出化学方程式);

               -             -
    ②3Br2+3CO23  ===BrO-3 +5Br +3CO2↑;

                -    +
    ③BrO-3 +5Br  +6H  ===3Br2+3H2O。
    其中反应②和③的氧化剂分别是________、________。

    (2)空气吹出    SO2 吸收法。该方法基本同(1),只是将吹出的溴用                  SO2 来吸收,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萃取剂中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____________________,下列可以用海水中的溴萃取的
试剂是________(填序号)。
    ①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸
    12.(12 分)海水的综合利用可以制备金属镁,其流程如下图所示:


    (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。
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    ________________________________________________________________________。

    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 时,

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:_____________________________________________________________。
    13.(14 分)海水中镁的总储量约为           2.1×1015  t,目前世界上      60%的镁来自海水。工业
规模海水提镁的流程如图所示:


    试回答下列问题:
    (1)海水提镁的过程中①、②反应的化学方程式:
    ①_____________________________________________________________________,
    ②____________________________________________________________________。
    (2)由氯化镁溶液制取无水氯化镁固体,其操作过程是

    ________________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。

    (3)为了使   MgSO4 完全转化为    Mg(OH)2,则加入的生石灰须过量,然后分离得

Mg(OH)2 沉淀,考虑    Ca(OH)2 溶解度,应该用______________法分离。
    (4)金属镁、铝的工业冶炼方法既有相似之处,又有不同之处,下表是氧化镁和氯化镁
的熔沸点数据:
                           物质         氧化镁      氯化镁
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                         熔点(℃)        2 852      714
                         沸点(℃)        3 600     1 412


    工业上炼镁采用电解熔融氯化镁,而冶炼铝则用电解熔融的                         Al2O3,其原因是
________________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    14.(14 分)海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下:
              成分      含量/(mg·L-1)        成分       含量/(mg·L-1)

              Cl-         18 980         Ca2+          400
              Na+         10 560         HCO-3         142
              SO24-        2 560         Br-            64
              Mg2+         1 272


    (1)电渗析法淡化海水示意图如上图所示,其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通
过。
    ①阳极主要电极反应式是__________________________________________________。

    ②在阴极附近产生少量白色沉淀,其成分有________和                   CaCO3,生成   CaCO3 的离子方程
式是________________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    ③淡水的出口为________(填“a”、“b”或“c”)。
    (2)利用海水可以提取溴和镁,提取过程如下:


                                -
    ①提取溴的过程中,经过           2 次 Br →Br2 转化的目的是________________________,吸
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收塔中发生反应的离子方程式是________________________________。用平衡移动原理解
释通空气的目的是____________。

    ②从  MgCl2 溶液中得到    MgCl2·6H2O 晶体的主要操作是________、________、过滤、洗
涤、干燥。
    ③依据上述流程,若将          10    m3 海水中的溴元素转化为工业溴,至少需要标准状况下

Cl2 的体积为________L(忽略     Cl2 溶解)
                                    答 案

    1.选  A A  项海水蒸馏可制得淡水,属物理变化;B                项除去海水中的许多金属杂质离
子时,需发生化学变化;C、D            项都是化学变化。

    2.选  D A  项电解,阴极生成        H2;B 项中  Na 首先与水反应,不能置换出           Mg;C  项中

H2 不能把  Mg 还原出来;所以只有         D 合理。

    3.选  B 氕(H)与氘(D)属于同种元素——氢元素,所以                  HDO 与 H2O 均属于水,化学性
质相同,B    错误。
    4.选  D a  口进入的是精制饱和         NaCl 溶液;b  口进入的是含少量        NaOH 的水;c   口出的

是淡盐水;d     口出的是     H2。
    5.选  D 除杂原则是每一种试剂必须过量,不能引入杂质离子,或者引入的杂质离子

利用后加试剂能除去。而           D 选项加入    BaCl2 后,再加   NaOH 时不能将过多的钡离子除去,从
而引入新的杂质。

    6.选  BD 将   SO2 气体通入溴水时,发生反应          Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4,显示了

SO2 的还原性,故     A 错、B  正确;乙醇与水互溶,不能从溴水中萃取单质溴,C                     错;从海水

中提取溴过程中氯化过程,SO2           吸收过程,再氯化过程都发生了氧化还原反应,D                     正确。
    7.选  B 本题考查海水中提取镁的过程,原料是海水,来源丰富,A                         选项正确。涉及

的化学反应有      Ca(OH)2+MgCl2===Mg(OH)2↓+CaCl2,Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O,
                                      H△Cl
                                   = = = = =
MgCl +6H O===MgCl ·6H O,MgCl ·6H  O    MgCl +6H O↑,MgCl  (熔融)     电解     Mg+
    2    2       2   2       2   2        2    2        2      = = = = =

Cl2↑,在第④步电解时,阴极产生的是金属镁。从以上分析可知,B                           选项错误,C     和 D 选
项正确。

    8.选  D 工业上采用电解熔融          MgCl2 的方法来冶炼金属镁,D         不正确。

    9.选  A 利用空气吹出       SO2 吸收法从海水中提溴时,氯气氧化溴离子在                  pH=3.5 的酸
性条件下效果最好;所以在氯化之前要将海水酸化,故                       A 项不正确。

                                                      2+
    10.选  D BaCl2 应在   Na2CO3 之前加入,以便除去过量的          Ba  ,A 不正确;电解饱和食

盐水用铁作阴极,B        不正确;MgCl2·6H2O    在空气中加热会发生水解,C            不正确。
    11.解析:工业提取溴的原理:将氯气通入到富含溴离子的海水中,使溴置换出来,
然后被某些溶液吸收,再提纯即可。方法(3)是利用物理方法,用有机溶剂溶解,因为溴易
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溶于有机溶剂,作为海水中溴的萃取剂的只能是②四氯化碳。

                    -      -
    答案:(1)Cl2+2Br     ===2Cl +Br2 Br2 BrO-3

    (2)Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
    (3)分液漏斗、烧杯 ②

    12.解析:(1)海水提取镁的关键是制得无水                MgCl2,由于   MgCl2 为强酸弱碱盐,故

                               2+
MgCl2·6H2O 晶体加热脱水时,因         Mg  的水解不能得到无水         MgCl2,工业生产中通常采用的
方法是在不断通入干燥          HCl 气流的条件下加热脱水,以抑制             Mg2+的水解。

    (2)除去  Mg(OH)2 沉淀中混有的     Ca(OH)2 时,可根据    Mg(OH)2 与 Ca(OH)2 溶解度的差异,

向混合物中加入       MgCl2 溶液,使溶解度相对较大的           Ca(OH)2 转变为难溶的     Mg(OH)2 和易溶的

CaCl2 而除去。
    (3)实验室中玻璃棒的主要用途为:①搅拌,目的是加快物质的溶解,或使物质混合均
匀;当进行蒸发结晶操作时目的是防止因局部过热而导致液滴或晶体飞溅。②引流,目的
是使液体沿玻璃棒流入接收仪器中,防止外洒,如:过滤、一定物质的量浓度溶液的配制
等。
                           △
                       = = = = =
    答案:(1)MgCl2·6H2O       Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑。
                  △
               = = = = =
    MgCl2·6H2O    MgO+2HCl↑+5H2O↑
                   △
               = = = = =
    或 Mg(OH)Cl    MgO+HCl↑ 干燥的      HCl 气流抑制了     MgCl2 的水解,且带走

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 引流,防止外洒
    搅拌,防止因局部过热使液滴或晶体飞溅

    13.解析:(1)贝壳的主要成分是            CaCO3,高温   CaCO3 分解生成   CaO 和 CO2,CaO 与

                       2+
H2O 生成的   Ca(OH)2 又与 Mg  生成  Mg(OH)2,Mg(OH)2 和盐酸反应生成      MgCl2 溶液,进一步制

得无水   MgCl2,电解   MgCl2(熔融)在阴、阳极上分别得           Mg 和 Cl2。

    (2)对 MgCl2 溶液加热蒸发得到       MgCl2·6H2O,由于    MgCl2·6H2O 在受热条件下易水解,

为防止水解应在       HCl 气氛中加热脱水转化为无水           MgCl2。

    (3)因为  Ca(OH)2 的溶解度是随温度升高而降低,为了减少                 Ca(OH)2 与 Mg(OH)2 共沉,

所以在低温下过滤,所得           Mg(OH)2 纯度较高。

    (4)AlCl3 是共价化合物,熔化后不导电,故可电解熔化的                   Al2O3 得铝单质;而从表中

可看出   MgO 的熔点较    MgCl2 高,虽然电解两种物质均可得到单质镁,但熔化                   MgO 比熔化

MgCl2 消耗更多的能量,从经济角度考虑,一般熔化用电解熔融                       MgCl2 法制 Mg。
    答案:(1)①CaCO       高温     CaO+CO  ↑
                   3 = = = = =      2
    ②MgCl  (熔融)    通电     Mg+Cl  ↑
          2      = = = = =      2
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    (2)先加热蒸发、冷却结晶得到            MgCl2·6H2O,然后在    HCl 气氛中加热得到无水        MgCl2
    (3)低温过滤

    (4)MgCl2 的熔点较   MgO 的熔点低,熔融       MgCl2 消耗较少的能量,节约能源,降低成本;

AlCl3 是共价化合物,熔融不导电,只能电解熔融(熔于冰晶石中)Al2O3                      生产铝

                                     -    -                       -
    14.解析:(1)电解海水时,阳极:2Cl             -2e   ===Cl2↑,阴极:2H2O+2e     ===H2↑+

   -      +    -                    -    2+
2OH (或  2H +2e  ===H2↑)阴极产生的      OH 与 Mg  、HCO-3 等离子反应从而生成         Mg(OH)2、

CaCO3 沉淀。
    (2)10 m3 海水中含有    Br-的质量为:
    10×103 L×0.064 g/L=640 g,
    n(Br-)=8 mol,

                -          -
    根据  Cl2+2Br  ===Br2+2Cl  和 2 次氧化可知消耗       Cl2 的总物质的量为      8 mol,故标准

状况下   Cl2 的体积为    179.2 L。

                  -    -
    答案:(1)①2Cl     -2e  ===Cl2↑ ②Mg(OH)2

      2+    -
    Ca  +OH  +HCO-3 ===CaCO3↓+H2O ③b

                                            +     -     -
    (2)①对溴元素进行富集 SO2+Br2+2H2O===4H           +2Br  +SO24   通入空气将      Br2 蒸气

带出,使    Br2(g)Br2(aq)或   Br2+H2OHBr+HBrO   平衡向左移动 ②加热浓缩 冷却
结晶 ③179.2
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