第七章化學與可持續發展8.1自然資源的開發和利用一、單選題1．下列冶煉金屬的方法錯誤的是A．電解熔融NaCl制鈉 B．加熱HgO制汞C．高溫下用CO還原制鐵 D．高溫下用還原制鋁【答案】D【解析】A．工業上利用電解熔融NaCl制鈉和氯氣，A正確；B．加熱HgO可生成Hg和氧氣，B正確；C．高溫下可用CO還原生成鐵單質和CO2，用此法可冶煉鐵，C正確；D．工業采用電解氧化鋁的方法制備鋁，不能用氫氣還原制鋁，D錯誤；故選D。2．甲烷是一種清潔的化石燃料。下列物質中不含甲烷的是A．天然氣 B．煤干餾所得的焦爐氣C．石油裂解所得的氣體 D．碳銨分解得到的氣體【答案】D【解析】A．天然氣的主要成分甲烷，A不符合題意；B．煤干餾過程中生成的煤氣主要成分為氫氣和甲烷，B不符合題意；C．石油裂解的化學過程是比較復雜的，生成的裂解氣是一種復雜的混合氣體，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷、氫氣、硫化氫等，C不符合題意；D．加熱碳酸氫銨會使其分解，產物有氨氣、二氧化碳、水，所以得到的是氨氣和二氧化碳的混合氣體，很可能還有水蒸氣混在里面，不含甲烷，D符合題意，故選D。3．迄今為止，煤、石油、天然氣仍是人類使用的重要能源，同時它們也是重要的化工原料。下列關于煤和石油的說法正確的是A．通過石油分餾可以獲得大量的芳香烴B．石油裂化的目的是得到乙烯、丙烯和苯C．煤的干餾發生了化學變化D．煤中含有苯和甲苯，可以通過先干餾后分餾的方法得到苯和甲苯【答案】C【解析】A．石油分餾得到的是各種烴的混合物，不能得到芳香烴，芳香烴主要采取催化重整得到，A錯誤；B．石油裂化的目的是為了提高輕質液體燃料(汽油、煤油、柴油等)的產量，特別是提高汽油的產量和質量，B錯誤；C．煤的干餾是煤隔絕空氣加強熱分解的過程，是化學變化，C正確；D．煤中不含苯和甲苯，而是煤經過干餾發生復雜的物理、化學變化得到煤焦油等物質，煤焦油是含有多種芳香族化合物的復雜混合物，煤焦油在一定溫度下蒸餾出來的餾出物中主要含有苯、甲苯等，D錯誤；答案選C。4．實驗室將9g鋁粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發生鋁熱反應之后，所得固體中含金屬單質為18g，則該氧化物粉末可能是①Fe2O3和MnO2②MnO2和V2O5③Cr2O3和V2O5④Fe3O4和FeOA．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】D【解析】反應中鋁元素化合價由0變為+3，9g鋁參加反應失去=1mol電子，因此有金屬氧化物得到1mol電子，對應的質量為18g；根據轉移電子守恒可知：Fe2O3中Fe元素得到1mol電子，得到Fe單質的質量約為；MnO2中Mn元素得到1mol電子，得到Mn單質的質量約為；V2O5中V元素得到1mol電子，得到V單質的質量約為；Cr2O3中Cr元素得到1mol電子，得到Cr單質的質量約為；Fe3O4中Fe元素得到1mol電子，得到Fe單質的質量約為；FeO中Fe元素得到1mol電子，得到Fe單質的質量約為；①Fe2O3和MnO2和鋁完全反應生成金屬質量在18.7g～13.75g之間，故可能；②MnO2和V2O5和鋁完全反應生成金屬質量在10.2g～13.75g之間，故不可能；③Cr2O3和V2O5和鋁完全反應生成金屬質量在10.2g～16.3g之間，故不可能；④Fe3O4和FeO和鋁完全反應生成金屬質量在21g～28g之間，如果鋁沒有完全反應，則可能生成18g金屬單質，故可能；綜上所述①④滿足題意，D正確；答案選D。5．下列變化過程不屬于金屬冶煉的是A．電解氧化鋁 B．鐵在氧氣中燃燒C．鐵礦石與焦炭在高溫下反應 D．Al粉與MnO2在高溫下反應【答案】B【解析】A．電解氧化鋁冶煉鋁，屬于金屬冶煉的原理，故A不選；B．鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，沒有金屬單質生成，不屬于金屬冶煉，故B選；C．鐵礦石與焦炭在高溫下反應生成鐵單質，屬于金屬冶煉的原理，故C不選；D．鋁粉與二氧化錳在高溫下反應生成錳金屬單質，屬于金屬冶煉的原理，故D不選；故選B。6．有關煤的綜合利用如圖所示。下列說法正確的是A．煤和水煤氣都屬于化石燃料B．煤中含有出爐煤氣、煤焦油、焦炭等物質C．①是將煤在空氣中加強熱使其分解的過程D．②是煤的氣化方式之一【答案】D【解析】A．水煤氣屬于二次能源，不是化石燃料，A錯誤；B．煤干餾后能得到這些物質，但煤本身并不含這些物質，B錯誤；C．①是煤的干餾，但不能在空氣中，需隔絕空氣，C錯誤；D．煤的氣化是將煤轉化為氣體燃料的過程，煤干餾得到的焦炭和水蒸氣在高溫下生成水煤氣是煤的氣化方式之一，D正確；答案為D。7．下列有關石油及石油加工的說法中，正確的是A．石油是各種液態烴的混合物B．常壓分餾的原料是重油C．由分餾塔分餾出的各餾分均是混合物D．減壓分餾的主要產品有汽油、潤滑油、煤油和瀝青【答案】C【解析】A．石油主要是由各種烷烴、環烷烴和芳香烴組成的混合物，石油的大部分是液態烴，同時在液態烴中溶有氣態烴和固態烴，選項A錯誤；B．常壓分餾的原料是石油，減壓分餾的原料是重油，選項B錯誤；C．無論是常壓分餾還是減壓分餾，由分餾塔出來的各餾分都是不同沸點范圍的蒸餾產物，每一種餾分仍然是多種烴的混合物，選項C正確；D．常壓分餾的主要產品有汽油、柴油、煤油等，減壓分餾的主要產品是潤滑油、石蠟、燃料油、瀝青等，選項D錯誤；答案為C。8．下列敘述不正確的是A．根據一次能源與二次能源的劃分，火電應為二次能源B．煤、石油、天然氣均為不可再生能源C．風電是將風能轉化為機械能，然后轉化為電能D．在火力發電時，燃料燃燒可以將全部的化學能轉化為熱能【答案】D【解析】A．由一次能源經過加工轉換以后得到的能源產品，稱為二次能源，火電應為二次能源，故A正確；B．煤、石油、天然氣都是化石能源，屬于不可再生能源，故B正確；C．風力發電主要是將風能轉化為風輪的機械能，再通過發電機轉化為電能，故C正確；D．在火力發電時，燃料燃燒將化學能轉化為熱能、光能等形式的能量，熱能轉化為機械能，機械能轉化為電能，故D錯誤；故選D。9．下列有關金屬的工業制法中正確的是A．制鈦：用金屬鈉置換氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦B．煉鐵：用焦炭和空氣反應產生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物C．制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液D．制鎂：用Al和MgO在高溫下發生鋁熱反應制Mg【答案】B【解析】A．用金屬鈉置換熔融氯化鈦(TiCl4)中的鈦制鈦，故A錯誤；B．用焦炭和空氣反應產生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物煉鐵，故B正確；C．用海水為原料制得精鹽，再電解熔融的NaCl制鈉，故C錯誤；D．電解熔融MgCl2制Mg，故D錯誤；選B。10．下列有關煤化工和石油化工的說法正確的是A．石油的煉制過程都是化學變化B．煤干餾的液態產物主要有煤焦油、粗氨水C．石油裂解是為了提高汽油等輕質油的產量D．煤的液化是物理變化，煤的氣化是化學變化【答案】B【解析】A．石油的分餾屬于物理變化，A錯誤；B．煤通過干餾產生焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣等，B正確；C．石油裂解的主要目的是為了獲得乙烯，石油裂化是為了提高汽油等輕質油的產量，C錯誤；D．煤的液化是煤與某些物質發生化學反應，生成液態的燃料，屬于化學變化，D錯誤；答案為B。二、填空題11．焦炭是煤干餾的一種重要產品。(_____)【答案】正確【解析】煤干餾指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤氣等產物的過程，所以該說法正確，故答案為：正確。12．請將下列物質的轉化或分離方法的序號填在橫線上(每一項只填寫一種方法)。①分餾②液化③氣化④裂化⑤裂解⑥干餾⑦蒸餾(1)把煤轉化為焦爐氣、煤焦油和焦炭等。______(2)從原油中分離出汽油、煤油、柴油等。______(3)將重油轉化為汽油。

______【答案】(1)⑥(2)①(3)④【解析】(1)把煤隔絕空氣加強熱，得焦爐氣、煤焦油和焦炭等過程屬于煤的干餾，故答案為⑥；(2)根據原油中各組分沸點不同，從原油中分離出汽油、煤油、柴油等方法是分餾，故答案為①；(3)將由長碳鏈組成的重油轉化為短碳鏈組成的汽油的過程為裂化，故答案為④。13．1mol某鏈烴A在一定條件下裂化為1mol烷烴B和1mol烯烴C，B、C混合氣體密度是相同條件下H2密度的14.5倍，計算回答：(1)A的可能結構簡式和名稱______。(2)B、C烴可能是什么______？(3)若1molB完全燃燒需O2的物質的量是整數時，C只能是什么物質？______【答案】(1)CH3CH2CH2CH3(丁烷)、(CH3)2CHCH3[2—甲基丙烷(或異丁烷)](2)B是乙烷，C是乙烯；或B是甲烷，C是丙烯(3)C3H6【解析】1mol某鏈烴A在一定條件下裂化為1mol烷烴B和1mol烯烴C，則A為烷烴，B、C混合氣體密度是相同條件下H2密度的14.5倍，則B和C的混合氣的平均相對分子質量為29。(1)B、C混合氣體的平均相對分子質量為2×14.5=29，則A的相對分子質量為58，烷烴A為C4H10。丁烷有兩種同分異構體，正丁烷（或丁烷）和異丁烷（或2-甲基丙烷），結構簡式分別為CH3CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH3。(2)C4H10可能的裂解方式有：C4H10C2H6+C2H4，C4H10CH4+C3H6，則B是乙烷，C是乙烯；或B是甲烷，C是丙烯。(3)若B是乙烷，則1mol乙烷完全燃燒需O23.5mol，不合題意。若B是甲烷，則1mol甲烷完全燃燒需O22mol，符合題意。B是甲烷，則C是丙烯。四、實驗題14．海帶灰中富含以I-形式存在的碘元素。實驗室提取I2的途徑如圖所示：干海帶海帶灰濾液I2(1)灼燒海帶所用的主要儀器名稱是__(填序號)。a.坩堝

b.試管

c.蒸發皿

d.燒杯(2)向酸化的濾液中加過氧化氫溶液，寫出該反應的離子方程式：__。(3)反應結束后，加入CCl4作萃取劑，采用萃取分液的方法從碘水中提取碘，主要操作步驟如圖所示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3步實驗操作中，不正確的是__(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。【答案】

a

2H++2I-+H2O2=I2+2H2O

Ⅲ【解析】(1)灼燒海帶時所用的主要儀器名稱是坩堝；(2)加入和的作用為將氧化為，發生反應的離子方程式為；(3)振蕩、靜置分層操作均合理，而分離時應先讓下層液體從分液漏斗的下口流出，然后將上層液體從分液漏斗的上口倒出，故操作Ⅲ不合理。15．工業上以濃縮海水為原料提取溴的部分過程如圖所示。某課外小組在實驗室模擬上述過程設計了如圖所示裝置進行實驗(所有橡膠制品均已被保護，夾持裝置已略去)。(1)A裝置中通入a氣體時，發生反應的離子方程式為_____。(2)A裝置中通人a氣體一段時間后，停止通入，改通入熱空氣。通入熱空氣的目的是____。(3)實驗過程中，B裝置中產生的兩種主要陰離子為_____。(4)C裝置的作用是____。【答案】

Cl2+2Br-=2Cl-+Br2

將單質溴從蒸餾燒瓶中吹出

、Br-

吸收未反應完的Cl2、Br2、SO2等有毒氣體，防止污染空氣【解析】(1)根據工業流程可知a氣體是氯氣，能把溴離子氧化成單質溴，發生反應的離子方程式是Cl2+2Br-=2Cl-+Br2；(2)通入的熱空氣能將單質溴從蒸餾燒瓶中吹出；(3)根據工業流程可知b氣體是SO2，Br2能把SO2氧化成H2SO4，而自身被還原為Br-，所以B裝置中產生的兩種主要陰離子為、Br-；(4)氫氧化鈉溶液能吸收未反應完的Cl2、Br2、SO2等有毒氣體，防止污染空氣。16．如圖是實驗室干餾煤的裝置圖，根據圖示回答下列問題。(1)指出圖中儀器名稱：b___________；d___________。(2)裝置c的作用是___________，d中的液體有___________和___________。煤焦油可以通過___________的方法使其中的重要成分分離出來。(3)e處點燃的氣體是___________，火焰的顏色是___________色。(4)下列敘述錯誤的是___________。A．煤發生了化學變化B．d中液體的pH＞7C．d中液體只有一層D．e處的氣體可以還原氧化銅，可以使溴水褪色【答案】(1)

硬質玻璃管

U型管(2)

將干餾生成的氣體進行降溫和冷凝

粗氨水

煤焦油

分餾(3)

焦爐氣

藍(4)C【解析】本題是關于煤干餾的實驗，根據煤干餾的主要產品，b中得到的應是焦炭，d中得到的應是粗氨水和煤焦油，e處點燃的應是焦爐氣。其中粗氨水中溶有氨，呈堿性，可用酚酞溶液等檢驗；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，應用分餾的方法分離；焦爐氣的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2，燃燒時呈淡藍色火焰。(1)由圖示可知，b為硬質玻璃管，d為U形管。(2)c裝置將干餾生成的氣體進行降溫和冷凝，粗氨水和煤焦油變為液體在d中聚集，煤焦油是有機物的液態混合物，應采用分餾的方法分離。(3)e處點燃的應是焦爐氣，焦爐氣的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2，燃燒產生藍色火焰。(4)A．干餾煤的過程中生成了新物質，屬于化學變化，A正確；B．粗氨水和煤焦油在d中聚集，因此液體顯堿性，pH＞7，B正確；C．d中的液體為粗氨水和煤焦油，煤焦油密度大，故可以分層，C錯誤；D．e處氣體是焦爐氣，焦爐氣的主要成分有CH4、CO、H2、CH2=CH2，氫氣、一氧化碳具有還原性，可以還原氧化銅；乙烯可以使溴水褪色，D正確；答案選C。17．I.回答下列問題(1)粗食鹽常含有少量K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如下：提供的試劑：飽和Na2CO3溶液、飽和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、75%乙醇、四氯化碳①欲除去溶液Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO，選出a所代表的試劑，按滴加順序依次為___________(只填化學式)。②洗滌除去NaCl晶體表面附帶的少量KCl，選用的試劑為___________。Ⅱ．工業上用活性炭吸附海帶提碘后廢水中的I-制取I2，其流程如圖：(2)向廢水中加入NaNO2并調節pH＜4，寫出此反應的離子方程式：___________。(3)寫出該流程加入HCl調節pH發生的反應的離子方程式：___________。(4)工業上虛線框內流程還可用下圖操作代替，試評價圖中替代流程的優點：___________(寫出一條即可)。【答案】(1)

①BaCl2、NaOH、Na2CO3

75%乙醇(2)2NO＋4H＋＋2I-=2NO↑＋I2＋2H2O(3)H＋＋OH-=H2O、IO＋5I-＋6H＋=3I2＋3H2O(4)減少了化學藥品的投入量，使成本大大降低(或生產環節減少；或藥品對設備無腐蝕性等)【解析】I：欲除去溶液Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO，每一步為了除盡雜質，所需試劑應該過量，則碳酸鈉應該在氯化鋇試劑之后，這樣碳酸鈉可以除去過量的氯化鋇，故滴加試劑順序依次為BaCl2、NaOH、Na2CO3，過濾除去沉淀分離出濾液加入鹽酸調節pH，得到氯化鈉溶液，蒸發濃縮冷卻結晶分離出氯化鈉晶體，使用75%乙醇洗滌除去鉀離子烘干得到氯化鈉。Ⅱ：廢水加入亞硝酸鈉調節pH，發生氧化還原反應生成碘單質，使用活性炭吸附后分離出來，然后加入濃熱氫氧化鈉進行洗脫，得到溶液加入氯化氫氣體反應生成碘單質，使用熱空氣吹出得到碘。(1)①欲除去溶液Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO，鈣離子和碳酸根離子生成碳酸鈣沉淀，鎂離子、鐵離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂和氫氧化鐵沉淀，鋇離子和硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，由于每一步為了除盡雜質，所需試劑應該過量，則碳酸鈉應該在氯化鋇試劑之后，這樣碳酸鈉可以除去過量的氯化鋇，故選出a所代表的試劑，按滴加順序依次為BaCl2、NaOH、Na2CO3（或NaOH、BaCl2、Na2CO3合理即可）；②根據所提供的試劑，洗滌除去NaCl晶體表面附帶的少量KCl，選用的試劑為75%乙醇，75%乙醇可以溶解氯化鉀，且具有易揮發性便于氯化鈉晶體烘干；(2)由流程可知，向廢水中加入NaNO2并調節pH＜4，反應生成一氧化氮，則反應為碘離子和亞硝酸根離子生成碘和一氧化氮，離子方程式：2I-+2NO+4H+=I2+2NO↑+2H2O；(3)洗脫過程中加入濃熱的氫氧化鈉，氫氧化鈉和碘反應生成碘化鉀和碘酸鉀，再加入HCl調節pH發生反應為氯化氫和氫氧化鈉生成氯化鈉和水，OH-+H+=H2O、碘離子和碘酸根離子、氫離子生成碘單質，5I-+IO+6H+=3I2+3H2O；(4)工業上虛線框內流程為分離提純碘單質的過程，替代流程直接使用干燥高溫分離出碘單質，優點為減少了化學藥品的使用降低成本、不使用酸和堿減少對設備的腐蝕等。18．海帶中含有豐富的碘。資料顯示：海帶中碘元素以I的形式存在；苯的沸點是80.1℃；單質碘在高于150℃時易升華。某興趣小組同學根據查閱的資料，設計下列實驗方案，欲從海帶中提取碘。請回答下列問題：(1)步驟①②的實驗目的是_________。(2)步驟③中實驗操作的名稱是__________。(3)步驟④中可供選用的試劑有、和(含稀硫酸)，你認為最合適的試劑是________。(4)步驟⑤中提取碘時使用的主要玻璃儀器是________。(5)步驟⑥中從含碘的苯溶液中獲得固態的單質碘，應采用的方法是_______(填序號)。a．過濾

b．冷卻結晶

c．加熱蒸發

d．水浴蒸餾【答案】

將海帶中的溶解到水中

過濾

(含稀硫酸)

分液漏斗

d【解析】（1）海帶中含有碘離子，經操作①灼燒和操作②浸泡后，可使海帶中的碘離子溶于水，則步驟①②的實驗目的是將海帶中的溶解到水中，故答案為：將海帶中的溶解到水中；（2）固體和溶液分離采用過濾操作，步驟③是將海帶灰的懸濁液過濾得到含有碘離子的溶液，則步驟③中實驗操作的名稱為過濾，故答案為：過濾；（3）氯氣或溴單質與含有碘離子的溶液反應生成的含碘溶液中含有氯離子或溴離子，而過氧化氫的還原產物是水，酸性條件下與含有碘離子的溶液反應生成的含碘溶液中不含有其他雜質，則步驟④中將碘離子氧化得到含有單質碘溶液最合適的試劑是含有硫酸的過氧化氫溶液，故答案為：(含稀硫酸)；（4）步驟⑤中提取碘利用的是萃取分液的方法，使用的主要玻璃儀器是分液漏斗，故答案為：分液漏斗；（5）苯的沸點低，易揮發，而碘為固體，分離碘的苯溶液應用水浴蒸餾的方法分離碘和苯，d正確，故答案為：d。19．鋁熱反應原理可以應用在生產上，如用于焊接鋼軌等，實驗室鋁熱反應的實驗裝置如圖所示。(1)該實驗步驟如下：用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都是四層。把內層漏斗取出，在底部剪一個孔，用水潤濕，再跟另一個漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置盛沙的_______(填儀器名稱)。把5g炒干的氧化鐵粉末和2g鋁粉混合均勻，放在漏斗中，上面加少量氯酸鉀，并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條，觀察發生的現象。(2)圖中漏斗的材質是_______(填“玻璃”或“紙”)。(3)鎂條的作用是_______。(4)實驗現象有：①_______；②_______；③_______。(5)待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細觀察，可以發現落下的是_______珠。(6)寫出該反應的化學方程式：_______；在冶金工業上也常用這一反應原理來冶煉_______(填字母)。A．不活潑金屬

B．較活潑金屬C．稀有金屬

D．高熔點金屬【答案】

蒸發皿

紙

利用鎂條燃燒放出的熱量促使氧化鐵和鋁發生劇烈反應

鎂條劇烈燃燒

反應劇烈，放出大量的熱，發出耀眼的光芒

紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落下

鐵

2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe

D【解析】(1)根據裝置圖可知盛有細沙的儀器名稱為蒸發皿；(2)在進行鋁熱實驗時，為實驗安全，便于反應產生的熔融鐵及氧化鋁掉落至盛有細沙的蒸發皿中，圖中漏斗的材質是紙質的；(3)在點燃時M