专题二 从自然资源到化学品
1．下列有关侯氏制碱法的描述正确的是
A．该反应条件下，碳酸氢钠难溶于水 B．氨气和二氧化碳均来自合成氨工厂 C．侯氏制碱法实现了对氨气循环利用 D．生产时，应先通二氧化碳再通氨气 【答案】B 2．绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少的污染物的能源，下列能源中不属于绿色能源的是
A．太阳能 B．化石能源 C．风能 D．潮汐能 【答案】B
3．下列有关金属的工业制法中，正确的是:
A．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液 B．制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁
C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁
D．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝 【答案】B
4．从海水中提取镁，没有涉及到的化学反应是（ ）
2+- （A）Mg + 2OH == Mg(OH)2↓ （B）Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + H2O （C）Mg(OH)2
MgO + H2O （D）MgCl2
Mg + Cl2↑
【答案】C
5．国际能源网报道：金属燃料可能成为新能源，可能带来结束煤、石油能源时代的希望，是一种理想的储能方式，下列说法错误的是
A．金属燃烧后经加工处理后还可生成金属，因此可以重复使用 B．金属燃烧产生的光能，可以通过相关设备转化为电能以充分利用 C．镁、铝是地球上含量丰富的金属元素，且均可以从海水中提取 D．可以利用镁在二氧化碳中燃烧，放出热量的同时收集碳单质 【答案】C
6．下列属于物理变化的是
A．重油的裂化 B．硝酸使蛋白质变性 C．煤的干馏 D．石油的分馏 【答案】D
7．铝是一种极为常见而且用途广泛的金属，工业上冶炼铝常用的方法是 A．用CO还原 B．铝热法 C．电解法 D．加热分解法 【答案】C
8．化学与生产、生活和科技关系密切，下列叙述错误的是 A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．向海水中加净水剂明矾可以使海水淡化
C．氮的固定是指空气中游离态氮转化为化合态的过程 D．食盐水和淀粉溶液可以通过丁达尔现象实验进行鉴别 【答案】B
9．冶炼金属一般有三种方法，则冶炼银、铁、钠应分别采用
A．热还原法、热分解法、电解法 B．热分解法、热还原法、电解法 C．电解法、热分解法、热还原法 D．热分解法、电解法、热还原法 【答案】B
10．在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na＋KClNaCl＋K，通过调整温度，可利用金属Na来制取K。
物质 熔点（℃） 沸点（℃） K 63.6 774 Na 97.8 883 KCl 770 1 500 NaCl 801 1 413
根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为（ ） A．770℃ B．801℃
C．850℃ D．770℃～801℃ 【答案】C
11．化学与社会、生活密切相关，下列说法正确的是
A、“歼-20”飞机上使用的碳纤维是一种新型的有机高分子材料 B、工业上通常用电解Na、Mg、Al对应的氯化物制取该三种金属单质 C、Fe3O4俗称铁红，常做红色油漆和涂料 D、燃料电池的燃料都在负极发生氧化反应 【答案】D
12．广州市的大部分公交车及部分出租车已采用LPG(液化石油气)作为汽车的燃料，其主要目的在于
A．防止石油短缺 B．降低成本
C．减少对大气的污染 D．加大发动机的动力 【答案】C
13．亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等。已知①亚氯酸钠（NaClO2）受热易分解。
②NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O。 ③纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。 以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：
（1）“反应1”需要鼓入空气，空气的作用是_______________ （2）“反应2”的化学方程式为：_______________
（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是_______________；结晶后需要对晶体洗涤，为了减少损失，可以用_______洗澡晶体。
（4）从“母液”中可回收的主要物质是___________； （5）要得到纯的亚氯酸钠晶体（NaClO2·3H2O），对粗产品的必须进行的操作名称__________。 【答案】（1）稀释ClO2以防爆炸（2）H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+2H2O+O2（3）常压蒸发温度过高，亚硫酸钠容易分解（4）Na2SO4（5）重结晶
14．海水是巨大的资源宝库，海水淡化及其综合利用具有重要意义。
完成下列填空：
2+2+2－
（1）氯碱工业主要以食盐为原料。为了除去粗盐中的Ca、Mg、SO4及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列操作，正确的操作顺序是 。
①过滤；②加过量的NaOH溶液；③加适量的盐酸；④加过量的Na2CO3溶液；⑤加过量的BaCl2溶液
a．②⑤④①③ b．①④②⑤③ c d．⑤②④①③
（2）在实验室中可以用萃取的方法提取溴，可选用的试剂是________________，所用主要仪器的名称是____________________。
（3）步骤Ⅰ中用硫酸酸化可提高Cl2利用率的原因是 。 （4）步骤II反应的离子方程式__________________________________________。
（5）海水提溴蒸馏过程中，温度应控制在80~90℃，温度过高或过低都不利于生产 ，请解释原因 。
（6）Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2，可选用__________溶液进行洗涤除去。如直接加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，你_______（选填“同意”，“不同意”）该说法，理由是 。 【答案】（1）AD （2）CCl4（或苯）；分液漏斗
（3）酸化可抑制Cl2 、Br2与水反应
（4）Br2+SO2+2H2O→4H+SO24+2Br（2分）
+
—
（5）温度过高，大量水蒸气随水排除出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低。（2分）
（6）MgCl2。不同意；MgO熔点很高，熔融时耗能高，增加生产成本。（2分） 15．（14分）本世纪，人类社会将逐渐步入氢经济时代。目前大规模产氢方式仍是化学制氢。 I、催化重整制氢
以甲醇为例，反应制氢气的一般途径有：
－1
CH3OH（l）=2H2（g）＋CO（g） △H1=＋128 kJ·mol
－1
CH3OH（l）＋H2O（l）=3H2（g）＋CO2（g） △H2= a kJ·mol
－1
已知：H2（g）＋1/2O2（g）=H2O（l） △H=－286 kJ·mol
－1
为求得△H2，还要知道 的燃烧热，若其燃烧热为△H=一283 kJ·mol，则△H2= 。 Ⅱ、金属置换制氢
（1）研究表明，刚切割的金属表面具有很高的反应活性。当铝或铝合金在水中被切割或碾碎的时候，可以持续地释放出氢气。使用铝与水反应制氢气比使用其它活泼金属与水反应制氢气的优点有：①价廉，成本较低；② 。
（2）利用天然气重整得到的CO、H2混合气对金属氧化物进行还原，然后将金属与水反应放出氢气，由此达成一个良性循环。根据高中所学的知识合理预测该金属单质，并写出该金属在加热的条件下与水蒸汽反应的化学方程式 。 III、太阳能制氢
利用光能分解水必须要有催化剂的参与。下列有关催化剂的说法正确的是 A．使用高效催化剂分解水制得H2的同时还可以获得能量 B．使用高效催化剂后常温下水可以自发分解
C．硅胶具有多孔结构，有较大的表面积，常用做催化剂的载体
D．对于可逆反应，催化剂在增大正反应速率的同时也增大逆反应速率 Ⅳ、配位氢化物制氢
在硼氢化钠（NaBH4）水溶液中加入特定催化剂后，可以迅速地发生水解反应生成偏硼酸钠和氢气。请写出此水解反应的化学方程式 。
将无水偏硼酸钠、氢化镁（MgH2）放入球磨设备中，通入氩气或氢气并保持压强100~500 kPa
研磨0．5~4 h，即可得到硼氢化钠。研磨过程中需要通入氩气或氢气并保持压强100~500 kPa的目的是 。 【答案】
16．（原创）（14分）海洋中含有丰富的宝贵资源，除了制备粗盐，还可以提取碘，冶炼金属镁等。
﹣﹣
I．海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以I的形式存在，Cl2可以将I氧化得到碘单质，实验室从海藻中提取碘单质的实验流程如下：
（1）请写出相关操作的名称：①_____________________；③_______________________ （2）如果要求有色层在上层，可以选择_______________试剂进行碘单质的萃取（填字母） A．醋酸 B．苯 C．四氯化碳 D．汽油
（3）实验中的“后期处理”主要是指分液和蒸馏，蒸馏采用实验装置如下图所示
此图中的错误共有_________处（填数字）
+2+﹣2﹣
II．海水经淡化可获得淡水和浓海水，浓海水中主要含有离子Na、Mg、Cl、SO4。从浓海水中提取金属镁的一般工艺流程如下：
石灰乳 浓海水 除硫酸根 沉降 CaSO4沉淀 反应1 过滤 物质Y 反应2 MgCl2溶液→……→Mg
滤液X
（1）补全由贝壳（主要成分为碳酸钙）生产石灰乳的相应转化中所需的条件或反应物：
（2）写出反应2的化学方程式： 。 （3）操作流程中可循环使用的滤液X中的物质是 （填化学式）。 【答案】（14分）I．（1）过滤（1分）；萃取（1分）；（2）BD（2分）；（3）3（2分）； II．（1）高温/煅烧（2分）；H2O（2分）； （2）Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O（2分）；（3）CaCl2（2分）；
17．磷矿石主要以磷酸钙〔Ca3(PO4)2·H2O〕和磷灰石〔Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3〕等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。
部分物质的相关性质如下：
白磷 PH3 SiF4 熔点/℃ 44 -133.8 -90 沸点/℃ 280.5 -87.8 -86 备注 难溶于水，具有还原性 易水解 回答下列问题：
（1）世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的 %。
（2）以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为： 。现有1吨折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石，最多可制得85℅的商品磷酸 吨。
（3）如图(b)所示，热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是： (填化学式) ，冷凝塔1的主要沉积物是： 冷凝塔2的主要沉积物是：
（4）尾气中主要含有 ，还含有少量PH3、H2S和HF等，将尾气先通入纯碱溶液，可除去 ；再通入次氯酸钠溶液，可除去 (均填化学式)
（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是： 。 【答案】（1）69；（2）Ca5F(PO4)3+5H2SO4=3H3PO4+ 5CaSO4+HF↑；0.49； （3）CaSiO3；液态白磷； 固态白磷； （4）SiF4、CO；SiF4、HF、 H2S；PH3 ； （5）产品纯度大(浓度大)；
18．阳离子交换膜能在直流电场的作用下选择性地透过电解液中的阳离子使向阴极迁移，阴离子交换膜则能在直流电场的作用下选择性地透过电解液中的阴离子使向阳极迁移。同时在电解槽（称为“电渗析器”）中使用合适型号的这两种膜（简称“阳膜”和“阴膜”），可以在直流电场的作用下进行海水的电渗析脱盐而使海水淡化。 海水中主要离子的含量平均值如下：
2Cl18 980 mg·L，Na：10 560 mg·L，SO4：2 560 mg·L，Mg：1 272 mg·L，Ca：
－
-1
+
-1
-1
2+
-1
2+
400 mg·L，K：380 mg·L，HCO3：142 mg·L 海水在电渗析器中部分变成淡水的原理，示意图如图2-21所示电渗析器中由许多对阳、阴膜围成的许多“隔室”的宽度都很窄。脱盐时，各隔室相间流动着“淡水”和“浓水”；在流动着“极水”的以石墨为电极材料的两极发生电解反应。根据需要，可将几台电渗析器串联使用。图中标写的离子符号，提供思考其在电场中的迁移方向。
-1+-1－-1
图2-21
回答下列问题： （1）分别写出海水在电渗析器中脱盐时所得主要阳极产物和主要阴极产物的化学式。用以石棉布为隔膜的一般的惰性阳极电解槽来电解海水，能用以生产H2吗？为什么？
（2）致力于发展电渗析法、反渗透法等海水淡化新技术的直接社会效益是什么？
（3）已成功地联合应用海水淡化新技术和一般的离子交换树脂净水法，由海水制得纯水。又知海洋水能源（海洋水能发电）有其巨大的开发前景。你认为应怎样综合开发海洋能源，促成人类进入氢能时代？
【答案】（1）Cl2、H2 因为阴极发生的反应可以得到H2 可以 （2）制氯气、氢气和高浓度的烧碱，同时得到淡水及高浓度卤水。
（3）思路提示：太阳能发电，电渗析电解得氯碱类产品及淡水，卤水的进一步开发利用。 19．【化学与技术】
钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。
请回答下列问题：
（1）Fe的原子序数为26，其最外层电子数为2，请写出铁原子结构示意图____。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程
式 。
（3）氯碱厂获得Cl2的离子方程式为 。
（4）由TiCl4→Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于 ℃即可。
（5）为了减少产业链生产时产生的工业三废对环境的威胁，当NaCl与FeTiO3的物质的量之比为 时，理论上Cl2的利用率最大。 【答案】（1）
（2）2FeTiO3＋6C＋7Cl2
-
2FeCl3＋2TiCl4＋6CO
-
（3）2Cl + 2H2O H2↑ + Cl2↑ + 2OH （4）1412 （5）7：1 20．【化学与技术】
下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。
根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：① 、② 、③ 、④ 、⑤ 。
（2）沸腾炉发生反应的化学方程式 。磷肥厂的主要产品是普钙（磷酸二氢钙和硫酸钙），写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式 。
（3）用1吨硫铁矿（FeS2的质量分数为36％）接触法制硫酸，制硫酸的产率为65％，则最后能生产出质量分数为98％的硫酸 吨。
（4）热电厂的冷却水是 ，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有 （写出一种即可）。
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。 ， （写出两点即可）。 【答案】（1）①Fe2O3 ②电能 ③热能 ④SO2 ⑤浓H2SO4
（2）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
2Ca5(PO4)3F+7H2SO4＝3Ca(H2PO4)2+7CaSO4+2HF （3）0.39
（4）海水 镁或溴
（5）废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为燃料。
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