1、海水资源的开发利用环境保护与绿色化学(45分钟100分)一、选择题(本题包括8小题,每题6分,共48分)1.化学与资源、环境、生活关系密切,下列说法正确的是()A.雾霾天气会对人体健康造成危害,“雾”和“霾”的分散质微粒相同B.煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放C.将造纸废水通过高压水井压到地下,节约生产成本D.用铁屑、CuO、稀硫酸为原料制铜:CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe+CuSO4FeSO4+Cu,原子利用率是100%【解析】选B。雾是由悬浮在大气中的微小液滴形成的气溶胶,霾是指空气中大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象,A错误;二氧化硫属于酸性氧化物,高温
2、下可与碱性氧化物CaO(生石灰的主要成分)发生反应,从而减少了二氧化硫的排放,B正确;造纸废水压到地下,会造成水体污染,C错误;有副产物产生,原子利用率不是100%,D错误。【加固训练】下列说法正确的是()A.白色污染是指橡胶造成的污染B.使用一次性筷子、纸杯、塑料袋等,不利于保护环境C.汽车尾气的排放是造成温室效应的主要原因D.含磷洗涤剂的使用是造成水体富营养化的主要原因【解析】选B。白色污染是指塑料造成的污染,A错误;使用一次性筷子、纸杯、塑料袋等,不利于保护环境,B正确;汽车尾气的排放不是造成温室效应的主要原因,C错误;水体富营养化的主要原因是过多含氮、磷元素物质的排入,D错误。2.20
3、17年世界地球日我国的主题为“节约集约利用资源,倡导绿色简约生活”。下列做法应提倡的是()A.夏天设定空调温度尽可能的低B.推广使用一次性塑料袋和纸巾C.少开私家车多乘公共交通工具D.对商品进行豪华包装促进销售【解析】选C。A项,空调温度低时,需要消耗大量的电能,错误;B项,一次性塑料袋和纸巾会产生“白色污染”,也浪费资源,错误;C项,少开私家车,可以减少汽车尾气的排放,正确;D项,豪华包装会浪费不必要的材料,错误。3.下面化学反应原子利用率达到100%的是()A.用NaOH溶液吸收CO2B.一定条件下,将Cl2通入浓缩的海水中,生成Br2C.乙烯聚合为聚乙烯D.NO2溶于水【解析】选C。2N
4、aOH+CO2Na2CO3+H2O,原子利用率不是100%,A错误;Cl2通入浓缩的海水中,生成Br2是置换反应,原子利用率不是100%,B错误;乙烯聚合为聚乙烯,原子利用率100%,C正确;3NO2+H2O2HNO3+NO,原子利用率不是100%,D错误。【方法规律】原子利用率达到100%的化学反应有化合反应、加聚反应、加成反应。4.下列生产工艺不能体现“绿色化学”思想的是()A.海水提镁:用电解MgCl2(熔融)产生的Cl2制取盐酸B.工业制硫酸:提高尾气排放的烟囱高度C.工业制胆矾:使用稀硫酸、双氧水溶解铜D.火力发电:在燃煤中加入适量生石灰【解析】选B。A项用电解MgCl2(熔融)产生
5、的Cl2制取盐酸,实现有毒气体的利用,减少污染,能体现“绿色化学”思想;B项工业制硫酸中提高排放尾气的烟囱高度,不能减少尾气的排放,不能体现“绿色化学”思想;C项工业制胆矾采用稀硫酸、双氧水溶解铜,不仅可以减少尾气排放,且提高了硫酸的利用率,能体现“绿色化学”思想;D项火力发电时,在燃煤中加入适量生石灰,可以减少SO2的排放,能体现“绿色化学”思想。5.海藻中含有丰富的以离子形式存在的碘元素。下图是实验室从海藻中提取碘的流程的一部分。下列判断正确的是()A.步骤、的操作分别是过滤、萃取B.可用淀粉溶液检验步骤的反应是否进行完全C.步骤中加入的有机溶剂是裂化汽油或乙醇D.步骤的操作是过滤【解析】
6、选A。步骤是过滤,是萃取,A正确;淀粉溶液只能检验碘单质,不能检验碘离子,B错误;裂化汽油能与碘反应,乙醇与水互溶,C错误;步骤应是蒸馏,D错误。6.海水中的盐类有70%为NaCl,还含有MgCl2、MgSO4等。从海水中分离出氯化钠的过程如图所示。下列说法错误的是()A.加入过量A的目的是使Mg2+和S全部转化为沉淀而除去B.试剂B为Na2CO3C.步骤的实验操作为降温结晶D.适量C加入的标准是无气体产生【解析】选C。过量A是Ba(OH)2,目的是除去Mg2+和S,A正确;试剂B为Na2CO3除去Ba2+,B正确;步骤的实验操作为蒸发结晶,C错误;适量C盐酸,目的是除去C和OH-,加入的标准
7、是无气体产生,D正确。7.从淡化海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是()A.X试剂可用饱和Na2SO3溶液B.步骤的离子方程式:2Br-+Cl22Cl-+Br2C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 LD.步骤包含萃取、分液和蒸馏【解析】选C。由流程图知,X试剂具有还原性,能把Br2还原为Br-,X试剂可用饱和Na2SO3溶液,A正确;Cl2的氧化性强于Br2,能把Br-从溶液中置换出来,B正确;C中未指明Cl2所处的状态,C错误;从Br2的浓溶液中提取Br2可采用萃取、分液和蒸馏的方法,D正确。8.(能力挑战题)碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在,在海水中主
8、要以I-的形式存在,几种粒子之间的转化关系如图所示。下列说法中不正确的是 ()A.用淀粉KI试纸和食醋检验加碘盐时淀粉KI试纸会变蓝B.足量Cl2能使湿润的、已变蓝的淀粉KI试纸褪色的原因可能是5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HClC.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2I2ID.途径中若生成1 mol I2,则反应中转移的电子数为10NA【解析】选C。加碘盐中含有I,在酸性条件下可被I-还原生成I2,A正确;根据图示转化关系可知B正确;根据途径可知氧化性Cl2I2,根据途径可知氧化性II2,根据途径可知氧化性Cl2I,C错误;根据关系式2II210e-可知D正确。二、非选择题(本题包括3
9、小题,共52分)9.(16分)某研究性学习小组通过调查,绘制出水处理的流程图:根据上述流程,回答下列问题:(1)工业制烧碱的副产物不能制备的物质是_。A.盐酸 B.漂白粉 C.氯化铝 D.金属钠(2)海水提取镁的过程包括:MgCl2Mg(OH)2MgCl2Mg,从氯化镁转化成氯化镁,其目的是_。在母液中加入生石灰生成A的离子方程式:_ _。(3)饱和碳酸钠溶液吸收溴的反应:3Br2+3Na2CO3NaBrO3+5NaBr+3CO2,请写出F与盐酸反应获得溴的化学方程式:_。(4)下列水处理剂中,具有杀菌消毒、聚沉杂质双重功能的绿色试剂是_。A.明矾B.活性炭C.臭氧D.高铁酸钾利用清水池中的水
10、配制硫酸亚铁溶液是否可行?_(填“是”或“否”)。(5)某废水中含有Hg2+、Cu2+、Ag+等重金属离子,合适的沉淀剂是_。A.硫酸B.硫化钠C.氢氧化钠D.氯化钠【解析】(1)氯碱工业的副产品是氢气和氯气,不能制备金属钠。(2)母液中氯化镁浓度很小,富集氯化镁能节省能源、降低生产成本;生石灰加入母液中生成了氢氧化钙溶液。(3)NaBrO3与NaBr在酸性条件下发生归中反应。(4)高铁酸钾具有强氧化性,还原产物是+3价铁,水解生成氢氧化铁胶体具有净水作用。氯气消毒的水中含有少量氯气和次氯酸,配制试剂会变质。(5)硫化汞、硫化铜、硫化银都难溶于水。答案:(1)D(2)富集镁元素,降低成本 Mg
11、2+2OH-Mg(OH)2(3)NaBrO3+5NaBr+6HCl3Br2+6NaCl+3H2O(4)D否(5)B【加固训练】.某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用,可采用氨碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点,其吸收工艺流程如下:(1)排空物质的主要成分为_。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是_。(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为_。.研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法,将其转化为硫酸和硝酸,工艺流程如下:各室中发生的反应如下:氧化室:在氧化室中SO2和NO2气体与水作用生成H2SO4和NO。清除室:NO+NO2N2O3
12、;N2O3+2H2SO42NOHSO4+H2O。分解室:4NOHSO4+O2+2H2O4H2SO4+4NO2回答下列问题:(4)物质和分别为(写化学式)_、_。(5)写出氧化室中发生反应的化学方程式:_。【解析】.(1)排空物质是无污染的气体,主要成分为N2、O2。(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是使氨气和污染的空气充分混合,使氮的氧化物与氨气充分反应,从而转化为无毒的N2。(3)从吸收塔排出的混合液含有铵盐,可以作为氮肥。.(4)根据各室中的反应,物质、分别为分解室中NOHSO4与O2、H2O反应生成的NO2、H2SO4。(5)氧化室中SO2和NO2与水发生反应生成H2SO4和NO,反
13、应方程式为NO2+SO2+H2OH2SO4+NO。答案:.(1)N2、O2(2)使氨气和污染的空气充分混合(3)用作肥料.(4)NO2H2SO4(5)NO2+SO2+H2OH2SO4+NO10.(18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表所示。成分含量(mgL-1)Cl-18 980Na+10 560S2 560Mg2+1 272Ca2+400HC142Br-64(1)电渗析法淡化海水的示意图如图所示,其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。阳极的主要电极反应式是_。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_。淡水的出口为_(填
14、“a”“b”或“c”)。(2)利用海水可以提取溴和镁,提取过程如图。Cl2氧化Br-应在_条件下进行,目的是避免_。Br2可用热空气吹出,其原因是_。吸收塔吸收溴的主要反应是Br2+Na2CO3+H2ONaBr+NaBrO3+NaHCO3,用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是_。从MgCl2溶液中得到MgCl26H2O晶体的主要操作是_、过滤、洗涤、干燥。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的溶解)。【解析】(1)在阳极是阴离子放电。由于海水中Br-浓度太小,所以主要是Cl-放电。在阴极是H+放电,致使溶液中OH-浓度增大,所以M
15、g2+转化为Mg(OH)2;OH-还能与HC反应生成C,C与Ca2+结合生成CaCO3沉淀。淡水的出口为b。(2)Cl2和Br2都能与NaOH反应生成盐和水,故氯气氧化Br-应在酸性条件下进行。溴具有极强的挥发性,利用热空气就能将海水中的溴带出。NaBrO3具有强氧化性,盐酸具有还原性,两者会发生氧化还原反应使制得的溴中含有氯气;由于得到的是MgCl26H2O,所以需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等步骤,而不能直接将溶液蒸干。10 m3海水中Br-的质量为104 L64 mgL-110-3 gmg-1=640 g,根据Cl2+2Br-2Cl-+Br2,至少需要消耗89.6 L Cl2(标准状况
16、下)。答案:(1)2Cl-2e-Cl2 Mg(OH)2 Ca2+OH-+HCCaCO3+H2O b(2)酸性生成的溴与碱反应溴易挥发NaBrO3能将盐酸氧化加热浓缩、冷却结晶89.611.(18分)(能力挑战题)某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含少量铁、铝、铜等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程,既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。请回答下列问题:(1)上述流程脱硫实现了_(填编号)。a.废弃物的综合利用b.白色污染的减少c.酸雨的减少d.臭氧层空洞的减少(2)步骤生成无水MnSO4的化学方程式是_。步骤生成无水MnO2的化学方程式是_。(3)步
17、骤中,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,其原因是_。滤渣M的成分是_。铜元素以_形式存在于滤渣N中。(写化学式)(4)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应。按照图示流程,将2.0 m3(标准状况)含SO2的体积分数为60%的尾气通入矿浆,若SO2的脱除率为89.6%,最终得到MnO2的质量10.44 kg。则在除去铁、铝、铜、镍等杂质的过程中,所引入的锰元素为_kg。【解析】(1)题中流程脱硫,减少产生SO2污染空气,因此实现了废弃物的综合利用和酸雨的减少。(2)步骤中,SO2与MnO2发生MnO2+SO2MnSO4;步骤中MnSO4被酸性KMnO4氧化:2KMnO4+3MnS
18、O4+2H2OK2SO4+5MnO2+2H2SO4;(3)步骤中,MnCO3难溶于水,在溶液中存在沉淀溶解平衡:MnCO3(s)Mn2+(aq)+C(aq),C可以与溶液中的H+发生反应,使溶液的酸性减弱,这样就会促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀,从而能除去溶液中Al3+和Fe3+;所以滤渣M的成分是Al(OH)3、Fe(OH)3;当向含有杂质的MnSO4中加入MnS时,形成CuS沉淀而进入滤渣N中;(4)实际反应的n(SO2)=(2 000 L60%89.6%)22.4 Lmol-1=48 mol,根据:MnO2+SO2MnSO4形成MnSO4的物质的量是48 mol,因最终形成M
19、nO2的质量是1.044104 g,根据化学方程式3MnSO4+2KMnO4+2H2O5MnO2+K2SO4+2H2SO4可知,因此消耗硫酸锰的物质的量是(1.044104 g87 gmol-1) mol=72 mol,则除去铁、铝、铜、镍等杂质时,所引入的锰元素的物质的量是72 mol-48 mol=24 mol,则其中含有的锰元素的质量是:m(Mn)=24 mol55 gmol-1=1 320 g=1.32 kg。答案:(1)ac(2)MnO2+SO2MnSO42KMnO4+3MnSO4+2H2OK2SO4+5MnO2+2H2SO4(3)消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀Al(OH)3、Fe(OH)3CuS(4)1.32
