备战2021 高考化学 加餐练14 海水资源的开发利用环境保护和绿色化学 9页

加餐练 14 海水资源的开发利用 环境保护和绿色化学 基础题 1.“践行绿色发展理念，建设美丽中国”要求工业生产符合绿色化学或环境保护理念。原 子利用率是衡量绿色化学的重要指标，下列化工生产工艺是理想的绿色化学工艺的是( ) A．工业上利用硅石与焦炭冶炼粗硅 B．利用石灰乳与纯碱水溶液反应制烧碱 C．工业上利用废铜与浓硫酸反应制备胆矾 D．石油化工利用乙烯催化氧化法制备环氧乙烷 2．化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是( ) A．CO2 属于大气污染物 B．酸雨是 pH 小于 7 的雨水 C．CO2、NO2 或 SO2 都会导致酸雨的形成 D．大气中 CO2 含量的增加会导致温室效应加剧 3．雾霾灾害是大气长期污染造成的结果，大气污染是全人类急需解决的问题之一。下 列有关说法不正确的是( ) A．化石燃料的大量燃烧是造成雾霾天气的一种重要因素 B．研发高科技防雾霾口罩是治理雾霾的根本途径 C．大力推行清洁生产技术、加快调整能源结构是治理雾霾的重要途径 D．大力推广使用电动汽车、太阳能及氢能汽车，减少 PM2.5 排放 4．化学已经渗透到人类生活的各个方面，下列说法正确的是( ) A．绿色化学的核心是对环境污染进行综合治理 B．烟、云、雾在阳光照射下可观察到丁达尔现象 C．“温室效应”“酸雨”的形成都与氮氧化合物有关 D．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路” 5．下列做法与环保理念不符合的是( ) A．采用增大臭氧浓度来改善空气质量 B．利用地热、潮汐等能源替代化石燃料 C．使用可降解塑料减少“白色污染” D．选用不含氮、磷的洗涤剂防止蓝藻污染 6．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国 海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示： 干海带――→ 焙烧 海带灰――→ 水 水溶液――→ 氧化 ――→a ――→b ―→碘单质 下列有关叙述正确的是( ) A．碘元素在海水中也有游离态存在 B．在提取的过程中用的氧化剂可以是 H2O2 C．操作 a 是结晶或重结晶 D．b 是提纯操作，常用蒸馏或分馏 7．目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法，其流程图如下： 下列推断不合理的是( ) A．热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质 B．SO2 吸收溴的反应方程式为 SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr C．流程中循环利用的物质有 SO2、Br2、Cl2 等 D．没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能 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图所示。下列说法错 误的是( ) A．试剂 1 可以选用石灰乳 B．从苦卤中提取 Br2 的反应的离子方程式为 2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2 C．工业上，电解熔融 MgO 冶炼金属镁可减小能耗 D．可用 BaCl2 溶液除去粗盐中的 SO2－ 4 能力题 9.二氧化碳捕获和封存技术(CCS)是当今化学的前沿技术，下面通过化学反应捕获 CO2 的反应中，原子利用率达到 100%的是( ) A．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 B．Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 C．Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO D．2Mg＋CO2===== 点燃 2MgO＋C 10．“绿色化实验已走进课堂，下列做法符合“绿色化的是( ) ①实验室中收集氨气采用图甲所示装置 ②实验室中做氯气与钠反应实验时采用图乙所示装置 ③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验 ④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应 A．②③④ B．①②③ C．①②④ D．①③④ 11．一种从含 Br－废水中提取 Br2 的过程包括过滤、氧化、正十二烷萃取及蒸馏等步骤。 已知： Br2 CCl4 正十二烷 密度/g·cm－3 3.119 1.595 0.753 沸点/℃ 58.76 76.8 215～217 下列说法正确的是( ) A．用甲装置过滤时，需不断搅拌 B．丙装置中用正十二烷而不用 CCl4，是因为其密度小 C．用乙装置将 Br－氧化为 Br2 D．可用装置丁进行蒸馏，先收集正十二烷再收集 Br2 12．碘循环工艺不仅能吸收 SO2 降低环境污染，同时还能制得氢气，具体流程如下： 下列说法正确的是( ) A．分离器中的物质分离操作为过滤 B．膜反应器中，增大压强有利于提高 HI 的分解速率和平衡转化率 C．该工艺中 I2 和 HI 的相互转化体现了“碘循环” D．碘循环工艺的总反应为 2SO2＋4H2O＋I2===H2＋2H2SO4＋2HI 13．当今世界各国充分认识到海洋资源的重要性，海水的综合利用是当今的热点话题之 一。 (1)利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧过程中排放的 SO2 造成的一系列环境问题。其 工艺流程如图所示： 天然海水吸收含硫的烟气后，需要用氧气进行氧化处理，其反应的化学方程式是 _____________________________________________________________________， 氧化后的海水需要加入 NaOH，与之混合后才能排放。该操作的主要目的是 _____________________________________________________________________。 (2)利用氯碱工业产品来处理含 SO2 的烟气的流程如图所示： ①“吸收装置”中发生反应的离子方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②上述流程中循环利用的物质是 ________________________________________________________________________。 (3)从海水中提纯粗盐后的母液中含有 K＋、Na＋和 Mg2＋等阳离子。对母液进行一系列的 加工可制得金属镁： ①从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是 ________________________________________________________________________； ②电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。下列物质中 可以用作镁蒸气的冷却剂是________(填字母)。 A．Ar B．CO2 C．空气 D．O2 E．水蒸气 14．某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物 PM2.5(直径小于等于 2.5 μm 的悬浮颗粒物)，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对 PM2.5、SO2、NOx 等进行研究具有重要意义。请回答下列问题： (1)将 PM2.5 样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化 学组分及其平均浓度如下表： 离子 H＋ K＋ Na＋ NH＋ 4 SO2－ 4 NO－ 3 Cl－ 浓度/ mol·L－1 未测定 4× 10－6 6× 10－6 2× 10－5 4× 10－5 3× 10－5 2× 10－5 根据表中数据判断 PM2.5 的酸碱性为________，试样的 pH＝________。 (2)为减少 SO2 的排放，常采取的措施有： ①将煤转化为清洁气体燃料。 ②洗涤含 SO2 的烟气。 以下物质可作洗涤剂的是________(填字母)。 A．Ca(OH)2 B．Na2CO3 C．CaCl2 D．NaHSO3 (3)汽车尾气中 NOx 和 CO 的生成及转化： ①已知汽缸中生成 NO 的反应：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＞0。汽车启动后，汽缸 温度越高，单位时间内 NO 排放量越大，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②汽车燃油不完全燃烧时产生 CO，有人设想按下列反应除去 CO：2CO(g)===2C(s)＋ O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现及依据： ________________________________________________________________________。 ③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少 CO 和 NO 的污染，其化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)利用氨水可以将 SO2 和 NO2 吸收，原理如下图所示。 SO2 NO2 N2 ↓ ↓ ↑ 氨水 → NH4HSO3 溶液 → 铵盐溶液 NO2 被吸收的离子方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收 SO2，并用阴极排出的溶液吸收 NO2。 ①a 为电源的________(填“正极”或“负极”)，阳极的电极反应式为 ________________________________________________________________________。 ②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收 NO2，使其转化为无害气体，同时有 SO 2－ 3 生 成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 加餐练 14 海水资源的开发利用 环境保护和绿色化学 1.解析：A 项，工业上利用硅石与焦炭冶炼粗硅，反应为 2C＋SiO2===== 高温 Si＋2CO↑，原 子利用率不是 100%，不符合“绿色化的理念，错误；B 项，利用石灰乳与纯碱水溶液反应制 烧碱，反应的化学方程式为 Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH，原子利用率不是 100%， 不符合“绿色化的理念，错误；C 项，工业上利用废铜与浓硫酸反应制备胆矾过程中铜和浓 硫酸反应生成二氧化硫污染性气体，原子利用率不是 100%，错误；D 项，石油化工利用乙 烯 催 化 氧 化 法 制 备 环 氧 乙 烷 ： ，原子利 用率是 100%，符合“绿色化的理念，正确。 答案：D 2．解析：SO2 及氮的氧化物是导致酸雨形成的主要物质，而 CO2 是造成温室效应的主 要物质；CO2 无毒，不属于大气污染物；酸雨是 pH 小于 5.6 的降水。 答案：D 3．解析：消除污染的根本途径是从源头上消除污染源。 答案：B 4．解析：绿色化学的核心指利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染， A 项错；“温室效应”的形成与 CO2 有关，C 项错；制作光导纤维的原料是 SiO2，D 项错。 答案：B 5．答案：A 6．解析：碘在海水中只以化合态(I－)存在，没有游离态。操作 a 是萃取，操作 b 是分液， 然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，A、C、D 项错误。 答案：B 7．解析：溴易挥发，所以用热空气将溴吹出，A 项正确；SO2 与溴水反应生成硫酸和 氢溴酸，B 项正确；流程中 SO2 被氧化为 H2SO4，不可能被循环使用，C 项错误；“空气吹 出”“SO2 吸收”“氯化”的过程实际上是一个 Br2 的浓缩过程，与直接蒸馏含 Br2 的海水相比效 率更高，消耗能源少，成本低，D 项正确。 答案：C 8．解析：煅烧贝壳得到 CaO，将 CaO 溶于水得到石灰乳，石灰乳和镁离子反应生成氢 氧化镁沉淀，试剂 1 廉价且原料来源广泛，故 A 正确；氯气能将溴离子氧化为溴单质，从 苦卤中提取 Br2 的反应的离子方程式为 2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，然后采用萃取的方法从溶 液中获取溴，故 B 正确；氧化镁熔点很高，氯化镁熔点较氧化镁低，电解氧化镁冶炼镁增 加成本，所以工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，故 C 错误；氯化钡和硫酸根离子 反应生成难溶性的硫酸钡，且氯离子不是杂质离子，故 D 正确。 答案：C 9．解析：B 项中生成物只有一种，无副产物生成，原子利用率达 100%。 答案：B 10．解析：因为氨气的密度比空气小，实验室用向下排空气法收集氨气，氨气溶于水呈 弱碱性，可以使滴有酚酞的水溶液变红，①符合“绿色化；氯气有毒，与钠反应后，多余的 氯气被碱液吸收，②符合“绿色化；铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒，一氧化氮可以用 气球收集，④符合“绿色化；浓盐酸和浓氨水都易挥发，③不符合“绿色化。 答案：C 11．解析：A 项，过滤时不能搅拌，错误；B 项，丙装置中用正十二烷而不用 CCl4，是 因为其沸点与溴相差大，萃取后的溶液可通过蒸馏而分离，错误；C 项，用乙装置利用氯气 将 Br－氧化为 Br2，正确；D 项，可用装置丁进行蒸馏，先收集 Br2 再收集正十二烷，错误。 答案：C 12．解析：A 项，硫酸和氢碘酸均易溶于水，通过过滤不能分离硫酸和氢碘酸，错误； B 项，膜反应器中，碘化氢的分解反应是气体的物质的量不变的反应，增大压强，平衡不会 移动，不能提高 HI 的平衡转化率，错误；C 项，该工艺中在反应器中碘吸收二氧化硫，在 膜反应器中生成的碘化氢又分解生成碘，体现了“碘循环”，正确；D 项，从流程图可知，在 反应器中，I2 氧化 SO2，生成硫酸和 HI，反应方程式为 SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，在 500 ℃时 HI 分解生成碘和氢气，总反应为 SO2＋2H2O===== I2 H2↑＋H2SO4，错误。 答案：C 13．解析：(1)氧气将 H2SO3 氧化为硫酸，该反应为 2H2SO3＋O2===2H2SO4，氧化后的“海 水”需中和稀释生成的酸(H＋)后才能排放，即 NaOH 与硫酸发生中和反应。 (2)①氯碱工业产品之一为 NaOH，用 NaOH 吸收 SO2，其离子方程式为 SO2＋OH－ ===HSO－ 3 ；②回收装置中 NaHSO3 溶液与 HCl 反应生成 NaCl 溶液，NaCl 溶液又是氯碱工 业的原料，故循环利用的物质是 NaCl 溶液。 (3)①石灰乳能将镁离子转化为沉淀，则在母液中加入石灰乳所起的作用是沉淀 Mg2＋； ②用作镁蒸气的冷却剂，应不与 Mg 反应，只有 A 符合，而 Mg 与二氧化碳、氧气、水蒸气 等均可反应。 答案： (1)2H2SO3＋O2===2H2SO4 NaOH 与硫酸发生中和反应 (2)①SO2＋OH－===HSO－ 3 ②NaCl (3)①沉淀 Mg2＋ ②A 14．解析：(1)待测试样中离子的电荷守恒为 c(H＋)＋c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH＋ 4 )＝2c(SO2－ 4 ) ＋c(NO－ 3 )＋c(Cl－)，代入数据可得 c(H＋)＝1.0×10－4 mol·L－1，即 pH＝4。 (2)SO2 为酸性气体，可用碱性溶液来吸收。 (3)①温度升高，反应 N2(g)＋O2 (g) 2NO(g) ΔH>0 正向移动，并且反应速率加快， 所以单位时间内生成的 NO 的量增加。②由于ΔH>0，ΔS<0，所以ΔH－TΔS＞0，该反应无 法自发进行。③由题意知产物应为 CO2 和 N2，反应的化学方程式为 2CO＋2NO ===== 催化剂 2CO2 ＋N2。 (4)由图示看出 NO2 将 NH4HSO3 中的 HSO － 3 氧化为 SO2－ 4 ，本身还原为 N2，即可写出氧 化还原反应的离子方程式。 (5)①依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳 极区发生反应 SO2－2e－＋2H2O===SO2－ 4 ＋4H＋，阳极与电源的正极相连。②阴极排出的溶液 为 S2O2－ 4 ，二氧化氮与其发生反应，S2O 2－ 4 中硫元素由＋3 价变为亚硫酸根中的＋4 价，S2O 2－ 4 被氧化作还原剂；二氧化氮中的氮元素化合价由＋4 价变为氮气中的 0 价，二氧化氮被还原 作氧化剂，依据原子守恒和得失电子守恒可得，发生的离子方程式为 4S2O2－ 4 ＋2NO2＋8OH－ ===8SO2－ 3 ＋N2＋4H2O，所以该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1:2。 答案： (1)酸性 4 (2)AB (3)①温度升高，反应速率加快，平衡右移 ②不能实现，该反应是焓增、熵减的反应， 任何温度下均无法自发进行 ③2CO＋2NO ===== 催化剂 2CO2＋N2 (4)2NO2＋4HSO－ 3 ===N2＋4SO2－ 4 ＋4H＋ (5)①正极 SO2＋2H2O－2e－===SO2－ 4 ＋4H＋ ②1:2