課時作業14海水資源的開發利用環境保護和綠色化學一、選擇題1．霧霾災害是大氣長期污染造成的結果，大氣污染是全人類急需解決的問題之一。下列有關說法不正確的是()A．化石燃料的大量燃燒是造成霧霾天氣的一種重要因素B．研發高科技防霧霾口罩是治理霧霾的根本途徑C．大力推行清潔生產技術、加快調整能源結構是治理霧霾的重要途徑D．大力推廣使用電動汽車、太陽能及氫能汽車，減少PM2.5排放2．酸雨的形成是一種復雜的大氣化學和光學化學過程，在清潔空氣、污染空氣中形成硫酸型酸雨的過程如下圖，下列有關說法錯誤的是()A．光照能引發酸雨的形成B．所涉及的變化均為氧化還原反應C．污染空氣能加快酸雨的形成D．優化能源結構能有效遏制酸雨污染3．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美稱。海水中的碘富集在海藻中，我國海帶產量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途徑如下所示：干海帶eq\o(→,\s\up7(焙燒))海帶灰eq\o(→,\s\up7(水))水溶液eq\o(→,\s\up7(氧化))eq\o(→,\s\up7(a))eq\o(→,\s\up7(b))→碘單質下列有關敘述正確的是()A．碘元素在海水中也有游離態存在B．在提取的過程中用的氧化劑可以是H2O2C．操作a是結晶或重結晶D．b是提純操作，常用蒸餾或分餾4．目前海水提溴的最主要方法之一是空氣吹出法，其流程圖如下：eq\x(\a\al(含Br2,的海水))eq\o(→,\s\up7(①空氣吹出))eq\x(\a\al(含Br2,的空氣))eq\o(→,\s\up7(②SO2吸收))eq\x(吸收液)eq\o(→,\s\up7(③氯化))eq\x(\a\al(溴水,混合物))eq\o(→,\s\up7(④萃取、蒸餾))eq\x(液溴)下列推斷不合理的是()A．熱空氣能吹出溴是利用溴易揮發的性質B．SO2吸收溴的反應方程式為SO2＋2H2O＋Br2=H2SO4＋2HBrC．流程中循環利用的物質有SO2、Br2、Cl2等D．沒有采用直接蒸餾含溴海水得到單質主要是為了節能5．海洋約占地球表面積的71%，對其進行開發利用的部分流程如圖所示。下列說法錯誤的是()A．試劑1可以選用石灰乳B．從苦鹵中提取Br2的反應的離子方程式為2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2C．工業上，電解熔融MgO冶煉金屬鎂可減小能耗D．可用BaCl2溶液除去粗鹽中的SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))6．二氧化碳捕獲和封存技術(CCS)是當今化學的前沿技術，下面通過化學反應捕獲CO2的反應中，原子利用率達到100%的是()A．2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2B．Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3C．Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClOD．2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C7．SO2屬于嚴重的大氣污染物，可用H2與SO2高溫反應消除SO2的污染，其反應原理可分為兩步，過程如圖所示。下列說法正確的是()A．SO2排放到空氣中會形成pH≈5.6的酸雨B．可用CuSO4溶液檢驗是否有X氣體生成C．在100～200℃溫度時發生的是置換反應D．工業上可用濃硝酸處理工業尾氣中的SO28．碘循環工藝不僅能吸收SO2降低環境污染，同時還能制得氫氣，具體流程如下：下列說法正確的是()A．分離器中的物質分離操作為過濾B．膜反應器中，增大壓強有利于提高HI的分解速率和平衡轉化率C．該工藝中I2和HI的相互轉化體現了“碘循環”D．碘循環工藝的總反應為2SO2＋4H2O＋I2=H2＋2H2SO4＋2HI9．環保是21世紀人類社會的主要課題之一，十九大報告中提出了新目標“建成富強、民主、文明、和諧、美麗的社會主義現代化強國”。火電廠、燃煤鍋爐是SO2污染集中、規模大的行業，石灰石—石膏煙脫硫是除去SO2的一種常用方法。其過程如圖1。研究發現：pH和溫度會對石灰石漿液的脫硫效率產生一定影響；當煙氣通入速度一定時，石灰石漿液的脫硫效率與漿液pH的關系如圖2，下列有關說法正確的是()eq\a\vs4\al(\x(SO2)→H2SO3)→eq\x(CaSO3)→eq\x(CaSO4)→eq\x(CaSO4·2H2O)圖1Ｋ圖2A．煙氣通入石灰石漿液時的溫度越高吸收越快，吸收率越高B．石灰石漿液pH>5.7時，煙氣脫硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大C．將脫硫后的氣體通入KMnO4溶液，可粗略判斷煙氣脫硫效率的高低D．上述方法中用石灰石漿液吸收64gSO2理論生成22gCO210．近年來，地下水中的氮污染已成為一個世界性的環境問題。在金屬Pt、Cu和銥(Ir)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉化酸性溶液中的硝態氮(NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3)))，其工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A．Ir的表面發生反應：N2＋H2O=H2＋N2OB．若導電基體上的Pt顆粒越多，處理相同量的水樣，消耗的H2的量越多C．若導電基體上只有單原子銅，也可消除含氮污染物D．若導電基體上的Pt顆粒增多，有利于降低溶液中的含氮量二、非選擇題11．當今世界各國充分認識到海洋資源的重要性，海水的綜合利用是當今的熱點話題之一。(1)利用海水脫硫可以有效地解決煤燃燒過程中排放的SO2造成的一系列環境問題。其工藝流程如圖所示：天然海水吸收含硫的煙氣后，需要用氧氣進行氧化處理，其反應的化學方程式是________________________________________________________________________________，氧化后的海水需要加入NaOH，與之混合后才能排放。該操作的主要目的是________________________________________________________________________。(2)利用氯堿工業產品來處理含SO2的煙氣的流程如圖所示：①“吸收裝置”中發生反應的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②上述流程中循環利用的物質是________________________________________________________________________。(3)從海水中提純粗鹽后的母液中含有K＋、Na＋和Mg2＋等陽離子。對母液進行一系列的加工可制得金屬鎂：①從離子反應的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是________________________________________________________________________；②電解熔融的無水氯化鎂所得的鎂蒸氣在特定的環境中冷卻后即為固體鎂。下列物質中可以用作鎂蒸氣的冷卻劑是________(填字母)。A．ArB．CO2C．空氣D．O2E．水蒸氣12．某市對大氣進行監測，發現該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5(直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物)，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此，對PM2.5、SO2、NOx等進行研究具有重要意義。請回答下列問題：(1)將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。若測得該試樣所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表：離子H＋K＋Na＋NHeq\o\al(\s\up11(＋),\s\do4(4))SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))Cl－濃度/mol·L－1未測定4×10－66×10－62×10－54×10－53×10－52×10－5根據表中數據判斷PM2.5的酸堿性為________，試樣的pH＝________。(2)為減少SO2的排放，常采取的措施有：①將煤轉化為清潔氣體燃料。②洗滌含SO2的煙氣。以下物質可作洗滌劑的是______(填字母)。A．Ca(OH)2B．Na2CO3C．CaCl2D．NaHSO3(3)汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉化：①已知汽缸中生成NO的反應：N2(g)＋O2(g)?2NO(g)ΔH＞0。汽車啟動后，汽缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。②汽車燃油不完全燃燒時產生CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。已知該反應的ΔH＞0，簡述該設想能否實現及依據：________________________________________________________________________。③目前，在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器可減少CO和NO的污染，其化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)利用氨水可以將SO2和NO2吸收，原理如下圖所示。NO2被吸收的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)利用下圖所示裝置(電極均為惰性電極)也可吸收SO2，并用陰極排出的溶液吸收NO2。①a為電源的________(填“正極”或“負極”)，陽極的電極反應式為________________________________________________________________________。②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉化為無害氣體，同時有SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))生成。該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為________。課時作業14海水資源的開發利用環境保護和綠色化學1．解析：消除污染的根本途徑是從源頭上消除污染源。答案：B2．解析：由圖示可知，酸雨形成的兩個途徑中都涉及了光照的條件，故A正確；三氧化硫與水反應生成硫酸，沒有化合價變化，不屬于氧化還原反應，故B錯誤；由圖中信息可知，污染空氣中氮的氧化物、碳氫化合物及二氧化硫等大氣污染物可以通過光化學反應生成硫酸，在這個過程中，氮的氧化物是催化劑，加快了酸雨的形成，故C正確；優化能源結構能減少化石燃料的使用，能有效減少二氧化硫的排放量，故能有效遏制酸雨污染，故D正確。答案：B3．解析：碘在海水中只以化合態（I－）存在，沒有游離態。操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸餾等操作來得到單質碘，A、C、D項錯誤。答案：B4．解析：溴易揮發，所以用熱空氣將溴吹出，A項正確；SO2與溴水反應生成硫酸和氫溴酸，B項正確；流程中SO2被氧化為H2SO4，不可能被循環使用，C項錯誤；“空氣吹出”“SO2吸收”“氯化”的過程實際上是一個Br2的濃縮過程，與直接蒸餾含Br2的海水相比效率更高，消耗能源少，成本低，D項正確。答案：C5．解析：煅燒貝殼得到CaO，將CaO溶于水得到石灰乳，石灰乳和鎂離子反應生成氫氧化鎂沉淀，試劑1廉價且原料來源廣泛，故A正確；氯氣能將溴離子氧化為溴單質，從苦鹵中提取Br2的反應的離子方程式為2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2，然后采用萃取的方法從溶液中獲取溴，故B正確；氧化鎂熔點很高，氯化鎂熔點較氧化鎂低，電解氧化鎂冶煉鎂增加成本，所以工業上采用電解熔融氯化鎂的方法冶煉鎂，故C錯誤；氯化鋇和硫酸根離子反應生成難溶性的硫酸鋇，且氯離子不是雜質離子，故D正確。答案：C6．解析：B項中生成物只有一種，無副產物生成，原子利用率達100%。答案：B7．解析：酸雨的pH＜5.6，故A錯誤；由已知分析可知X氣體為H2S，能與CuSO4反應，生成黑色的不溶于水和酸的硫化銅沉淀，所以可用CuSO4溶液檢驗是否有X氣體生成，故B正確；在100～200℃溫度時發生的反應為2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，不是置換反應，故C錯誤；若用濃硝酸處理工業尾氣中的SO2，會產生含氮元素的大氣污染物（即氮的氧化物），故D錯誤。答案：B8．解析：A項，硫酸和氫碘酸均易溶于水，通過過濾不能分離硫酸和氫碘酸，錯誤；B項，膜反應器中，碘化氫的分解反應是氣體的物質的量不變的反應，增大壓強，平衡不會移動，不能提高HI的平衡轉化率，錯誤；C項，該工藝中在反應器中碘吸收二氧化硫，在膜反應器中生成的碘化氫又分解生成碘，體現了“碘循環”，正確；D項，從流程圖可知，在反應器中，I2氧化SO2，生成硫酸和HI，反應方程式為SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI，在500℃時HI分解生成碘和氫氣，總反應為SO2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(I2))H2↑＋H2SO4，錯誤。答案：C9．解析：煙氣通入石灰石漿液時的溫度越高氣體二氧化硫的溶解度越小，部分二氧化硫不能被溶解，就會逸出溶液使吸收率降低，故A錯誤；石灰石漿液pH>5.7時，煙氣脫硫效率降低的原因是石灰石的溶解度減小，石灰石的濃度減小，脫硫效率隨之下降，故B錯誤；脫硫后的氣體是否殘存二氧化硫，含多少，可以利用高錳酸鉀溶液褪色的程度和快慢粗略判斷煙氣脫硫效率，故C正確；上述分析得到總反應為：2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O=2CaSO4·2H2O＋2CO2↑，1mol二氧化硫反應生成1mol二氧化碳，即每吸收64g二氧化硫理論上同時生成44g二氧化碳，故D錯誤。答案：C10．解析：由原理的示意圖可知，Ir的表面發生反應：H2＋N2O=N2＋H2O，故A錯誤；Pt顆粒使NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))轉化為NHeq\o\al(\s\up11(＋),\s\do4(4))，需得到更多的電子，故消耗的H2更多，故B正確；若導電基體上只有單原子銅，不能形成原電池，所以不能消除含氮污染物，故C錯誤；由原理的示意圖可知，若導電基體上的Pt顆粒增多，則NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))會更多的轉化成銨根，不利于降低溶液中的含氮量，故D錯誤。答案：B11．解析：（1）氧氣將H2SO3氧化為硫酸，該反應為2H2SO3＋O2=2H2SO4，氧化后的“海水”需中和稀釋生成的酸（H＋）后才能排放，即NaOH與硫酸發生中和反應。（2）①氯堿工業產品之一為NaOH，用NaOH吸收SO2，其離子方程式為SO2＋OH－=HSOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))；②回收裝置中NaHSO3溶液與HCl反應生成NaCl溶液，NaCl溶液又是氯堿工業的原料，故循環利用的物質是NaCl溶液。（3）①石灰乳能將鎂離子轉化為沉淀，則在母液中加入石灰乳所起的作用是沉淀Mg2＋；②用作鎂蒸氣的冷卻劑，應不與Mg反應，只有A符合，而Mg與二氧化碳、氧氣、水蒸氣等均可反應。答案：（1）2H2SO3＋O2=2H2SO4NaOH與硫酸發生中和反應（2）①SO2＋OH－=HSOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))②NaCl溶液（3）①沉淀Mg2＋②A12．解析：（1）待測試樣中離子的電荷守恒為c（H＋）＋c（K＋）＋c（Na＋）＋c（NHeq\o\al(\s\up11(＋),\s\do4(4))）＝2c（SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))）＋c（NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))）＋c（Cl－），代入數據可得c（H＋）＝1.0×10－4mol·L－1，即pH＝4。（2）SO2為酸性氣體，可用堿性溶液來吸收。（3）①溫度升高，反應N2（g）＋O2（g）?2NO（g）ΔH>0正向移動，并且反應速率加快，所以單位時間內生成的NO的量增加。②由于ΔH>0，ΔS<0，所以ΔH－TΔS＞0，該反應無法自發進行。③由題意知產物應為CO2和N2，反應的化學方程式為2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2。（4）由圖示看出NO2將NH4HSO3中的HSOeq\