PAGE9-海水資源的開發利用環境愛護與綠色化學一、選擇題1.(2024·南寧模擬)海水是巨大的化學資源庫,下列有關海水綜合利用說法正確的是 ()A.海水的淡化,只需經過化學改變就可以得到B.海水蒸發制海鹽的過程中只發生了化學改變C.從海水中可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備金屬NaD.利用海水、鋁、空氣的航標燈的原理是將電能轉化為化學能【解析】選C。海水淡化主要是通過物理方法分別得到,故A錯誤;海水曬鹽是利用氯化鈉溶解度隨溫度改變不大,蒸發溶劑析出溶質,過程中無化學改變,故B錯誤;從海水中可以得到NaCl晶體,電解熔融氯化鈉得到金屬鈉,是工業制備鈉的方法,故C正確;海水、鋁、空氣可以形成原電池反應供應電能,航標燈的原理是將化學能轉化為電能,故D錯誤。2.(2024·長沙模擬)海水是一個巨大的化學資源寶庫。在開發利用海水資源過程中,下列說法不正確的是 ()A.加入明礬,使海水的鹽分沉淀并淡化B.海水蒸發制海鹽的過程中只發生了物理改變C.海水淡化的方法主要有蒸餾法、離子交換法和電滲析法等D.大海中含有鉀、溴、碘等元素,需經過氧化還原反應才可得到鉀、溴、碘的單質【解析】選A。A.明礬的凈水原理為明礬電離出的鋁離子水解形成氫氧化鋁膠體,可以吸附水里懸浮的雜質,不能使海水的鹽分沉淀并淡化,A錯誤;B.蒸發過程只涉及物理改變,B正確;C.海水淡化的方法主要有蒸餾法、離子交換法和電滲析法等,C正確;D.大海中含有鉀、溴、碘等元素,均以化合態存在,需經過氧化還原反應才可得到鉀、溴、碘的單質,D正確。3.(2024·秦皇島模擬)我國《可再生能源法》提倡碳資源的高效轉化及循環利用(如圖所示)。下列做法與上述理念相違反的是 ()A.大力發展煤的氣化及液化技術B.加快石油等化石燃料的開采和運用C.以CO2為原料生產可降解塑料D.將秸稈進行加工轉化為乙醇燃料【解析】選B。A項,煤的氣化或液化是指C與H2O反應生成氣體或液體燃料,產生的污染較小,正確;能提高資源的利用效率,B項,石油屬于化石燃料,為不行再生能源,不能加快開采,錯誤;C項,將CO2轉化為塑料,塑料降解可得到CO2,符合循環利用的要求,正確;D項,秸稈屬于可再生資源,加工后可轉化為乙醇等燃料,正確。【加固訓練】下列有關生活和生產中的化學學問描述正確的是 ()A.日常生活中運用可降解塑料以防止“白色污染”B.“霧霾天氣”“溫室效應”“光化學煙霧”的形成都與氮氧化物無關C.酸雨的形成主要是因為化石燃料燃燒排放的廢氣中含有大量的碳氧化物D.生鐵煉鋼時須除去生鐵中全部的碳,以避開因鋼鐵中含有碳而發生電化學腐蝕【解析】選A。“白色污染”是由聚乙烯等難以降解的塑料制品導致的環境污染,運用可降解塑料可以防止“白色污染”,A項正確;“光化學煙霧”的形成與氮氧化物有關,“霧霾天氣”和“溫室效應”也與氮氧化物有關,B項錯誤;酸雨分為硫酸型和硝酸型,主要是由于化石燃料燃燒排放的廢氣中含有大量的二氧化硫或氮氧化物所致,C項錯誤;生鐵煉鋼的過程中,含碳量在削減,但不能完全除去,D項錯誤。4.(2024·太原模擬)下列所示物質的工業制備方法合理的是 ()A.制Si:SiO2SiCl4SiB.制H2SO4:黃鐵礦SO2H2SO3H2SO4C.鹵水中提取Mg:鹵水(主要含MgCl2)Mg(OH)2…MgCl2MgD.侯氏制堿法:飽和食鹽水NaHCO3(s)Na2CO3【解析】選D。SiO2與鹽酸不反應,制Si:SiO2+2CSi+2CO↑、Si+2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si+4HCl,A項錯誤;制硫酸:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2、2SO2+O22SO3、SO3+H2OH2SO4,B項錯誤;鹵水中提取鎂,向鹵水中加入石灰乳而不是NaOH,C項錯誤;侯氏制堿法,向飽和食鹽水中先通入NH3,NH3極易溶于水且使溶液呈堿性,再通入CO2,有利于CO2的汲取,D項正確。二、非選擇題5.干脆排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴峻的環境問題,將煙氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫,最終生成硫酸鈣。硫酸鈣可在如圖所示的循環燃燒裝置的燃料反應器中與甲烷反應,氣體產物分別出水后得到幾乎不含雜質的二氧化碳,從而有利于二氧化碳的回收利用,達到削減碳排放的目的。請回答下列問題:(1)煤燃燒產生的煙氣干脆排放到空氣中,引發的主要環境問題有__________(填字母)。

A.溫室效應 B.酸雨C.粉塵污染 D.水體富養分化(2)在煙氣脫硫的過程中,所用的石灰石漿液在進入脫硫裝置前,需通一段時間的二氧化碳,以增加其脫硫效率;脫硫時限制漿液的pH,此時漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。①二氧化碳與石灰石漿液反應得到的產物為________。

②亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學方程式為__。

【解析】(1)煤燃燒產生的煙氣中含有的粉塵會造成粉塵污染,含有的二氧化硫(與空氣接觸可產生三氧化硫)會造成酸雨,二氧化碳可以造成溫室效應,故應選A、B、C。(2)①因CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2,故二氧化碳與石灰石漿液反應得到的產物為Ca(HCO3)2;②1molCa(HSO3)2被氧氣氧化確定生成1molCaSO4,依據硫元素守恒,還要有H2SO4生成,故反應的化學方程式為Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO4。答案:(1)ABC(2)①Ca(HCO3)2(或碳酸氫鈣)②Ca(HSO3)2+O2CaSO4+H2SO46.海洋是一個豐富的資源寶庫,通過海水的綜合利用可獲得很多物質供人類運用。(1)海水中鹽的開發利用。①海水制鹽目前以鹽田法為主,建鹽田必需選在遠離江河入海口,多風少雨,潮汐落差大且又平坦空曠的海灘。所建鹽田分為貯水池、蒸發池和________池。

②目前工業上采納比較先進的離子交換膜電解槽法進行氯堿工業生產,在電解槽中陽離子交換膜只允許陽離子通過,阻擋陰離子和氣體通過,請說明氯堿生產中陽離子交換膜的作用:

______________________(寫一點即可)。

(2)電滲析法是近年發展起來的一種較好的海水淡化技術,其原理如圖所示。其中具有選擇性的陰離子交換膜和陽離子交換膜相間排列。請回答下面的問題:①海水不能干脆通入陰極室中,理由是__________________________。

②A口排出的是________(填“淡水”或“濃水”)。

(3)用苦鹵(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等離子)可提取溴,其生產流程如下:①若汲取塔中的溶液含BrO3-,則汲取塔中反應的離子方程式為__________②通過①氯化已獲得含Br2的溶液,為何還需經過吹出、汲取、酸化重新獲得含Br2的溶液?

__________________________________________________。

③向蒸餾塔中通入水蒸氣加熱,限制溫度在90℃左右進行蒸餾的緣由是__________________________________________________。

【解析】(1)①海水制鹽主要是利用了蒸發結晶原理,故所建鹽田分為貯水池、蒸發池和結晶池。②氯堿生產中在兩極區內會產生氫氣和氯氣,故陽離子交換膜的作用:阻擋H2與Cl2發生反應甚至發生爆炸;阻擋Cl2與生成的NaOH溶液反應而使燒堿產品不純等。(2)①海水中含較多Mg2+和Ca2+等陽離子,電解時會產生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀從而堵塞陽離子交換膜,故海水不能干脆通入陰極室中。②A口排出的是淡水。(3)①用苦鹵提取溴,汲取塔中發生的反應為溴與碳酸鈉的反應,生成物中含BrO3-,則離子反應方程式為3CO32-+3Br25Br-+BrO3-+3CO2↑。②通過氯化已獲得含Br2的溶液,但溴的濃度太低,不便于收集,經過吹出、汲取、酸化重新獲得含Br2的溶液是為了富集溴,提高Br2的濃度。答案:(1)①結晶②阻擋H2與Cl2發生反應甚至發生爆炸(或阻擋Cl2與生成的NaOH溶液反應而使燒堿產品不純等)(2)①海水中含較多Mg2+和Ca2+等陽離子,電解時會產生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀從而堵塞陽離子交換膜(其他合理答案也可)②淡水(3)①3CO32-+3Br25Br-+BrO3②富集溴,提高Br2的濃度(其他合理答案也可)③溫度過低難以將Br2蒸餾出來,但溫度過高又會將大量的水蒸餾出來一、選擇題1.(2024·福州模擬)下列有關海水綜合利用的說法正確的是 ()A.蒸發海水制成飽和食鹽水,將其電解可制得金屬鈉B.海水蒸發制海鹽的過程中只發生了化學改變C.從海水中提溴、碘、鎂等元素,都包含氧化還原反應D.利用潮汐發電是將化學能轉化為電能【解析】選C。電解飽和食鹽水得到的是NaOH,得不到鈉;蒸發制鹽是物理改變;海水中的溴、碘、鎂等元素都是以化合態形式存在,轉化為單質的過程是氧化還原反應;潮汐發電是將動能轉化為電能。2.(2024·昆明模擬)下列措施不合理的是 ()A.用SO2漂白紙漿和草帽辮B.用硫酸清洗鍋爐中的水垢C.高溫下用焦炭還原SiO2制取粗硅D.用Na2S作沉淀劑,除去廢水中的Cu2+和Hg2+【解析】選B。二氧化硫的漂白原理是二氧化硫與有色物質反應生成無色的物質,二氧化硫不僅能漂白品紅,也能漂白其他有機色素,A項正確;鍋爐中的水垢里含有碳酸鈣,與硫酸作用生成微溶的硫酸鈣,硫酸鈣覆蓋在水垢表面,不利于水垢的進一步溶解,B項錯誤;碳與二氧化硅在高溫下作用生成硅和一氧化碳,C項正確;S2-與Cu2+、Hg2+反應生成CuS、HgS沉淀,D項正確。3.(2024·北京通州區模擬)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: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汲取溴的反應方程式為SO2+2H2O+Br2H2SO4+2HBrC.流程中循環利用的物質有SO2、Br2、Cl2等D.沒有采納干脆蒸餾含溴海水得到單質主要是為了節能【解析】選C。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,不行能被循環運用,C項錯誤;“空氣吹出”“SO2汲取”“氯化”的過程事實上是一個Br2的濃縮過程,與干脆蒸餾含Br2的海水相比效率更高,消耗能源少,成本低,D項正確。4.工業上制備相關物質,涉及的反應原理及部分流程較為合理的是 ()A.制取鎂:海水Mg(OH)2MgOMgB.冶煉鋁:鋁土礦NaAlO2無水AlCl3AlC.制溴:濃縮海水Br2HBr(aq)Br2D.制碘:海帶海帶灰I2(aq)I2【解析】選C。A項制取Mg應電解MgCl2;B項制取Al應電解Al2O3;D項熱裂汽油與I2反應,應用CCl4或苯萃取。二、非選擇題5.(2024·北京高考)SCR和NSR技術可有效降低柴油發動機在空氣過量條件下的NOx排放。(1)SCR(選擇性催化還原)工作原理:①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,該反應的化學方程式:_________________________________________________________。

②反應器中NH3還原NO2的化學方程式:_____________________________。

③當燃油中含硫量較高時,尾氣中SO2在O2作用下會形成(NH4)2SO4,使催化劑中毒。用化學方程式表示(NH4)2SO4的形成:

________________________。

④尿素溶液濃度影響NO2的轉化,測定溶液中尿素(M=60g·mol-1)含量的方法如下:取ag尿素溶液,將所含氮完全轉化為NH3,所得NH3用過量的v1mLc1mol·L-1H2SO4溶液汲取完全,剩余H2SO4用v2mLc2mol·L-1NaOH溶液恰好中和,則尿素溶液中溶質的質量分數是________。

(2)NSR(NOx儲存還原)工作原理:NOx的儲存和還原在不同時段交替進行,如圖a所示。①通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉化實現NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質是__________。

②用H2模擬尾氣中還原性氣體探討了Ba(NO3)2的催化還原過程,該過程分兩步進行,圖b表示該過程相關物質濃度隨時間的改變關系。第一步反應消耗的H2與Ba(NO3③還原過程中,有時會產生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法探討發覺笑氣的產生與NO有關。在有氧條件下,15NO與NH3以確定比例反應時,得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應的化學方程式補充完整:______

【解析】(1)①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,結合原子守恒,發生反應的化學方程式為CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。②NH3在催化劑作用下還原NO2生成氮氣和水,依據電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O。③SO2在O2作用下與NH3、H2O反應形成(NH4)2SO4,此反應中SO2是還原劑,氧氣是氧化劑,結合電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式為2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4。④汲取NH3的硫酸的物質的量為v1×10-3L×c1mol·L-1-v2×10-3L×c