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【化學-選修化學與技術】
海水中鎂的總儲量約為2.1×1015 t,目前世界生產的鎂60%來自海水.海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如下圖所示:
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其步驟為:
①將海邊大量存在的貝殼煅燒成生石灰,并將生石灰制成石灰乳;
②將石灰乳加入到經過蒸發濃縮并濾去粗鹽后的海水中,過濾得到Mg(OH)2沉淀;
③向Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液,再經蒸發結晶得到MgCl2?6H2O;
④將MgCl2?6H2O在一定條件下加熱得到無水MgCl2;
⑤電解熔融的MgCl2可得到Mg.
請回答下列問題:
(1)步驟①中煅燒貝殼時所發生反應的化學方程式為
 

(2)工業上采用電解MgCl2的方法制得金屬鎂,電解槽中陰極的電極反應式為
 

(3)步驟③中的蒸發是利用風吹日曬來完成的,而在實驗室中進行蒸發操作需要的主要儀器有
 
、
 
、酒精燈、鐵架臺等.
(4)海水中的鎂以Mg2+的形式存在,設計步驟②③將Mg2+轉化為Mg(OH)2,然后又重新轉化為Mg2+的目的是
 

(5)步驟④中的“一定條件”指的是
 
,目的是
 

(6)在上述制取鎂的流程中,所涉及到的基本反應類型有
 

a.化和反應b.分解反應c.置換反應d.復分解反應
(7)由海水得到的粗鹽中常含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質,為除去這些雜質可加入Na2CO3、NaOH和BaCl2,然后過濾,則所加入試劑的合理順序為
 
分析:(1)根據碳酸鈣分解的反應原理書寫方程式;
(2)根據電解時,陰極是陽離子放電;
(3)在蒸發結晶過程中,使用的主要儀器有帶鐵圈的鐵架臺、酒精燈、玻璃棒和蒸發皿等;
(4)鎂離子的濃度低,需要富集鎂元素;
(5)考慮鎂離子的水解,一定條件是防止水解的發生;
(6)根據反應原理的方程式對反應類型進行判斷;
(7)根據SO42-、Ca2+、Mg2+等易轉化為沉淀而被除去,以及根據不能產生新雜質的要求排序,前面加入的過量溶液應用后加入的溶液除去,最后加入適量的鹽酸.
解答:解:(1)碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳,方程式是:CaCO3
 高溫 
.
 
CaO+CO2↑;
故答案為:CaCO3
 高溫 
.
 
CaO+CO2↑;
(2)電解熔融MgCl2可得到金屬鎂,鎂離子在陰極放電,電極反應方程式為:Mg2++2e-=Mg;
故答案為:Mg2++2e-=Mg;
(3)在蒸發結晶過程中,使用的主要儀器有帶鐵圈的鐵架臺、酒精燈、玻璃棒和蒸發皿等;
故答案為:蒸發皿;玻璃棒;
(4)鎂離子的濃度低,需要富集鎂元素,提高Mg2+的濃度,起到富集的作用;
故答案為:提高Mg2+的濃度,起到富集的作用;
(5)MgCl2?6H2O在一定條件下加熱得到無水MgCl2,若直接加熱MgCl2?6H2O,會促進Mg2+水解,得不到無水MgCl2,因Mg2+水解呈酸性,在氯化氫氣流中可抑制Mg2+水解,同時帶走水蒸氣,故一定條件為在HCl氣流中,目的是抑制Mg2+水解,
故答案為:在HCl氣流中;抑制MgCl2水解生成Mg(OH)2,帶走水蒸氣;
(6)貝殼高溫分解為氧化鈣和二氧化碳,屬于分解反應;氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣,屬于化合反應;氫氧化鈣溶液與純堿溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉,屬于復分解反應,所以無置換反應;
故選:abd;
(7)SO42-、Ca2+、Mg2+等分別與BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反應生成沉淀,可再通過過濾除去,Na2CO3溶液能除去過量的BaCl2溶液,鹽酸能除去過量的Na2CO3溶液和NaOH溶液,所以應先加BaCl2溶液,而NaOH溶液只要在過濾之前加入就可以,最后加入鹽酸,所以正確順序為:BaCl2、Na2CO3、NaOH(或BaCl2、NaOH、Na2CO3;NaOH、BaCl2、Na2CO3);
故答案為:BaCl2、Na2CO3、NaOH(或BaCl2、NaOH、Na2CO3;NaOH、BaCl2、Na2CO3);
點評:本題以海水制備金屬鎂為背景,涉及物質的分離和提純的方法和基本實驗操作的綜合應用題,要求學生具有分析和解決問題的能力,難度中等.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(2011?江西)【化學--選修2:化學與技術】
普通紙張的主要成分是纖維素,在早期的紙張生產中,常采用紙張表面涂敷明礬的工藝,以填補其表面的微孔,防止墨跡擴散.請回答下列問題:
(1)人們發現紙張會發生酸性腐蝕而變脆、破損,嚴重威脅紙質文物的保存.經分析檢驗,發現酸性腐蝕主要與造紙中涂敷明礬的工藝有關,其中的化學原理是
明礬水解產生酸性環境,在酸性條件下纖維素水解,使高分子鏈斷裂
明礬水解產生酸性環境,在酸性條件下纖維素水解,使高分子鏈斷裂
;為了防止紙張的酸性腐蝕,可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑,該工藝原理的化學(離子)方程式為
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O

(2)為了保護這些紙質文物,有人建議采取下列措施:
①噴灑堿性溶液,如稀氫氧化鈉溶液或氨水等.這樣操作產生的主要問題是
過量的堿同樣可能會導致纖維素水解,造成書籍污損
過量的堿同樣可能會導致纖維素水解,造成書籍污損
;
②噴灑Zn(C2H52.Zn(C2H52可以與水反應生成氧化鋅和乙烷.用化學(離子)方程式表示該方法生成氧化鋅及防止酸性腐蝕的原理
Zn(C2H52+H2O=ZnO+2C2H6
Zn(C2H52+H2O=ZnO+2C2H6
、
ZnO+H+=Zn2++H2O
ZnO+H+=Zn2++H2O

(3)現代造紙工藝常用鈦白粉(TiO2)替代明礬.鈦白粉的一種工業制法是以鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)為原料按下列過程進行的,請完成下列化學方程式:
2
2
FeTiO3+
6
6
C+
7
7
Cl2
 900℃ 
.
 
2
2
TiCl4+
2
2
FeCl3+
6
6
CO
1
1
TiCl4+
1
1
O2
 1000-1400℃ 
.
 
1
1
TiO2+
2
2
Cl2

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(2012?石家莊一模)【化學一選修2:化學與技術】
現有一種以黃銅礦和硫磺為原料制取銅和其他產物的新工藝,原料的綜合利用率較高.其主要流程如下:

注:反應Ⅱ的離子方程式為Cu2++CuS+4Cl-=2[CuCl2]-+S
請回答:
(1)從黃銅礦冶煉粗銅的傳統丁藝是將精選后的富銅礦砂與空氣在高溫下煅燒,使其轉變為銅、這種方法的缺點是
反應有SO2生成,易造成環境污染,同時消耗大量熱能.
反應有SO2生成,易造成環境污染,同時消耗大量熱能.

(2)反應Ⅰ的產物為(填化學式)
CuS、FeS2
CuS、FeS2

(3)反應Ⅲ的離子方程式為
4[CuCl2]-+O2+4H+=4Cu2++8Cl-+2H2O
4[CuCl2]-+O2+4H+=4Cu2++8Cl-+2H2O

(4)一定溫度下,在反應Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸,可以析出硫酸銅晶體,其原因是
該溫度下,硫酸銅的溶解度小于氯化銅
該溫度下,硫酸銅的溶解度小于氯化銅

(5)黃銅礦中Fe的化合價為+2,關于反應.8CuFeS2+21O2
 高溫 
.
 
8Cu+4FeO+2Fe2O4+16SO2下列說法正確的是
BCD
BCD
 (填選項字母)
A.反應中被還原的元素只有氧
B.反應生成的SO2直接排放會污染環境
C.SO2既是氧化產物又是還原產物
D.當有8mol銅生成時,轉移電子數目為100NA
(6)某硫酸廠為測定反應IV所得氣體中SO2的體積分數,取280mL(已折箅成標準狀況)氣體樣品與足量Fe2(SO43溶液完全反應后,用濃度為0.02000mol/L 的 K2Cr2O2標準溶液滴定至終點,消耗K2Cr2O3溶液25.00ml.
已知:Cr2O32-+Fe2++H+→Cr3++Fe3++H2O(未配平)
①SO2通入Fe2(SO43溶液,發生反應的離子方程式為
SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+
SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+
,
②反應Ⅳ所得氣體中SO2的體積分數為
12.00%
12.00%

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科目:高中化學 來源: 題型:

(2012?唐山二模)【化學-選修化學與技術】
某科研小組設計出利用工業廢酸(10% H2SO4)來堆浸某廢棄的氧化銅鋅礦的方案實現廢物綜合利用,方案如圖所示.

已知各離子開始沉淀及完全沉淀時的pH如下表所示.
離子 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH
Fe2+ 6.34 9.7
Fe3+ 1.48 3.2
Zn2+ 6.2 8.0
請回答下列問題:
(1)焙燒Zn2(OH)2CO3的化學反應方程式是
Zn2(OH)2CO3
 高溫 
.
 
2ZnO+H2O+CO2
Zn2(OH)2CO3
 高溫 
.
 
2ZnO+H2O+CO2

(2)堆浸后加入Fe粉發生的反應的離子方程式有
Fe+2H+═Fe2++H2↑,Fe+Cu2+═Fe2++Cu
Fe+2H+═Fe2++H2↑,Fe+Cu2+═Fe2++Cu

(3)加入A物質的目的是
將Fe2+氧化成Fe3+,以便除去
將Fe2+氧化成Fe3+,以便除去
,下列物質作為物質A使用較好的是
C
C
.(填字母)
A.KMnO4    B. HNO3    C.H2O2    D.Cl2
(4)除鐵過程中加入氨水的目的是調節溶液的pH,pH應控制在
3.2~6.2
3.2~6.2
范圍之間.
(5)物質B可直接用作氮肥,則B的化學式是
(NH42SO4
(NH42SO4

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科目:高中化學 來源: 題型:

【化學--選修化學與技術】
農作物生長不僅需要陽光、空氣和水,還需要多種化學元素.當植物缺乏N元素時,表現為植株生長緩慢、葉色發黃,嚴重時葉片脫落直至死亡.
(1)下列可作氮肥的化合物是
 
,其中含N量最高的是
 

A.硫酸銨    B.磷酸二氫鈣     C.硫酸鉀     D.尿素
(2)氮肥的制備,首先涉及氨的合成,請填寫下列合成氨工藝流程圖中的設備名稱:
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A
 
B
 

(3)某化工廠為了綜合利用生產過程中的副產品CaSO4,與相鄰的合成氨廠聯合設計了以下制備(NH42SO4的工藝流程:
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①沉淀池中發生的主要反應方程式是
 

②在上述流程的沉淀池中通入足量氨氣的目的是
 
,可以循環使用的X是
 

③從物質的性質和工業生產實際的角度考慮該流程的主要缺陷是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

【化學--選修2化學與技術】
水是一種重要的自然資源,是人類賴以生存不可缺少的物質.水質優劣直接影響人體健康.請回答下列問題:
(1)天然水中溶解的氣體主要有
 
、
 
(填化學式).
(2)檢驗蒸餾水的純度時,最簡單易行的方法是測定水的
 

(3)水的凈化與軟化的區別是:水的凈化是用混凝劑(如明礬等)使
 
,而水的軟化是
 

(4)通過施加一定壓力使水分子透過半透膜而將大分子或離子截留,從而使水得以凈化的方法稱為
 
;電滲析法凈化水時,使離子通過半透膜的推動力是
 

(5)某天然水中、c(Ca2+)=1.2×10-3mol/L,c(Mg2+)=6×10-4mol/L、c(HCO
 
-
3
)=8×10-4mol/L.要軟化10m3這種天然水,需先加入Ca(OH)2
 
g,再加入Na2CO3
 
g.

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