人教版 (2019)必修 第二册自然资源的开发利用优秀同步练习题

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一、学习目标 明确内容要求，落实学习任务
二、思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
三、知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
四、效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
五、问题探究 探究重点难点，突破学习任务
六、分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
【学习目标】
1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法。
2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法。
重点:金属矿物的开发利用。
难点:海水资源的开发利用。
【思维导图】
【知识导学】
一、金属矿物的开发利用
1、金属的冶炼
（1）金属在自然界中的存在：在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属以 形式存在外，绝大多数金属元素以 形式存在。
（2）金属冶炼
①概念：将金属矿物中的金属从其化合物中 出来的过程。
②原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子 电子被 成金属原子，从而获得金属单质。即Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。
（3）金属冶炼的一般步骤
①富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。
②冶炼：利用氧化还原反应，用还原剂把矿石中的金属离子还原成单质。
③精炼：提纯金属。
（4）金属冶炼的化学方法——金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。
①热分解法——冶炼不活泼金属
a.分解HgO制取Hg：
b.分解Ag2O制取Ag：
②热还原法：金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：
a.CO还原Fe2O3： ；
b.H2还原WO3： ；
c.C还原ZnO： 。
③电解法——冶炼活泼金属
a.冶炼钠：
b.冶炼镁：
c.冶炼铝：
注：金属活动性与冶炼方法的关系
④其他方法
a.湿法炼铜：Fe与CuSO4溶液反应制取铜的化学方程式为
b.火法炼铜：Cu2S在空气中高温灼烧可得到Cu：
（5）金属提炼的物理方法——富集法：适用于极不活泼的金属的冶炼如 。
【特别提醒】（1）熟记金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系，对解决该部分题目非常关键。同时，利用好规律“单强离弱”，即金属单质的还原性越强，其离子的氧化性越弱。
（2）金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。同理，金属的位置越靠前，人们开发利用的时间就较晚。
2、铝热反应——铝热反应实验中的有关问题
（1）原理：Al是 剂，另一种氧化物是 剂。
（2）铝热反应的实质是铝将氧化物中的化合态金属 为金属单质。
（3）反应特点是在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈 且易与Al2O3 。
（4）铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物组成的 。
（5）应用：冶炼 金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。
3、金属的回收和资源保护——回收金属的意义：
（1）合理开发和利用金属矿物资源的原因
①资源有限且分布不均
②金属的冶炼消耗很多能量
③金属冶炼造成环境污染
④金属腐蚀造成大量损失
（2）有效利用金属矿物的措施
①提高金属矿物的利用率，节约矿物资源。
②开发环保高效的金属冶炼方法，节约能源，减少环境污染。
③防止金属的腐蚀，减少损失。
④使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。
⑤加强废旧金属的回收和再利用。
【思考与讨论p99】参考答案：
1.铝质饮料罐的回收再利用，一是可以节约大量的铝土矿资源，使铝土矿资源得到有效的利用；二是可节约大量能源，缓解能源紧张问题；三是可减少铝工业的污染物排放，使环境得到保护等。
2.废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存条件等任务，是一项功在当代、利在千秋的社会性公益事业。
二、海水资源的开发利用
1、海水水资源的开发利用
（1）利用途径：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。
（2）海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。
海水淡化的方法主要有 法、 法、 法和 法等。其中 法的历史最久。
（3）海水的蒸馏
①主要仪器：A ，B ，C 。
②冷却水的流向： 口进， 口出。
③B中加入碎瓷片的目的是 。
2、从海水中提取溴——吹出法
（1）工艺流程图：

（2）主要工艺流程
①浓缩：使海水晒盐和海水淡化过程中的副产物Br-得到浓缩。用 将浓缩的海水酸化。
②氧化：向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：
③富集：向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：
④氧化：向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：
⑤分离提纯：用 萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，然后 。
【思考与讨论p101】参考答案：
（1）氧化环节主要反应的离子方程式：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2
（2）吸收环节主要反应的离子方程式：Br2+SO2+2H2O=2Br-+4H++SO42-
3、进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题
①反应原理：海带中的碘元素主要以 的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成 ，再萃取出来。
如用H2O2作氧化剂，反应的离子方程式是：
②实验注意事项：海带不要用水洗，以免洗去海带中的 ；用干海带更易于 ；灼烧海带的地方要注意 。
4、海水提取镁的原理
（1）工艺流程图：
（2）原理：海水的镁主要以Mg2＋形式存在，最终转化为Mg的途径有：
①制石灰乳： 、 ；
②沉淀Mg2＋： ；
③制备MgCl2： 、 ；
④电解MgCl2： 。
5、海水晒盐
从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等的化工原料。
（1）原理：蒸发、结晶（ 变化），日晒风吹使水分蒸发、晶体析出。
（2）流程：海水盐田饱和食盐水析出粗盐精盐
（3）氯化钠的应用
①氯碱工业：电解饱和食盐水，可生产氢氧化钠、氢气和氯气。
化学方程式： 。
②制钠和氯气： 。
③制盐酸： 。
④制漂白剂(84消毒液)： 。
⑤制纯碱： ； 。
6．海水中其他资源的开发利用
（1）制备化工产品：制备K及其他化工产品。
（2）获取能量物质：提取铀和重水用来开发 能。
（3）开发利用新型能源： 能、 能等。
【效果检测】
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
（1）利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应。( )
（2）铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来。( )
（3）可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠。( )
（4）海水淡化的方法中，蒸馏法成本最低。( )
（5）海洋约占地球表面积的71%，因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约。( )
（6）除了从海水中获取淡水和化学物质外，其他就没有什么价值了。( )
（7）在加热情况下利用还原的方法得到金属铝。( )
（8）裂化汽油不能用于萃取溴水中的溴单质。( )
(9)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属。( )
(10)钠、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法。( )
(11)苯可用于萃取溴水中的溴。( )
(12)金属在自然界中都以化合态存在，故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来。( )
(13)工业上金属Al是用电解熔融的氯化物制得的。( )
(14)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝不如铁活泼。( )
(15)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。( )
2．Ⅰ．金属元素的原子结构决定了金属元素的性质、在自然界中的存在形式及冶炼方法。
（1）金属在自然界中大多以化合物的形式存在，在这些金属化合物中，金属元素大都显 (填“正”或“负”)价。
（2）金属的冶炼方法有热还原法、热分解法、活泼金属置换法和电解法。
请从上述四种方法中选择相应的填入下表。
（3）写出与反应的化学方程式： 。
Ⅱ．工业上从海水中提取液溴的流程如图所示：
已知：溴单质的沸点为，微溶于水，有毒。
请回答下列问题：
（4）用热空气能将溴单质吹出的原因是 。
（5）从“溴与水的混合物Ⅰ”到“溴与水的混合物Ⅱ”的目的是 。
【问题探究】
►问题一 如何将金属矿物冶炼为金属？
【典例1】列常见金属的冶炼原理不正确的是
A．电解法炼铝：2AlCl3(熔融)2Al+3Cl2
B．加热法炼汞：2HgO2Hg+O2↑
C．铝热法炼铁：Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
D．湿法炼铜：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
【解题必备】1.金属的冶炼方法
2.金属冶炼方法的选择取决于：金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。
（1）金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现相对晚一些。
（2）金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
【变式1-1】化学兴趣小组用如图所示装置制备铁，下列说法正确的是
A．作为引燃剂，也可以用代替
B．仪器a可以用装有蒸馏水的烧杯代替
C．工业上常利用铝热反应来冶炼熔点较高的钒、铬、锰
D．常温下，反应后a中的金属可以用浓硝酸洗涤干净
【变式1-2】我国夏代已经有青铜器，传说夏禹铸九鼎，史料中更有夏禹之子夏启炼铜的记载。冶铁技术大约出现在西周(公元前1046年～公元前771年)时期，冶炼出生铁使我国成为世界上最早发明和使用生铁的国家。下列有关金属冶炼的说法中不正确的是
A．金属的冶炼先后，主要取决于金属的活动性强弱
B．炼铁时，加入石灰石的作用是用于除去铁矿石中的二氧化硅
C．金属冶炼的过程就是被冶炼的金属得电子被还原的过程
D．工业上用电解氯化镁溶液的方法冶炼金属镁
►问题二 如何开发利用海水资源？
【典例2】下列关于海水资源综合利用的说法中，不合理的是
A．从海水中可以得到MgCl2，可电解MgCl2溶液制备Mg
B．通常以海水提取食盐后的母液为原料制取溴单质
C．海水蒸发制海盐的过程是物理变化
D．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应
【解题必备】开发利用海水资源的方法
1、海水直接利用：
（1）‌工业冷却与生产用水‌：将海水直接用于电厂冷却系统、印染、制药等工业流程，可替代30%-50%的淡水消耗。
（2）‌市政与农业应用‌：包括冲厕系统、耐盐作物灌溉等非传统用途，特别适用于沿海缺水地区。
2、海水化学资源提取
（1）‌常规元素提取‌：已实现工业化提取食盐、镁、溴等80余种化学元素，其中镁年产量超800万吨，溴素提取率达90%以上。
（2）‌稀有元素开发‌：通过电渗析、吸附法等技术提取铀、锂等战略资源，目前全球海水提铀实验装置日产量已达千克级。
3、海水淡化技术
（1）‌膜分离技术‌：反渗透法占据全球60%以上市场份额，能耗已降至3kWh/m³以下。
（2）‌热法淡化‌：多级闪蒸与多效蒸馏技术适用于余热丰富的地区，中东国家80%淡化水采用此类工艺。
4、海洋能源开发
（1）‌潮汐与波浪发电‌：全球已建成40余座潮汐电站，其中韩国始华湖电站装机容量达254MW。
（2）‌温差能与盐差能‌：海洋热能转换（OTEC）系统在热带海域实现连续发电，实验电站最大输出功率1MW。
5、可持续开发体系:实施资源开发与环境监测联动机制，建立包含生态修复技术、开发强度评估模型等要素的综合管理系统，确保开发活动符合海洋承载力阈值。
【变式2-1】工业上制备相关物质，涉及的反应原理及部分流程较为合理的是
A．制纯碱：饱和食盐水
B．制取镁：海水Mg
C．制溴：浓缩海水HBr溶液
D．制碘：干海带浸出液碘水
【变式2-2】若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是
A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B．利用太阳能使海水蒸馏淡化
C．将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水
D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
【分层训练】
基础强化
1．氯及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是
A．制漂白粉：NaCl溶液漂白粉
B．HCl制备：NaCl溶液和
C．纯碱工业：NaCl溶液
D．金属Mg制备：溶液
2．利用“空气吹出法”从海水中提溴的工艺流程如下。
下列说法不正确的是
A．“空气吹出法”从海水中提溴利用了溴单质的挥发性
B．经过“吹出”、“吸收”过程后，溴元素得到了富集
C．“吸收”过程的化学方程式：
D．第一次通入的目的是氧化，第二次通入的目的是氧化过量的
3．下列反应原理不符合工业上冶炼金属的方法的是
A．
B．
C．
D．
4．离子交换法净水过程如图所示。下列说法中错误的是
A．经过阳离子交换树脂后，水中阳离子的总数不变
B．水中的、、Cl-通过阴离子交换树脂后被除去
C．通过净化处理后，水的导电性降低
D．阳离子交换树脂与阴离子交换树脂互换位置对净水结果无影响
5．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是
A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质
B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2
D．无论是海水波浪发电还是潮汐发电都是将化学能转化为电能
6．下列物质中不需要发生化学变化就能够从海水中获得的是
A．液溴B．碘单质C．淡水D．金属镁
7．下列物质的制备与工业生产相符合的是
A．实验室从海带中提取单质碘：取样→灼烧→溶解→过滤→萃取→蒸馏
B．海水提溴：浓缩海水→酸化、氯气氧化→通空气和水蒸气吹出
C．制取镁：海水
D．制取铝：铝土矿
8．从海水中可提取多种化工原料，下图是工业上对海水的几项综合利用的示意图。试回答下列问题：
（1）写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式： ； 。
（2）以上海水的综合利用过程中，哪一种操作肯定会引起氧化还原反应的发生？ 。
（3）电解无水MgCl2可制取镁和氯气，其中副产品氯气和粉末状熟石灰可制得漂白粉，制漂白粉的化学方程式为 。
（4）用海滩上的贝壳制Ca(OH)2，而不从异地山中开凿石灰石制取，主要考虑到 问题。
（5）从经济效益角度看，该化工厂厂址应选在 。
素养提升
1．海水是巨大的资源宝库，海水淡化及其综合利用具有重要意义。下列错误的是
A．粗盐中含有 Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，步骤Ⅰ依次加入过量NaOH、BaCl2、Na2CO3等溶液后，过滤除去。
B．步骤Ⅱ中需要向母液中加入稀硫酸酸化，其作用是抑制氯、溴和水反应。
C．海水提溴，获得 1 ml Br2需要消耗 1ml Cl2
D．步骤 Ⅲ 用 Na2SO3溶液吸收Br2，离子方程式为
2．海洋是一个巨大的宝藏，海水的综合利用示意图如下。下列说法不正确的是
A．海水中元素的种类很多，总储量很大
B．通过蒸馏、反渗透等方法可以将海水淡化
C．从海水中制取钾、镁、溴均涉及氧化还原反应
D．电解食盐水可以得到钠单质和氯气
3．关于金属冶炼，下列说法中正确的是
A．锈蚀后的铁制品没有回收冶炼价值
B．像铁铝等活泼金属可以通过热分解法来冶炼
C．金属的冶炼方法与金属离子的氧化性无关
D．金属冶炼的本质是化合态的金属元素还原为金属单质的过程
4．下列反应原理不符合金属冶炼实际情况的是
A．(熔融)B．(熔融)
C．D．
5．（双选）海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是
A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质
B．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
C．电解熔融海水中富含的NaCl可制备Cl2
D．利用盐田法使海水中的食盐析出，其原理是蒸发结晶
6．下列关于金属冶炼的说法中错误的是
A．电解法获得镁时，不可在或中降温冷却
B．热还原法常用的还原剂有等
C．金属均能通过电解熔融氯化物的方法获得
D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
7．溴及其化合物在生产中应用广泛。工业上一种海水提溴工艺的部分流程如图所示。
已知：“吸收”步骤发生反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr。下列说法正确的是
A．“吸收”步骤中，氧化产物和还原产物的物质的量之比为2：1
B．H2SO4既是电解质，又是离子化合物
C．“氧化”中发生的反应是Cl2+2HBr=2HCl+Br2
D．溴分子中含有非极性共价键，是共价化合物
8．海水综合利用的流程如图。请根据所学知识回答下列问题：
已知：粗盐中的杂质为、；氯碱工业产品为NaOH、、。
（1）粗盐制精盐过程中所用除杂试剂为①；②；③稀盐酸。其合理的加入顺序为 (填标号)。
（2）流程图中设计向NaBr溶液中通入，然后用水溶液吸收生成的工序，其目的是 。
（3）贝壳分解为CaO的反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。
（4）“母液”中加入石灰乳发生反应的离子方程式为 ；充分反应后，要得到沉淀，需用到的玻璃仪器为 。
（5）金属的冶炼方法有①热分解法、②热还原法、③电解法，不同金属采用不同冶炼方法的依据是 ；由无水获得金属镁的方法为 (填标号)。
（6）漂白粉久置在空气中会失效，写出其失效过程发生反应的化学方程式： 。
（7）流程中所涉及的各化工厂常布局在一起，且位于离海不远的区域，原因为 (回答1条即可)。
金属的活动顺序：
K Ca Na Mg Al
Zn Fe Sn Pb（H）Cu
Hg Ag
金属原子失电子能力
金属离子得电子能力
主要冶炼方法
实验装置
实验现象
①镁带 ，放出大量的 ，并发出耀眼的 ，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被 ，有 落入沙中
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如 等；②金属 ，如野外焊接钢轨等
高炉炼铁
湿法炼铜
①
②
铝热法炼铬
工业上冶炼钾
③
④
金属的活动顺序：
K Ca Na Mg Al
Zn Fe Sn Pb（H）Cu
Hg Ag
Pt Au
金属原子失电子能力
强 → 弱
金属离子得电子能力
弱 → 强
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
富集法