题目内容

6．镁及其化合物用途非常广泛，目前世界上60%的镁是从海水中提取．从海水中先将海水淡化获得淡水和浓海水，浓海水的主要成分如下：
离子Na+Mg2+Cl-SO42-
浓度/（g•L-1）63.728.8144.646.4
再利用浓海水提镁的一段工艺流程如下图：

请回答下列问题
（1）浓海水主要含有的四种离子中物质的量浓度最小的是SO42-．在上述流程中，可以循环使用的物质是Cl2、HCl．
（2）在该工艺过程中，X试剂的化学式为CaCl2．
（3）“一段脱水”目的是制备MgCl2•2H2O；“二段脱水”的目的是制备电解原料．若将MgCl2•6H2O直接加热脱水，则会生成Mg（OH）Cl．若电解原料中含有Mg（OH）Cl，电解时Mg（OH）Cl与阴极产生的Mg反应，使阴极表面产生MgO钝化膜，降低电解效率．生成MgO的化学方程式为2Mg（OH）Cl+Mg=MgCl2+2MgO+H2↑．
（4）若制得Mg（OH）2的过程中浓海水的利用率为80%，由Mg（OH）2至“二段脱水”制得电解原料的过程中镁元素的利用率为90%，则1m3浓海水可得“二段脱水”后的电解原料质量为82080g．
（5）以LiCl-KCl共熔盐为电解质的Mg-V2O5电池是战术导弹的常用电源，该电池的总反应为：Mg+V2O5+2LiCl MgCl2+V2O4•Li2O  该电池的正极反应式为V2O5+2Li++2e-=V2O4•Li2O．
（6）Mg合金是重要的储氢材料．2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图如下，则：
Mg（s）+2B（s） MgB2（s）△H=-93kJ/mol．

分析 浓海水加入氯化钙，可生成硫酸钙，一达到脱硫的目的，加入熟石灰，可生成氢氧化镁，进而生成MgCl2•6H2O，一段脱水生成MgCl2•2H2O，在通入HCl的氛围中加入氯化镁溶液得到氯化镁，电解可得到镁和氯气，
（1）由表中数据质量浓度转换成物质的量浓度作比较，可循环的是Cl2、HCl；
（2）X为氯化钙，可生成硫酸钙；
（3）由题意知Mg（OH）Cl与阴极产生的Mg反应，产生MgO，同时在阴极上生成氢气；
（4）由题给数据可知1m3浓海水含有m（Mg2+）=1000L×28.8g/L，n（Mg2+）=$\frac{1000×28.8}{24}$mol，则生成Mg（OH）2的物质的量为$\frac{1000×28.8}{24}$mol×80%，经二段脱水生成MgCl2的物质的量为$\frac{1000×28.8}{24}$×80%×90%，再计算出质量；
（5）正极发生还原反应，V2O5被还原生成V2O4•Li2O；
（6）由图可知：2LiBH4（s）+MgH2（s）=2LiH（s）+2B（s）+MgH2（s）+3H2（g）△H=+200 kJ•mol-1①
2LiBH4（s）+MgH2（s）=2LiBH4（s）+Mg（s））+H2（g）△H=+76 kJ•mol-1②
2LiBH4（s）+MgH2（s）=2LiH（s）+MgB2（s）+4H2（g）△H=+183 kJ•mol-1③
2LiH（s）+MgB2（s）+4H2（g）=2LiH（s）+2B（s）+MgH2（s）+3H2（g）△H=+（200-183）kJ•mol-1④
即：MgB2（s）+H2（g）=2B（s）+MgH2（s）△H=+17 kJ•mol-1④
利用盖斯定律将-④-②的热化学方程式．

解答 解：浓海水加入氯化钙，可生成硫酸钙，一达到脱硫的目的，加入熟石灰，可生成氢氧化镁，进而生成MgCl2•6H2O，一段脱水生成MgCl2•2H2O，在通入HCl的氛围中加入氯化镁溶液得到氯化镁，电解可得到镁和氯气，
（1）由表中数据c（Na+）=$\frac{63.7g/L}{23g/mol}$=2.77mol/L，c（Mg2+）=$\frac{28.8g/L}{24g/mol}$=1.2mol/L，c（Cl-）=$\frac{144.6g/L}{35.5g/mol}$=4.07mol/L，c（SO42-）=$\frac{46.4g/L}{96g/mol}$=0.48mol/L，故SO42-的物质的量浓度最小，上述流程中氯气和与氢气反应生成氯化氢，氯化氢可与氢氧化镁反应制备氯化镁，则可循环的是Cl2、HCl，
故答案为：SO42-；Cl2、HCl；
（2）X为氯化钙，可生成硫酸钙，一达到脱硫的目的，
故答案为：CaCl2；
（3）由题意知Mg（OH）Cl与阴极产生的Mg反应，产生MgO，反应的化学方程式为2Mg（OH）Cl+Mg=MgCl2+2MgO+H2↑，
故答案为：2Mg（OH）Cl+Mg=MgCl2+2MgO+H2↑；
（4）由题给数据可知1m3浓海水含有m（Mg2+）=1000L×28.8g/L，n（Mg2+）=$\frac{1000×28.8}{24}$mol，则生成Mg（OH）2的物质的量为$\frac{1000×28.8}{24}$mol×80%，经二段脱水生成MgCl2的物质的量为$\frac{1000×28.8}{24}$×80%×90%，质量为$\frac{1000×28.8}{24}$mol×80%×90%×95g/mol=82080g，
故答案为：82080；
（5）正极发生还原反应，V2O5被还原生成V2O4•Li2O，电极方程式为V2O5+2Li++2e-=V2O4•Li2O，
故答案为：V2O5+2Li++2e-=V2O4•Li2O；
（6）由图可知：2LiBH4（s）+MgH2（s）=2LiH（s）+2B（s）+MgH2（s）+3H2（g）△H=+200 kJ•mol-1①
2LiBH4（s）+MgH2（s）=2LiBH4（s）+Mg（s））+H2（g）△H=+76 kJ•mol-1②
2LiBH4（s）+MgH2（s）=2LiH（s）+MgB2（s）+4H2（g）△H=+183 kJ•mol-1③
2LiH（s）+MgB2（s）+4H2（g）=2LiH（s）+2B（s）+MgH2（s）+3H2（g）△H=+（200-183）kJ•mol-1④
即：MgB2（s）+H2（g）=2B（s）+MgH2（s）△H=+17 kJ•mol-1④
所以-④-②得：Mg（s）+2B（s）═MgB2（s）△H=-（17+76）kJ•mol-1=-93kJ•mol-1，
故答案为：-93kJ•mol-1．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用及海水资源利用等，为高频考点，本题涉及热化学方程式的书写，盖斯定律的应用，电化学知识，综合性强，试题充分培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．

练习册系列答案
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6．工业上常以烃的含氧衍生物X为主要原料生产可降解塑料PCL{}及阻燃剂四溴双酚A．合成线路如图：

已知：
①X的蒸汽密度是相同条件下H2的47倍，遇FeCl3溶液显紫色；C为
②$\stackrel{溴化钠、氯化钠、盐酸}{→}$
③RCOCH2R′$\stackrel{过氧乙酸}{→}$RCOOCH2R′
（1）X的分子式为C6H6O；B的名称是环己醇．
（2）B→C还需要的反应试剂及条件是O2、Cu、加热．C→D的反应类型是氧化反应．
（3）写出X→Y的化学方程式：．
（4）0.5mol四溴双酚A在一定条件下与足量的NaOH溶液反应，最多消耗5molNaOH．
（5）符合以下条件的D的同分异构体有10种（不考虑空间异构）．
①含有两个甲基和两种官能团    ②能使溴的CCl4溶液褪色   ③能发生银镜反应
（6）已知由烯烃直接制备不饱和酯的新方法为：
=CH2+2ROH+2CO+O2$\stackrel{一定条件}{→}$=CHCOOR+2H2O，利用乙烯为有机原料（无机物和反应条件自选）合成聚合物涂料，写出合成该涂料的反应流程图：．
7．有机物A、B的分子式均为C11H12O5，均能发生如下变化．

已知：①A、B、C、D均能与NaHCO3反应；
②只有A、D能与FeCl3溶液发生显色反应，A苯环上的一溴代物只有两种；
③F能使溴水褪色且不含有甲基；
④H能发生银镜反应．
根据题意回答下列问题．
（1）反应③的反应类型消去；反应⑥的条件是Cu、加热．
（2）写出F的结构简式CH2=CHCH2COOH；D中含氧官能团的名称是羟基和羧基．
（3）E是C的缩聚产物，写出反应②的化学方程式．
（4）下列关于A～I的说法中正确的是bd（选填编号）．
a．I的结构简式为
b．D在一定条件下也可以反应形成高聚物
c．G具有8元环状结构
d．等质量的A与B分别与足量NaOH溶液反应，消耗等量的NaOH
（5）写出B与足量NaOH溶液共热的化学方程式：．
（6）D的同分异构体有很多种，写出同时满足下列要求的其中一种同分异构体的结构简式：．
①能与FeCl3溶液发生显色反应
②能发生银镜反应但不能水解
③苯环上的一卤代物只有2种．
4．某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS．某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜．采用的实验方案如下：

回答下列问题：
（1）在下列装置中，第一次浸出必须用D，第二次浸出应选用A．（填标号）

（2）第二次浸出时，向盛有滤液1的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液．若顺序相反，会造成H2O2与固体颗粒接触分解．滤渣2的主要成分是SiO2．
（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是蒸发皿．
（4）某同学在实验完成之后，得到1.5gCuSO4•5H2O，则铜的回收率为30%．
1．过氧化钠是一种淡黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中用作制氧剂，供艇员呼吸之用，它与二氧化碳反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2．某学生为了验证这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和1.95克过氧化钠样品为原料，制取O2，设计出如下实验装置：

（1）A中制取CO2的装置，应为下列图①、②、③中的图②．

B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾．为了检验E中收集到的气体，在取出集气瓶后，用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃．
（2）若E中的石灰水出现轻微白色浑浊，请说明原因：D中有部分CO2未参加反应进入E中生成沉淀．
（3）反应完毕时，若测得E中的集气瓶收集到的气体为250mL，又知氧气的密度为1.43g/L，当装置的气密性良好的情况下，实际收集到的氧气体积比理论计算值小（填“大”或“小”），相差约30mL（取整数值，所用数据均在标准状况下测定），这是由于样品中含有不与CO2反应生成气体的杂质或D装置中可能有O2未排除．
11．三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体K3[Fe（C2O4）3]•3H2O可用于摄影和蓝色印刷．可用如下流程来制备．

根据题意完成下列各题：
（1）若用铁和稀硫酸制备FeSO4•7H2O，铁（填物质名称）往往要过量．
（2）要从溶液中得到绿矾，必须进行的实验操作是bcae．（按前后顺序填）
a．过滤洗涤     b．蒸发浓缩       c．冷却结晶       d．灼烧       e．干燥
某课外化学兴趣小组为测定三草酸合铁酸钾晶体（K3[Fe（C2O4）3]•3H2O）中铁元素含量，做了如下实验：
步骤一：称量5.000g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250ml溶液．
步骤二：取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳，同时，MnO4-．被还原成Mn2+．向反应后的溶液中加入一定量锌粉，加热至黄色刚好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍里酸性．
步骤三：用0.010mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02ml，滴定中MnO4-，被还原成Mn2+．
重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98ml；
（3）配制三草酸合铁酸钾溶液需要使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有250ml容量瓶；主要操作步骤依次是：称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀．
（4）加入锌粉的目的是将Fe3+还原成Fe2+，为进一步测定铁元素的含量做准备．
（5）实验测得该晶体中铁的质量分数为11.12%．在步骤二中，若加入的KMnO4的溶液的量不够，则测得的铁含量偏高．（选填“偏低”“偏高”“不变”）
（6）某同学将8.74g无水三草酸合铁酸钾（K3[Fe（C2O4）3]）在一定条件下加热分解，所得固体的质量为5.42g，同时得到密度为1.647g/L（已折合成标准状况下）气体．研究固体产物得知，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3．写出该分解反应的化学方程式2K3[Fe（C2O4）3]═3K2CO3+Fe+FeO+4CO↑+5CO2↑．．
18．物质结构与性质包括原子、分子和晶体结构与性质三大内容．请回答下列问题：
（1）写出基态Fe原子的电子排布图；第ⅦA族元素原子外围电子排布通式为ns2np5．
（2）在Al、N、O三种元素中，第一电离能由大到小的排序是N＞O＞Al；原子半径最大的元素和离子半径最大的元素所组成的物质是AlN（填化学式）．
（3）已知几种元素的电负性如下表：
HBCNOF
2.182.042.553.043.443.98
SiPSCl
1.902.192.583.16
①在上表所列的元素中，在氢化物中H元素化合价显负价的是SiH4、B2H6（填简单氢化物的分子式）．
②B3N3H6与苯互为等电子体，其结构式为，能发生加成反应、取代反应（填有机反应类型）．
③NF3在微电子工业中可作为一种优良的等离子蚀刻气体，其结构与NH3相似，但熔沸点比NH3低很多，其原因是氨分子间能形成氢键，且极性比NF3强，而NF3分子间不能形成氢键．
氨三氟化氮

VSEPR模  型
熔点/℃-77.7-206.8
沸点/℃-33.5-129.0
④金刚砂（SiC）硬度仅次于金刚石，可用作砂纸、砂轮的磨料，其晶胞（立方体）如图：则硅原子的杂化类型为sp3，其密度为$\frac{160}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g/cm3（以含a的代数式表示）．
15．在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：
时间（s）012345
n（NO）（mol）0.0200.0100.0080.0070.0070.007
（1）该反应的平衡常数表达是$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•c（{O}_{2}）}$；800℃反应达到平衡时，NO的物质的量浓度
是0.0035mol/L；升高温度，NO的浓度增大，则该反应是放 （填“放热”或“吸
热”）反应．
（2）如图中表示NO2变化的曲线是b．用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v=0.0015mol/（L•s）或1.5×10-3mol/（L•s）．
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是bc．
a．v（NO2）=2v（O2）              b．容器内压强保持不变
c．v逆（NO）=2v正（O2）         d．容器内密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是c．
a．及时分离出NO2气体          b．适当升高温度
c．增大O2的浓度               d．选择高效催化剂
（5）已知：25℃、101kPa时，①Mn（s）+O2（g）═MnO2（s）△H1=-520kJ/mol
②S（s）+O2（g）═SO2（g）△H2=-297kJ/mol
③Mn（s）+S（s）+2O2（g）═MnSO4（s）△H3=-1065kJ/mol
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是MnO2（s）+SO2（g）=MnSO4（s）△H=-248kJ/mol．
16．室温下向10mL 0.1mol•L-1NaOH溶液中加入0.1mol•L-1的一元酸HA，溶液pH的变化曲线如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．a点所示溶液中c（HA）＞c（A-）
B．当加入HA溶液10ml时，$\frac{{K}_{W}}{c（{H}^{+}）}$＜1.0×10-7mol•L-1
C．a点所示溶液中c（Na+）=c（A-）+c（HA）
D．b点所示溶液中c（Na+）＞c（A-）＞c（H+）＞c（HA）

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