Question

4．海洋资源的利用具有广阔前景．
（1）无需经过化学变化就能从海水中获得的物质是BD（填序号）
A．Cl₂    B．淡水    C．烧碱    D．食盐
（2）图1是从海水中提取镁的简单流程．

①操作A是过滤．
②无水MgCl₂在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl₂，该反应的化学方程式为MgCl₂（熔融） $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑．
③海水提镁的过程，为什么要将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁，再转变为氯化镁？
海水中氯化镁的含量很大，但镁离子浓度很低，该过程可以使镁离子富集，浓度高，且成本低．
（3）海带灰中富含以I^-形式存在的碘元素．实验室提取I₂的途径如下所示：

①灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器名称是a（填序号）
a．坩埚        b．试管       c．蒸发皿         d．烧杯
②向酸化的滤液中加过氧化氢溶液，写出该反应的离子方程式2H⁺+2I^-+H₂O₂═I₂+2H₂O．
③用CCl₄提取碘时除了用CCl₄还可以选用的试剂是a（填字母序号）
a．苯    b．乙醇    c．乙酸
④为检验用CCl₄提取碘后的水溶液中是否还含有碘单质．请写出该实验的实验步骤、现象及结论：
取少量溶液于试管中，滴加淀粉溶液，若溶液显蓝色，则说明溶液中有碘单质．
（4）利用海底的“可燃冰”制作的燃料电池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，则该燃料电池的负极的电极反应为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（5）海底的煤经综合利用开发的副产物CO₂能生产甲醇燃料，其反应的方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．某科学实验将6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图2实线所示．a，b，c，d括号内数据表示坐标．
①a点正反应速率大于（填“大于、等于或小于”）a点逆反应速率．
②平衡时CO₂的物质的量浓度是2mol/L．
③能够说明该反应达到化学平衡状态的标志是AC（双选）．
A．单位时间内消耗1molCO₂，同时生成3mol H₂
B．混合气体的密度不随时间变化
C．CH₃OH、H₂的浓度不再随时间变化
D．CH₃OH和H₂O浓度相等．

Answer 1

分析 （1）根据从海水制备物质的原理可知，金属单质与非金属单质需要利用化学反应来制取，而食盐可利用蒸发原理，淡水利用蒸馏原理来得到；
（2）海水引入沉淀池，用生石灰和水反应生成的氢氧化钙沉淀镁离子，过滤得到氢氧化镁沉淀，在沉淀中加入稀盐酸溶解得到氯化镁溶液，蒸发浓缩、结晶析出、洗涤干燥得到氯化镁晶体，在氯化氢气流中加热失去结晶水得到固体氯化镁，电解熔融氯化镁得到金属镁，
①分离固体和溶液用过滤；
②无水MgCl₂在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl₂；
③将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁，再转变为氯化镁是富集镁；
（3）干海带灼烧呈海带灰加入水溶解过滤得到滤液中酸化加入过氧化氢氧化碘离子生成碘单质，加入四氯化碳或苯做萃取剂萃取分液分离碘单质，
①灼烧固体时所用的主要仪器名称是坩埚；
②氢离子和过氧化氢将碘离子氧化为单质碘；
③反应结束后，可加入苯或四氯化碳有机溶剂做萃取剂萃取分液分离碘单质；
④利用碘单质遇到淀粉变蓝色设计检验；
（4）在燃料电池中，负极上是燃料发生失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，结合电解质环境来书写电极反应式即可；
（5）①a点时还没有达到平衡状态，从反应物的物质的量的变化趋势判断反应进行的方向，依次判断正逆反应速率大小；
②结合三行计算列式计算，图中反应达到平衡状态氢气物质的量为2mol；
③在恒温恒容的条件下，正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，及其衍生的一系列能说明变量不变的物理量．

解答 解：（1）A．可从海水中获得氯化钠，电解氯化钠溶液或熔融氯化钠生成氯气，需要化学变化从海水中获得氯气，故A错误；
B．把海水用蒸馏等方法可以得到淡水，不需要化学变化获得，故B正确；
C．可从海水中获得氯化钠，配制成饱和食盐水，然后电解，即得烧碱、氢气和氯气，是化学变化，故C错误；
D．可从海水中获得氯化钠，是利用氯化钠溶解度随温度变化不大，蒸发溶剂得到，不是化学变化，故D正确；
故答案为：BD；
 （2）①分析可知操作A为分离固体和溶液的操作为过滤，
故答案为：过滤；
②无水MgCl₂在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl₂，分液的化学方程式为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Mg+Cl₂↑，
故答案为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Mg+Cl₂↑；
③海水提镁的过程，将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁，再转变为氯化镁目的是：海水中氯化镁的含量很大，但镁离子浓度很低，该过程可以使镁离子富集，浓度高，且成本低，
故答案为：海水中氯化镁的含量很大，但镁离子浓度很低，该过程可以使镁离子富集，浓度高，且成本低；
（3）①灼烧固体时所用的主要仪器名称是坩埚，选a，
故答案为：a；
②加入过氧化氢起的作用为氧化剂，将碘离子转化为单质碘，离子方程式为2H⁺+2I^-+H₂O₂═I₂+2H₂O，
故答案为：2H⁺+2I^-+H₂O₂═I₂+2H₂O；
③反应结束后，可加入苯或四氯化碳有机溶剂做萃取剂萃取分液分离碘单质，振荡、静置分层分离时先分离下层液体后倒出上层液体，乙酸和乙醇易溶于水溶液中不能分层，故选a，
故答案为：a；  
④检验用CCl₄提取碘后的水溶液中是否还含有碘单质．取少量溶液于试管中，滴加淀粉溶液，若溶液显蓝色，则说明溶液中有碘单质，
故答案为：取少量溶液于试管中，滴加淀粉溶液，若溶液显蓝色，则说明溶液中有碘单质；
（4）在甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，通入氧气的电极是正极，碱性环境下工作时正极电极反应方程式：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，负极电极反应为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（5）①a点时还没有达到平衡状态，反应物氢气的物质的量继续减小，平衡向正向移动，所以正反应速率大于逆反应速率，故答案为：大于；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．
起始量（mol）  6             8                  0                     0
变化量（mol） 2             6                   2                     2                       
平衡量（mol） 4             2                  2                    2
平衡时CO₂的物质的量浓度=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L，
故答案为：2；
③CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．
A．单位时间内消耗1molCO₂，同时生成3mol H₂ ，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故A正确；
B．混合气体质量不变、体积不变，混合气体的密度始终不随时间变化，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．CH₃OH、H₂的浓度不再随时间变化是平衡的标志，故C正确；
D．CH₃OH和H₂O浓度相等和起始量和变化量有关，不能证明正逆反应速率相同，故D错误；
故答案为：AC．

点评 本题考查了海水资源的利用和物质制备过程、化学反应速率化学平衡的计算分析、原电池原理应用、化学平衡标志等知识点，注意条件的分析判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．