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第5讲　化学与可持续发展
复习目标
1．以海水、煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。
2．了解海水提溴、镁和海带提碘的方法和反应原理。
3．能借助国家关于安全生产、食品安全、药物开发等方面的法律、法规分析与化学有关的社会热点问题。
4．以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境的保护作用。
5．能运用“绿色化学”思想分析和讨论化工生产的相关问题。
考点一　煤、石油、天然气的综合利用
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．煤的综合利用
(1)煤的组成
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，另有少量H、O、N、S等元素。
(2)煤的加工
①煤的干馏
定义：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程。
主要产品：出炉煤气(包含焦炉气、粗氨水、粗苯)、煤焦油、焦炭等。
提醒：煤中不含有苯等芳香烃，而是在干馏时生成了芳香烃，将煤焦油蒸馏可得苯。
②煤的气化
将煤转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为C＋H2O(g)CO＋H2。
③煤的液化
直接液化：煤＋氢气液体燃料。
间接液化：煤＋水水煤气甲醇等。
2．石油的综合利用
(1)石油的成分：由多种碳氢化合物组成的混合物。所含元素以碳、氢元素为主。
(2)石油的加工
方法 过程 目的
分馏 把原油中各组分分离成沸点不同的分馏产物 获得各种燃料用油
裂化 把碳原子多的烃断裂成碳原子少的烃 提高汽油等轻质油的产量和质量
裂解 深度裂化 得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料
催化重整 在加热和催化剂作用下，使链状烃转化为环状烃 得到苯、甲苯等
3．天然气的综合利用
(1)天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇等。
(2)天然气与水蒸气反应制取H2原理：CH4＋H2O(g)CO＋3H2。
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物。
错因：煤干馏得到的煤焦油和粗苯中含有苯、甲苯、二甲苯等。
(2)石油是混合物，经分馏后得到汽油、煤油和柴油等纯净物。
错因：汽油、煤油、柴油均为混合物。
(3)乙烯和苯在工业上都可通过石油分馏得到。
错因：乙烯通过石油裂解生成，苯可通过煤的干馏或石油催化重整生成。
(4)煤经气化、液化和干馏等物理变化，可获得清洁能源和重要的化工原料。
错因：煤的气化、液化和干馏均属化学变化。
(5)石油裂化可以得到乙烯、丙烯等小分子有机物。
错因：石油裂解得到乙烯、丙烯等，石油裂化主要得到裂化汽油。
(6)汽油与水互不相溶，可以用裂化汽油萃取溴水中的溴。
错因：裂化汽油中含有不饱和键，可与溴发生反应。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
化学中的“三馏”“两裂”比较
(1)化学中的“三馏”
干馏 蒸馏 分馏
原理 隔绝空气、高温下使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同
产物 产物为混合物 产物为单一组分的纯净物 产物为沸点相近的各组分组成的混合物
变化类型 化学变化 物理变化 物理变化
(2)化学中的“两裂”
名称 定义 目的
裂化 在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解 在高温下，使具有长链的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 获得短链不饱和烃
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
1．下列有关煤、石油、天然气的说法正确的是(　　)
A．石油裂解得到的汽油是纯净物
B．煤的气化就是将煤在高温条件由固态转化为气态的物理变化过程
C．天然气是一种清洁的化石燃料
D．煤就是碳，属于单质
答案　C
2．化学与人类的生活密切相关，下列说法中正确的是(　　)
①天然气和液化石油气的主要成分都是甲烷
②石油的裂解、煤的气化、橡胶的老化、海水制镁的过程都包含化学变化
③绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
④PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为“细颗粒物”，PM2.5在空气中有可能形成胶体
A．③ B．①④
C．②③④ D．②④
答案　D
3．有关煤的综合利用如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
B．条件a为Cl2/光照
C．反应②为置换反应
D．B为甲醇或乙酸时，反应③原子利用率均可达到100%
答案　A
4．下列说法正确的是(　　)
A．石油是混合物，汽油是纯净物
B．沸点：汽油>煤油>柴油>润滑油
C．直馏汽油和裂化汽油成分完全相同
D．石油的分馏是物理过程，而裂化和裂解属于化学过程
答案　D
解析　石油、汽油都是混合物，A错误。沸点：汽油<煤油<柴油<润滑油，B错误。直馏汽油多为饱和烃，而裂化汽油含有不饱和烃，两者组成上不完全相同，C错误。
考点二　海水资源的开发利用
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．海水资源的利用
2．氯碱工业
(1)流程
海水→NaClNaOH、Cl2、H2。
(2)电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
3．从海水中提取溴的方法
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。
②氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2。
③富集：利用溴的挥发性，通入热空气吹出的溴蒸气用SO2和H2O吸收，反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。
④提取：再用Cl2氧化HBr得到产品溴。
4．从海带中提取碘
(1)海带中碘元素的检验
①实验步骤及证明方法
②反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O(离子方程式)。
(2)海带中提取碘的工艺流程及原理
①工艺流程
②两种原理
a．主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
b．主要的物理原理：单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
5．从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋
酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶 析出MgCl2·6H2O
脱水 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解 电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。
错因：提取淡水可通过蒸馏实现。
(2)将MgCl2溶液蒸干即得到无水MgCl2。
错因：MgCl2溶液蒸干得到Mg(OH)2，得不到无水MgCl2。
(3)从海水中提取溴的工艺流程中两次出现Br－Br2的过程，操作重复，可以省去第二次氧化过程。
错因：工艺流程中进行两次“Br－Br2”的目的是对海水中的溴元素进行富集，不能省去。
(4)实验室从海带中提取单质碘的方法：取样→灼烧→溶解→过滤→萃取。
错因：缺少将I－氧化成I2的过程。
(5)蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠。
错因：电解饱和食盐水无法制得金属钠，应电解熔融NaCl。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
镁及其化合物的重要性质及应用
1．Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。
2．镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。
3．因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解熔融MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
4．由于氧化镁的熔点很高，工业上不用电解熔融氧化镁的方法制取金属镁，而采用电解熔融氯化镁的方法[不能用电解MgCl2溶液的方法，因电解MgCl2溶液的反应为MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑]。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
1．从海水中提取部分物质的过程如图所示：
下列有关说法不正确的是(　　)
A．从能量转换角度来看，框图中的氯碱工业是一个将电能转化为化学能的过程
B．过程②中结晶出的MgCl2·6H2O要在HCl氛围中加热脱水制得无水MgCl2
C．经过③④实现了溴元素的富集
D．电解MgCl2溶液制取Mg单质
答案　D
解析　电解熔融MgCl2才能得到Mg单质，D错误。
2．为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案：
下列说法正确的是(　　)
A．①中反应的离子方程式：2I－＋H2O2===I2＋2OH－
B．②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C．③中得到的上层溶液中含有I－
D．操作Z的名称是萃取
答案　C
3．从淡化后的海水中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是(　　)
A．X试剂可为Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．工业上每获得1 mol Br2，理论上需要消耗Cl2 44.8 L(标准状况下)
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和过滤
答案　D
4．(2021·湖南高考)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是(　　)
A．物质X常选用生石灰
B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
答案　D
解析　“煅烧”后得到MgO，MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液，由于MgCl2在溶液中水解为氢氧化镁和HCl，将所得溶液加热蒸发HCl会逸出，MgCl2水解平衡正向移动，得到氢氧化镁，得不到无水MgCl2，D错误。
考点三　化学品的合理使用、环境保护与绿色化学
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一、化学品的合理使用
1．化肥、农药的合理施用
(1)合理施用化肥
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(2)农药的合理使用
①早期农药有除虫菊、烟草等植物和波尔多液、石灰硫黄合剂等无机物。
②后来，研制出有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类农药。
③农药的发展方向：向着高效、低毒和低残留方向发展。
(3)不合理使用农药的危害
2．合理用药
(1)药物分类：药物按来源分为天然药物与合成药物。
(2)药物作用机理
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(3)阿司匹林
①阿司匹林化学名称是乙酰水杨酸，具有解热镇痛作用。
②用水杨酸为原料可以制取阿司匹林。
③不良反应：阿司匹林在人体内产生的水杨酸会刺激胃黏膜，长期大量服用可能会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。出现水杨酸反应是中毒的表现，应立即停药，并静脉滴注NaHCO3溶液。
(4)合理使用药物
①在医生、药师指导下，遵循安全、有效、经济、适当等原则合理用药。
②处方药和非处方药：
③滥用药物危害巨大，如无处方长期服用安眠药或镇静剂；滥用抗生素；服用兴奋剂等。
④拒绝毒品。
3．安全使用食品添加剂
(1)食品添加剂
①含义：为改善食品品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。
②按来源分类：天然和人工合成两大类。
(2)常见的食品添加剂
①着色剂、增味剂——如柠檬黄、味精等。
②膨松剂、凝固剂——如NaHCO3。
③防腐剂、抗氧化剂——如苯甲酸及其钠盐、抗坏血酸(即维生素C)。
④营养强化剂——如食盐加“碘”、酱油加“铁”。
二、化学与环境保护
1．环境问题与环境保护
(1)环境问题
(2)环境保护的任务
2．三废的治理
(1)大气污染
①大气污染物的来源
②次生污染物的形成
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③两类酸雨的形成过程
酸雨是指pH<5.6的雨水。
a．硫酸型酸雨
途径1：SO2SO3H2SO4
途径2：SO2H2SO3H2SO4
b．硝酸型酸雨
NOxHNO3
(2)污水处理方法
(3)固体废物的处理遵循的原则及目的
三、绿色化学
1．绿色化学的核心思想
利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。
2．绿色化学示意图
3．开发和利用自然资源遵循的原则
4．原子经济性反应
最理想的“原子经济性反应”：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率达到100%。
原子利用率＝×100%
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)为保障粮食高产，尽量多施用化肥。
错因：过量施用化肥会削弱庄稼生产能力，同时还会造成环境污染等。
(2)抗生素能抵抗细菌感染，对人体有益，可以大量使用。
错因：抗生素使用不当可能引起不良反应，也可能造成细菌耐药性增长，威胁人体健康。
(3)为了使火腿肠颜色更鲜红，可以多加一些亚硝酸钠。
错因：亚硝酸钠有毒，要严格控制用量。
(4)绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行彻底治理。
错因：绿色化学的核心是利用化学原理和技术手段从源头减少或消除环境污染。
(5)工业上用铜与浓硫酸反应制取硫酸铜符合绿色化学的理念。
错因：该反应有SO2产生，不符合绿色化学的理念。
(6)无机中的化合反应、有机中的取代和加成反应都符合绿色化学原子经济性的要求。
错因：取代反应不符合原子经济性的要求。
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角度一　化学品的合理使用
1．下列不属于农药污染综合治理措施的是(　　)
A．研制低毒、低残留农药
B．改进农药使用方法，控制一次使用量
C．禁止在农田中使用农药
D．综合防治植物病虫，减少农药用量
答案　C
2．下列关于药品和食品添加剂的说法正确的是(　　)
A．处方药的包装上印有“OTC”标识
B．阿司匹林化学名称为乙酰水杨酸，具有解热镇痛作用，长期大量服用对人体无害
C．果汁饮料中可以添加适量苯甲酸钠，苯甲酸钠是一种抗氧化剂
D．味精能增加食品的鲜味，是一种常用的增味剂，其化学名称为谷氨酸钠
答案　D
角度二　化学与环境保护
3．(2022·珠海市高三期末质量监测)习总书记强调“要建设天蓝、地绿、水清的美丽中国，让老百姓在宜居的环境中享受生活”。下列做法与此不相符的是(　　)
A．推广新能源电车，减少燃油车的使用
B．采取“静电除尘”“燃煤固硫”等方法提高空气质量
C．燃烧煤比燃烧天然气更环保
D．利用微生物发酵技术，将植物秸秆、动物粪便等制成沼气
答案　C
4．(2022·盐城中学、南通中学联考)做好“十四五”生态环境保护工作，要正确处理高质量发展与高水平生态环境保护之间的关系。下列做法正确的是(　　)
A．秸秆在农田里焚烧成草木灰，使之变成肥料
B．大力实施垃圾分类与回收，实现垃圾资源化
C．用硝酸溶解电路板上的铜，残渣倒入下水道
D．含Hg2＋废水加入过量碱溶液，反应后直接排放
答案　B
角度三　绿色化学
5．国际上提出的绿色化学是指化学工业生产中(　　)
A．对废水、废气、废渣进行严格处理
B．不排放任何有害物质
C．在化工厂周围种草、种树、种花，使化工厂成为花园式工厂
D．以绿色植物为原料，以生物催化剂实现化工生产过程的化学
答案　B
6．原子利用率是衡量绿色化学的重要指标，下列是理想的绿色化学工艺的是(　　)
A．工业上利用硅石与焦炭冶炼粗硅
B．利用石灰乳与纯碱溶液反应制烧碱
C．工业上利用废铜与浓硫酸反应制备胆矾
D．石油化工利用乙烯催化氧化法制备环氧乙烷
答案　D
高考真题演练
1．(2022·浙江1月选考)下列说法不正确的是(　　)
A．液化石油气是纯净物
B．工业酒精中往往含有甲醇
C．福尔马林是甲醛的水溶液
D．许多水果和花卉有芳香气味是因为含有酯
答案　A
2．(2022·广东高考)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是(　　)
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用焦炭和石英砂制取粗硅 SiO2可制作光导纤维
B 利用海水制取溴和镁单质 Br－可被氧化，Mg2＋可被还原
C 石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色 石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体 FeCl3可用作净水剂
答案　A
解析　焦炭具有还原性，工业上常利用焦炭与石英砂(SiO2)在高温条件下的反应制备粗硅，这与SiO2是否作光导纤维无因果关系。
3．(2021·全国甲卷)化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是(　　)
A．食品加工时不可添加任何防腐剂
B．掩埋废旧电池不会造成环境污染
C．天然气不完全燃烧会产生有毒气体
D．使用含磷洗涤剂不会造成水体污染
答案　C
4．(2021·河北高考)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注，下列说法正确的是(　　)
A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定
D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
答案　D
解析　SO2是无色有刺激性气味的气体，A错误；汽车尾气的主要大气污染物为C与N的氧化物，如NOx和CO等，B错误；氮的固定指的是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物，C错误。
5．(2020·全国卷Ⅱ)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．海水酸化能引起HCO浓度增大、CO浓度减小
B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C．CO2能引起海水酸化，其原理为HCO??H＋＋CO
D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
答案　C
解析　CO2引起海水酸化的原理为：CO2＋H2O??H2CO3??H＋＋HCO，导致H＋浓度增大，C错误。
课时作业
建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．(2022·广州市高三阶段训练)下列食品添加剂的使用目的与反应速率有关的是(　　)
A．增稠剂 B．调味剂
C．着色剂 D．抗氧化剂
答案　D
2．下列变化中，不属于化学变化的是(　　)
A．从石油中分馏出汽油 B．煤的气化制水煤气
C．煤的干馏制焦炭 D．油脂的水解制肥皂
答案　A
3．下列有关说法不正确的是(　　)
A．碘、硒等微量元素对人体健康只有微小作用
B．施用化肥和农药是作物增产的重要途径
C．医疗上硫酸钡可用作钡餐透视
D．氯化钠可用作调味品和防腐剂
答案　A
4．(2022·吉林市高三第二次调研)化石燃料与生活生产息息相关，下列说法错误的是(　　)
A．天然气的主要成分甲烷是高效、较洁净的燃料
B．石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化
C．石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油
D．燃煤中加入CaO可以除去煤燃烧生成的SO2，减少酸雨的形成
答案　B
5．以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是(　　)
选项 氧化物 环境问题 主要来源
A CO2 酸雨 化石燃料的燃烧
B SO2 光化学烟雾 汽车尾气的排放
C NO2 温室效应 工厂废气的排放
D CO CO中毒 燃料的不完全燃烧
答案　D
6．有关海水资源的开发利用中各工业的某项操作叙述错误的是(　　)
工业体系 操作
A 镁工业：制备单质镁 将提纯得到的MgO加热熔融后电解得单质镁
B 溴工业：制备单质溴 用SO2作吸收剂将Br2转化为HBr达到富集的目的
C 淡水工业：制备蒸馏水 用太阳能将海水蒸发再液化得到初步的淡水
D 氯碱工业：氢气、烧碱和含氯产品 用电解得到的Cl2和石灰乳混合加工得到漂白粉
答案　A
7．(2022·南京市高三学情调研)下列利用海带提取单质碘的实验原理与装置不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲灼烧海带
B．用装置乙过滤海带灰浸泡液
C．用装置丙得到I2的CCl4溶液
D．用装置丁提纯粗碘
答案　A
解析　A项，灼烧应在坩埚中进行。
8．(2022·惠州市高三第一次调研)某环境监测站每隔一段时间抽取雨水试样，测定其pH，数据如下：
测定时间/min 0 1 2 3 4 5
pH 4.9 4.7 4.5 4.4 4.4 4.4
下列有关说法不正确的是(　　)
A．雨水的酸性持续减小
B．雨水的酸性一段时间后趋于稳定
C．雨水对农作物的生长会产生一定的影响
D．工业废气中的硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要因素
答案　A
9．(2022·福州市高三质量抽测)海带提碘是工业碘的主要来源之一，某提取工艺流程(部分产物已省略)如下：
下列说法错误的是(　　)
A．NaNO2可将I－氧化为I2
B．“洗脱”时发生反应3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O
C．活性炭不仅能够吸附I2，还可以循环使用
D．浓缩碘溶液中的碘可以用酒精萃取
答案　D
10．海水综合利用要符合可持续发展的原则，其联合工业体系(部分)如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．①中可采用蒸馏法
B．②中将MgCl2溶液蒸干即可得到无水MgCl2
C．③中提溴涉及氧化还原反应
D．④中的产品可生产盐酸、漂白液等
答案　B
11．(2022·吕梁市高三一模)如图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图。在实验室进行模拟实验，下列相关分析不正确的是(　　)
A．操作①的过程包括蒸发、过滤
B．②实验室完成煅烧操作所用主要仪器有坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯、坩埚钳等
C．③粗盐精制过程所加试剂顺序：NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、HCl溶液
D．④从溶液中获取晶体的操作是蒸发结晶
答案　D
解析　从溶液中获得MgCl2·6H2O应在HCl氛围中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，D错误。
12．(2022·珠海市高三期末质量监测)以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，具有污染小、成本低等诸多特点，其过程如下：
下列说法不正确的是(　　)
A．反应②的原子利用率小于100%
B．过程③可以通过物理变化实现
C．过程④采取高温条件的目的是提高平衡转化率
D．过程⑤理论上当n(NH3)∶n(O2)＝1∶1时，恰好完全反应
答案　C
解析　反应②是CO2、NH3在一定条件下反应生成CO(NH2)2、H2O，因此原子利用率小于100%，A正确；过程③是分离空气得到N2、O2，因此该变化过程是物理变化，B正确；过程④是N2、H2合成NH3，该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，反应条件采取高温条件是因为在该温度下催化剂的活性最大，而不能提高物质的平衡转化率，C错误；氨气与氧气反应生成硝酸铵的过程中，根据得失电子守恒和质量守恒可得总反应为2NH3＋2O2NH4NO3＋H2O，所以理论上n(NH3)∶n(O2)＝1∶1时恰好完全反应，D正确。
二、非选择题
13．某化学兴趣小组的学生，分成两组对酸雨及空气中二氧化硫的含量进行了测定。
Ⅰ．第一组，取刚降到地面的酸雨水样，进行了如下实验：
①向雨水试样中滴加氯化钡溶液，有白色浑浊出现；
②每隔一段时间测定其pH，数据如下表所示。
测定时间/小时 0 1 2 3
pH 4.73 4.62 4.56 4.55
(1)出现白色浑浊的离子方程式为______________________。
(2)分析上述pH变化数据，你认为可能的原因是_____。(用化学方程式表示)
Ⅱ.第二组，用如图装置定量分析空气中SO2的含量：
注：气体流速管用来测量单位时间内通过的气体体积。
(3)通入空气前应进行的实验操作是____________。
(4)随着空气的不断通入，酸性KMnO4溶液颜色逐渐变浅直至褪色。此过程的离子方程式为____________________________________________，说明SO2具有________性。
(5)若实验中气体流速为a L·min－1、酸性KMnO4溶液的体积为b L，其浓度为c mol·L－1。从气体通入到紫色恰好褪去，用时5 min。则此次取样处的空气中二氧化硫含量为________ g·L－1。(用代数式表示)
答案　(1)Ba2＋＋SO===BaSO4↓
(2)2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4或2H2SO3＋O2===2H2SO4
(3)气密性检验
(4)5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋　还原
(5)
解析　(5)若实验中气体流速为a L·min－1、酸性KMnO4溶液的体积为b L，其浓度为c mol·L－1，从气体通入到紫色恰好褪去，用时5 min，则气体的体积为5a L，根据得失电子守恒n(KMnO4)×5＝n(SO2)×2，则n(SO2)＝ mol，所以 g·L－1＝ g·L－1。
14．海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。如图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：
(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(写化学式)：________________________。
(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为______________________________。
②制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是________________。
(3)苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收，写出用SO2吸收发生反应的离子方程式：__________________________________，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为__________________。
(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，该反应的离子方程式是________________________________；最后再用H2SO4处理得到Br2，之后加入CCl4进行Br2的萃取，最终用________方法得到单质Br2。
答案　(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(合理即可)
(2)①2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH　②防止MgCl2水解
(3)Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋4H＋＋SO　Cl2>Br2>SO2
(4)3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑　蒸馏
INCLUDEPICTURE"素养提升题.TIF"
工业上以浓缩海水(含较高浓度的Br－)为原料提取溴的部分流程如下：
已知：3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑。
(1)反应用的Cl2可由图甲所示装置制取，制取Cl2的化学方程式为____________________________。为除去Cl2中挥发出的HCl，装置E中所盛溶液是________。
(2)实验室用图乙所示装置模拟流程中的部分过程。
①通入Cl2时发生反应的离子方程式为____________________。
②通入热空气的作用是__________________。
③烧杯C中所盛溶液是__________________。
④烧瓶B中的长导管D起着平衡压强的作用，当烧瓶内气体压强过大时，可以观察到的现象是____________________。
(3)“反应釜2”中所发生反应的离子方程式为_________________________。
(4)蒸馏后，蒸馏塔溶液中仍溶有少量Br2，可以向其中加入少量________萃取其中的Br2。
答案　(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　饱和食盐水　
(2)①Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　②将Br2从溶液中吹出　③NaOH溶液　④导管中液面上升
(3)5Br－＋BrO＋6H＋===3Br2＋3H2O　
(4)四氯化碳(或苯)
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