高中化学 第二单元化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用学案 新人教版选修2

课题2 海水的综合利用 了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。 了解氯碱工业及其发展。 知道如何从海水中提取食盐、镁、溴、重水等。知识梳理1海水中含有大量的盐类。由海水制食盐的方法主要是 法，分离食盐后得到的母液叫 ，可以从中制得一系列的副产品，如氯化钾、 等。2氯碱工业中，通过电解饱和食盐水制得H2、Cl2、NaOH。电解时，阳极得到 ，电极反应式为 ；阴极得到 ，电极反应式为 ；总电解反应方程式为 。3工业食盐含Ca2、Mg2等杂质，常加入熟石灰和纯碱精制。精制过程发生反应的离子方程式为 。4海水中含有大量的溴，可以采用 法从海水中提取溴。首先用氯气氧化海水中的溴，离子方程式为 ；然后用空气或水蒸气吹出溴，用二氧化硫将吹出的Br2还原，反应的化学方程式为 ；再用氯气将其氧化就可得到溴产品。5从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水的几项综合利用。请回答下列问题：粗盐中含有Ca2、Mg2、SO42等杂质离子，精制时所用的试剂为：盐酸、BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液，加入试剂的顺序是 、 、 、 。写出电解饱和食盐水的总反应式 。用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的有关化学反应方程式是 、 。在海水中加入石灰乳可以制得Mg(OH)2，写出制取Mg(OH)2的化学方程式 。将Mg(OH)2过滤出来，然后加入盐酸，可以得到MgCl2溶液，反应的离子方程式为 ，将溶液浓缩得到MgCl2晶体。将MgCl2晶体通过一系列处理，得到无水MgCl2。电解熔融的MgCl2可制得金属镁和氯气，电解的反应方程式为 。利用副产品氯气和粉末状熟石灰反应可制得漂白粉，反应的化学方程式为 。6氢有三种同位素，写出其化学符号和名称 、 、 ；重水的化学式为 。由海水制重水的方法有 、 、 、 等。方法导引1氯碱工业：以食盐为原料，用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、H2、Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。原理：阳极(C)： 2Cl-2e-Cl2 (氧化反应)阴极(Fe)： 2H+2e-H2 (还原反应)总反应：2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2装置：离子交换膜电解槽2. 离子交换膜法电解制碱的主要生产流程食盐水的精制：由于食盐水中含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42等杂质，必须除去。先加氯化钡，除去SO42；再加碳酸钠，除去过量的Ba2和Ca2以及大部分的Mg2、Fe3；再加氢氧化钠除去Mg2、Fe3，；最后用盐酸调整溶液的pH。这样处理的盐水中仍含有少量的Ca2、Mg2等金属阳离子，必须送入阳离子交换塔进一步进行离子交换。电解：阳极区得到氯气；阴极区生成氢气和氢氧化钠溶液。3.镁的工业制法：镁是活泼的金属，不宜用热还原法制取，一般采用电解熔融的MgCl2的方法。MgCl2主要存在于海水和光卤石中，所以制取MgCl2的途径是在海水或若卤中加入熟石灰，使Mg(OH)2析出：MgCl2Ca(OH)2Mg(OH)2CaCl2，再用盐酸溶解Mg(OH)2，然后将溶液浓缩，得到MgCl2晶体，将晶体在HCl中加热除去结晶水，即得无水MgCl2。然后电解熔融的MgCl2，MgCl2 MgCl2，就可得到金属镁。例题1海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：海水 母液 粗盐 精盐 Mg(OH)2 MgCl26H2O MgCl2 Mg 贝壳 CaO 石灰乳 煅烧 水 蒸发 水，重结晶 盐酸，浓缩脱水 电解 若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出反应的化学方程式 。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是 。Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。 。实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时 ；过滤时 ；蒸发时 。解析 MgCl26H2O在加热时可发生水解反应：MgCl26H2O Mg(OH)ClHCl5H2O，加热可促进水解，HCl、水蒸气的挥发使水解反应趋于完成，生成Mg(OH)Cl，Mg(OH)Cl受热进一步分解得到MgO；而在干燥的HCl气流中加热时，即可抑制MgCl2水解，又会带走MgCl26H2O受热产生的水蒸气，促进失去结晶水反应的发生，得到无水MgCl2。由于Mg(OH)2难溶于水，而Ca(OH)2微溶于水，所以加入适量MgCl2溶液，过滤、洗涤、干燥可得纯净的Mg(OH)2。熟悉溶解、过滤、蒸发的操作要点，即可回答玻璃棒的作用。答案MgCl26H2O Mg(OH)ClHCl5H2OMgCl26H2O MgO2HCl5H2OMg(OH)Cl MgOHCl在干燥的HCl气流中加热时，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水蒸气，故得到无水MgCl2。加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤搅拌，加速溶解 使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止溶液外洒 搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅例题3现代工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。请回答下列问题：在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应为 。电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的Ca2、Mg2、SO42等杂质离子，使用的试剂有：aNa2CO3溶液 bBa(OH)2溶液 c稀盐酸，其合理的加入顺序为 （填试剂序号）。如果在容积为10L的离子交换膜电解槽中，通电1min在阴极上可产生11.2L(标准状况)Cl2，这里溶液的pH是 （设体积保持不变）。解析由2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2可知，n(NaOH)2n(Cl2)211.2L/22.4Lmol11molc(OH)0.1molL1 故溶液的pH13答案2Cl-2e-Cl2 b、a、c 13基础训练1 从海水中提取金属镁的生产步骤有以下几步，其正确的排列是（ ）。浓缩结晶 加熟石灰 加盐酸 过滤 熔融电解 A B C D2市售家用消毒液发生器是利用常见的精盐和自来水为反应物。通直流电时，发生器中电解槽内的极板上产生大量的气泡，闻有刺激性气味；切断电源后所得消毒液具有强烈的杀菌能力，且对人体无毒副作用。跟该发生器直接有关的化学反应是（ ）。A2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2 BCl2H22HClCCl22NaOHNaClNaClOH2O DCl2H2OHClHClO3海水中含有氯化镁,是镁的主要来源之一.从海水中提取镁,可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；在引有海水的水渠中加入石灰乳，沉降，过滤，洗涤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶，过滤，干燥产物；将得到产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法正确的是（ ）。A此法的优点之一是原料来源丰富B进行、步骤的目的是从海水中提取MgCl2C也可用电解熔融MgO或Mg(OH)2的方法制金属镁D以上提取镁的过程涉及到的反应有分解、化合和置换反应4氯碱工业上所用的食盐水必须精制。为了除去粗盐中的Ca2、Mg2、SO42及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行：过滤，加适量NaOH溶液，加适量盐酸，加过量Na2CO3溶液，加过量BaCl2溶液等五项操作。正确的操作顺序是（ ）。A B C D5在冶金工业上，常用电解法得到Na、Mg、Al等金属，其原因是（ ）。A这些金属的化合物熔点低 B它们都是轻金属C它们的性质很活泼 D此方法成本低6从海水里提取溴的过程中，有如下反应：5NaBrNaBrO33H2SO43Br23Na2SO43H2O，下列反应与此反应原理最相似的反应是（ ）。A2NaBrCl22NaClBr2 BAlCl33NaAlO26H2O4Al(OH)33NaClC2H2SSO23S2H2O DCl2H2OHClHClO7下列反应不符合工业冶炼金属的实际情况的是（ ）。A2Ag2O 4AgO2 B4Al3MnO2 2Al2O33MnC2MgO 2MgO2 D4CFe3O4 3Fe4CO8海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室中从海藻中提取碘的步骤为：将海藻晒干、灼烧，得海藻灰；过滤；浸泡海藻灰得悬浊液；加四氯化碳；通入适量氯气；水浴蒸馏得晶体碘。正确的操作步骤是（ ）。A BC D9某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使氯气被完全吸收，制得有较强的杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分的判断正确的是（ ）。Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl10下列说法中，不正确的是（ ）。A海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等B海水中溶解的主要无机盐有NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4、CaSO4、MgBr2等C海水综合利用，可将海水淡化与制食盐及氯碱工业、镁工业、钾工业、溴工业等形成联合工业体系D海水淡化因能耗大、成本高，不能形成规模生产11制备卤磷酸钙荧光粉所用的高纯氯化钙中混有镁离子，除去的方法是把氯化钙的水溶液加热到9095，在不断搅拌下加入适当的沉淀剂，使镁生成沉淀过滤除去。此沉淀剂最好选用（ ）。A氢氧化钙乳 B碳酸钠溶液 C碳酸氢钠溶液 D氢氧化钠溶液12由H、D、18O形成三原子化合物分子共有 种，其中含有重氢的化学式为 、 。13用离子交换膜电解槽电解电解饱和食盐水制氯气，阴极产物是 ，阳极产物是 。反应的离子方程式是 。残液的成分是 。若不使用隔膜法电解食盐水，可得到一种消毒液，其主要成分是 ，反应的化学方程式是 。14工业上用食盐、石灰石和水为原料生产漂白粉。写出有关反应的化学方程式： 15从海水中提取溴的方法之一是：通入氯气把溴化物氧化，然后用空气把生成的溴吹出，用Na2CO3溶液吸收生成的溴生成NaBr、NaBrO3、和CO2，再加H2SO4使溴析出，这样得到的溴中可能含有少量的氯气，这些氯气可加FeBr3除去。试写出上述反应的化学方程式。 、 、 、 。16某氯碱厂日产50%NaOH溶液3000kg，试计算：该厂每天生产H2和Cl2的体积（标准状况）。如果把这些H2和Cl2都制成38%的盐酸，理论上每天可生产盐酸的质量。拓展提高17用新的铝锅、铝壶盛自来水并加热时，会发现其内壁被水淹没的地方会变黑，这层黑色物质是 ，产生的原因是 ，这种物质对人体是否有害？ ，为什么？ 。18以六水合氯化镁（MgCl26H2O）为原料制备无水氯化镁。已知：MgCl26H2O晶体在空气中加热时，释出部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO；在干燥HCl气流中加热能制备无水MgCl2。 可选用药品：MgCl26H2O晶体、NaCl(s)、KClO(s)、MnO2、浓H2SO4、浓HCl、稀NaOH溶液。 仪器：见图（装置可重复使用）。3 4A 1 2 B E 6 7 D 回答下列问题：组装氯化氢气体发生器，应选用的仪器（用编号A、B填入）是 ；按HCl气流方向，其余装置的连接顺序（用数字1、2填入）是（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）；各装置中应放的药品：A B C D E ；B装置的作用是 ，B中能观察到的现象是 。19海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。（1）海水中含有大量的氯化钠。氯化钠中的金属元素位于元素周期表第 族。（2）目前国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏法是 （填：物理变化、化学变化）（3）工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应式为：食盐 + H2O NaOH + H2 + Cl2（未配平）。该反应中食盐的化学式是 。利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1000t，最少需要消耗食盐 t。（4）近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：氯化钠溶液氢氧化钠溶液氢气氯气 吸收含SO2废气亚硫酸氢钠HCl氯化钠（原料）回收SO2电解写出的化学反应方程式： 上述亚硫酸氢钠与甲醛经过加成反应，可以合成俗称“吊白块”（雕白粉）的物质。吊白块对人体有害，不能用于食品漂白。写出其反应的化学方程式 。19某温度下将一定量密度为1.15g/cm3的NaCl溶液用石墨电极通直流电，设NaCl恰好完全反应，且无其他反应发生，得到的溶液中氧元素的质量分数为80.%。求电解后溶液中溶质与溶剂的物质的量之比。求原NaCl溶液的物质的量浓度。基础训练参考答案1C 2AC 3AB 4C 5C 6C 7C 8B 9B 10D 11A12三种，HDO、D2O13H2 Cl2 2Cl2H2O 2OHH2 Cl2 NaClO Cl22NaOHNaClONaClOH2O142NaCl2H2O 2NaOHCl2H2CaCO3 CaOCO2 CaOH2OCa(OH)22Cl22Ca(OH)2Ca(ClO)2CaCl22H2O15Cl22NaBr2NaClBr2 3Br23Na2CO35NaBrNaBrO33CO25NaBrNaBrO33H2SO43Br23Na2SO43H2O2FeBr33Cl22FeCl33Br216420m3 420m3 3602kg17单质铁 铝与铁制水管中微量Fe2的发生反应置换出单质铁 对人体无害，因为铁是人体必需元素.18C、E 或 A 稀NaOH溶液 B浓H2SO4 C 固体NaCl D MgCl26H2O E浓H2SO4吸收尾气，防止污染环境；白雾19A 物理变化 NaCl 585tNaOH+SO3=NaHSO3 NaHSO3 + HCl=NaCl+ H2O + SO2 O HCH NaHSO3 HOCH2SO3Na 20 1：10 4.48molL1