2018-2019学年高中化学第4章化学与自然资源的开发利用第一节第2课时海水资源的开发利用学案新人教版必修2 .docx

第2课时海水资源的开发利用1了解海水资源的开发及利用前景。2了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏。3掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水中提取镁、溴、碘等。一、海水水资源的利用1海水水资源海洋约占地球表面积的71%，海水占地球总水量的97%。2海水水资源的利用(1)直接利用海水进行循环冷却。(2)海水的淡化：海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。海水的蒸馏a原理：b注意事项烧瓶需垫石棉网加热。烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的，也不能少于。需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，防止暴沸。冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。二、海水化学资源的开发利用1海水中的化学元素2海水资源的开发利用(1)海水制盐(2)从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品。1从海水中可获得的在常温下为液体的单质是()AMgBNaCI2DBr2解析：常温下，Br2为液体单质，故选D项。答案：D2(2018雅安市期末)下列有关海水综合利用的说法正确的是()A利用电解的方法可以从海水中获取淡水B海水中含有钾元素，只需经过物理变化可以得到钾单质C海水蒸发制海盐的过程只发生了化学变化D从海水中可以得到NaCl, 电解熔融NaCl可制备Na解析：通过蒸馏的方法从海水中获取淡水，A错误；钾是活泼的金属，需要通过电解法冶炼，B错误；海水蒸发制海盐的过程只发生了物理变化，C错误；海水晒盐可得到NaCl，电解熔融NaCl可得到Cl2，D正确。答案：D3判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)坩埚、蒸馏烧瓶、试管均可直接加热。()(2)海水中含有镁元素，不需要经过化学变化就可获得镁单质。()(3)太阳能、潮汐能、波浪能都是新型能源。()(4)从海水中获得的物质均需发生化学变化。()(5)在开发海水资源时，不能以牺牲环境为代价。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)海水制盐1方法：把海水引到沙滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。2原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。3食盐用途相关化学反应：氯碱工业：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2制钠和氯气：2NaCl(熔融)2NaCl2制盐酸：H2Cl22HCl制漂白剂：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O制纯碱：NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3H2OCO2海水占地球总储水量的97%。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)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，又称为“氯碱工业”。也可以电解熔融氯化钠制得钠和氯气，该反应方程式为_。(2)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：试写出反应的化学方程式：_，_，_。【解析】(1)电解熔融NaCl的方程式为2NaCl(熔融)2NaCl2。(2)该流程较清晰地展示了氯碱产品及NaCl循环治理含SO2的废气并回收SO2的原理，根据要求写出方程式即可。【答案】(1)2NaCl(熔融)2NaCl2(2)NaOHSO2=NaHSO3H2Cl22HClNaHSO3HCl=NaClSO2H2ONaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是()烧碱纯碱金属钠氯气盐酸ABCD解析：在氯碱工业中，通过反应2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2得到烧碱；H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸；2NaCl(熔融)2NaCl2得到Cl2；在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，可制得纯碱，故选A项。答案：A海带中提碘1海带中碘元素的检验(1)关键反应的反应原理：2H2IH2O2=I22H2O(2)实验步骤及验证方法2海带中提碘(1)流程：海带浸泡氧化过滤提纯碘单质(2)主要的化学原理：Cl22KI=2KClI2某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请完成相关问题。(1)第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有_(填代号：限填3项)。A试管B瓷坩埚C坩埚钳D铁三脚架E泥三角 F酒精灯G烧杯 H量筒(2)第2步：I溶液的获取。操作是_。(3)第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_(填代号)。A浓硫酸B新制氯水CKMnO4溶液DH2O2理由是_。(4)第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含碘。【解析】本题给出实验任务和步骤，考查学生对实验原理的理解，并考查学生根据实验目的选择正确的试剂操作完成规定“实验”的能力。灼烧固体通常在坩埚中进行，所以涉及的硅酸盐质仪器应有瓷坩埚、酒精灯、泥三角。灼烧所得灰烬含有可溶性I的盐，欲得其溶液，需将第1步灼烧后的灰烬转移到烧杯中，加入适量的蒸馏水，充分搅拌后煮沸，再进行过滤，滤液即为含I的溶液。将I氧化为I2，以用于第4步的检验，最好选用过氧化氢，因为过氧化氢作氧化剂，还原产物为H2O且无杂质生成，反应的离子方程式为2IH2O22H=I22H2O，加少量稀酸会促进反应。【答案】(1)BEF(2)将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤(3)D过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染(不会进一步氧化单质碘)(2018茶陵县第三中学期末)海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：通入足量Cl2；将海带焙烧成灰后加水搅拌；加CCl4振荡；用分液漏斗分液；过滤。合理的操作顺序是()ABCD解析：从海带中提取碘的操作顺序为：先将海带焙烧成灰后加水搅拌，得到悬浊液然后过滤悬浊液得到滤液，向滤液中通入足量Cl2，然后加入CCl4振荡，最后用分液漏斗分液，故合理的操作顺序是 。答案：B海水提溴1工艺流程2基本操作(1)浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br得到浓缩。(2)氧化：向经过酸化的浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl22Br=Br22Cl(3)富集：利用溴的挥发，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(4)提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。海水中提取Mg、Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2和I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开。(2018佛山市第一中学期中)全球海水中溴的储藏量丰富，约占地球溴总储藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mgL1。空气吹出、SO2吸收法工艺流程如下：(1)步骤的离子方程式：_。(2)步骤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是_。(3)溴水混合物中溶有一定量的氯气，因此在步骤中可将蒸馏产生的气体通过_(填试剂名称)溶液，以除去氯气。(4)步骤的蒸馏过程中，温度应控制在8090 。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因_。【解析】(1)步骤中二氧化硫把溴单质还原为溴离子，反应的离子方程式为Br2SO22H2O=4H2BrSO。(2)步骤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离，分离方法是分液，因此分离仪器的名称是分液漏斗。(3)氯气具有强氧化性，能把溴离子氧化为单质溴，因此在步骤中可将蒸馏产生的气体通过溴化钾溶液，以除去氯气。(4)由于温度过高，大量水蒸气被蒸出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低，因此步骤的蒸馏过程中，温度应控制在8090 。【答案】(1)Br2SO22H2O=4H2BrSO(2)分液漏斗(3)溴化钾(或其他含Br的盐类物质)(4)温度过高，大量水蒸气被蒸出，溴蒸气中水增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低海水提溴过程中将Br氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是()A酸性KMnO4溶液B氯水CFeCl3溶液D碘水解析：Fe3和I2的氧化性都不如Br2强，故C、D错误，虽然酸性KMnO4溶液能氧化Br，但不适合工业生产，因为KMnO4价格较贵。答案：B1.下列关于海水的知识不正确的是()A海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用B海水既苦又涩，不能直接利用C海水中某些金属元素总储量很大，但富集程度却很低D海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合解析：海水可以直接利用，如作循环冷却水，B项不正确。答案：B2下列叙述不正确的是()A地球上99%的溴元素以溴单质的形式存在于海洋中B在每升海水中含量低于1 mg的元素称为海水中的微量元素C海水是锂元素的一个重要来源D世界上生产的镁大部分来自于海水解析：海水中溴元素以Br形式存在，海水中不存在溴单质，A项错误。答案：A3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利用电渗析法可以获取淡化的饮用水D将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子解析：明矾只能使海水中的悬浮物沉淀下来，不能使可溶性的盐转化为沉淀，不能使海水淡化，A项不可行。答案：A4海藻中含丰富的、以离子形式存在的碘元素。下图是实验室从海藻里提取碘的流程的一部分下列判断正确的是()A可用淀粉溶液检验步骤的反应是否进行完全B步骤中加入的有机溶剂是乙醇C步骤的操作是过滤D步骤、的操作分别是过滤、萃取分液解析：A项可检验是否生成了I2，反应是否进行完全，应检验溶液中是否有I，若无I则反应完全，错误；B项乙醇与水互溶，故萃取剂应选用CCl4等有机溶剂，错误；C项步骤的操作应为蒸馏，错误；D项正确。答案：D5(2018九江第一中学期末)利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：(1)提取溴的过程中，经过2次BrBr2转化的目的是_，吸收塔中发生反应的离子方程式是_。(2)据上述流程，将1 m3海水中溴元素(海水中Br离子含量为64 mg/L)转化为工业溴，整个流程中至少需要标准状况下Cl2的体积为_L(忽略Cl2溶解)。(3)从理论上考虑，下列物质也能吸收Br2的是_。AH2OBNa2SO3CFeCl2DKBr(4)由无水氯化镁得到镁的化学方程式是_。解析：(1)由于海水中的溴离子浓度并不高，所以2次转化的目的是为了提高浓度，即富集溴元素；吸收塔中是用SO2吸收溴，其反应的离子方程式是Br2SO22H2O=4HSO2Br。(2)1 m3海水所含有的溴离子的物质的量为11 000 L64103 g/L80 g/mol0.8 mol，根据2Br Cl2=Br22Cl可知，Cl2在标况下的体积应为8.96 L，但由于要进行2次BrBr2转化，所以至少要用17.92 L。(3)具有还原性且能与Br2发生氧化还原反应均可用于吸收Br2，故B、C正确。(4)通过电解熔融的MgCl2可得到镁，化学方程式是MgCl2MgCl2。答案：(1)富集溴元素Br2SO22H2O=4HSO2Br(2)17.92(3)BC(4)MgCl2MgCl21下列说法正确的是()A海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约B海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法C海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本最低D以上说法都正确解析：A项地球缺少淡水，人类直接使用均为淡水，故应节约用水，错误；B项正确；C项蒸馏法需大量的热，成本最高，错误；D项错误。答案：B2(2018江苏卷)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是()A用装置甲灼烧碎海带 B用装置乙过滤海带灰的浸泡液C用装置丙制备用于氧化浸泡液中I的Cl2D用装置丁吸收氧化浸泡液中I后的Cl2尾气解析：灼烧碎海带应用坩埚，A错误；海带灰的浸泡液用过滤法分离获得含I的溶液，B正确；MnO2与浓盐酸常温不反应，MnO2与浓盐酸反应制Cl2需要加热，反应的化学方程式为MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O，C错误；Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度很小，不能用饱和NaCl溶液吸收尾气Cl2，尾气Cl2应用NaOH溶液吸收，D错误。答案：B3一位遇上海难的水手，随着木排在海上漂流。他用完了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道喝海水会致命。理由是()A海水有苦涩味，根本喝不下去B海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡C海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡D海水会造成水分从血液和组织内脱离出来，进入肠胃中，使人脱水死亡解析：海水是由氯化钠等多种成分组成的混合物，人体内氯化钠的含量约0.9%，海水中盐的含量要高很多。因此，饮用海水后，会因渗透压的不同导致脱水死亡。答案：D4从化学原理和经济利益角度分析，下列从海水中提取镁单质的方法最可行的是()A海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2MgC海水Mg(OH)2MgD海水Mg(OH)2MgCl2Mg解析：制取镁时电解的是MgCl2，而不是Mg(OH)2，A、C项错误；海水直接蒸发，里面还有很多杂质，电解时制得的镁含杂质较多，B项错误；D项能制得较纯净的Mg，D项正确。答案：D5海水是巨大的资源宝库。下图表示以海水为基本原料的相关工业，其中不符合实际情况的是()解析：海水中Cl、Na、K、Mg、Ca、Br等元素的含量很高，通过富集，可以制取镁、溴单质、食盐等，A、B、C三项正确；海水中铁的含量很低，工业上不以海水为原料制备钢铁，D项错误。答案：D6(2018赣州第一中学期末)海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示；下列描述错误的是()A淡化海水的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法B以NaCl为原料可以生产烧碱、纯碱、金属钠、氯气、盐酸等化工产品C步骤中鼓入热空气吹出溴，是因为溴蒸气的密度比空气的密度小D用SO2水溶液吸收Br2的离子反应方程式为Br2SO22H2O=4HSO2Br解析：目前淡化海水的方法有多种，如：蒸馏法、电渗析法、离子交换法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法，A正确；电解饱和食盐水生产烧碱、氯气、氢气，其中氯气和氢气可以生产盐酸，电解熔融氯化钠生产金属钠和氯气，向氨化的饱和食盐水中通入CO2生成碳酸氢钠晶体，分解得到纯碱碳酸钠，B正确；步骤中鼓入热空气吹出溴，是因为溴蒸气易挥发，C错误；二氧化硫和溴单质反应生成的硫酸和溴化氢都是强酸，都能完全电离，反应的离子方程式为Br2SO22H2O=4HSO2Br，D正确。答案：C7在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用如下图工艺流程生产单质碘：试回答：(1)乙、丁中溶质的化学式：乙_；丁_。(2)第步操作中用稀H2SO4浸洗的目的是_(填写字母)。a除去未反应的NO b除去未反应的Ic除去未反应的Fe d除去碱性物质(3)第步操作可供提纯I2的两种方法是_和_(不要求写具体步骤)。(4)实验室检验I2的方法是_。(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)_。解析：因富碘卤水中含有I，故加入AgNO3溶液后，IAg=AgI；因还原性FeAg，故AgI、铁粉在水中经不断搅拌，会缓慢发生反应：2AgIFe=FeI22Ag；第步加入稀H2SO4的目的是溶解多余的铁粉而提纯银单质，再把银溶于硝酸制取AgNO3，重新与I反应；乙溶液中通入适量Cl2发生反应：2FeI23Cl2=2FeCl32I2，然后用升华或萃取的方法提纯碘。答案：(1)FeI2FeCl3(2)c(3)加热升华萃取(4)加入淀粉溶液，看溶液是否呈蓝色(5)2AgI2AgI28(2018佛山市第一中学期中)海水中有取之不尽的化学资源，从海水中可提取多种化工原料。如图是某工厂综合利用海水资源的示意图。试回答下列问题：(1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等杂质，精制后可得饱和NaCl溶液。精制过程中所用试剂有BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、盐酸。加入试剂顺序正确的是_。ABCD(2)写出电解饱和食盐水的反应方程式_，产生的Cl2和烧碱反应能生成_(填商品名称)，反应方程式_。(3)海水中提取食盐后的母液中含有K、Na、Mg2等。从离子反应的角度考虑，向母液中加入石灰乳的作用是_。(4)电解熔融的氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁，可以冷却镁蒸气的气体氛围为_。AH2BCO2C空气DAr解析：(1)Ca2用碳酸钠除去，Mg2用氢氧化钠除去，SO用氯化钡除去，过滤后向滤液中加入盐酸酸化。但由于过量的氯化钡要用碳酸钠来除，所以碳酸钠必需放在氯化钡的后面，而氢氧化钠可以随意调整，因此加入试剂顺序为或或，A、D正确。(2)电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，同时溶液中生成氢氧化钠，所以反应方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2；产生的Cl2和烧碱反应能生成次氯酸钠、氯化钠和水，即可以得到漂白液，反应方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。(3)石灰乳中的氢氧化钙属于强碱，加入石灰乳可以沉淀镁离子，因此向母液中加入石灰乳的作用是将Mg2沉淀为Mg(OH)2。(4)H2是还原性气体，可做镁蒸气的冷却剂，A正确；CO2与镁反应生成碳和氧化镁，B错误；空气中含有氧气、氮气和二氧化碳均与镁反应，C错误；Ar是稀有气体，可做镁蒸气的冷却剂，D正确。答案：(1)AD(2)2NaCl2H2O2NaOHCl2H2漂白液Cl22NaOH=NaClNaClOH2O(3)将Mg2沉淀为Mg(OH)2(4)AD1下列海水中的元素，对其用途的说法中不正确的是()A锂用于制造锂电池B碘用于医药制碘酒C铀用于制造氢弹D镁用于制造飞机、汽车解析：铀用作核燃料，可以制造原子弹，H、H才用于制造氢弹，C项错误。答案：C2某些资源在自然界中的含量很低，因此从自然界中获取这些资源的一个重要步骤就是富集，下列选项中虚线框内流程的主要目的不是富集的是()解析：从沙子中还原得到的硅单质含有杂质，为粗硅，由SiSiCl4Si，通过该过程可获得高纯硅，其目的不是富集。答案：B3大自然几乎把99%的溴都存放在海洋中。在海水的综合利用中，海水提溴工业是一个重要组成部分，其中一种提溴的工艺是在预先浓缩并酸化的海水中，通入足量氯气，然后使生成的溴与吸收剂SO2反应转化为氢溴酸以达到富集溴元素的目的。在有关上述工艺流程涉及的以下化学用语中，错误的是()A用电子式表示溴化氢的形成过程为HB海水中Br的电子式为C海水中通入氯气时发生反应的离子方程式为2BrCl2=Br22ClDCl的结构示意图为解析：HBr为共价化合物，A项错误地写成离子化合物的形式，故A错误；溴离子带一个单位的负电荷，B正确；氯气氧化性强于溴，C正确；Cl最外层有8个电子，D正确。答案：A4根据下图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是()A除去粗盐中杂质(Mg2、SO、Ca2)，加入的药品顺序为NaOH溶液Na2CO3溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B在过程中将MgCl26H2O灼烧即可制得无水MgCl2C从能量转换角度来看，氯碱工业中的电解饱和食盐水是一个将化学能转化为电能的过程D从第步到第步的目的是为了浓缩解析：过程应先加入BaCl2，在BaCl2之后加入Na2CO3以除去Ca2及过量的Ba2，BaCl2溶液与NaOH溶液的顺序可颠倒，如果在过滤沉淀前加入过量BaCl2溶液，稀盐酸不能除去氯化钡溶液，所以会产生杂质，A项错误；因MgCl26H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等，得不到无水MgCl2，为制得无水MgCl2，应在HCl气氛中进行，B项错误；电解饱和食盐水的电解装置中，是将电能转化为化学能的装置，C项错误；中发生的反应分别为2BrCl2=2ClBr2，SO2Br22H2O=H2SO42HBr,2BrCl2=2Cl Br2，第3步到第5步的目的是为了浓缩得到高浓度的溴水，D项正确。答案：D5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。实验室从海藻中提取碘的流程如下：(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：_，_，的离子方程式为_。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是_。A甲苯、酒精B四氯化碳、苯C汽油、乙酸D汽油、甘油(3)为使海藻中I转换为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。尚缺少的仪器是_。(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸馏装置中的错误之处_。(5)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是_，最后晶态碘在_中。解析：(1)为了从悬浊液中分离I，应用过滤；从I2的水溶液中把它提取出来，用萃取。(2)A中酒精，C中乙酸，D中甘油，都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘水。(3)萃取分液所需的仪器是分液漏斗。(5)根据(2)B选项中的两种萃取剂的沸点数据：苯80 、四氯化碳77 ，用水浴加热即可使之沸腾，而避免高温下I2升华。最后I2残留在烧瓶中。答案：(1)过滤萃取2ICl2=I22Cl(2)B(3)分液漏斗(4)有三点错误：没有石棉网；温度计插入液面以下；冷凝管进、出水方向颠倒(5)萃取剂沸点较低，I2易升华烧瓶