高中化学人教版必修2(练习)4.1.2 海水资源的开发利 Word版含解析
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1、第2课时海水资源的开发利用目标导航1.了解海水淡化的方法及其意义。2.了解海水的主要组成元素。3.了解海水化学资源的开发和利用,熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理。4.以海水资源的综合利用为例,了解化学方法在实现物质间转化中的作用。一、海水水资源的开发利用1直接利用海水进行循环冷却。2海水淡化:主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。3海水的蒸馏(1)原理(2)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,以防液体暴沸。冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。议一议若实现海水淡化供应饮用水,下列方法在原理上完全不可行的是()A加
2、明矾使海水中盐分沉淀而淡化B利用太阳能使海水蒸馏淡化C将海水电解,然后让两极气体燃烧得到饮用水D将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子答案A解析明矾具有净水作用,可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去,但不能使海水中盐分沉淀。二、海水化学资源的开发利用1海水中的化学资源海水中H、O两种元素,加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的总量超过99%,其他为微量元素,共计含有80多种。2海水制盐海水粗盐精盐。3海带提碘(1)流程:海带灼烧浸泡过滤氧化提纯碘单质。(2)原理:2ICl2=I22Cl。4海水提溴(1)过程:浓缩氧化富集提取。(2)原理:2BrCl2=Br22Cl
3、。5海水提镁(1)过程:浓缩沉淀过滤溶解结晶(MgCl26H2O)MgCl2晶体金属镁。(2)原理:Mg22OH=Mg(OH)2;Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O;MgCl26H2OMgCl26H2O;MgCl2(熔融)MgCl2。6新能源的开发(1)从海水中提取铀和重水,铀和重水是核能开发的重要原料。(2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。议一议判断正误,正确的打“”,错误的打“”(1)海水中含有Br2()(2)海带中含有碘,能使淀粉变蓝()(3)用SO2溶液吸收溴蒸气,是利用了SO2具有漂白性()答案(1)(2)(3)一、海水中溴的提取例1海水中溴元素以Br形式存在,工业上用空气
4、吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:(1)步骤反应的离子方程式是_,步骤反应的化学方程式是_。(2)从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是_。ANaOH BFeCl2CNa2SO3 DH2O(3)步骤中氧化剂是_,若反应中生成2 mol HBr,则消耗_mol SO2。(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是_。解析(1)读懂流程图,可以写出2BrCl2=Br22Cl,SO2Br22H2O=2HBrH2SO4。(2)只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2、SO具有还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,不能充分吸收。(3)Br2S
5、O22H2O=H2SO42HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2 mol HBr,则消耗1 mol SO2。(4)最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2,蒸馏得到Br2。经过上述反应过程知氧化性由强到弱的顺序为Cl2Br2SO2。答案(1)2BrCl2=Br22ClSO2Br22H2O=H2SO42HBr(2)ABC(3)Br21(4)Cl2Br2SO2规律总结海水提溴四个过程变式训练1溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65 mgL1。实验室模拟海水中溴的提取。实验方法:将适量新制氯水加入到20 mL富含溴离子的海水中(海水可以用0.1 molL1的NaBr溶液代替)
6、,把溴置换出来。氯水中的氯气作_剂,涉及反应的离子方程式为_。得到的单质溴可以用有机溶剂在_(仪器)中实现萃取富集,萃取试剂用_、苯等,得到的有机层显_色。答案氧化Cl22Br=2ClBr2分液漏斗四氯化碳橙红解析把溴离子转化为溴单质时,溴离子发生氧化反应,因此需要氧化剂,氯气可以将Br氧化为Br2。根据萃取的原理,要从水溶液中萃取某种溶质,所选择的萃取剂一定要和水互不相溶。溴单质在有机溶剂中的颜色是橙色到橙红色。二、海水中碘的提取例2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:_,_,反应的离子方
7、程式_。(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转化为碘的有机溶液,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。还缺少的仪器是_。(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,应用萃取。(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。(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗,过滤时所需仪器必
8、有普通漏斗。答案(1)过滤萃取2ICl2=I22Cl(2)B(3)分液漏斗,普通漏斗(4)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易升华烧瓶归纳总结海带中碘元素的检验(1)反应原理:2H2IH2O2=I22H2O(2)实验步骤及证明方法变式训练2海带中的碘元素主要以I的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。证明海带中含有碘的实验方法:用剪刀剪碎海带,用酒精湿润,放入坩埚中。灼烧海带至完全成灰,停止加热,冷却。将海带灰加蒸馏水溶解,搅拌、煮沸、过滤。在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2,然后加入几滴淀粉溶液。(涉及反应的离子方程式为2IH
9、2O22H=I22H2O)(1)在实验过程中用到的玻璃仪器有_。(2)能证明海带中含有碘的实验操作是_(填序号),现象是_。答案(1)烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯(2)滴入淀粉溶液后变蓝三、海水中镁的提取例3下表是氧化镁和氯化镁的熔、沸点数据:物质氧化镁氯化镁熔点/2 852714沸点/3 6001 412请参考以上数据分析,从海水中提取镁,正确的方法是()A海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2溶液MgCl2晶体MgC海水Mg(OH)2MgOMgD海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg解析解答本题既要知道镁是由电解熔融的MgCl2得到,还要知道实际生产中从海水提取MgCl2的途
10、径及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。答案D归纳总结从海水中提取镁的方法(1)工艺流程(2)有关反应的化学方程式CaCO3CaOCO2;CaOH2O=Ca(OH)2;MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2;Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O;MgCl26H2OMgCl26H2O;MgCl2(熔融)MgCl2。变式训练3从海水中可提取多种化工原料,下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题: (1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等杂质离子,精制时所用试剂为A.盐酸;B.BaCl2溶液;C.NaOH溶液;D.Na2CO3溶液。则加入试剂的顺序是_(填字母)。
11、(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式:_。(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2,其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为_。(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2,而不从异地山中开凿石灰石制取,主要考虑到什么问题?_。(5)从经济效益角度看,该化工厂厂址应选在_。答案(1)BCDA或CBDA或BDCA(2)CaCO3CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2(3)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(4)经济效益(5)海边解析化工生产是综合利用化学知识解决实际问题的过程,在此过程中,除运用到我们所学的化学知识外,还要从环境保
12、护、能源利用、经济效益等方面考虑。(1)该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2、Mg2、SO时,不能带入新的杂质离子。所以,解此题的关键是把握好加入离子的顺序:Ba2必须在CO之前加入;CO、OH必须在H之前加入,所以B、C不分先后,而D、A本身既分先后,A又必须放在B、C之后才能满足条件。(2)由贝壳Ca(OH)2的反应为CaCO3CaOCa(OH)2。(3)漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,可将Cl2通入石灰乳中制得。(4)海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件,不用运输,就地取材,从经济效益角度考虑是有利的。(5)由此可见,应在海滩建化工厂或在沿海陆地建厂。1海水开发
13、利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收答案C解析苦卤中含有Br,通入Cl2可将Br氧化生成Br2,A正确;粗盐中含有Ca2、SO等杂质离子,故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液,而NaCl的溶解度随温度变化不大,故采用重结晶可以得到纯净的NaCl,B正确;工业上沉淀海水中的Mg2,采用Ca(OH)2,不用NaOH,因为NaOH的价格较贵,C错误;Br2易挥发,用热蒸气吹出后,用SO2吸收,生成H2SO4和HBr,富集后再用Cl
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