高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 第4节 海水中的元素 绿色化学与环境保护学案 鲁科版.doc

第4节海水中的元素绿色化学与环境保护考纲定位全国卷5年考情1.掌握镁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解镁及其重要化合物的制备方法。3.了解海水中提取br2、i2的原理和方法。4.了解海水的综合利用。5.了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。6.了解化学与环境的关系，了解“绿色化学”的重要性。2017年：卷t8(b)、t28(4)；卷t7、t9(b)2016年：卷t11(d)、t28；卷t7、t26(5)、t28(4)；卷t272015年：卷t28(1)；卷t7、t122014年：卷t8(b)、t13(b)；卷t7、t27(2)(3)、t362013年：卷t7、t27(3)；卷t10(a)考点1| 镁及其化合物性质与海水中提取镁(对应学生用书第65页)考纲知识整合1镁的性质镁是银白色固体，易导热、导电、密度小属于轻金属。(1)与非金属(o2、cl2、n2等)的反应2mgo22mgo、mgcl2mgcl2、3mgn2mg3n2。(2)与水或酸的反应镁与水反应：镁不易与冷水反应，能与沸水反应：mg2h2omg(oh)2h2。镁与酸的反应：镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出h2，反应的离子方程式为mg2h=mg2h2。(3)与某些氧化物的反应镁能在co2中燃烧，反应的化学方程式为2mgco22mgoc。提醒：(1)镁着火不能用co2灭火；(2)镁在空气中燃烧可生成mgo、mg3n2、c。2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caco3caoco2，caoh2o= ca(oh)2沉淀mg22oh=mg(oh)2酸化mg(oh)22hcl=mgcl22h2o蒸发结晶析出mgcl26h2o脱水在氯化氢气流中使mgcl26h2o脱水制得无水氯化镁电解电解熔融氯化镁制得镁：mgcl2(熔融)mgcl2提醒：因为mg在加热时与o2、n2、co2等气体反应，高温电解mgcl2得到的mg应在h2氛围中冷却。3镁的重要化合物(1)mgo：碱性氧化物，熔点很高(可用作耐火材料)，难溶于水，与酸反应：mgo2h=mg2h2o。(2)mg(oh)2：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡mg(oh)2(s)mg2(aq)2oh(aq)，溶解度小于mgco3，故mgco3h2omg(oh)2co2。(3)mgco3：微溶于水的盐，受热可分解，与酸反应。(4)mg3n2：在水中剧烈水解，其反应为mg3n26h2o=3mg(oh)22nh3。(5)mgcl2：mgcl2可发生水解，由mgcl26h2o制备mgcl2时，要在hcl的气氛中脱水。高考命题点突破命题点1镁及其重要化合物的性质、应用与制备1下列说法正确的是_(填序号)。(1)(2017全国卷)2.4 g mg与h2so4完全反应，转移的电子数为0.1na(na表示阿伏加德罗常数的值)(2)镁制容器可盛装热的浓硫酸(3)氢氧化镁能溶于过量naoh溶液(4)镁在空气中燃烧生成的固体只有mgo(5)镁在空气中燃烧发出耀眼白光，可用作照明弹(6)mg3n2和mgo均不与h2o反应(7)mg在co2中燃烧发生置换反应(8)将mg(oh)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水mgcl2固体(9)镁表面能形成氧化膜对内部金属起保护作用，因此实验室对镁条不需要特殊保护(10)mgo的熔点很高，可用作耐火材料(11)同质量的mg分别在足量的o2、n2、co2三种气体中充分燃烧，所得固体产物mg3n2的质量最大(12)mgcl2溶液中加入过量氨水，不能得到mg(oh)2沉淀【答案】(5)(7)(9)(10)命题点2海水中提取mg2从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：下列说法不正确的是()a用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富b步骤电解mgcl2时阴极产生氯气c步骤可将晶体置于hcl气体氛围中脱水d上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应b电解mgcl2时阳极产生氯气，阴极产生mg。3(2014全国卷，节选)(1)海水提镁的一段工艺流程如下图： 【导学号：95160065】浓海水的主要成分如下：离子namg2clso浓度/(gl1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品2的化学式为_，1 l浓海水最多可得到产品2的质量为_g。(2)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为_；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式_。【解析】(1)工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为ca2so=caso4；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即mg2ca(oh)2=mg(oh)2ca2，故产品2为mg(oh)2；1 l浓海水中mg2为28.8 g，故可得到产品2即mg(oh)2的质量为58 gmol169.6 g。(2)电解熔融mgcl2会得到mg和cl2，故化学方程式为mgcl2(熔融) ，mgcl2。因为mg会与h2o发生反应生成mg(oh)2和h2，有关反应的化学方程式为mg2h2o,mg(oh)2h2。【答案】(1)ca2so=caso4mg(oh)269.6(2)mgcl2,mgcl2mg2h2o,mg(oh)2h2考点2| 海水资源的综合利用(对应学生用书第67页)考纲知识整合1氯碱工业(1)生产流程(2)反应原理电解nacl溶液：(写出化学方程式，下同)2nacl2h2o2naohh2cl2；其中阴极产物是naoh和h2，阳极产物是cl2。产物制盐酸：h2cl22hcl；制漂白液：cl22naoh=naclnacloh2o。2海水提溴(1)工艺流程(2)基本步骤及主要反应3海带中碘的提取(1)工艺流程(2)两种原理主要的化学原理：cl22ki=2kcli2。主要的物理原理：单质碘用ccl4或苯萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。提醒：检验海带中含有碘元素的方法4海水中其他资源的开发利用(1)从海水中提取核能、开发的重要原料：铀和重水。(2)潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。高考命题点突破命题点海水资源的开发利用1(2015全国卷)海水开发利用的部分过程如下图所示。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ca项苦卤中含有k、mg2、br等，通入cl2可将br氧化成br2，便于从苦卤中提取br2。b项粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(ca2、mg2、so等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净nacl晶体。c项工业上沉淀mg2常选用廉价的ca(oh)2，而不选用naoh。d项br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出br2，再用so2将其还原吸收(so2br22h2o=h2so42hbr)，得到浓度较大的含br溶液。2海洋是一座巨大的化学资源宝库，如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图，则下列说法正确的是()a.除去粗盐中的so、ca2、mg2、fe3等杂质，中加入试剂的顺序为na2co3溶液naoh溶液bacl2溶液过滤后加盐酸b中包含制取mgcl2溶液、无水mgcl2及电解熔融状态的mgcl2几个阶段c中溴元素均被氧化dso2水溶液吸收br2的离子方程式为so2br22h2o=2hso2hbrba项中的加入顺序会导致ba2无法除尽，a错误；单质镁是通过电解熔融mgcl2(无水)的方法制取的，b正确；流程图中的第步中溴元素被还原，c错误；d项中hbr为强酸，写离子方程式应拆成h、br，d错误。3溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：干海带海带灰水溶液 碘单质下列有关叙述正确的是()a碘元素在海水中也有游离态存在b在提取的过程中用的氧化剂可以是h2o2c操作a是结晶或重结晶db是提纯操作，常用蒸馏或分馏b碘在海水中只以化合态(i)存在，没有游离态。操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，a、c、d项错误。4我们知道海带中含有碘元素，经常食用海带可以防治甲状腺肿大，所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查有关资料可知碘单质有升华现象。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验，请你完成下列实验。 【导学号：95160066】(1)将干燥洁净的海带用酒精润湿后在_(填一种仪器名称)中灼烧成灰烬。(2)将海带灰烬冷却至室温，将其转移到烧杯中，加蒸馏水后，搅拌、煮沸、冷却、_(填一种操作名称)。(3)在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入一定量的h2o2溶液，此时发生反应的离子方程式为_。(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中，然后再加入ccl4，振荡、静置，可以观察到ccl4层呈_色。经分液得到碘的ccl4溶液，在这一实验过程中，ccl4起_作用。(5)用试管取碘的ccl4溶液用水浴加热，待ccl4挥发完即可得到固体碘单质。不用酒精灯直接加热蒸发ccl4的原因是_。(6)证明得到的固体是碘单质的化学方法是_。【解析】(1)经酒精润湿后的海带应放在坩埚中灼烧。(3)滤液中先加入稀硫酸酸化，后加入双氧水，发生的反应为2ih2o22h=i22h2o。(4)把(3)中所得溶液加入ccl4中，溶液分层，上层为水溶液，几乎无色，下层为碘的ccl4溶液，呈紫红色，ccl4起萃取作用。(5)用酒精灯加热碘的ccl4溶液，ccl4挥发的同时单质碘也容易升华，从而造成碘的损失。(6)利用淀粉遇碘变蓝色可以检验碘的存在。【答案】(1)坩埚(2)过滤(3)2ih2o22h=i22h2o(4)紫红萃取(5)因为酒精灯直接加热时的温度高，单质碘易升华，会损失碘的质量(6)取得到的固体少许，将其加入到淀粉溶液中，淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质(其他方法合理也可)注意：加bacl2溶液必须在加过量na2co3溶液之前，加naoh溶液必须在加适量盐酸之前。考点3| 卤素的性质与卤离子的检验(对应学生用书第68页)考纲知识整合1卤素单质的相似性卤素原子核外最外层电子数均为7，易得到电子，表现非金属性(1)都能与大多数金属反应，如2fe3br2=2febr3，但i2与fe反应生成fei2。(2)都能与h2反应生成hx：x2h2=2hx(x代表cl、br、i，下同)。(3)都能与水反应：x2h2o=hxhxo(f2例外：2f22h2o=4hfo2)。(4)都能与碱溶液反应：x22oh=xxoh2o(f2例外)。2卤素的递变性卤素(从fi)的电子层依次增多，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱。颜色熔、沸点密度水溶性氧化性还原性(x)3卤素及其化合物的特性氟无正价，氧化性最强，f的还原性最弱2f22h2o=4hfo2，与h2反应在暗处即爆炸，f2与盐溶液反应时，f2先与h2o反应hf是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中；有毒溴br2是红棕色液体，易挥发br2易溶于有机溶剂，ccl4、汽油可作br2的萃取剂盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴时不能用橡皮塞agbr具有感光性，见光易分解，可用于照相的底板碘i2遇淀粉变蓝色i2加热时易升华i2易溶于有机溶剂食用盐中加入kio3可防治甲状腺肿大agi具有感光性，见光易分解，可用于人工降雨提醒：(1)卤族元素单质能将同主族原子序数大的元素从其盐溶液中置换出来，但氟不能进行相应的置换，原因是f2能与水发生反应。(2)卤族元素的单质f2、cl2、br2均能将fe氧化为fe3，而i2只能将铁氧化为fe2。(3)加碘食盐中的碘是kio3而不是i2或ki。4卤素离子的检验(1)agno3溶液沉淀法未知液生成(2)置换萃取法未知液 有机层(3)氧化淀粉法检验i未知液 蓝色溶液，表明有i高考命题点突破命题点1卤素及其化合物性质和卤素离子的检验1下列说法正确的是_(填序号)。(1)(2017全国卷)清洗碘升华实验所用试管的操作为先用酒精清洗，再用水清洗(2)(2016江苏高考)室温下，向fecl3溶液中滴加少量ki溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明fe3的氧化性比i2的强(3)(2016上海高考)fe与cl2反应生成fecl3，推测fe与i2反应生成fei3(4)(2015广东高考)向含i的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，现象是溶液变成蓝色，说明氧化性：cl2i2(5)(2015山东高考)向nabr溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、静置，溶液上层呈橙红色，说明br还原性强于cl(6)(2014重庆高考)用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别br2(g)和no2(7)(2014全国卷)用agno3溶液可以鉴别kcl和ki(8)(2014四川高考)验证br2的氧化性强于i2的方法是将少量溴水加入ki溶液中，再加入ccl4振荡、静置，可观察到下层液体呈紫色(9)某溶液中滴加agno3溶液和稀硝酸，产生淡黄色沉淀，说明原溶液中一定含有br(10)(2012全国卷)液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水封【答案】(1)(2)(4)(5)(7)(8)(9)(10)命题点2卤素单质性质递变性的实验探究2为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验过程：.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。.当b和c中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。.当b中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。.(1)a中产生黄绿色气体，其电子式是_。(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_。(3)b中溶液发生反应的离子方程式是_。(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程的操作和现象是_。(5)过程实验的目的是_。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下_，得电子能力逐渐减弱。【解析】(1)a中产生的黄绿色气体为cl2，其电子式为cc。(2)氯气遇湿润的淀粉ki试纸时，发生反应cl22ki=i22kcl，产生的i2使淀粉变蓝，可以证明氯气的氧化性强于碘。(3)b中cl2与nabr发生置换反应，离子方程式为cl22br=2clbr2。(4)c中nabr与氯气反应生成nacl和br2，将c中溶液滴入d中，振荡，发生反应：br22ki=i22kbr，静置后d中溶液分层，下层为碘的四氯化碳溶液，显紫红色，可以说明溴的氧化性强于碘。(5)过程主要是为了确认c的黄色溶液中无cl2，排除对溴置换碘实验的干扰。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱，是因为从cl到i，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱。【答案】(1)(2)淀粉ki试纸变蓝(3)cl22br=br22cl(4)打开活塞b，将少量c中溶液滴入d中，关闭活塞b，取下d振荡。静置后ccl4层溶液变为紫红色(5)确认c的黄色溶液中无cl2，排除cl2对溴置换碘实验的干扰(6)原子半径逐渐增大br2i2水橙色黄色褐色黄色有机溶剂(苯、ccl4、汽油)橙红色橙色紫色紫红色下列关于卤素的叙述正确的是 ()卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂abc dc还原性fclbri，kf最难被氧化；agbr、agi见光均易分解，均具有感光性。考点4| 环境保护与绿色化学(对应学生用书第69页)考纲知识整合1环境污染(1)环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。(2)“三废”：主要是指废气、废水和废渣。(3)当今常见环境污染及其成因酸雨形成原因主要是so2和氮氧化合物。光化学烟雾主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。臭氧层空洞主要是氟氯代烃、氮氧化合物等的排放引起的。温室效应主要是由于大气中co2等的含量的不断增加造成的。白色污染聚乙烯等难降解塑料的大量使用。水华、赤潮含磷洗衣粉的大量使用、工农业及城市污水的任意排放造成水体富营养化。pm2.5大气中直径小于或等于2.5106 m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)。雾霾雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物(pm)这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。2so2对大气的污染与防治(1)酸雨的形成过程途径1：so2so3h2so4途径2：so2h2so3h2so4(2)so2对大气的污染与防治3氮氧化物对环境污染及防治(1)常见的污染类型光化学烟雾：nox在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。酸雨：nox排入大气中后，与水反应生成hno3和hno2，随雨雪降到地面。破坏臭氧层：no2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。(2)常见的nox尾气处理方法碱液吸收法2no22naoh=nano3nano2h2o；no2no2naoh=2nano2h2o。催化转化：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(n2)或nox与co在一定温度下催化转化为无毒气体(n2、co2)。4“绿色化学”(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；产品应该是环境友好的；具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。(3)原子经济性原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义式可表示为：原子利用率100%。经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。高考命题点突破命题点1环境污染与保护1(2017全国卷)化学与生活密切相关。下列说法错误的是()apm2.5是指粒径不大于2.5 m的可吸入悬浮颗粒物b绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染c燃煤中加入cao可以减少酸雨的形成及温室气体的排放d天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料c燃煤中加入cao是为了除去煤燃烧生成的so2，可减少酸雨的形成，但不能减少温室气体的排放。2为建设“蓝天常在、青山常在、绿水常在”的美丽中国，下列做法不利于该目标实现的是()a推广使用无磷洗涤剂b用o3替代cl2作饮用水消毒剂c用工业污水直接灌溉农田d含cr3的废水用适量石灰处理后排放ca项，磷元素可以造成水体富营养化，推广使用无磷洗涤剂可以减少水污染，正确；b项，臭氧作氧化剂，产物是水，没有污染，正确；c项，工业污水含有很多有害物质，可以造成水污染，错误；d项，铬离子和石灰水反应生成氢氧化铬沉淀，除去铬离子的水可以排放，正确。3下列有关描述不合理的是()a空气质量状况属于重度污染的地区，所有人的健康都会受到严重影响b二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒物(pm)是雾霾的主要污染物，前两者是气态污染物，pm才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首cpm2.5(可吸入颗粒物)成分很复杂，并具有较强的吸附能力，随人们吸入空气而进入肺部，从而影响健康d气象环境报告中新增的pm2.5是一种新的分子d空气重度污染，会严重影响人体健康，a项描述合理；悬浮颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首，b项描述合理；可吸入颗粒物随人们吸入空气而进入肺部，从而影响健康，c项描述合理；pm2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，d项描述不合理。4为减少雾霾、降低大气中有害气体含量，研究机动车尾气中co、nox及cxhy的排放量意义重大(注cxhy为可燃烧的有机物)。机动车尾气污染物的含量与空/燃比(空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示，则下列说法不正确的是() 【导学号：95160067】a空/燃比的增大使氧气的含量增大，因而co、cxhy的含量会慢慢变小b当空/燃比达到15后由于燃油气含量减少，燃油气燃烧放出的热量相应减少，环境温度降低，故nox减少c空/燃比的增大，燃烧产生的高温及火花塞放电能促使空气中的氮气与氧气直接生成no2d在机动车尾气出口处使用催化剂能将co、no