高考化学 第四章 第五节 海水资源的开发利用 保护生存环境课件 新人教版.ppt

第五节海水资源的开发利用保护生存环境 一 海水资源的综合利用1 海水水资源的利用 1 循环冷却 2 海水淡化的方法和原理 冷凝 选择透 过性 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂 2 海水化学资源的综合利用 1 氯碱工业 电解食盐水的化学方程式为 2 海水提镁 先将海水中的镁富集 再电解熔融氯化镁 最后一步反应 3 海水提溴 先将海水中的溴富集 再通过氧化还原反应将溴提取出来 最后一步反应 2br cl2 2cl br2 3 海水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 2 潮汐能 波浪能是有待开发的新型能源 铀和重水 二 保护生存环境1 大气污染的危害及处理方法 1 大气污染物的组成及其危害 洁净的空气成分 洁净的大气是由 少量 和其他微量杂质等组成的混合物 主要的大气污染物 大气污染物根据组成成分 可分为 等 n2 o2 稀有气体 co2 水蒸气 颗粒物 硫的氧化物 so2 和so3 氮的氧化物 no和no2 co 碳氢化合物以及氟氯 代烷 大气污染的危害 大气污染的危害是多方面的 它既危害 又影响 严重时会影响地球的气候 如形成 和 等 人体健康 动植物的生长 酸雨 使全球气候变暖 破坏臭氧层 2 改善大气质量 减少煤等化石燃料燃烧产生的污染 减少汽车等机动车尾气的污染 减少室内空气污染 2 水体污染的危害及处理方法 1 水体污染的危害 加剧 严重危害 对 等会产生很大的影响 水资源的短缺 人体健康 水中生态系统 工业 农业和渔业生产 2 污水处理的四种化学方法及其原理 混凝法 使水中 a 常用的混凝剂 化学式 b 反应原理 离子方程式 细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒而沉淀 明矾 聚羟基氯化铝 有机高分子混凝剂 k2so4 al2 so4 3 24h2o 中和法 处理 a 试剂 酸性废水中加 碱性废水中加 b 反应原理 离子方程式 酸 碱性废水 ca oh 2 h2so4或co2 h oh h2o 沉淀法 除去 a 含义 利用某些化学物质作 与废水中的 发生化学反应 生成难溶于水的沉淀析出 从废水中分离出去 b 试剂 向含hg2 的废水中加 c 反应原理 离子方程式 主要是重金属离子 沉淀剂 污染物 na2s hg2 s2 hgs 重金属离子 氧化还原法 a 含义 利用 将废水中的有害物质转变为无毒物质 难溶物质或易除去的物质 b 试剂 向酸性含铬废水中加 c 反应原理 离子方程式 氧化还原反应 feso4 3 垃圾处理的常用方法及优缺点比较 思考辨析 1 从海带提取碘的过程中 可以用酸化的h2o2将溶液中的i 氧化成i2 分析 2i h2o2 2h i2 2h2o 产物无污染 易分离 2 海水蒸馏装置中冷却水的流向高进低出 分析 海水蒸馏装置中冷却水的流向是低进高出 目的是保证冷凝管中充满冷却水 冷却效果更好和冷凝水的利用效率更高 3 电解氯化钠 氯化镁的水溶液 可以制得钠和镁 分析 钠 镁的冶炼是通过电解熔融盐 氯化物 来完成的 4 理想的原子经济性的合成反应仅需要催化剂 分析 理想的原子经济性的合成反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物 仅需要无损耗的催化剂 5 提取海水中的镁 钾 溴 碘等化工产品需要解决物质的富集问题 分析 海水中含有的各种元素的特点 种类多 总储量大 富集程度低 因此 从海水中提取物质需要解决物质的富集问题 6 在汽车排气管上加装 催化转化器 在使nox和co反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体的同时 会导致空气酸度增加 分析 催化转化器 在使nox与co转化成n2和co2的同时 也将尾气中的so2氧化成so3 导致空气酸度增加 7 焚烧垃圾虽然能产生污染空气的物质 但此方法优点很多 越来越多的国家使用此法 分析 焚烧垃圾有许多优点 如占地少 能大大减少排放量 焚烧温度很高 能彻底消灭病原体 为城市供暖 发电提供热量 考点海水资源的综合利用 1 氯碱工业 1 生产流程 2 产物及其用途 阴极产物是naoh和h2 阳极产物是cl2 产物可用于制备盐酸 纯碱 农药和漂白剂等 2 海水提镁 1 生产流程 2 基本步骤及主要反应 制熟石灰 caco3cao co2 cao h2o ca oh 2 沉淀 mg2 2oh mg oh 2 酸化 mg oh 2 2hcl mgcl2 2h2o 蒸发结晶 析出mgcl2 6h2o 脱水 在氯化氢环境中使mgcl2 6h2o脱水制得无水氯化镁 电解 电解熔融氯化镁制得镁 3 海水提溴 1 生产流程 2 主要反应 2br cl2 2cl br2 高考警示 1 注意在海水中镁 溴和碘都以化合态形式存在且含量较低 需要先富集再提取 提取过程中要通过发生氧化还原反应获得它们的单质 2 提取海水中nacl 镁 溴 碘的过程中要用到结晶 过滤 萃取和分液等实验操作 要注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性 3 海水中铀和重水的提取 潮汐能 波浪能的开发对于新能源的开发具有重要意义 典例 2013 南昌模拟 海水资源的利用将走综合开发的道路 一次提取海水 同时提取多种物质 如图是某工厂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 等杂质 精制时通常在溶液中依次加入过量的bacl2溶液 过量的naoh溶液和过量的na2co3溶液 过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性 请写出下列操作中发生反应的离子方程式 粗盐中加入过量的na2co3溶液 滤液中加入盐酸至溶液呈中性 2 对精制饱和食盐水进行电解的化学方程式是 3 提纯粗盐后的母液中含有k mg2 na 等阳离子 对母液进行一系列的加工可以制得金属镁 从充分利用当地海洋化学资源 提高生产与经济效益的角度考虑 制取石灰乳的原料是 从离子反应的角度思考 在母液中加入石灰乳的目的是 电解氯化镁的化学方程式是 在生产中 常涉及反应mgcl2 6h2o mgcl2 6h2o 该反应需要在hcl气氛中才能顺利完成 其理由是 4 提取mg oh 2后在剩余母液中加入一种常见的气态氧化剂 又可制取重要的化工原料溴单质 生成溴单质的化学反应的离子方程式是 生产中将溴单质从混合物中分离出来的方法是 这种方法的成功应用是基于溴单质具有性 以下是对生产溴单质所用的气态氧化剂寻找提供货源的设想 其中合理的是 a 从外地购买b 从本厂生产烧碱处循环c 从本厂生产镁单质处循环d 在当地新建生产工厂 从多种经营综合开发 打造大而强的现代化企业及本厂生产所需要的原料等方面来看 你认为该厂还可以再增加的生产项目是 解题指南 解答本题注意以下2点 1 精制食盐水的过程中各种试剂的作用 2 氯碱工业 海水提镁 海水提溴的生产流程 明确各步的化学反应原理 解析 1 过量的bacl2溶液 过量的naoh溶液和过量的na2co3溶液的作用分别是除 除mg2 除ca2 和过量的ba2 过滤后在滤液中加入适量盐酸的作用是除去过量的oh 和 故粗盐中加入过量的na2co3溶液发生的反应为在滤液中加入盐酸至溶液呈中性发生的反应为 2 电解饱和食盐水的化学方程式是2nacl 2h2o 2naoh h2 cl2 3 从充分利用当地海洋化学资源 提高生产与经济效益的角度考虑 制取石灰乳的原料是贝壳 加石灰乳的作用是富集mg2 制取mg oh 2 电解熔融氯化镁的化学方程式是mgcl2 熔融 mg cl2 mgcl2在加热时水解程度较大 通入hcl可抑制mg2 水解 4 生成溴单质的离子方程式是2br cl2 br2 2cl 利用溴易挥发的性质 通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出 电解nacl溶液 电解熔融的mgcl2均可制得cl2 利用氯气的性质可增加生产项目 生产盐酸 制漂白粉 或漂粉精 消毒液等 答案 1 2 3 贝壳 制取氢氧化镁 mgcl2 熔融 mg cl2 抑制mgcl2 mg2 水解 4 2br cl2 br2 2cl 通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出挥发 b c 生产盐酸 制漂白粉或消毒液等 回答一项即可 变式训练 工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示 1 电解饱和食盐水常用离子交换膜电解槽和隔膜电解槽 离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是 电解槽中的阳极材料为 2 本工艺流程中先后制得br2 caso4和mg oh 2 能否按br2 mg oh 2和caso4的顺序制备 原因是 3 溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多 四氯化碳与水不互溶 故可用于萃取溴 但在上述工艺中却不用四氯化碳 原因是 解析 1 本小题属于对识记性知识的考查 离子交换膜常分为阳离子交换膜和阴离子交换膜 阳离子交换膜只允许阳离子和水分子自由通过 阴离子交换膜只允许阴离子和水分子自由通过 电解槽中离子交换膜和隔膜的作用一方面是使产品纯净 另一方面可防止氯气和氢气及氢氧化钠溶液的反应 因此通常采用阳离子交换膜 只允许阳离子通过 电解槽的阳极材料不能用活泼金属材料作电极 否则活泼金属先失去电子被氧化 2 如果先沉淀mg oh 2 也就是在溶液中先加入石灰水 由于caso4是一种微溶物 这样会导致mg oh 2沉淀中夹杂caso4沉淀 致使产品不纯 3 可从经济 对环境的危害去分析 工业上从海水中提取溴 通常是将氯气通入提取粗盐后的苦卤中 将溶液中的溴离子转化为溴单质 生成的溴单质仍然溶解在水中 可以通过鼓入热空气或水蒸气的方法 将溴从溶液中吹出 冷凝后得到粗溴 再通过精制可以得到高纯度的溴单质 若用四氯化碳萃取溴 工艺复杂 设备投资大 经济效益低 同时由于溴和四氯化碳都是有毒物质 且溴具有挥发性 会对环境造成污染 答案 1 阳离子 或na 水分子钛 或石墨 2 不能如果先沉淀mg oh 2 则沉淀中会夹杂有caso4沉淀 产品不纯 3 四氯化碳萃取法工艺复杂 设备投资大 经济效益低 环境污染严重 1 保护环境已成为人类的共识 人类应以可持续发展的方式使用资源 以合理的方式对废物进行处理并循环使用 下列做法不利于环境保护的是 a 发电厂的煤经脱硫处理b 将煤转化为水煤气作燃料c 回收并合理处理聚乙烯塑料废物d 电镀废液经中和后直接排放 解析 选d 对煤进行脱硫处理 目的是减少so2的排放 将煤转化为水煤气 也称煤的气化 可以提高煤的燃烧效率 减少因不完全燃烧而产生co的污染 回收并合理处理聚乙烯塑料废物 可减少白色污染 电镀废液中往往含重金属离子或cn 等 必须进行处理后方可排放 仅中和处理后的废液是不能排放的 2 以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是 a 乙烯聚合为聚乙烯高分子材料b 甲烷与氯气制备一氯甲烷c 以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜d 用sio2制备高纯硅 解析 选a 绿色化学原子经济性的要求是反应中原子的利用率最高 生产过程中无污染等 根据题目给出的各个选项中的反应 可以看出只有a选项中加聚反应符合 3 2013 南京模拟 从海带中提取碘单质 成熟的工艺流程如下 下列关于海水制碘的说法 不正确的是 干海带海带灰悬浊液滤液碘水i2的ccl4溶液i2a 实验室在蒸发皿中灼烧干海带 并且用玻璃棒搅拌b 含i 的滤液中加入稀硫酸和双氧水后 碘元素发生氧化反应c 在碘水中加入几滴淀粉溶液 溶液变蓝色d 碘水加入ccl4得到i2的ccl4溶液 该操作为 萃取 解析 选a a项 灼烧干海带应在坩埚中进行 且用盖子盖上 不用搅拌 选项a错误 b项 双氧水在酸性介质中把i 氧化为i2 2i h2o2 2h 2h2o i2 c项 i2使淀粉变蓝是i2的特征反应 d项 i2在ccl4中的溶解度远大于在水中的溶解度 故ccl4能够将i2从碘水中萃取出来 4 天然海水中主要含有na k ca2 mg2 cl br 等离子 火力发电燃煤排放的含so2的烟气可利用海水脱硫 其工艺流程如图所示 a 天然海水ph 8的原因是海水中的 水解b 氧化 是利用氧气将h2so3 等氧化生成c 反应 稀释 时加天然海水的目的是中和 稀释经氧气氧化后海水中生成的酸d 排放 出来的海水中的物质的量浓度与进入吸收塔的天然海水相同 解析 选d 1 水解使天然海水呈弱碱性 2 含so2的烟气经天然海水吸收塔吸收 氧化 转化为 故的物质的量浓度大于进入吸收塔的天然海水 d不正确 5 以海水为原料可制取mg 氯气 br2 碘等 1 写出镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式 2 下列有关海水综合利用的说法正确的是 a 海水中含有钾元素 只需经过物理变化就可以得到钾单质b 海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化c 从海水中可以得到mgcl2 电解熔融mgcl2可制备镁d 从海带中提取碘单质的过程不涉及氧化还原反应 3 液溴呈色 提取单质溴时常将氯气通入苦卤 海水晒盐后得到的母液 中 将其中的溴离子氧化 反应的离子方程式为 4 加碘食盐中的含碘物质是 碘加热时变成紫色的碘蒸气 这一过程叫 解析 海水中的元素都以化合态形式存在 由海水提取钾 碘等是由化合态转化为游离态 故都需经过氧化还原反应 海水制盐过程不发生化学变化 属于物理变化 答案 1 2mg co22mgo c 2 c 3 深红棕cl2 2br 2cl br2 4 kio3升华 6 1 下列属于温室气体的是 填序号 so2 co2 n2 o3 2 处理废水时加入明矾可作为混凝剂以吸附水中的杂质 明矾的化学式为 漂白粉可用来杀菌消毒 工业上利用氯气和石灰水制取漂白粉反应的化学方程式是 3 低碳经济是以低能耗 低污染 低排放为基础的经济模式 上海世博会的亮点之一是实现 二氧化碳零排放 现在人们使用乙醇汽油作为汽车燃料充分体现了低碳经济 物质的量相同的乙醇与汽油 设为c8h18 均完全燃烧产生的co2的物质的量之比为 4 废旧的钢圈 轮胎应投入如图所示 填 a 或 b 标志的垃圾桶中 5 下列污水处理方法只涉及物理变化的是 a 过滤法b 氧化还原法c 中和法d 化学沉淀法 解析 1 产生温室效应的气体是二氧化碳 2 明矾是十二水硫酸铝钾 氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙 3 一分子乙醇燃烧生成两分子二氧化碳 一分子汽油燃烧生成八分子二氧化碳 4 废旧的钢圈 轮胎属于可回收利用垃圾 应投入a中 5 过滤法是利用物质的溶解性将难溶于水的物质从水溶液中分离出来的过程 而氧化还原法 中和法 化学沉淀法均是利用化学反应进行的物质分离方法 答案 1 2 kal so4 2 12h2o2cl2 2ca oh 2 cacl2 ca clo 2 2h2o 3 1 4 4 a 5 a 1 2012 天津高考 根据下列物质的化学性质 判断其应用错误的是 a 酒精能使蛋白质变性 可用于杀菌消毒b cao能与so2反应 可作工业废气的脱硫剂c 明矾水解时产生具有吸附性的胶体粒子 可作漂白剂d 镧镍合金能大量吸收h2形成金属氢化物 可作储氢材料 解析 选c 75 的酒精有杀菌消毒的作用 原理是使病菌的蛋白质变性而死亡 所以a正确 氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙 起到除二氧化硫的作用 所以b正确 明矾放到自来水中 铝离子水解生成氢氧化铝胶体 吸附杂质起到净水作用 所以c错误 过渡金属的某些合金有吸附氢气的作用 所以d正确 2 2012 四川高考 下列关于 化学与健康 的说法不正确的是 a 服用铬含量超标的药用胶囊会对人体健康造成危害b 食用一定量的油脂能促进人体对某些维生素的吸收c 血液透析 利用了胶体的性质d 光化学烟雾不会引起呼吸道疾病 解析 选d 3 2012 江苏高考 化学在资源利用 环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用 下列做法与社会可持续发展理念相违背的是 a 改进汽车尾气净化技术 减少大气污染物的排放b 开发利用可再生能源 减少化石燃料的使用c 研发可降解高分子材料 减少 白色污染 d 过度开采矿物资源 促进地方经济发展 解析 选d a项 汽车尾气中含有氮氧化物等有害气体 改进净化技术 可以减少污染物的排放 有利于社会可持续发展 b项 化石燃料是不可再生资源 且化石燃料使用过程中易产生污染 减少化石燃料的使用有利于社会可持续发展 c项 白色污染 是聚乙烯等难以降解的塑料产生的污染 研发使用可降解塑料有利于保护环境 有利于可持续发展 d项 矿物资源大多为不可再生资源 且矿物资源开采使用过程中易导致污染 不利于社会可持续发展 4 2011 北京高考 垃圾分类有利于资源回收利用 下列垃圾归类不合理的是 解析 选b 废易拉罐为金属铝制品或铁制品 可加工回收金属铝或铁 为可回收物 a正确 废塑料瓶目前大部分是聚对苯二甲酸乙二酯 聚酯 pet 或聚乙烯 pe 制品 回收可用于再生造粒 重新制造pet瓶或纺丝制造纤维等 故废塑料瓶为可回收物 b错误 废荧光灯管中含有微量汞 散入大气危害人们的健康 因此属于有害垃圾 c正确 废纸的主要成分为纤维素 不可再生 废纸是可燃垃圾 d正确 5 2011 北京高考 下列与处理方法对应的反应方程式不正确的是 a 用na2s去除废水中的hg2 hg2 s2 hgs b 用催化法处理汽车尾气中的co和no co no c no2c 向污水中投放明矾 生成能凝聚悬浮物的胶体 al3 3h2oal oh 3 胶体 3h d 用高温催化氧化法去除烃类废气 cxhy 催化剂 解析 选b hgs为难溶于水的黑色沉淀 故废水中加入na2s时发生反应hg2 s2 hgs a正确 no2为污染性气体 是引起光化学烟雾的原因之一 用催化剂处理汽车尾气中的co和no不能再生成污染性气体 发生的反应为2no 2co 2co2 n2 b错误 明矾的成分为kal so4 2 12h2o 向污水中投放明矾 al3 发生水解生成al oh 3胶体 能吸附水中的悬浮物杂质 反应为al3 3h2oal oh 3 胶体 3h c正确 烃类物质为碳氢化合物 高温下发生燃烧反应d正确 催化剂 6 2009 天津高考 海水是巨大的资源宝库 在海水淡化及综合利用方面 天津市位居全国前列 从海水中提取食盐和溴的过程如下 1 请列举海水淡化的两种方法 2 将nacl溶液进行电解 在电解槽中可直接得到的产品有h2 或h2 3 步骤 中已获得br2 步骤 中又将br2还原为br 其目的是 4 步骤 用so2水溶液吸收br2 吸收率可达95 有关反应的离子方程式为 由此反应可知 除环境保护外 在工业生产中应解决的主要问题是 5 某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法 查阅了有关资料 br2的沸点为59 微溶于水 有毒性和强腐蚀性 他们参观生产过程后 绘制了如下装置简图 请你参与分析讨论 图中仪器b的名称 整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管 其原因为 实验装置气密性良好 要达到提纯溴的目的 操作中如何控制关键条件 c中液体产物颜色为 为除去该产物中仍残留的少量cl2 可向其中加入nabr溶液 充分反应后 再进行的分离操作是 解析 本题考查海水中提取溴的实验 电解nacl溶液的方程式为2nacl 2h2o 2naoh cl2 h2 其中cl2有可能与naoh反应会生成naclo 步骤 中