人教版必修2 第4章第1节 开发利用金属矿物和海水资源（第2课时） 学案 (1).doc

第2课时海水资源的开发利用学习目标核心素养建构1.了解海水资源及其利用。2掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。3了解海水综合利用的重要方向。知 识 梳 理一、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积的，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。【自主思考】1海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别？为什么？提示因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为100 (常压下)无需用温度计，因此可不用蒸馏烧瓶，而换为圆底烧瓶。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。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。【自主思考】2海水制盐属于物理变化，还是化学变化？提示海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出，因此属于物理变化。效 果 自 测1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。答案a2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)探究一、海水中水资源的利用【合作交流】1进行海水的蒸馏实验时，烧瓶中为什么要放入少量沸石？冷凝管中冷却水的流向如何？提示在烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，目的是防止液体暴沸；冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。2结合对本课时内容的预习，讨论海洋中哪些能源可转化为蒸馏海水时所需的热能？提示潮汐能、核能可转化为电能给蒸馏海水加热。【点拨提升】1海水蒸馏实验的操作步骤连接装置检查装置气密性向烧瓶中加入海水和碎瓷片接通冷却水给烧瓶加热收集蒸馏水停止对烧瓶加热待冷却至室温后停止通入冷却水整理仪器。2海水蒸馏实验的注意事项(1)烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸裂。(2)烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容积的。(3)冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果最好。(4)加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。(5)实验前认真检查装置的气密性。(6)当烧瓶中有少量液体时，停止加热。(7)实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。【典题例证1】海水是一个巨大的化学资源宝库，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nacl，电解熔融nacl可制备cl2d利用潮汐发电是将化学能转化为电能解析海水中的钾元素以化合态形式存在，要使化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，a不正确；海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，b不正确；电解熔融nacl可以制得na和cl2，c正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此d也不正确。答案c【学以致用1】下列关于海水知识的叙述不正确的是()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资源的利用包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用，海水水资源的利用包括海水淡化(同化工生产和能源技术相结合)和直接利用(循环冷却，冲厕等)，海水化学资源利用包括海水制盐，海水提mg、br2 、i2等，海水中某些金属元素的总储量很大，但富集程度却很低，故a、c、d正确，b错误。答案b探究二、海水化学资源的开发利用【合作交流】1目前，海水制盐所采用的方法大部分仍为盐田蒸发法，利用风能和太阳能使海水蒸发。这种古老方法有什么优点？(从经济效益方面考虑)提示盐田蒸发法具有产量高、耗能少、成本低、运输方便等优点。2阅读下面文字，交流讨论后面的问题：空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法：在预先经过酸化的浓缩海水中通入氯气使溴离子成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸，以达到富集的目的。然后，再用氯气将其氧化得到溴，最后蒸馏得到液溴。(1)通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，是利用了溴的什么性质？(2)除通过蒸馏提取液溴外，还有什么方法可提取液溴？提示(1)溴的沸点低，易挥发。(2)由于溴易溶于有机溶剂，还可用萃取的方法提取液溴。3下面流程图为海带中碘元素检验的实验步骤，据此思考回答问题。(1)海带灼烧前，为什么不用水冲洗海带表面的附着物，而是用刷子刷？(2)写出加入稀硫酸酸化的h2o2时发生的离子方程式。(3)根据什么现象证明海带中有碘元素。提示(1)为减少海带中i的流失，不能用水冲洗。(2)2ih2o22h=i22h2o(3)当加入淀粉溶液时，溶液变蓝，证明有i2生成，从而说明海带中含有碘元素。【点拨提升】1海水提溴海水提溴的主要方法是空气吹出法。(1)主要流程：(2)主要反应：cl22br=br22cl(氧化)br2so22h2o=2hbrh2so4(富集)cl22br=br22cl(提取)2海带中提碘(1)海带中含有碘元素的检验关键反应的反应原理：2h2ih2o2=i22h2o。实验步骤及证明方法：(2)海带中提碘流程：海带浸泡氧化过滤提纯碘单质。主要的化学反应原理：cl22ki=2kcli2。3海水提镁(1)主要反应原理：caco3caoco2caoh2o=ca(oh)2ca(oh)2mgcl2=mg(oh)2cacl2mg(oh)22hcl=mgcl22h2omgcl2(熔融)mgcl2(2)工艺流程。 【典题例证2】海水中溴元素以br形式存在，工业上用空气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 bfecl2 cna2so3 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)br2so22h2o=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【学以致用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，应用萃取分液。(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，过滤时所需仪器必有普通漏斗。答案(1)过滤萃取分液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易升华蒸馏烧瓶1海水开发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cl2处理hbr生成br2，d正确。答案c2某同学设计实验从海带中提取碘：滴加稀硫酸和双氧水在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌加四氯化碳并振荡过滤分液该实验的合理操作顺序是()abc d解析从海带中提取i2的流程为海带(加少量酒精)海带灰含i的水溶液i2的水溶液i2的有机溶液，故正确步骤为，选c。答案c3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的途径及原料的合理使用(用石灰乳而不用naoh)。答案d4从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是()解析灼烧海带应用坩埚，a选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，b选项错误；苯的密度比水的小，萃取i2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，c选项错误。答案d5海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请写出一种海水淡化的方法：_。(2)步骤获取br2的离子方程式为_。(3)步骤用so2水溶液吸收br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为br2so22h2o=h2so42hbr，在该反应中，还原剂是_(填化学式)。若反应中生成4 mol hbr，则消耗_mol so2。解析海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水淡化后得到nacl，电解其熔融态可生成na和cl2，利用生成的cl2氧化浓缩海水中的br得到br2，离子方程式为：cl22br=br22cl，然后通入空气，吹出br2，再用so2吸收br2，发生反应的化学方程式为：br2so22h2o=h2so42hbr，该反应中氧化剂为br2，还原剂为so2，反应中每生成4 mol hbr，则消耗2 mol so2，最后再向含hbr的溶液中通入适量cl2，蒸馏得到br2。答案(1)蒸馏法(或电渗析法，离子交换法等)(2)cl22br=br22cl(3)so22课时作业1许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能从海水中获得的物质是()acl2、br2、i2bna、mg、alc食盐、淡水 dnaoh、h2解析a、b、d中的物质必须经化学变化，才能够从海水中获取。答案c2地球上97%以上的水是海水，海水淡化可缓解淡水资源不足。下列方法中能将海水淡化的是()在海水中加入硝酸银，滤掉生成的沉淀蒸馏海水，将蒸汽冷凝将海水加压，使水分子通过半透膜以滤去盐分将海水暴晒，滤掉析出的盐a bc d解析中加入硝酸银虽然将cl除去，但同时生成nano3，达不到海水淡化的目的。是一种使用最早、最广泛的海水淡化方法。中使用了新型高分子材料半透膜，是一种新的海水淡化方法。中将海水暴晒，并不能除尽海水中的盐分，滤掉析出的盐后得到的是含盐的饱和溶液，不能将海水淡化。答案b3nacl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a bc d解析在氯碱工业中：2nacl2h2o2naohh2cl2，h2与cl2化合被水吸收可得盐酸。2nacl(熔融)2nacl2。在制纯碱工业中主要利用如下原理：naclco2nh3h2o=nahco3nh4cl；2nahco3na2co3h2oco2。答案a4从海水中提取的溴约占世界溴年产量的，从海水中提取溴的主要步骤可表示为()a氧化吸收吹出 b氧化吹出吸收c吹出氧化吸收 d吹出吸收氧化解析从海水中提取溴，先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质，再用热空气吹出后用碱液吸收。答案b5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的强，c、d不正确；酸性kmno4溶液能氧化br，但kmno4价格比较贵，不适合工业生产用。答案b621世纪以来，国与国之间因对海权的争夺引起的摩擦接连不断，在捍卫主权的同时，人们看重的是海洋这个巨大宝藏，下列有关海洋资源综合利用的说法不正确的是()a利用海水波浪发电是将动能转化为电能b从海水中提取溴单质一定伴有化学变化c从海水中提取mg时可电解熔融态的mgod积极研发海水直接冷却技术，可减少煤炭的使用量，有利于环境保护解析mgo熔点高，需电解熔融态的mgcl2。答案c7海洋是非常巨大的资源宝库，以下有关海洋资源开发和利用的说法，不正确的是()a海水中的元素种类很多，富集程度大b海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等c海水中除h2o外，还含有cl、na、k、mg、ca、s、f等多种元素d由于与岩石、大气和生物相互作用，海水中溶解和悬浮着大量无机物和有机物解析海水中的元素种类很多，但很多元素的富集程度却很低。答案a8检验海带中碘元素的实验中，发生如下反应：2h2ih2o2=i22h2o。下列对该反应的叙述中不正确的是()ai2为氧化产物bh2o2既作氧化剂又作还原剂c氧化性强弱顺序为h2o2i2d生成1 mol i2时转移2 mol电子解析，该反应中i2为氧化产物，h2o2作氧化剂，根据氧化性由强到弱的顺序为氧化剂氧化产物，所以氧化性h2o2i2；反应中每生成1 mol i2，转移2 mol电子。答案b9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)。(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_。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。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10随着全球淡水资源危机日益严重，世界各国都把目光投向了占全球总水量约97%的汪洋大海，希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。(1)海水淡化由来已久。二次大战时，一艘为盟军运送军事物资的商船遇难漂流到一座荒岛上。为了获取淡水，船员们将救生艇上的铜皮空气箱拆下，在空气箱上加盖一块边缘向内卷曲形成水槽的铜盖，做成一个简易蒸馏器。加热箱内的海水，水蒸气在盖顶冷凝后顺着边缘流进水槽，再滴入淡水桶内。根据上述文字的描述，为下图简易蒸馏器示意图补画铜盖。(2)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的后处理等。下列属于海水预处理的是_(填序号)。淡水收集除掉悬浮物杀灭海洋生物除掉海水中的盐分水质检测降低海水浑浊度(3)为了检验所收集的淡水中是否含有氯离子，通常采用的试剂是_。解析(2)中属于海水淡化后的处理，属于脱盐，属于海水预处理。(3)检验cl的方法是加入硝酸酸化的agno3溶液，看是否有白色沉淀生成。答案(1)如图(2)(3)agno3溶液和稀硝酸11镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下：(1)为了使mgso4转化为mg(oh)2，试剂可以选用_，要使mgso4完全转化为沉淀，加入试剂的量应_。(2)加入试剂后，能够分离得到mg(oh)2沉淀的方法是_。(3)试剂选用_；其反应的离子方程式为_。(4)无水mgcl2在熔融状态下，通电后产生镁和氯气，该反应的化学方程式为_。解析(1)工业上常加入廉价的石灰乳使海水中的mg