人教版选修2 第二单元 课题2 海水的综合利用 学案.doc

课题2海水的综合利用海水中盐的开发和利用自读教材夯基础1海水制盐(1)海水制盐的方法有三种：蒸发法、电渗析法和冷冻法。(2)目前，海水制盐的方法仍以蒸发法(盐田法)为主，其原理是海水经蒸发浓缩，达到饱和后析出食盐晶体，分离后所得到的母液叫苦卤。(3)盐田选择的条件：作为盐田必须符合的条件有三个。有平坦空旷的海滩，潮汐落差大空气干燥、多风、少雨远离江河入海口(4)流程：2食盐资源的利用(1)电解饱和食盐水的反应原理：阳极：2cl2e=cl2。阴极：2h2e=h2。总反应的化学方程式：2nacl2h2o2naohh2cl2。(2)氯碱工业：生产装置：离子交换膜电解槽。生产过程：精制的饱和食盐水进入阳极室，纯水(加入一定量的naoh溶液)加入阴极室。通电时，h2o在阴极表面放电生成h2，na穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有naoh；cl在阳极表面放电生成cl2。跟随名师解疑难(1)离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，避免了两极产物混合，从而得到较纯净的naoh、cl2、h2。(2)采用饱和食盐水是为了减少cl2的溶解。(3)充入阴极区的水中加入少量naoh，是为了增强导电性。(4)工业生产中常用石墨作阳极，用铁作阴极。剖析典例探技法例1氯碱厂电解饱和食盐水制取naoh的工艺流程示意图为：依据示意图完成下列填空：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的离子方程式为_。与电源负极相连的电极附近，溶液ph_(填“不变”、“升高”或“下降”)。(2)工业食盐含ca2、mg2等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为_。(3)如果粗盐中so含量较高，必须添加钡试剂除去so，该钡试剂可以是_(选填a，b，c)。aba(oh)2bba(no3)2 cbacl2(4)为有效除去ca2、mg2、so ，加入试剂的合理顺序为_(选填a、b、c)。a先加naoh，后加na2co3，再加钡试剂b先加naoh，后加钡试剂，再加na2co3c先加钡试剂，后加naoh，再加na2co3(5)脱盐工序中利用naoh和nacl在溶解度上的差异，通过_、冷却、_(填写操作名称)除去nacl。(6)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止cl2与naoh反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，cl2与naoh充分接触，产物仅是naclo和h2，相应的化学方程式为_。名师解析(1)电解食盐水时，与电源正极相连的电极发生的反应是2cl2e=cl2，与电源负极相连的电极发生的反应是2h2e=h2，消耗h，即产生oh，所以溶液的ph升高。(2)精制过程中，加入na2co3除去ca2(ca2co=caco3)；加入naoh除去mg2(mg22oh=mg(oh)2)，由于mg(oh)2的溶解度小于mgco3的溶解度，所以mg2与oh、co混合时，主要生成mg(oh)2沉淀。(3)除去so应选择ba2，如加入ba(no3)2，溶液中会引入杂质no，而加入bacl2或ba(oh)2均不会增加新的杂质。(4)除杂质时加入ba2和oh无先后之分，但na2co3一定在bacl2之后加入，因为co还要除去多余的ba2。(5)脱盐工序的目的是分离naoh和nacl，由于nacl溶解度小，因而nacl首先析出，其操作过程是蒸发、冷却、结晶，经过滤得到nacl晶体。(6)如无隔膜会发生如下反应cl22naoh=naclnacloh2o，电解食盐水溶液的化学方程式为2nacl2h2o2naohh2cl2，两反应的化学方程式相加得naclh2o nacloh2。答案(1)2cl2e=cl2升高(2)ca2co=caco3，mg22oh=mg(oh)2(3)ac(4)bc(5)蒸发过滤(6)naclh2onacloh2名师点睛粗盐的精制(1)目的：除去泥沙，使ca2、mg2、fe3、so等离子的含量达到要求。(2)原因：ca2、mg2等会在碱液中形成沉淀，破坏离子交换膜；同时杂质的存在会使制得的产品不纯。(3)试剂：bacl2(除去so)、naoh(除去mg2、fe3)、na2co3溶液(除去ca2及ba2)、稀盐酸(除去oh、co)。试剂的加入顺序：纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后。海水提溴自读教材夯基础1方法常用的一种海水提溴技术叫做吹出法。2原理brbr23过程(1)氯化(填化学方程式)：cl22br=br22cl。(2)吹出：产生的br2用空气吹出或用水蒸气使br2与其一起蒸出。(3)吸收(填化学方程式)：so2br22h2o=h2so42hbr；cl22hbr=2hclbr2。4注意事项(1)海水中的br浓度太低，一般不直接利用海水提溴，而是利用海水晒盐后的母液提溴。(2)氯气氧化br在ph3.5的条件下效果最好。剖析典例探技法例2海水中溴含量约为65 mgl1，从海水中提取溴的工业流程如下：(1)以上步骤中已获得游离态的溴，步骤又将之转变成化合态的溴，其目的是_。(2)步骤通入热空气或水蒸气吹出br2，利用了溴的_。a氧化性 b还原性c挥发性 d腐蚀性(3)以上流程中涉及的离子反应如下，请在下面短线上填入适当的化学计量数：_br2_co=_bro_br_co2(4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：_。(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用做溴的萃取剂的是_。a乙醇 b四氯化碳c烧碱溶液 d苯名师解析(1)由于海水中br的含量低，步骤中获得游离态的溴后，步骤中又将其转化为化合态的溴，其目的是富集溴。(2)步骤中用热空气或水蒸气吹出br2，主要是利用了溴的挥发性。(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。(4)溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式为so2br22h2o=h2so42hbr。(5)乙醇能与水互溶，不能用做萃取剂。答案(1)富集(或浓缩)溴(2)c(3)33153(4)so2br22h2o=2hbrh2so4(5)bd名师点睛用空气或h2o(g)将溴吹出，而不用ccl4萃取，因后者工艺复杂，设备投资大，经济效益低且对环境污染严重。海水提镁、海水提重水自读教材夯基础1海水提镁的基本反应原理海水 mg(oh)2mgcl2溶液mgcl26h2o晶体mgcl2mg(1)所加试剂：石灰乳，盐酸。(2)所用操作方法：过滤，浓缩，电解。(3)所发生的反应：mg22oh=mg(oh)2；mg(oh)22h=mg22h2o；mgcl2(熔融)mgcl2。2从海水中提取重水(1)提取重水(d2o)的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等，较为常用的方法是化学交换法。(2)硫化氢水双温交换法，反应的化学方程式为：h2o(l)hds(g)=hdo(l)h2s(g)。跟随名师解疑难(1)因为mg2发生水解，所以直接蒸干mgcl2溶液得不到mgcl2。应该先将mgcl2溶液蒸发浓缩，先得到mgcl26h2o晶体，然后在氯化氢的气氛中加热脱水，得到无水氯化镁。(2)工业上不用电解熔融mgo来制取mg，是因为mgo的熔点高，使其熔化时耗能大。剖析典例探技法例3海水综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示。(1)写出从海水中mg2到金属镁的化学方程式。_。(2)若在空气中加热mgcl26h2o，生成的是mg(oh)cl或mgo，写出相应的化学方程式：_。(3)mg(oh)2沉淀中混有ca(oh)2应怎样除去？写出实验步骤：_。名师解析(1)由工艺流程图各步得到的物质可写出反应的化学方程式。(2)根据cl、h、o三元素守恒可知，在空气中加热mgcl26h2o除生成mg(oh)cl或mgo外还生成hcl和h2o。(3)mg(oh)2难溶于水，ca(oh)2微溶于水，故要除去mg(oh)2中的ca(oh)2，需加入试剂让ca(oh)2转化为易溶于水的物质，经搅拌、过滤、洗涤即可达到目的。所加入试剂一般为mgcl2或mg(no3)2。答案(1)mg2ca(oh)2=ca2mg(oh)2，mg(oh)22hcl=mgcl22h2o，mgcl2mgcl2(2)mgcl26h2omg(oh)clhcl5h2o或mgcl26h2omgo2hcl5h2o(3)加入mgcl2溶液，充分搅拌，过滤、沉淀用水洗涤名师点睛海水提镁中化学平衡原理的应用(1)沉淀转化时的应用：向海水中加入沉淀剂ca(oh)2，由于c(oh)增大，mg(oh)2的溶解度小于ca(oh)2，则最大程度地将mg2转化为mg(oh)2沉淀。向mg(oh)2沉淀中加入盐酸，使沉淀mg(oh)2完全溶解。(2)脱水时的应用：在mgcl26h2o脱水变为mgcl2时，由于mgcl22h2omg(oh)22hcl水解平衡的存在，提供hcl气体环境，增大c(hcl)，抑制了mgcl2的水解，避免了mg(oh)2的生成。海水的综合利用(1)海水淡化。(2)海水中盐的开发和利用：(3)海水提溴：(4)海水提镁：电极产物的判断及电解的计算方法(1)电极产物的判断：阳极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极(金属活动顺序表ag以前)，则电极材料失电子，电极溶解。如果是惰性电极(pt、au、石墨)，则要看溶液中离子的失电子能力。阴离子放电顺序如下：s2ibrclohsonof。阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：aghg2fe3cu2hpb2sn2fe2zn2(h)al3mg2nak。注：此处(h)表示c(h)很小时的放电能力。(2)有关电解的计算方法：有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式，列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒，列等式求解。以电子守恒进行计算较为简便，应注意运用。1下列关于用离子膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是()a精制饱和食盐水注入阳极室bcl和oh透过阳离子膜进入阳极室c阴极区溶液使酚酞试液显红色d阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体解析：离子交换膜的功能是只允许阳离子和水分子通过而不允许阴离子和气体通过，因此cl不能透过离子交换膜，b不正确。答案：b2从海水中可以提取溴，主要反应为2brcl2=2clbr2，下列说法正确的是()a溴离子具有氧化性b氯气是还原剂c该反应属于复分解反应d氯气的氧化性比溴单质强解析：该反应为置换反应，氧化剂是cl2，还原剂是br，氧化产物是br2，氧化性：cl2br2，故a、b、c错误，d正确。答案：d3海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；电解得到产物。下列关于提取镁的说法中，不正确的是()a此法的优点之一是原料取自大海b进行步骤的目的是富集mgcl2c可用电解熔融氧化镁的方法制取镁d电解法冶炼金属要消耗大量的电能解析：氧化镁熔点较高，电解时需消耗大量电能，故一般电解熔融氯化镁制取金属镁，c项错误。答案：c4根据海水综合利用的工业流程图(如图所示)，判断下列说法正确的是()已知：mgcl26h2o受热生成mg(oh)cl和hcl气体等。a过程的提纯是物理过程，过程通过氧化还原反应可产生2种单质b在过程中将mgcl26h2o灼烧即可制得无水mgcl2c在过程、反应中每氧化0.2 mol br需消耗0.1 mol cl2d过程在生产中无需解决其对金属设备的腐蚀问题解析：过程需加入化学试剂通过发生化学反应生成沉淀后过滤除去杂质，故a不正确；将mgcl26h2o灼烧生成mgcl2需要在干燥的hcl气流中加热，b不正确；在过程中发生反应br2so22h2o2=2hbrh2so4，需要解决酸对设备的强腐蚀性问题，d不正确。答案：c5海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取nacl、mg(以mgcl2形式存在)和br2(以nabr的形式存在)及综合利用的生产流程简图：请回答：(1)海水制盐常用的方法是_。(2)mg(oh)2中加入盐酸后，要获得mgcl26h2o晶体，需要进行的实验操作依次为_。a蒸馏 b灼烧 c过滤d蒸发 e冷却结晶(3)利用mgcl26h2o可制得无水氯化镁，应采取的措施是_。(4)目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水，下列关于隔膜电解槽的叙述错误的是_。a离子交换膜的作用是防止氯气和氢氧化钠、氯气和氢气接触而发生反应b电解之前应除去ca2、mg2以防止电解时生成ca(oh)2、mg(oh)2堵塞离子交换膜c阴极产物为氢氧化钠和氢气d电解槽的阳极用金属铁网制成(5)采用“空气吸出法”由母液提溴时，要经过氯化、吹出、吸收三个过程，常用吸收剂是so2。在吸收过程中发生反应的化学方程式为_。解析：(1)海水制盐的方法有蒸发法(盐田法)、电渗析法、冷冻法等，其中以蒸发法为主。(2)由溶液中提纯易溶于水的晶体，常用蒸发、冷却结晶的方法。(3)由mgcl26h2o制无水mgcl2，如果直接加热mgcl26h2o不能得到无水mgcl2，应将mgcl26h2o在干燥的hcl气流中加热得无水mgcl2。(4)高子交换膜电解槽的阳极用碳棒制成，阴极为铁网，所以d错误。(5)用so2作还原剂，使br2转化为hbr，再用cl2将hbr氧化得到溴产品。答案：(1)蒸发法(盐田法)(2)dec(3)在hcl气流中脱水，防止mgcl2水解(4)d(5)so2br22h2o=h2so42hbr,2hbrcl2=2hclbr2高考感悟1(新课标全国卷改编)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法无法实现的是()a用混凝法获取淡水b提高部分产品的质量c优化提取产品的品种d改进钾、溴、镁等的提取工艺解析：混凝法仅能除去海水中悬浮杂质，无法获取淡水。答案：a2(安徽高考)我省盛产矿盐(主要成分