2011届新人教高三化学一轮复习讲练析学案10-3：海洋资源利用与海洋化工

七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 新人教高三化学专题复习新人教高三化学专题复习 10 310 3 海洋资源利用与海洋化工 海洋资源利用与海洋化工 新考纲测试目标和能力要求新考纲测试目标和能力要求 了解海水的综合利用 了解化学科学发展对自然资源利用的作用 典例解析典例解析 海水化学资源是指海水中所含有具有经济价值的化学物质 作为地球上最大的连续矿 体的海洋水体 其中已发现 80 余种化学元素 在这些元素中 有的其含量虽然甚微 但由 于海洋水体积巨大 约为 13 7 亿立方千米 所以它们在海水中的总量非常丰富 目前 人们已能直接从海水中提取稀有元素 化合物和核能物质 如从海水中提取镁 溴 碘 钾 铀 和重水等 其中有的资源已进入工业化生产 有的正在研究之中 例例 1 1 广东卷第 20 题 海水的综合利用可以制备金属镁 其流程如下图所示 1 若在空气中加热 MgCl2 6H2O 生成的是 Mg OH Cl 或 MgO 写出相应反应的化学方 程式 用电解法制取金属镁时 需要无水氯化镁 在干燥的 HCl 气流中加热 MgCl2 6H2O 时 能得到无水 MgCl2 其原因是 2 Mg OH 2沉淀中混有的 Ca OH 2应怎样除去 写出实验步骤 3 实验室里将粗盐制成精盐的过程中 在溶解 过滤 蒸发三个步骤的操作中都要用 到 玻璃棒 分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的 溶解时 过滤时 蒸发时 解析 解析 本题以海水制取金属镁为载体 较全面地考查了化学基本概念 基本原理 元 素化合物和化学实验的基础知识 考查了学生的推理能力和实验基本操作能力 第 1 问根据提示的产物即可写出有关化学方程式 MgCl2 6H2OMg OH Cl HCl 5H2O MgCl2 6H2OMgO HCl 5H2O 或 Mg OH Cl MgO HCl 从前面的反应方程式可知 空气中加热无法得到无水氯化镁 要得到无 七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 水氯化镁 必须防止其水解 根据氯化镁水解显酸性 干燥的 HCl 气流可以抑制 MgCl2 水解 同时能带走 MgCl2 6H2O 受热产生的水气 第 2 问考查了除杂的基本操作 粗略看都为碱 无法通过反应除去 Ca OH 2 仔 细分析两种物质的性质差异 发现 Mg OH 2难溶而 Ca OH 2微溶 利用这一性质差别 可 以加入 MgCl2溶液 充分搅拌后过滤 沉淀用水洗涤即可除杂 第 3 问考查了玻璃棒在溶解 过滤 蒸发过程中的使用目的 属基本操作能力考 查 溶解时能加速溶解 过滤时能防止外洒 蒸发时能防止液滴或晶体飞溅 答案 答案 1 MgCl2 6H2OMg OH Cl HCl 5H2O MgCl2 6H2OMgO HCl 5H2O 或 Mg OH ClMgO HCl 在干燥的 HCl 气流中 抑制了 MgCl2水解 且带走 MgCl2 6H2O 受热产生的水气 故能得到无水 MgCl2 2 加入 MgCl2溶液 充分搅拌 过滤 沉淀用水洗涤 3 搅拌 加速溶解 使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗 防止外洒 搅拌 防止因局 部过热液滴或晶体飞溅 例例 2 2 我国首创以铝 空气 海水电池作为能源的新型海水标志灯 它以海水为电解 质溶液 靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 只要把灯放入海水中数分钟 就会发 出耀眼的白光 则该电源负极材料为 正极材料为 正 负极反 应分别为 解析解析 Al O2 空气 之间的氧化还原反应为 4Al 3O2 2Al2O3 将该反应 与原电池的原理 Al 的导电性等知识进行综合分析可知 铝既是负极反应物 又是负极 材料 O2是正极反应物 正极材料应该选择还原性比 Al 弱的导电性强的材料 如石墨等 Al O2的氧化反应 还原反应分别为 Al Al 3e Al3 4 4Al 12e 4Al3 O2 O2 2H2O 4e 4OH 3 3O2 6H2O 12e 12OH 答案答案 负极材料为铝 正极材料为石墨 负极反应 4Al 12e 4Al3 正极反应 3O2 6H2O 12e 12OH 例例 3 3 氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料 工业上主要通过电解氯化钠饱 和溶液的方法获得氢氧化钠 我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽 写出电解饱和氯化钠溶液时电极反应和总的离子反应方程式 阳极 阴极 总反应 离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极 其原因是 阴极一般用 碳钢网制成 阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室 其作用是 为使电解氯化钠的速度加快 下列措施可行的是 A 增大阴极碳钢网的面积 B 提高饱和氯化钠溶液的温度 C 加大阴极与阳极间的距离 D 提高电解时电源电压 如果将某离子交换膜电解槽的 电解时电压增大到原来的 2 倍 电解时的电流 强度增大到原来的 2 倍 电解时温度从 30 提高到 60 则电解速率一定会达到原来 2 倍的是 其原因是 七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 解析解析 电解氯化钠的速率与单位时间通过的电量 离子迁移的速率有关 依据电解反 应原理 阳极反应 2Cl 2e Cl2 氧化反应 阴极反应 2H 2e H2 还原 反应 电解饱和食盐水的总反应可以表示为 阳极产生的 Cl2不易腐蚀金属钛 既能防止阴极产生的 H2和阳极产生的 Cl2相混合 而引起爆炸 又能避免氯气和氢氧化钠溶液作用而影响烧碱的质量 由以上的知识很容易判断出 A B D 能是反应速度加快 实质上就是单位时间内流过电路的电量 当电解时电压增大到原来的 2 倍 电解池的 电阻可能发生变化 电解时的电流强度不一定增大到原来的 2 倍 电解时温度从 30 提高 到 60 电解池的内阻会有所降低 但并不一定恰好降低为原来的一半 当电解时的电流 强度增大到原来的 2 倍 单位时间内流过电路的电量恰好为原来的 2 倍 发生反应的物质 的量也恰好为原来的 2 倍 即反应速率为原来的 2 倍 专题预测与训练专题预测与训练 一 选择题一 选择题 1 关于电解 NaCl 水溶液 下列叙述正确的是 A 电解时在阳极得到氯气 在阴极得到金属钠 B 若在阳极附近的溶液中滴入 KI 试液 溶液呈棕色 C 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液 溶液呈无色 D 电解一段时间后 将全部电解液转移到烧杯中 充分搅拌后溶液呈中性 2 是非常重要的资源 下列关于水的说法错误的是 A 蒸馏法是海水淡化的方法之一 B 淡水的密度小于海水的密度 C 融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D 0 以上 温度越高 水的密度越小 3 列广告用语在科学上没有错误的是 A 这种饮料中不含任何化学物质 B 这种蒸馏水绝对纯净 其中不含任何离子 C 这种口服液含丰富的氮 磷 锌等微量元素 D 没有水就没有生命 4 时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是 A 水中的氧气少了B 水中的亚硝酸盐浓度大了 C 水中的钙镁离子多了D 水中的二氧化碳多了 5 某些化学试剂可用于净水 水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为 Al2 OH nClm yH2O X 式中 m 等于 A 3 n B 6 n C 6 n D 3 n 6 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器 用石墨作电极电解 饱和氯化 钠溶液 通电时 为使 Cl2被完全吸收 制得有较强杀菌能力的 消毒液 设 计了如图的装置 则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正 确的是 A a 为正极 b 为负极 NaClO 和 NaCl B a 为负极 b 为正极 NaClO 和 NaCl 七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 C a 为阳极 b 为阴极 HClO 和 NaCl D a 为阴极 b 为阳极 HClO 和 NaCl 二 填空题二 填空题 7 7 往有机聚合物中添加阻燃剂 可增加聚合物的使用安全性 扩大其应用范围 例如 在 某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型 Mg OH 2 树脂可燃性大大降低 该 Mg OH 2的生产工艺如下 精制卤水中的 MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁 Mg OH 2 xClx mH2O 反应的化学方程式为 合成反应后 继续在 393K 523K 下水热处理 8h 发生反应 Mg OH 2 xClx mH2O 1 Mg OH 2 MgCl2 mH2O 2 x 2 x 水热处理后 过滤 水洗 水洗的目的是 阻燃型 Mg OH 2具有晶粒大 易分散 与高分子材料相容性好等特点 上述工艺 流程中与此有关的步骤是 已知热化学方程式 Mg OH 2 s MgO s H2O g H1 81 5kJ mol 1 Al OH 3 s Al2O3 s H2O g H2 87 7kJ mol 1 1 2 3 2 Mg OH 2和 Al OH 3起阻燃作用的主要原因是 等质量 Mg OH 2和 Al OH 3相比 阻燃效果较好的是 原因是 常用阻燃剂主要有三类 A 卤系 如四溴乙烷 B 磷系 如磷酸三苯酯 C 无机 类 主要是 Mg OH 2和 Al OH 3 从环保的角度考虑 应用时较理想的阻燃剂是 填 代号 理由是 8 海带中含有丰富的碘 为了从海中提取碘 某研究性学习小组设计并进行了以下实验 请填写下列空白 1 步骤 灼烧海带时 除需要三脚架外 还需要用到的实验仪器是 从下列仪器中选出所需的仪器 用标号字母填写在空白处 A 烧杯 B 坩埚 C 表面皿 D 泥三角 E 酒精灯 F 干燥器 2 步骤 的实验操作名称是 步骤 的目的是从含碘苯溶液中分离出单 质碘和回收苯 该步骤的实验操作名称是 3 步骤 反应的离子方程式 或 4 步骤 中 某学生选择用苯来提取碘的理由是 石灰乳 精制卤水 合成 水热处理 过滤 水洗 表面处理 过滤水洗 干燥 七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 5 请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还有单质碘的简单方法 9 海带中含有丰富的碘 一般以 I 存在 可用离子交换法来提取海带中的碘 其步骤如 下 用水浸泡海带 浸出液中含 I 和褐藻糖胶 用溶液调节浸出液的 pH 至 12 左右 使褐藻糖胶转化为褐藻糖酸钠而呈絮状沉淀析 出 静置澄清 用倾析法倾出清液 用溶液调节清液的 pH 至 1 5 2 滴入 NaClO 此时清液变成棕褐色 此时应控制 NaClO 的用量 只使部分 I 氧化为 I2 故无沉淀生成 a 写出 NaClO 与 I 反应离子方程式 此时碘元素主要存在的形式为 b 在实际操作中 为什么不能加入过量 NaClO 而 I 使完全氧化 结合以下各步操作考 虑这个问题 将棕褐色的溶液通过氯型强碱性阴离子交换树脂 以 R Cl 表示 柱 待溶液全 部通过后 树脂呈黑红色 流出液无色 写出上述交换反应方程式 从柱的下端加入适当浓度的 NaOH 溶液 浸没树脂 静置一段时间以后 树脂恢复为 原来的颜色 放出柱中无色液 称 A 液 于烧杯中 此时 A 液中所含的离子有 树脂上的离子有 所发生反应的离子方程式为 将 NaCl 溶液加入柱中 浸没树脂 静置一段时间以后 慢慢放出无色溶液 称 B 液 于另一烧杯中 此时 B 溶液含有的离子有 树脂上存在的离子有 往 A 液中滴加 H2SO4溶液并不断搅拌 直到棕黑色沉淀不再继续形成为止 静置澄 清 上述反应的离子方程式是 B 液用 H2SO4酸化后 滴加 NaNO2至棕黑色沉淀不再继续形成为止 反应产物中有 N2 静置澄清 上述反应的离子方程式是 合并 7 8 两步所得到的沉淀及少量清液 进行离心分离 得到粗碘 置于放有浓 H2SO4的干燥器中进行干燥 粗碘不宜在烘箱中干燥 其原因是 10 海水是取之不尽的化工原料资源 从海水中可提取各种化工原 料 下图是工业上对海水 的几项综合利用的示意图 试回答下列问题 粗盐中含有 Ca2 Mg2 SO42 等杂质 精制时所用试剂为 A 盐酸 B BaCl2溶液 C NaOH 溶液 D Na2CO3溶液 加入试剂的顺序是 电解饱和食盐水时 与电源正极相连的电极上发生的反应为 与电源负极线连的电极附近溶液 pH 变大 不变 变小 若 1mol 电子的电量为 96500C 则用电流强度为 100A 的稳恒电流持续电解 3 分 13 秒 则在两极上共可收集到气 体 mL S T P 若保证电解后饱和食盐水的浓度不变 则可采取的方法是 由 MgCl2 6H2O 晶体脱水制无水 MgCl2时 MgCl2 6H2O 晶体在 气氛中加热脱水 该气体的作用是 电解无水 MgCl2所得的镁蒸气可以在下列 气体中冷却 A H2 B N2 C CO2 D O2 七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 11 2005 年高考广东理综 海水占地球总储水量的 97 2 若把海水淡化和化工生产结 合 起来 既可以解决淡水资源缺乏的问题 又可以充分利用海洋资源 1 海水中含有大量的氯化钠 氯化钠中的金属元素位于元素周期表第 族 2 目前国际上实用的 海水淡化 主要技术之一是蒸馏法 蒸馏法是将海水变成蒸汽 蒸汽经过冷却而得高纯度淡水 由此可判断蒸馏法是 填物理变化 化学变化 3 工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品 反应式为 食盐 H2O NaOH H2 Cl2 未配平 该反应中食盐的化学式是 利用电解所得气 体制 36 5 的浓盐酸 1000t 最少需要消耗食盐 t 4 近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收 二氧化硫的方法 该方法的流程如下 写出 的化学反应方程式 上述亚硫酸氢钠与甲醛经过一定反应 可以合成俗称 吊白块 雕白粉 的物质 因吊白块对人体有害 不能用于食品漂白 其结构简式为 HOCH2SO3Na 根据其结构特点 吊白块能发生的反应有 A 皂化反应 B 聚合反应C 与金属钠反应D 氧化反应 12 工业上从海水中提取溴可采用如下方法 向海水中通入 Cl2 将海水中的溴化物氧化 其离子方程式为 向上述混合液中吹入热空气 将生成的溴吹出用纯碱溶液吸收 其方程式为 将 所得溶液中用 H2SO4酸化 使 NaBr NaBrO3中的溴转化为单质溴 再用有机溶 剂提取溴后还可得到副产品 Na2SO4 写出这一过程的化学方程式 这样得到的溴中还混有少量 Cl2 怎样除去 13 亚氯酸钠 NaClO2 是一种重要的含氯消毒剂 主要用于水的消毒以及砂糖 油脂的 漂 白与杀菌 以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图 七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 已知 NaClO2的溶解度随温度升高而增大 适当条件下可结晶析出 NaClO2 3H2O 纯 ClO2易分解爆炸 一般用稀有气体或空气稀释到 10 以下安全 1 160 g L NaOH 溶液的物质的量浓度为 若要计算该溶液的质量分 数 还需要的一个条件是 用文字说明 2 发生器中鼓入空气的作用可能是 选填序号 a 将 SO2氧化成 SO3 增强酸性 b 稀释 ClO2以防止爆炸 c 将 NaClO3氧化成 ClO2 3 吸收塔内的反应的化学方程式为 吸收塔 的温度不能超过 20 其目的是防止 H2O2分解 写出 H2O2分解的化学方程式 4 在碱性溶液中 NaClO2比较稳定 所以吸收塔中应维持 NaOH 稍过量 判断 NaOH 是 否过量的简单实验方法是 5 吸收塔中为防止 NaClO2被还原成 NaCl 所用还原剂的还原性应适中 除 H2O2外 还可以选择的还原剂是 选填序号 a Na2O2 b Na2S c FeCl2 d PbO 悬浊液 6 从滤液中得到 NaClO2 3H2O 粗晶体的实验操作依次是 选填序号 A 蒸馏 B 蒸发 C 灼烧 D 过滤 E 冷却结晶 要得到更纯的 NaClO2 3H2O 晶体必须进行的操作是 填操作名称 三 计算题三 计算题 14 20 时食盐的溶解度为 36g 取一定量该温度下的饱和食盐水用惰性电极进行电解 当 阳极析出11 2L 标准状况 气体时 食盐完全电解 所得溶液密度为1 20g mL 试计 算 1 电解时 饱和食盐水的质量 2 电解后溶液中 NaOH 的物质的量浓度 3 要使溶液恢复原状态 需加入多少克什么物质 参考答案 1 B 2 D 3 D 4 B 5 B 6 B 7 2MgCl2 2 X Ca OH 2 2mH2O 2 Mg OH 2 XClx mH2O 2 X CaCl2 除去附着在 Mg OH 2表面的可溶性物质 MgCl2 CaCl2 等 表面处理 Mg OH 2和 Al OH 3受热分解时吸收大量的热 使环境温度下降 同时生成的耐 高温 稳定性好的 MgO Al2O3覆盖在可燃物表面 阻燃效果更佳 Mg OH 2 Mg OH 2 的吸热效率为 81 5kJ mol 1 58g mol 1 1 41 kJ g 1 Al OH 3的吸热效率为 87 7kJ mol 1 78g mol 1 1 12 kJ g 1 等质量的 Mg OH 2比 Al OH 3吸热多 C 四溴乙烷 磷酸三苯酯沸点低 高温时有烟生成 且高温时受热分解产生有毒 有害 的污染物 无机类阻燃剂 Mg OH 2和 Al OH 3无烟 无毒 腐蚀性小 8 1 BDE 2 过滤 蒸馏 3 2I MnO2 4H Mn2 I2 2H2O 4 苯与水互不相溶 碘在苯中的溶解度比在水中大 七彩教育网 教学资源免费共享平台 分享资源价值 想下想下载载更多高中精品更多高中精品资资源源请请点点击击 天天权权之光之光 5 取少量提取碘后的水溶液于试管中 加入几滴淀粉试液 观察是否出现蓝色 如 果变蓝 说明还是单质碘 9 a 2I ClO 2H I2 Cl H2O I3 b 保留一部分使 I2与形成 I3 这样既可通过离子交换树脂进行富集 又可增加离子交换 树脂的交换容量压力 此时一个 I3 所占的位置也只相当于一个 I 的位置 如果 I 全 都氧化为 I2 则无法在阴离子交换树脂上进行阴离子交换 R Cl I3 R I3 Cl R Cl I R I Cl 所得棕褐色的溶液中含的主要阴离子是 I3 I 通过氯型强碱性阴离交换树脂时 阴离 子与 Cl 交换 柱上有 R I3呈黑红色 流出液含 Cl 呈无色 IO3 I 还有 Na OH I OH 还有 IO3 3I2 6OH 5I IO3 3H2O 由于 I 多 交换机率大 所以树脂