高中化学第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源第二课时海水资源的开发利用学案.docx

第二课时海水资源的开发利用学习目标核心素养1.知道海水淡化的意义和方法。2熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理。3会写相关反应的化学方程式。1.科学探究：认识海水资源的多样性和分散性；不断创新海水资源开发利用的途径和方法。2社会责任：树立海水资源保护意识和合理开发意识。一、海水水资源的利用1海水水资源的特点(1)表面积大：约占地球表面积的71%。(2)储水量大：约占地球总水量的97%。(3)成分复杂：除水外，还含有多种常量元素、微量元素。2海水水资源的利用方法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量的，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。二、海水化学资源的开发利用1海水中的化学元素2海水制盐3海带提碘(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(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。(3)开发海洋药物。1正误判断(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)2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，以除去所含离子答案C3下列方法中，不能实现海水淡化的是()A蒸馏法B电渗析法C过滤法D离子交换法答案C知识点一海水水资源的利用1.海水淡化三种方法的原理方法原理蒸馏法将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水电渗析法在外加直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子，得到去离子水2.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。【典例1】海水淡化是海岛地区获得淡水的重要手段，海水淡化是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程，其方法较多，如电渗析法、离子交换法等。下列方法中也可以用来进行海水淡化的是()A过滤法B蒸馏法C分液法D萃取法思路启迪解决此问题，首先要掌握海水淡化的原理，其次要明确各类分离提纯操作的选取原则，综合分析得出准确答案。解析通过过滤不能把海水中的氯化钠等物质除去，不能使海水淡化；利用分液法不能把海水中的氯化钠等物质除去，不能使海水淡化；通过萃取也不能使海水淡化。答案B针对训练1人类对海洋资源的依赖越来越大，21世纪被认为是“海洋世纪”，是人类大步走向海洋，开发利用海洋的世纪。下列有关海水资源开发利用的说法中正确的是()A利用潮汐发电是将化学能转化为电能B海水中含有溴元素，可以直接萃取或蒸馏得到溴单质C海水蒸发制盐的过程中只发生了化学变化D以海水为原料除可制得食盐外，还可生产含氯漂白粉解析选项分析判断A潮汐发电是海洋动力资源的利用，是动能转化为电能B海水中的溴以化合态形式存在，必须先用氧化剂氧化后再萃取C海水蒸发过程是物理变化D从海水提取食盐可电解得Cl2，Cl2可用于制漂白粉答案D知识点二海水化学资源的开发利用1.从海带中提取碘的方法(1)工艺流程(2)化学原理：Cl22KI=2KClI2。2从海水中提取溴的方法(1)工艺流程(2)基本操作3从海水中提取镁的方法(1)工艺流程(2)反应原理MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl26H2OMgCl26H2OMgCl2(熔融)MgCl24食盐在工业生产中的应用(1)图示(2)反应的化学方程式氯碱工业：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。制钠和氯气：2NaCl(熔融)2NaCl2。制盐酸：H2Cl22HCl。制漂白液：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。制漂白粉：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。制纯碱：NaClCO2H2ONH3=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。【典例2】海水提镁的主要流程如下：下列说法正确的是()试剂M是盐酸流程中的反应都是非氧化还原反应操作b只是过滤用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量ABCD思路启迪涉及海水化学资源利用的相关题目，既要准确掌握原料到产物间的转化关系，又要根据制备过程中各物质的性质差异选择正确的分离操作，从而得出正确的结论。解析电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应，因此是错误的。操作b应是蒸发、结晶、过滤，因此是错误的。答案D针对训练2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()ABCD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。答案C知识脉络核心要点1海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。2.证明海带中含有碘元素的方法(1)流程(2)反应原理：2I2HH2O2=I22H2O，I2遇淀粉变蓝色。3海水提溴(1)反应原理：Cl22Br=Br22Cl。(2)工艺流程：海水Br2溴蒸气HBrBr2液溴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海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本最低C从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D电解法分解海水，制取洁净的热能资源氢气解析海水中的钾元素是以化合态形式存在，要由化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，故A不正确；海水的淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法，其中蒸馏法的成本较高，故B不正确；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；电解法分解海水制取氢气，消耗大量的电能，经济效益差，发展前景不乐观，故D不正确。答案C2海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按照如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；将所得的产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是()A此法的优点之一是原料来源丰富B进行、步操作的目的是从海水中提取氯化镁C第步电解时会产生氯气D以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应、置换反应和复分解反应解析海水中含有丰富的镁元素，是镁的重要来源之一。从海水中制取镁，将贝壳煅烧制CaO，与水反应生成Ca(OH)2，加入海水中生成Mg(OH)2，过滤，然后用盐酸溶解，浓缩得到氯化镁，再进行电解，得到金属镁。涉及的化学反应类型有分解反应、化合反应、复分解反应。答案D3海洋约占地球表面积的71%，对其进行开发利用的部分流程如图所示，下列说法错误的是()A试剂1可以选用石灰乳B从苦卤中提取Br2反应的离子方程式为2BrCl2=2ClBr2C工业上，电解熔融MgO冶炼金属镁可减小能耗D可用BaCl2溶液除去粗盐中的SO解析A项，石灰乳和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，试剂1为石灰乳，正确；B项，氯气能将溴离子氧化为溴单质，反应的离子方程式为2BrCl2=2ClBr2，正确；C项，氧化镁熔点很高，氯化镁熔点较氧化镁低，电解氧化镁冶炼镁增加成本，所以工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误；D项，氯化钡和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸钡，且氯离子不是杂质离子，正确。答案C4海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示；下列描述错误的是()A淡化海水的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法B以NaCl为原料可以生产烧碱、纯碱、金属钠、氯气、盐酸等化工产品C步骤中鼓入热空气吹出溴，是因为溴蒸气的密度比空气的密度小D用SO2水溶液吸收Br2的离子反应方程式为Br2SO22H2O=4HSO2Br解析目前淡化海水的方法有多种，如：蒸馏法、电渗析法、离子交换法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法，故A正确；电解饱和食盐水生产烧碱、氯气、氢气，其中氯气和氢气可以生产盐酸，电解熔融氯化钠生产金属钠和氯气，向氨化的饱和食盐水中通入氨气生成碳酸氢钠晶体，分解得到纯碱(碳酸钠)，故B正确；步骤中鼓入热空气吹出溴，是因为溴蒸气易挥发，故C错误；二氧化硫和溴单质反应生成的硫酸和溴化氢都是强酸完全电离，反应的离子方程式：Br2SO22H2O=4HSO2Br，故D正确。答案C课后作业(二十一) 基础巩固一、海水的综合利用1海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是()A海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质B无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能C从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠D从海水中提取镁可以采用下列方法：海水苦卤Mg(OH)2MgCl2溶液无水MgCl2MgCl2(熔融)Mg解析海水波浪发电是利用水面因波浪上下运动产生的能量来转化成电能；潮汐发电是利用潮涨和潮落形成的水的势能来转成电能；而将化学能转化为电能是原电池的反应原理。答案B2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C3下列各组物质，不需要经过化学变化就能够从海水中获得的是()A氯、溴、碘 B钠、镁、铝C烧碱、氢气D食盐、淡水解析海水经过蒸发可得到食盐和淡水。A、B选项中，海水中存在Cl、Br、I、Na、Mg2、Al3，要获得它们的单质必须失去或得到电子才能实现。C选项中，需要电解饱和食盐水获取。答案D4海水总量极大，金、铀等微量元素在海水中的总量自然也大，但从海水中获取这些微量元素的成本很高。其中成本最高的步骤在于()A从海水中富集含微量元素的化合物B使含微量元素的离子沉淀C对含微量元素的混合物进行提纯D从化合物中冶炼这些单质解析海水中金、铀等微量元素的总量很大，但由于海水总量极大，故其浓度很低，而富集微量元素的化合物很困难，成本很高，故A正确；使含微量元素的离子沉淀，只需要加入试剂，沉淀获得较易，故B错误；对含微量元素的混合物进行提纯，可以利用离子性质加入合适的试剂，通过合理的实验操作进行分离提纯，故C错误；从化合物中冶炼这些单质，利用氧化还原反应加入合适的试剂即可得到单质，故D错误；故选A。答案A5海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。下列从海水中提取镁涉及的化学方程式中，不正确的是()A制石灰乳：CaOH2O=Ca(OH)2B制Mg(OH)2：MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2C制MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OD在MgCl2溶液中加Na制Mg：MgCl22Na=2NaClMg解析钠是活泼金属，在水溶液中和水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀，得不到金属镁，金属镁常用电解熔融氯化镁来制取。答案D二、海水中溴、碘的提取6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B7从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常溶有少量氯气，除去氯气应该采用的方法是()A加入适量的KI溶液B加入溴蒸气C加入适量的氢氧化钠溶液D加入适量的溴化钠溶液解析要除去液溴中少量的氯气，可加入适量的溴化钠溶液：Cl22NaBr=2NaClBr2。答案D8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()解析灼烧海带应使用坩埚，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，萃取了I2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C选项错误。答案D9从淡化海水中提取溴的流程如下：下列有关说法不正确的是()AX试剂可用Na2SO3饱和溶液B步骤发生的离子反应为2BrCl2=2ClBr2C工业上每获得1 mol Br2，至少需要消耗Cl222.4 LD步骤可以选择萃取、分液和蒸馏的方法解析亚硫酸根离子可以和具有氧化性的溴单质发生氧化还原反应，故可以用Na2SO3饱和溶液来吸收溴单质，A项正确；氯气具有氧化性，可将溴离子氧化为溴单质，即2BrCl2=2ClBr2，B项正确；根据离子方程式2BrCl2=2ClBr2，可知，每获得1 mol Br2，步骤和步骤至少共需要消耗标准状况下Cl244.8 L，C项错误；从溴水中提取溴采用的方法有萃取、分液和蒸馏，D项正确。答案C10实验室从海带灰中提取碘的操作过程中，仪器选用不正确的是()A称取5 g左右的干海带托盘天平B灼烧干海带至完全变成灰烬坩埚C过滤煮沸后的海带灰和水的混合物漏斗D用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘长颈漏斗解析A项，称量固体用托盘天平，正确；B项，灼烧固体在坩埚中进行，正确；C项，过滤操作的主要仪器是漏斗，正确；D项，萃取需要在分液漏斗中进行，错误。答案D能力提升11甲、乙、丙三种溶液各含有一种X(X为Cl、Br或I)，向甲中加入淀粉溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有()A.Br、I、ClBBr、Cl、ICI、Br、ClDCl、I、Br解析向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，应是溴水的颜色，则甲中必含有Br，被Cl2置换生成了Br2，由此否定了C、D；再加丙溶液，颜色无明显变化，说明丙溶液中不含I，否则加入后应被Br2所置换，生成I2，溶液应为蓝色，与题给条件不符，则丙溶液只能含有Cl，I必在乙溶液中。因此甲、乙、丙溶液依次含有Br、I、Cl。答案A12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B13海水淡化可采用膜分离技术，如图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能透过淡化膜，从而得到淡水，对加压后右侧海水成分的变化进行分析，正确的是()A溶质质量增加B溶液质量不变C溶剂质量减少D溶质质量分数不变解析右侧海水中水分子能透过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离子不能透过淡化膜，故溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分数增大。答案C14某课外小组将灼烧海带灰浸泡后过滤，得到澄清的滤液，他们设计了如下几个方案，你认为能证明灼烧海带灰中含有碘元素的是()A取适量滤液，蒸干，观察是否有紫色固体生成B取适量滤液，加入苯，振荡、静置，苯层无色，证明不含碘元素C取适量滤液，向其中加入淀粉溶液，无明显现象，证明不含碘元素D取适量滤液，加入酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈蓝色，证明含有碘元素解析海带灰中碘元素以I形式存在，应先加入氧化剂将其氧化为I2，再加入淀粉溶液检验。答案D15假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁。请根据下列表中信息，按要求完成相关问题：表1海水中部分元素的含量元素浓度/(mgL1)元素浓度/(mgL1)钠10770氯19350镁1290硫885钾380溴67钙400碘0.06表2部分化学试剂的市场价格试剂氢氧化钾氢氧化钠氢氧化钙氧化钙价格/(元/吨)523823001200700(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：方案一：直接往海水中加入沉淀剂；方案二；加热蒸发海水后再加入沉淀剂；方案三：在晒盐后所得的卤水中加入沉淀剂。你认为方案_最合理。不选方案_的理由是_；不选方案_的理由是_。(2)应该选择_作为镁离子的沉淀剂。若不考虑其他费用，则沉淀等量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格之比为_。(3)在海水提镁的过程中，可考虑以海边的贝壳为原料，理由是_。解析(1)海水提镁首先要对海水进行浓缩，然后加入沉淀剂，由于方案一浪费原料，方案二浪费能源，故最合理的是方案三。(2)根据部分化学试剂的市场价格，可判断出CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。若沉淀a mol镁离子，则所用氢氧化钠和氧化钙的价格之比为(2a401062300)(a56106700)23049。(3)贝壳的主要成分为碳酸钙，可以采用高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙，氧化钙作为镁离子的沉淀剂，降低成本。答案(1)三一海水中镁离子的浓度太低，必须加入大量的沉淀剂才能沉淀Mg2，浪费原料二要加热蒸发海水需耗费大量能源(2)CaO23049(3)贝壳中含有碳酸钙，加热分解，生成的氧化钙可用作沉淀剂降低成本16.某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请完成相关问题。(1)第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐实验仪器有_(填代号，限填3项)。a试管b瓷坩埚c坩埚钳d铁三脚架e泥三角f酒精灯g烧杯h量筒(2)第2步：I溶液的获取。操作是_。(3)第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_(填代号)。a浓硫酸b新制氯水cKMnO4溶液dH2O2理由是_。(4)第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含碘。.海水是巨大的资源宝库，可以进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和溴的过程如下：(1)步骤获取Br2的离子方程式为_。(2)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_，在该反应中，氧化剂是_(填化学式)。若反应中生成2 mol HBr，则消耗_mol SO2。(3)根据上述反应可判断出SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是_。解析.灼烧固体通常在坩埚中进行，所以涉及的硅酸盐仪器应有瓷坩埚、泥三角、酒精灯。灼烧所得灰烬含有可溶性I的盐，欲得其溶液需溶解、过滤，滤液即为含I的溶液。将I氧化为I2，以用于第4步的检验，最好选用过氧化氢，因为过氧化氢作氧化剂，还原产物为H2O且无杂质生成，2IH2O22H=I22H2O，加少量稀酸会促进反应。.海水淡化可得到NaCl，电解熔融的NaCl可得到Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br得到Br2，发生的离子反应为Cl22Br=Br22Cl，然后通入空气吹出Br