江西省宜春中学高中化学《4.1.2海水资源的开发利用》导学案 新人教版必修2

第四章 化学与自然资源的开发利用4.1开发利用金属矿物和海水资源4.1.2海水资源的开发利用【学习目标】掌握海水资源开发和利用【自主思考（思）】二、海水资源的开发利用 1.海水水资源的利用：主要包括 海水的淡化 和直接利用海水进行 循环冷却 。 海水淡化的方法：主要有 蒸馏法 、电渗析 法 、离子交换 法等。 海水的蒸馏 ：2.海水中的化学资源的开发利用： （1）海洋是一个远未开发的巨大化学资源宝库 （2）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的问题。（3）从海水中提取物质的方法I. 从海水中提取食盐的主要工艺流程：从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法（又叫滩晒法）历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法。现在还在广泛采用。.从海水中提取镁的主要工艺流程：镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。主要步骤如下：海水（主要含NaCl和MgSO4）溶液试剂熔融Mg无水MgCl2MgCl2溶液Mg(OH) 2沉淀电解试剂（1）为了使MgSO4转化为Mg（OH）2，试剂可以选用NaOH ，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂的量应过量 ；验证MgSO4已完全转化为Mg（OH）2的方法是 取上层清液，加入NaOH溶液，不生成沉淀 。（2）加入试剂后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是过滤 。（3）试剂可以选用HCl 。（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式： MgCl2（熔融） Mg + Cl2 . 从海水中提取溴的主要工艺流程 （1）用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。（2）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。反应的化学方程式为：2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl ；（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的，反应的化学方程式为：Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4（4）向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，反应的化学方程式为： 2HBr+ Cl2 = 2HCl+ Br2（5）用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，得到产品溴。【实验42】从海带中提取碘（1）反应原理：海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂（H2O2)将其氧化成I2，再用有机溶剂将I2萃取出来。 用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+ H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O 。（2）操作步骤和现象： 步骤3：在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/l）,再加入1mL H2O2（3%），现象：溶液 变棕黄色 。再加入几滴淀粉溶液，现象是：溶液 变蓝色 。（3）提取I2流程： 含碘单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液灼烧海带溶解，过滤海带灰【小组合作学习（议、展、评）】 1、根据海水蒸馏实验，思考蒸馏操作中有哪些注意事项2、如果你是盐场的技术人员，你如何提取海水中NaCl。 3、如何对粗盐提纯，粗盐中含有哪些杂质离子？为除去杂质离子，应加入哪些除杂试剂？除杂试剂在最上有什么要求？在加入顺序上有什么要求？ 4、海水提碘的实验中如何证明海带中含有碘 ？为什么不能用水冲洗干海带表面？步骤3中为什么要加入几滴稀硫酸？解析：海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。不要用水冲洗，以免 洗去表面的碘化物。5、海水提溴中将Br-转化为Br2是海水提溴中的关键化学反应，你能否设计一个方案来模拟这一生产过程？画出流程图，写出有关反应方程式？ 该过程的目的是获得溴单质，第一步已经得到了溴单质，为什么还要将其转变成氢溴酸，再进一步转变为溴单质？ 【总结】海水资源的开发利用： 从海水中提取淡水海水淡化 海水制盐海水资源的开发利用 从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品 从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料 从海水中获取其他物质和能量 【课堂训练（检）】1.从海水中提取金属镁的生产步骤有：浓缩结晶，加熟石灰，加盐酸，过滤，熔融电解，正确的生产步骤顺序是_ 。2.按下述实验过程填空：（1）写出上述反应的化学方程式： 2FeBr2 3Cl2 = 2FeCl3 2Br2 ； 2FeCl3 2KI =2FeCl2 2KCl I2 ； 2KI Br2 =2KBr I2 。（2）溶液的颜色：a： 棕黄色 ； b：橙红色 ； c： 蓝色 ； d：蓝色 。3.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MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式MgCl26H2O = Mg(OH)Cl+HCl+5H2O 。（2）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MgCl26H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是： 在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水气，故能得到无水MgCl2（3）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。步骤：加入 MgCl2 溶液，充分搅拌，过滤 ，沉淀用水 洗涤 。（4）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： 搅拌，加速溶解 。过滤时：使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒 。蒸发时：搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅 。(5) 获得HCl的反应为2CH4+O2+4Cl2=2CO+8HCl(不考虑其他反应)。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由：答：不需要补充HCl,因为Cl22HClMg(OH)2MgCl2Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不要补充HCl。【课后练习（练）】1铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等)，这是因为铝具有一下性质中的（ ） A.两性 B.导电性好 C熔点低 D还原性及冶炼反应中放出大量的热2下列金属铁、镁、锰、矾、铬。可用铝热法制备的有 ( ) A. B. C. D.3在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是-( ) ANa、Ba、Mg、A1 BZn、Fe、Cu、Ag CNa、K、Zn、Fe DMg、Al、Zn、Fe4下列化工生产原理错误的是- ( ) 可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠 可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 用电冶铝时，原料是氯化铝炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 A. B. C. D.5下列产品的使用不会对环境造成污染的是-( ) A.含磷洗衣粉 B.酒精 C.氟利昂 D.含汞电池6单质A能从盐溶液中置换出单质B，则下列说法中，不正确的是 ( ) A.当A、B都是金属时，A一定比B活动性强 B.当A、B都是非金属时，A一定比B活动性强 C.当A是金属时，B可能是金属，也可能是非金属 D.当A是非金属时，B可能是金属，也可能是非金属7在相同条件下，对环境污染最小的燃料是 ( ) A.液化气 B.煤油 C.煤饼 D.木柴8下列商品不能称为“绿色商品”的是-( )A.无铅汽油 B.无磷洗衣粉 C.无氟冰箱 D.无碘食盐二、非选择题(本题包括4个小题)9汽车尾气(含有烃类、CO、S02与NO等物质)是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的特点是使CO与NO反应，生成可参与 大气生态循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及S02的转化。 (1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式： 。 (2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是 。 (3)控制城市空气污染源的方法可以有 (多选算错) A.开发氢能源 B.使用电动车 C.植树造林 D.戴上呼吸面具10如图所示，分馏装置中，如果有错误请指出并加以改正： (1) ， (2) ，(3) 。答案与解析：1D。Al还原性较强，可以将金属活动性顺序中排在其后的金属从其氧化物中置换出来，同时放出大量的热。2C。可用铝热法制备的金属必定不如铝活泼，故镁一定不可以，利用排除法可以选择C。3A。不能用化学还原剂制得的金属是一些非常活泼，本身具有强还原性的金属。4D。钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应，不能将镁置换出来。电解冶炼铝所用的原料为氧化铝。炼铁高炉中所发生的反应C02+C2CO属于吸热反应。5B。含磷洗衣粉可造成水体富营养化；氟利昂可造成臭氧层破坏；含汞电池会造成水污染和土壤污染。6D 。Fe+CuS04Cu+FeS04，C12+2NaBr2NaCl+Br2，Mg+2NaHS04MgS04+Na2S04+H2，故A、B、C均正确。7A。液化气的成分是碳数较少的烃，燃烧较充分，产物为C02和H20。8D。食盐必须添加碘，否则长期食用会得“大脖子”病。9(1)2CO+2NO=2CO2+N2 (2)S02能转化为S03，产生硫酸酸雾(3)AB解析：由CO与NO反应生成可参加大气生态循环的无毒气体，可知该反应是以NO为氧化剂，