高中化學(xué) 第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 第2課時學(xué)案 新人教版必修2

1、第2課時海水資源的開發(fā)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道海水淡化的意義和方法。2.熟知從海水中提取溴、碘、金屬鎂的原理。3.會寫相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。一、海水水資源的利用及溴、碘的提取1.海水水資源的利用：主要包括海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較成熟，但成本較高。因此，海水淡化與化工生產(chǎn)結(jié)合、與能源技術(shù)結(jié)合，成為海水綜合利用的重要方向。2.某同學(xué)從科普書中摘錄了從海水中提取溴的方法，請仔細(xì)閱讀，然后回答問題。在海水中溴以溴化鎂和溴化鈉的形

2、式存在。經(jīng)過曬鹽后的鹵水中，溴的含量提高了100倍左右。只要把鹵水加入反應(yīng)塔中，通過氯氣和水蒸氣蒸餾，就可以把“溴”蒸出來。也有借助煤油從海水中提取溴的，煤油用過之后，還可以回收。土法提取溴可用濃鹽酸作用于漂白粉或用二氧化錳氧化濃鹽酸制取氯提取溴。(1)從海水中提取溴，一般要經(jīng)過濃縮、氧化和提取三個步驟。其流程為(2)鹵水中通入Cl2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2BrCl2=Br22Cl。(3)通過水蒸氣就可把溴蒸出來的原因是溴單質(zhì)易揮發(fā)。(4)借助煤油從海水中提取溴是利用了溴易溶于有機(jī)溶劑的性質(zhì)。3.海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以離子的形式存在。從海藻中提取碘的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示

3、：(1)指出提取碘的過程中有關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作名稱：_；寫出過程中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)提取碘的過程中可選用的有機(jī)試劑為_(填字母)。A.酒精、四氯化碳 B.四氯化碳、苯C.汽油、醋酸 D.汽油、甘油(3)為使海藻灰中碘離子轉(zhuǎn)化為碘的有機(jī)溶液，實(shí)驗(yàn)室里有燒杯、玻璃棒、集氣瓶、酒精燈、導(dǎo)管、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)以及必要的夾持儀器、物品，尚缺少的玻璃儀器是_。答案(1)過濾2NaICl2=2NaClI2(2)B(3)漏斗、分液漏斗1.海水中制取溴主要方法：空氣吹出法。海水提溴四個過程2.海帶中提碘(1)海帶中含有碘元素的檢測(2)海帶中提碘流程海帶曬干、灼燒浸泡過濾氧化提純碘單質(zhì)主要的化學(xué)原理：2

4、H2IH2O2=I22H2O或Cl22KI=2KClI2。1.溴有“海洋元素”之稱，海水中溴含量為65 mgL1。在實(shí)驗(yàn)室模擬海水中溴的提?。簩?shí)驗(yàn)方法：將適量新制氯水加入到20 mL富含溴離子的海水中(海水可以用0.1 molL1的NaBr溶液代替)，把溴置換出來。氯水中的氯氣作_劑，涉及反應(yīng)的離子方程式為_。得到的單質(zhì)溴可以用有機(jī)溶劑在_(儀器)中實(shí)現(xiàn)萃取富集，萃取試劑用_、苯等，得到的有機(jī)層顯_色。答案氧化Cl22Br=2ClBr2分液漏斗四氯化碳橙解析把溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)時，溴離子發(fā)生氧化反應(yīng)，因此需要氧化劑，氯氣可以將Br氧化為Br2。根據(jù)萃取的原理，要從水溶液中萃取某種溶質(zhì)，所選擇的

5、萃取劑一定要和水互不相溶。溴單質(zhì)在有機(jī)溶劑中的顏色是橙色到橙紅色。理解感悟本題考查有關(guān)海水中含有溴元素的證明和提取的實(shí)驗(yàn)原理、儀器，以及萃取的實(shí)驗(yàn)操作等。將非金屬陰離子置換為單質(zhì)要用到氧化劑，將金屬陽離子置換為單質(zhì)要用到還原劑，常見的氧化劑有過氧化氫、新制氯水、酸性高錳酸鉀溶液等。2.從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)過程中，涉及到下列操作，其中正確的是()答案D解析物質(zhì)的灼燒應(yīng)該選用耐高溫的坩堝，A錯；過濾操作時，向漏斗中加液要用玻璃棒引流，B錯；碘的苯溶液在上層，應(yīng)由分液漏斗的上口倒出，C錯；固液分離可以用蒸餾法分離，D對。二、從海水中提取鎂海水提鎂的生產(chǎn)流程可表示為1.海水提取鎂的最基本方法是往海水中

6、加_，得到_沉淀，將沉淀分離出來后再加入_把它變成_；之后，經(jīng)過結(jié)晶、_、干燥、_，就可得到金屬鎂。答案堿氫氧化鎂鹽酸氯化鎂過濾電解2.海水提鎂要用到海灘上的貝殼。那么，貝殼在生產(chǎn)流程中起什么作用？其主要成分發(fā)生了怎樣的化學(xué)變化？答案貝殼的作用是作為制備堿的基礎(chǔ)原料，其主要成分發(fā)生的化學(xué)變化為CaCO3CaOCO2。3.從海水中的Mg2到金屬鎂，經(jīng)歷了哪些化學(xué)變化(用化學(xué)方程式表示)?答案MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl2(熔融)MgCl24.在用上述方法提鎂的過程中，采取了哪些措施來提高經(jīng)濟(jì)效益？這對你有什么啟示？答案提高經(jīng)

7、濟(jì)效益的措施，一是在主要原料地(靠海處)建廠；二是同時建造鹽酸廠，充分利用電解氯化鎂的副產(chǎn)物氯氣。這給我們的啟示是，設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)要從整體出發(fā)，對各個生產(chǎn)要素和環(huán)境保護(hù)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，既要提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，又要保護(hù)環(huán)境。 MgCl26H2O加熱制取無水MgCl2時，要不斷通入干燥的HCl氣體，防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。3.下表是氧化鎂和氯化鎂的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)：物質(zhì)氧化鎂氯化鎂熔點(diǎn)/2 852714沸點(diǎn)/3 6001 412請參考以上數(shù)據(jù)分析，從海水中提取鎂，正確的方法是()A.海水Mg(OH)2MgB.海水MgCl2溶液MgCl2晶體MgC.海水Mg(OH)2MgOMgD.海水Mg(OH

8、)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg答案D解析本題要求學(xué)生既要知道鎂是由電解熔融的MgCl2得到，還要知道實(shí)際生產(chǎn)中從海水提取MgCl2的途徑及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。4.海水提鎂的主要流程如下：下列說法正確的是()試劑M是鹽酸流程中的反應(yīng)全部都是非氧化還原反應(yīng)操作b只是過濾用海水曬鹽后的飽和溶液加石灰乳制Mg(OH)2電解熔融MgCl2比電解熔融的MgO制金屬鎂更節(jié)約能量A. B.C. D.答案D解析電解無水氯化鎂的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，因此是錯誤的。操作b應(yīng)是結(jié)晶、過濾、干燥，因此是錯誤的。所以答案選D。1.海水是一個巨大的化學(xué)資源庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的

9、是()A.利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中發(fā)生了化學(xué)變化C.從海水中可以得到MgCl2，電解熔融MgCl2可制備MgD.海水中含有溴元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到溴單質(zhì)答案C解析A中，潮汐發(fā)電是將潮汐能轉(zhuǎn)化為電能；B中，海水蒸發(fā)制海鹽過程中只有物理變化；D中，海水中溴元素以溴離子(Br)形式存在，要得到單質(zhì)溴必須發(fā)生化學(xué)變化才能實(shí)現(xiàn)。2.海水淡化可采用膜分離技術(shù)。如圖所示，對淡化膜右側(cè)的海水加壓，水分子可以透過淡化膜進(jìn)入左側(cè)淡水池，而海水中其他各種離子不能通過淡化膜，從而得到淡水。對加壓后右側(cè)海水成分變化分析正確的是()A.溶質(zhì)質(zhì)量增加 B.溶劑質(zhì)量減小C.溶液質(zhì)量

10、不變 D.溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小答案B3.海洋約占地球表面積的71%，對其進(jìn)行開發(fā)利用的部分流程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.試劑1可以選用石灰乳B.從苦鹵中提取Br2的反應(yīng)的離子方程式為2BrCl2=2ClBr2C.工業(yè)上，電解熔融MgO冶煉金屬鎂可減小能耗D.可用BaCl2溶液除去粗鹽中的SO答案C解析煅燒貝殼得到CaO，將CaO溶于水得到石灰乳，石灰乳和鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，試劑1廉價且原料來源廣泛，A正確；氯氣能將溴離子氧化為溴單質(zhì)，從苦鹵中提取Br2的反應(yīng)的離子方程式為2BrCl2=2ClBr2，然后采用萃取的方法從溶液中獲取溴，B正確；氧化鎂熔點(diǎn)很高，氯化鎂熔點(diǎn)較氧化鎂低，電解

11、氧化鎂冶煉鎂增加成本，所以工業(yè)上采用電解熔融氯化鎂的方法冶煉鎂，C錯誤；氯化鋇和硫酸根離子反應(yīng)生成難溶性的硫酸鋇，且氯離子不是雜質(zhì)離子，D正確。4.NaCl是從海水中提取出來的一種重要物質(zhì)，除食用外，它還是一種工業(yè)原料。下列以NaCl為原料的產(chǎn)品(或物質(zhì))是()燒堿純堿金屬鈉氯氣鹽酸A. B.C. D.答案A解析從海水中得到的氯化鈉，可作化工原料，工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)?；瘜W(xué)方程式分別為2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，2NaCl(熔融)2NaCl2，NaClNH3H2OCO2=NaHCO3NH4Cl

12、,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O，Cl2H22HCl。5.海帶中的碘元素主要以I的形式存在，提取時用適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2，再萃取出來。證明海帶中含有碘的實(shí)驗(yàn)方法：用剪刀剪碎海帶，用酒精濕潤，放入坩堝中。灼燒海帶至完全成灰，停止加熱，冷卻。將海帶灰加蒸餾水溶解，攪拌、煮沸、過濾。在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入幾滴淀粉溶液。(涉及反應(yīng)的離子方程式為2IH2O22H=I22H2O)在實(shí)驗(yàn)過程中用到的玻璃儀器有_。能證明海帶中含有碘的實(shí)驗(yàn)操作是_(填序號)，現(xiàn)象是_。答案燒杯、玻璃棒、漏斗、酒精燈滴入淀粉溶液后變藍(lán)基礎(chǔ)過關(guān)題組一海水資源的利用1.許多國家十分重視海水資源的綜

13、合利用，不需要化學(xué)變化就能夠從海水中獲得的物質(zhì)是()A.氯、溴、碘 B.鈉、鎂、鋁C.燒堿、氫氣 D.食鹽、淡水答案D解析海水中的各種元素都以化合態(tài)存在，要生成單質(zhì)必然發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A、B、C均錯。海水曬鹽得NaCl，蒸餾海水得淡水只發(fā)生物理變化。2.隨著人口增長、工業(yè)發(fā)展，淡水供應(yīng)出現(xiàn)危機(jī)。若實(shí)行海水淡化來供應(yīng)飲用水，下列方法在原理上完全不可行的是()A.加入明礬，使海水中的泥沙沉淀并淡化B.利用太陽能，將海水蒸餾淡化C.將海水通過離子交換膜除去其所含的鹽分D.利用電滲析法使海水淡化答案A3.下列關(guān)于海水的知識不正確的是()A.海水資源的利用包括海水水資源利用和化學(xué)資源利用B.海水既苦又澀，

14、不能直接利用C.海水中某些金屬元素總儲量很大，但富集程度卻很低D.海水淡化應(yīng)同化工生產(chǎn)結(jié)合，同能源技術(shù)結(jié)合答案B解析海水可直接利用，如沖廁、作冷卻水等。4.海水是一個巨大的化學(xué)資源寶庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()A.海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化C.從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D.利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能答案C解析海水中的鉀元素是以化合態(tài)形式存在，要求化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)，一定發(fā)生氧化還原反應(yīng)，A不正確；海水蒸發(fā)制海鹽，是發(fā)生了物理變化，B錯誤；電解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正確

15、；潮汐發(fā)電是將潮汐能轉(zhuǎn)化為電能，因此D也不正確。題組二從海水中提取溴、碘5.海水提溴過程中將Br氧化成Br2，可向其中加入氧化劑，合適的是()A.酸性KMnO4溶液 B.氯水C.FeCl3溶液 D.碘水答案B解析Fe3和I2的氧化性都不如Br2的強(qiáng)，C、D不正確；酸性KMnO4溶液能氧化Br，但KMnO4價格比較貴，不適合工業(yè)生產(chǎn)用。6.某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)從海帶中提取碘：滴加稀硫酸和雙氧水在海帶中加入少量酒精，點(diǎn)燃使其燃燒為灰燼，在灰燼中加水?dāng)嚢杓铀穆然疾⒄袷庍^濾分液該實(shí)驗(yàn)的合理操作順序是()A. B.C. D.答案C解析從海帶中提取I2的流程為海帶(加少量酒精)海帶灰含I的水溶液I2的水溶液I

16、2的有機(jī)溶液，故正確步驟為，選C。7.從海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常有少量氯氣，除去氯氣應(yīng)該采用的方法是()A.加入適量的Na2CO3溶液B.通入溴蒸氣C.加入適量的NaOH溶液 D.加入適量的NaBr溶液 答案D解析Na2CO3溶液和NaOH溶液都能與溴反應(yīng)，不能用于除雜。8.某課外小組將灼燒海帶產(chǎn)生的灰燼浸泡后過濾，得到澄清的濾液。他們設(shè)計(jì)了如下的幾個方案，你認(rèn)為能證明海帶的灰燼中含有碘元素的是()A.取適量濾液，蒸干，觀察是否有紫色固體生成B.取適量濾液，加入苯，振蕩，靜置，苯層無色，證明不含碘元素C.取適量濾液，向其中加入淀粉溶液，無明顯現(xiàn)象，證明不含碘元素D.取適量濾液，加入

17、酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈藍(lán)色，證明含有碘元素答案D解析海帶的灰燼中含有的碘元素，是以I形式存在的，不是以單質(zhì)形式存在，所以A、B、C均不正確；D中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)：H2O22I2H=I22H2O，產(chǎn)生了I2，使淀粉溶液呈藍(lán)色。9.從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關(guān)說法不正確的是()A.X試劑可用Na2SO3飽和溶液B.步驟的離子反應(yīng)：2BrCl2=2ClBr2C.工業(yè)上每獲得1 mol Br2，需要消耗Cl2 44.8 LD.步驟包含萃取、分液和蒸餾答案C解析Na2SO3Br2H2O=Na2SO42HBr，A正確；步驟利用氯的非金屬性比溴強(qiáng)，可以利用置換反應(yīng)制取Br2，B正確；

18、反應(yīng)和反應(yīng)均使用到Cl2，故制取1 mol Br2消耗2 mol氯氣，但未標(biāo)明氯氣所處的溫度和壓強(qiáng)，C錯誤；從濃溴水中提取溴，可利用有機(jī)溶劑(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有機(jī)溶液，再經(jīng)蒸餾可得到純凈的溴，D正確。題組三從海水中提取鎂10.海水中可以提取鎂，其方法是首先使海水中的Mg2轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀。從化學(xué)知識的角度和經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，可在海水中加入的物質(zhì)是()A.NaOH B.KOH C.CaO D.Na2O答案C解析若使Mg2轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，須在海水中加入堿，理論上加入NaOH、KOH、CaO、Na2O都可實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，但NaOH、KOH、Na2O為重要的化工原料，其

19、成本較高，而CaO可由石灰石或貝殼等分解而獲得，原料易得，成本較低，故可加入CaO，CaOH2O=Ca(OH)2，從而使Mg2轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀。11.從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟有：濃縮結(jié)晶加熟石灰加鹽酸過濾熔融電解，正確的操作順序是()A. B.C. D.答案C解析海水中含有Mg2，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀：Mg22OH=Mg(OH)2，過濾可得到Mg(OH)2固體。再將Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為MgCl2，MgCl2熔點(diǎn)低，電解熔融MgCl2可得金屬鎂：MgCl2(熔融)MgCl2。能力提升12.工業(yè)上海水資源合理開發(fā)利用的部分工藝流程如圖所示：(1)該工藝流程中先后制

20、得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的順序制備？_(填“能”或“不能”)，原因是_。(2)溴單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度比其在水中的大得多，四氯化碳與水不互溶。但在上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是_。(3)寫出反應(yīng)的離子方程式。答案(1)不能若先沉淀Mg(OH)2，則沉淀中會夾雜有CaSO4和Ca(OH)2沉淀，使產(chǎn)品不純(2)四氯化碳萃取法工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大、經(jīng)濟(jì)效益低、環(huán)境污染嚴(yán)重(3)Cl22Br=Br22Cl；Ca2SO=CaSO4；Mg22OH=Mg(OH)2。解析(1)CaSO4和Mg(OH)2制備順序與加入的試劑順序有關(guān)，要求每次加入試劑后

21、只能得到一種物質(zhì)，如果先沉淀Mg(OH)2，則沉淀中會夾雜有CaSO4和Ca(OH)2沉淀，產(chǎn)品不純。(2)屬于對試劑使用的評價問題，四氯化碳與水相比，無論是從價格上還是環(huán)境污染問題上，都超過水。13.海水中溴元素以Br形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖：(1)步驟反應(yīng)的離子方程式是_，步驟反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能吸收Br2的是_。A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O(3)步驟中氧化劑是_，若反應(yīng)中生成2 mol HBr，則消耗_mol SO2。(4)根據(jù)上述反應(yīng)判斷SO2、Cl2、Br2三種物質(zhì)氧化性由強(qiáng)到弱的順序是_。答案(1)2BrCl2=Br22ClSO2Br22H2O=H2SO42HBr(2)ABC(3)Br21(4)Cl2Br2SO2解析(1)讀懂流程圖，可以寫出2BrCl2=Br22Cl，SO2Br22H2O=2HBrH2SO4。(2)只從理論上考