優(yōu)化方案高中化學(xué)時(shí)海水資源的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用學(xué)案

1、第2課時(shí)海水資源的開發(fā)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解海水資源及其利用。2.了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸餾。3.掌握海水化學(xué)資源的開發(fā)和利用，即海水制鹽，海水提鎂、提溴、提碘。4.了解海水綜合利用的重要方向。知識(shí)點(diǎn)海水資源的開發(fā)利用學(xué)生用書P79自主探究自主學(xué)習(xí)探究歸納閱讀教材P90P92，思考并填空一、海水水資源的利用1類型海水水資源的利用主要包括海水的淡化和海水的循環(huán)冷卻。2海水的淡化(1)主要方法：蒸餾法、電滲析法和離子交換法等。(2)海水的蒸餾主要儀器：A：圓底燒瓶；B：冷凝器；C：錐形瓶。冷凝水的流向：a口進(jìn)，b口出。A中加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。二、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用1海水中的元素

2、(1)常量元素(99%)：除H、O兩種元素外，含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11種元素。(2)微量元素(1%)：常量元素之外的元素，總計(jì)含有80多種。(3)特點(diǎn)：種類很多，總儲(chǔ)量很大，但許多元素的富集程度很低。2海水化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)從海水中制得的NaCl除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)金屬鈉、燒堿、純堿以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。(2)從海水中制取鉀、鎂、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)上的發(fā)展。自我測(cè)評(píng)(做一做)1判斷正誤：(1)用蒸餾法進(jìn)行海水淡化是物理變化。()分析：蒸餾是利用物質(zhì)沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離的方法，沒有發(fā)生化學(xué)變化。(2)甲狀腺腫

3、大的病人應(yīng)適量多食海帶。()分析：碘元素缺乏導(dǎo)致甲狀腺腫大，海帶中含有豐富的碘元素，因此適當(dāng)多食用海帶能幫助甲狀腺腫大的病人康復(fù)。(3)海水中含有溴元素，不需要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)即能得到溴單質(zhì)。(×)分析：海水中溴元素是以溴離子的形式存在，需要發(fā)生氧化反應(yīng)才能生成溴單質(zhì)。2思考：海帶中含有碘，海帶能使淀粉溶液變藍(lán)嗎？提示：不能，單質(zhì)碘能使淀粉溶液變藍(lán)，而海帶中含有的碘元素是碘離子。認(rèn)知總結(jié)1.海帶中碘的提取和碘元素的檢驗(yàn)(1)海帶中提碘流程海帶灼燒浸泡氧化過濾提純碘單質(zhì)。主要化學(xué)反應(yīng)2IH2O22H=I22H2O或Cl22I=I22Cl。主要物理原理單質(zhì)碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸餾的

4、方法將碘和有機(jī)溶劑分開。(2)海帶中碘元素的檢驗(yàn)反應(yīng)原理2H2IH2O2=I22H2O。實(shí)驗(yàn)步驟及證明方法特別提醒a(bǔ)海水中碘的濃度很低，碘一般從海帶或海藻等植物中提取。b使I變成單質(zhì)碘，可供選擇的常見氧化劑有Cl2和H2O2。2海水中提取溴(1)主要流程粗溴水(2)四個(gè)過程(3)兩個(gè)原理特別提醒從含Br的海水和含HBr的吸收液中得到Br2，都是用氧化劑把Br氧化為Br2。不能利用最初得到的含Br2的海水直接蒸餾獲取液態(tài)溴，因?yàn)榇藭r(shí)溶液中Br2的濃度較低，若直接蒸餾，處理量大，成本高。3海水中提取鎂(1)工藝流程(2)主要反應(yīng)原理CaCO3CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2Ca(OH)2M

5、gCl2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl2(熔融)MgCl2講練互動(dòng)典例剖析題組訓(xùn)練典例剖析海帶是海洋中的一種褐藻，海帶中含有豐富的碘，是人類經(jīng)常食用的一種補(bǔ)碘食物。某資料中有“海帶中碘的檢驗(yàn)”的選做實(shí)驗(yàn)，操作步驟如下：取3 g左右干海帶，除去表面雜質(zhì)，剪碎，用酒精潤濕，放在坩堝中灼燒成灰，冷卻；將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中加蒸餾水，攪拌，煮沸23 min，使可溶物質(zhì)溶解，過濾；向?yàn)V液中滴入幾滴硫酸，再加入約1 mL H2O2溶液，觀察現(xiàn)象；取少量上述所得溶液，滴加幾滴淀粉溶液，觀察現(xiàn)象；向剩余的濾液中加入1 mL CCl4，振蕩靜置，觀察現(xiàn)象；向加有CC

6、l4的溶液中加入NaOH溶液，充分振蕩后，將混合液的下層液體放入指定的容器中。請(qǐng)回答下列問題：(1)海帶中碘元素是_(填“碘離子”、“碘單質(zhì)”或“碘酸鹽”)，步驟中除去海帶表面的雜質(zhì)一般用刷子刷凈，不用水清洗，原因是_；(2)可說明海帶中含有碘的現(xiàn)象有_；(3)操作叫做_。操作的目的是_。解析海帶中碘元素以碘離子的形式存在，且易溶于水，為防止碘元素的損失，除去海帶表面的雜質(zhì)一般用刷子刷凈，不用水清洗；實(shí)驗(yàn)中步驟中加入淀粉溶液后變藍(lán)；步驟中下層液體呈紫紅色可以說明海帶中含有碘。操作是萃取碘水中的碘，操作是為了回收CCl4。答案(1)碘離子防止碘元素的損失(2)步驟中加入淀粉溶液后變藍(lán)；步驟中下層

7、液體呈紫紅色(3)萃取回收CCl4規(guī)律方法碘元素的檢驗(yàn)方法(1)淀粉溶液遇單質(zhì)碘變藍(lán)，若是碘離子，通常先加入氯水氧化，再加入淀粉溶液。(2)碘水呈深黃色，通常加入有機(jī)溶劑四氯化碳或苯后有機(jī)層呈紫紅色。(3)加入硝酸酸化的硝酸銀溶液后產(chǎn)生淡黃色沉淀，則原溶液中含碘離子。空氣吹出法工藝是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工藝流程如下：(1)溴在周期表中位于第_周期，第_族。(2)步驟中反應(yīng)的離子方程式是_。(3)步驟利用了SO2的還原性，反應(yīng)的離子方程式為_。(4)步驟的蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在8090 。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，若溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴蒸氣中水分增加；若溫度過低，

8、則_。(5)步驟中溴蒸氣冷凝后得到液溴與溴水的混合物，可利用它們的相對(duì)密度相差很大的特點(diǎn)進(jìn)行分離。分離儀器的名稱是_。解析(1)因溴在氯的下一周期，與氯在同一主族，所以溴在周期表中位于第四周期A族；(2)步驟中氯氣將溴離子氧化，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2BrCl2=Br22Cl；(3)SO2和溴、水蒸氣反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，化學(xué)反應(yīng)方程式是Br2SO22H2O=2HBrH2SO4，離子方程式是Br2SO22H2O=4H2BrSO；(4)在溴水中，溴的沸點(diǎn)是58.5 ，水的是100 ，溫度過高，大量水蒸氣隨之蒸出，溴蒸氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低；(5)因液溴與溴水不相溶，用分液

9、漏斗分離。答案(1)四A(2)2BrCl2=Br22Cl(3)Br2SO22H2O=4H2BrSO(4)溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低(5)分液漏斗規(guī)律方法(1)氧化性：Cl2>Br2，則氯氣能把溴離子氧化；(2)SO2具有較強(qiáng)的還原性，能把溴單質(zhì)還原；(3)分離互不相溶的兩種液體利用分液的方法。題組訓(xùn)練題組一海水中提取鹵素1除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯氣，應(yīng)該采用的方法是()A加入適量的KI溶液B通入溴蒸氣C加氫氧化鈉溶液D加入適量的溴化鈉溶液解析：選D。A項(xiàng)，Cl2和Br2均與KI反應(yīng)且引入了I2雜質(zhì)；B項(xiàng)，溴蒸氣無法除去氯氣；C項(xiàng)，氯氣和液溴均能與氫氧化鈉反應(yīng)；D項(xiàng)，發(fā)生反應(yīng)：Cl

10、2 2NaBr=2NaClBr2，既除去了氯氣，又不會(huì)引入新的雜質(zhì)。題組二海水資源綜合利用2(2015·福建寧德高一檢測(cè))海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源等，海水的綜合利用如下圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A大量的氮、磷廢水排入海洋，易引發(fā)赤潮B工段中加入鹽酸溶解得到MgCl2溶液，再直接蒸發(fā)得到MgCl2·6H2OC在工段中溴元素均被氧化D工段中除去粗鹽中的SO、Ca2、Mg2、Fe3等雜質(zhì)，加入的藥品順序?yàn)镹a2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液過濾后加鹽酸解析：選A。廢水中含有大量的氮、磷等元素，排入海洋，能引起赤潮，A項(xiàng)正確； MgCl2溶液直接蒸

11、發(fā)得不到MgCl2·6H2O，得到的是Mg(OH)2，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；工段中反應(yīng)為Br2SO22H2O=H2SO42HBr，溴元素被還原，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；粗鹽提純的過程中要注意兩點(diǎn)，一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入，二是鹽酸最后加入，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)易混小結(jié)1海水制鹽得到的是粗鹽，含有Ca2、Mg2、SO等雜質(zhì)，需精制后才能用于氯堿工業(yè)。2海水中的溴元素、海帶中的碘元素均是以離子的形式存在而不是以單質(zhì)的形式存在，需要加入氧化劑才能將其轉(zhuǎn)化為單質(zhì)。3海水中元素的儲(chǔ)量很大，但濃度很小。因此，首先需要將海水中的元素富集，然后再進(jìn)行加工處理。4海水中含有溴元素，故需要經(jīng)過化學(xué)變化才可以得到

12、溴單質(zhì)。5從海水中提取溴的流程中，有兩次用到Cl2置換出Br2的反應(yīng)，設(shè)計(jì)這兩次反應(yīng)的目的是富集海水中的溴。知能演練輕松闖關(guān)學(xué)生用書獨(dú)立成冊(cè)基礎(chǔ)溫故1下列哪種方法不能實(shí)現(xiàn)海水的淡化()A蒸餾法B電滲析法C離子交換法 D電解法解析：選D。蒸餾法、電滲析法和離子交換法都能除去海水中的鹽分，使海水淡化，電解法不能除去海水中的鹽分，或轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，不能使海水淡化。2下列海洋資源中，屬于可再生資源的是()A海洋潮汐能 B海底多金屬結(jié)核礦C海濱砂礦 D海水化學(xué)資源解析：選A。海洋潮汐能是可再生資源，多金屬結(jié)核礦、砂礦、海水化學(xué)資源屬于不可再生資源。3下列各組物質(zhì)，不需要經(jīng)過化學(xué)變化就能夠從海水中獲得的是

13、()A氯、溴、碘 B鈉、鎂、鋁C燒堿、氫氣 D食鹽、淡水解析：選D。海水經(jīng)過蒸發(fā)即可得到食鹽和淡水。A、B選項(xiàng)中，海水中存在Cl、Br、I、Na、Mg2、Al3，要獲得它們的單質(zhì)必須失去或得到電子才能實(shí)現(xiàn)。C選項(xiàng)中，需要電解飽和食鹽水獲取。4海水資源的利用具有非常廣闊的前景。下列關(guān)于海水資源利用的說法中不正確的是()A電解法分解海水，制取潔凈的熱能資源氫氣B采用太陽光照射法曬制工業(yè)用食鹽C針對(duì)能量現(xiàn)狀，大力開發(fā)潮汐能和波浪能D鈾是海水中的微量元素，但核工業(yè)的鈾主要從海水中提取解析：選A。電解法分解海水制取氫氣，消耗大量的電能，經(jīng)濟(jì)效益差，發(fā)展前景不樂觀。5中國食鹽產(chǎn)量居世界首位。下列實(shí)驗(yàn)室中的

14、操作類似“海水曬鹽”原理的是()A蒸餾 B蒸發(fā)C過濾 D攪拌解析：選B。實(shí)驗(yàn)室中的“蒸發(fā)”操作是利用水受熱易揮發(fā)，其中的溶質(zhì)因溶劑減少而析出的過程，這與海水曬鹽的原理是相似的。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?；加四氯化碳并振蕩；過濾；分液。該實(shí)驗(yàn)的合理操作順序是()A BC D解析：選C。設(shè)計(jì)原理是使海帶中的I變成碘單質(zhì)，再用萃取分液的方法分離。反應(yīng)原理：2H2IH2O2=I22H2O。7已知MgO、MgCl2的熔點(diǎn)分別為2 800 、604 ，將MgO、MgCl2加熱熔融后通電電解，都可得到金屬鎂。海水中含有MgC

15、l2，工業(yè)上從海水中提取鎂，正確的方法是()A海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2溶液MgCl2(熔融)MgC海水Mg(OH)2MgOMgD海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg解析：選D。工業(yè)生產(chǎn)除理論上可行外，還要考慮設(shè)備、原料、成本等問題。從理論上看A方法使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一種不溶性堿，加熱熔融時(shí)會(huì)發(fā)生分解，因此不可行；B方法中得不到MgCl2；C方法中電解MgO時(shí)，由于MgO的熔點(diǎn)很高，耗能大，所以經(jīng)濟(jì)效益差。8從海水中提取的溴占世界溴年產(chǎn)量的左右。已知溴水呈橙色，將SO2氣體通入溴水時(shí)，可以使溴水褪色。則下列有關(guān)敘述中正確的是()ASO2使溴水褪

16、色，顯示了SO2的漂白性BSO2使溴水褪色，顯示了SO2的還原性C從溴水中提取單質(zhì)溴，可以用乙醇進(jìn)行萃取DSO2是形成酸雨的唯一原因解析：選B。因?yàn)镾O2具有較強(qiáng)的還原性，而溴單質(zhì)具有較強(qiáng)的氧化性，將SO2氣體通入溴水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：SO2Br22H2O=H2SO42HBr而使溴水褪色。由于乙醇和水互溶，故不能從溴水中提取溴。酸雨有硫酸型酸雨(主要由SO2導(dǎo)致)和硝酸型酸雨(主要由NO和NO2導(dǎo)致)兩種。9海藻中含有豐富的碘元素(以I形式存在)。實(shí)驗(yàn)中提取碘的流程如下：(1)實(shí)驗(yàn)操作的名稱是_，所用主要儀器名稱為_。(2)提取碘的過程中，可供選擇的有機(jī)試劑是_(填序號(hào))。A酒精(沸點(diǎn)78 ) B

17、四氯化碳(沸點(diǎn)77 )C甘油(沸點(diǎn)290 ) D苯(沸點(diǎn)80 )(3)在操作中，溶液中生成少量ICl(ICl的性質(zhì)類似于氯氣)，為消除此雜質(zhì)，使碘全部游離出來，應(yīng)加入適量_(填序號(hào))溶液，反應(yīng)的離子方程式為_。AKIO3 BHClOCKI DBr2(4)利用碘的有機(jī)溶液得到單質(zhì)I2的方法是_。解析：從碘水中提取碘單質(zhì)應(yīng)加入有機(jī)萃取劑如苯、四氯化碳(酒精和甘油均溶于水，不能作萃取劑)，然后在分液漏斗中分液即得到碘的有機(jī)溶液，從碘的有機(jī)溶液中提取碘并回收溶劑要采用水浴加熱蒸餾的方法。其中在操作中，為使少量的ICl中的碘全部游離出來，應(yīng)加入還原劑，故只有C項(xiàng)符合，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為IClKI=I2KC

18、l。答案：(1)萃取分液分液漏斗(2)BD(3)CIClI=I2Cl(4)蒸餾法10鎂及其合金是一種用途很廣泛的金屬材料，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。主要步驟如下：(1)為了使MgSO4轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，試劑可以選用_，要使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為沉淀，加入試劑的量應(yīng)_。(2)加入試劑后，能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是_。(3)試劑選用_，寫出反應(yīng)的離子方程式：_。(4)無水MgCl2在熔融狀態(tài)下，通電后產(chǎn)生鎂和氯氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。解析：(1)工業(yè)上常加入廉價(jià)的石灰乳使海水中的MgSO4轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2；為使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，應(yīng)加入過量石灰乳。

19、(2)加入石灰乳產(chǎn)生Mg(OH)2，通過過濾將Mg(OH)2分離出來。(3)用鹽酸溶解Mg(OH)2，反應(yīng)的離子方程式為Mg(OH)22H=Mg22H2O。(4)工業(yè)上電解熔融MgCl2來制取Mg，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl2(熔融)MgCl2。答案：(1)石灰乳過量(2)過濾(3)鹽酸Mg(OH)22H=Mg22H2O(4)MgCl2(熔融)MgCl2能力提升11海水淡化可采用膜分離技術(shù)，如下圖所示，對(duì)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，而海水中的各種離子不能通過淡化膜。下列對(duì)加壓后右側(cè)海水成分變化的分析正確的是()A溶質(zhì)質(zhì)量增加B溶液質(zhì)量不變C溶劑質(zhì)量減少D溶質(zhì)質(zhì)量分

20、數(shù)不變解析：選C。加壓后，右側(cè)海水中的水分子透過淡化膜進(jìn)入左側(cè)水池，故右側(cè)海水中溶質(zhì)的質(zhì)量不變，溶劑的質(zhì)量減少，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加。12(2015·浙江寧波高一檢測(cè))海水提碘時(shí)，不小心將碘與食鹽混合，欲將二者分離開，最好的方法是()A溶解、過濾B溶解、過濾、蒸發(fā)C溶解、加AgNO3溶液、過濾D加熱使碘升華解析：選D。氯化鈉很穩(wěn)定，熔、沸點(diǎn)較高，單質(zhì)碘易升華，故可用升華法。13海水中含有的氯化鎂是鎂的重要資源之一，從海水中提取鎂，可按如下步驟進(jìn)行：把貝殼制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降，過濾，洗滌沉淀物；將沉淀物與鹽酸反應(yīng)、結(jié)晶、過濾、干燥產(chǎn)物；將產(chǎn)物熔融后電解。關(guān)于提取鎂，

21、下列說法中不正確的是()A此方法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料的來源豐富B進(jìn)行步驟的目的是從海水中提取MgCl2C第步通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生氯氣D涉及的反應(yīng)有化合反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)和置換反應(yīng)解析：選D。海水提鎂的反應(yīng)有：CaCO3CaOCO2，CaOH2O=Ca(OH)2，MgCl2Ca(OH)2=CaCl2Mg(OH)2，Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O，MgCl2(熔融)MgCl2。上述反應(yīng)中無置換反應(yīng)。14檢驗(yàn)海帶中碘元素的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)生如下反應(yīng)：2H2IH2O2=I22H2O，下列對(duì)該反應(yīng)的敘述中不正確的是()AI2為氧化產(chǎn)物BH2O2既作氧化劑又作還原劑C氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)镠2O2>I2D生成1

22、mol I2時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子解析：選B。該反應(yīng)中I2為氧化產(chǎn)物，H2O2作氧化劑；根據(jù)氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)檠趸瘎?gt;氧化產(chǎn)物，所以氧化性H2O2>I2；反應(yīng)中每生成1 mol I2，轉(zhuǎn)移2 mol電子。15地球上海水中溴的儲(chǔ)藏量豐富，約占地球溴總儲(chǔ)藏量的99%，故溴有“海洋元素”之稱，海水中溴含量為65 mg/L。其工業(yè)提取方法有：(1)空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入富含溴離子的海水中，把溴置換出來，再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴單質(zhì)。該方法涉及的反應(yīng)有_(寫出離子方程式)；3Br23CO=BrO5Br3CO2；BrO5Br6H=3Br23H2O。其中反應(yīng)中氧化劑是_，還原劑是_。(2)空氣吹出SO2吸收法。該方法基本同(1)，只是將溴吹出后是用SO2來吸收的，使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質(zhì)溴。寫出溴與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)溶劑萃取法。該法是利用單質(zhì)溴在水中和有機(jī)溶劑中溶解度不同的原理來進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)室中萃取用到的實(shí)驗(yàn)儀器名稱是_。下列可以用于海水中溴的萃取的溶劑是_(填序號(hào))。乙醇四氯化碳硝酸解析：工業(yè)上提取溴的原理：將氯氣通入富含溴離子的海水中，把溴置換出來，然后被某些溶液吸收，再提純即可得到。溴與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。方法(3)