專題十 第三講 海洋資源利用與海洋化工

1、專題十 第三講 海洋資源利用與海洋化工2007新考綱測試目標和能力要求了解海水的綜合利用。了解化學科學發(fā)展對自然資源利用的作用。典例解析海水化學資源是指海水中所含有具有經濟價值的化學物質。作為地球上最大的連續(xù)礦體的海洋水體，其中已發(fā)現(xiàn)80余種化學元素。在這些元素中，有的其含量雖然甚微，但由于海洋水體積巨大（約為13.7億立方千米），所以它們在海水中的總量非常豐富。目前，人們已能直接從海水中提取稀有元素、化合物和核能物質(如從海水中提取鎂、溴、碘、鉀、鈾 和重水等)，其中有的資源已進入工業(yè)化生產，有的正在研究之中。例1、（2004年廣東卷第20題）海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：

2、(1)若在空氣中加熱MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應反應的化學方程式 。用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O時，能得到無水MgCl2，其原因是 。(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應怎樣除去？寫出實驗步驟。 。(3)實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的；溶解時： 。過濾時： 。蒸發(fā)時： 。解析：本題以海水制取金屬鎂為載體，較全面地考查了化學基本概念、基本原理、元素化合物和化學實驗的基礎知識，考查了學生的

3、推理能力和實驗基本操作能力。第（1）問根據(jù)提示的產物即可寫出有關化學方程式：MgCl2·6H2OMg(OH)Cl+HCl+5H2O、MgCl2·6H2OMgO+HCl+5H2O或Mg(OH)Cl MgO+HCl。從前面的反應方程式可知，空氣中加熱無法得到無水氯化鎂。要得到無水氯化鎂，必須防止其水解。根據(jù)氯化鎂水解顯酸性，干燥的HCl氣流可以抑制MgCl2水解，同時能帶走MgCl2·6H2O受熱產生的水氣。第（2）問考查了除雜的基本操作：粗略看都為堿，無法通過反應除去Ca(OH)2，仔細分析兩種物質的性質差異，發(fā)現(xiàn)Mg(OH)2難溶而Ca(OH)2微溶。利用這一性質

4、差別，可以加入MgCl2溶液，充分攪拌后過濾，沉淀用水洗滌即可除雜。第（3）問考查了玻璃棒在溶解、過濾、蒸發(fā)過程中的使用目的，屬基本操作能力考查：溶解時能加速溶解；過濾時能防止外灑；蒸發(fā)時能防止液滴或晶體飛濺。答案：（1）MgCl2·6H2OMg(OH)Cl+HCl+5H2O MgCl2·6H2OMgO+HCl+5H2O或Mg(OH)ClMgO+HCl 在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl2水解，且?guī)ё進gCl2·6H2O受熱產生的水氣，故能得到無水MgCl2。（2）加入MgCl2溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌。（3）攪拌，加速溶解；使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗

5、，防止外灑；攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺。例2、我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型海水標志燈，它以海水為電解質溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。則該電源負極材料為：     ，正極材料為：     ，正、負極反應分別為：                   

6、60;                            。 解析 ： Al、O2（空氣）之間的氧化還原反應為：4Al + 3O2 = 2Al2O3 ，將該反應與原電池的原理、Al的導電性等知識進行綜合分析可知，鋁既是負極反應物，又是負極材料，O2是正極反應物，正極材料應該選擇還原性比Al弱的導電性強的材料，如石墨

7、等。Al、O2的氧化反應、還原反應分別為：Al：Al3e- = Al3+ （×4）    4Al12e- = 4Al3+O2：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH （×3）     3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH答案 ：負極材料為鋁，正極材料為石墨。負極反應：4Al12e- = 4Al3+正極反應：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-例3、氫氧化鈉是一種用途十分廣泛的重要化工原料。工業(yè)上主要通過電解氯化鈉飽和溶液的方法獲得氫氧化鈉,我國的氯堿工業(yè)大多數(shù)采用離子交換膜電

8、解槽。寫出電解飽和氯化鈉溶液時電極反應和總的離子反應方程式：陽極： ；陰極： ；總反應： 。離子交換膜電解槽一般采用金屬鈦作陽極,其原因是 。陰極一般用碳鋼網制成。陽離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽極室,其作用是 。為使電解氯化鈉的速度加快,下列措施可行的是（ ）A增大陰極碳鋼網的面積 B提高飽和氯化鈉溶液的溫度 C加大陰極與陽極間的距離 D提高電解時電源電壓如果將某離子交換膜電解槽的電解時電壓增大到原來的2倍； 電解時的電流強度增大到原來的2倍；電解時溫度從30提高到60,則電解速率一定會達到原來2倍的是 其原因是： 。解析：電解氯化鈉的速率與單位時間通過的電量、離子遷移的速率有關。依據(jù)電解

9、反應原理陽極反應：2Cl2eCl2（氧化反應）；陰極反應：2H+2eH2（還原反應）；電解飽和食鹽水的總反應可以表示為：陽極產生的Cl2不易腐蝕金屬鈦；既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免氯氣和氫氧化鈉溶液作用而影響燒堿的質量。由以上的知識很容易判斷出A,B,D能是反應速度加快。實質上就是單位時間內流過電路的電量。當電解時電壓增大到原來的2倍,電解池的電阻可能發(fā)生變化,電解時的電流強度不一定增大到原來的2倍；電解時溫度從30提高到60，電解池的內阻會有所降低,但并不一定恰好降低為原來的一半；當電解時的電流強度增大到原來的2倍，單位時間內流過電路的電量恰好為原來的2

10、倍，發(fā)生反應的物質的量也恰好為原來的2倍，即反應速率為原來的2倍。專題預測與訓練一、選擇題1關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是A電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B若在陽極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色C若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性2是非常重要的資源，下列關于水的說法錯誤的是A蒸餾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融化的雪水中礦物質含量比深井水中的少D0以上，溫度越高，水的密度越小3列廣告用語在科學上沒有錯誤的是A這種飲料中不含任何化學物質 B這種蒸餾水絕對純凈，其中不含任何離子C這

11、種口服液含豐富的氮、磷、鋅等微量元素 D沒有水就沒有生命4時間燒沸的天然水不宜喝的主要原因是A水中的氧氣少了B水中的亞硝酸鹽濃度大了C水中的鈣鎂離子多了D水中的二氧化碳多了5某些化學試劑可用于凈水。水處理中使用的一種無機高分子混凝劑的化學式可表示為Al2(OH)nClm·yH2OX，式中m等于A3-n    B6-n C6+n D 3+n6某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是Aa為正極，b為負極；NaClO和

12、NaClBa為負極，b為正極；NaClO和NaClCa為陽極，b為陰極；HClO和NaClDa為陰極，b為陽極；HClO和NaCl二、填空題7往有機聚合物中添加阻燃劑，可增加聚合物的使用安全性，擴大其應用范圍。例如，在某聚乙烯樹脂中加入等質量由特殊工藝制備的阻燃型Mg(OH)2，樹脂可燃性大大降低。該Mg(OH)2的生產工藝如下：石灰乳精制鹵水 合成 水熱處理 過濾 水洗 表面處理 過濾水洗 干燥 精制鹵水中的MgCl2與適量石灰乳反應合成堿式氯化鎂Mg(OH)2-xClx·mH2O，反應的化學方程式為 。 合成反應后，繼續(xù)在393K523K下水熱處理8h，發(fā)生反應： Mg(OH)2

13、-xClx·mH2O=(1-)Mg(OH)2+MgCl2+mH2O水熱處理后，過濾、水洗。水洗的目的是 。阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、與高分子材料相容性好等特點。上述工藝流程中與此有關的步驟是 。 已知熱化學方程式： 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-1Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是 。等質量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果較好的是 ， 原因是 。常用阻燃劑主要有三類：A鹵系，如四溴

14、乙烷；B磷系，如磷酸三苯酯；C無機類，主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。從環(huán)保的角度考慮，應用時較理想的阻燃劑是 (填代號)，理由是 。8海帶中含有豐富的碘。為了從海中提取碘，某研究性學習小組設計并進行了以下實驗：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)步驟灼燒海帶時，除需要三腳架外，還需要用到的實驗儀器是 （從下列儀器中選出所需的儀器，用標號字母填寫在空白處）。A燒杯 B坩堝 C表面皿 D泥三角 E酒精燈 F干燥器(2)步驟的實驗操作名稱是 ；步驟的目的是從含碘苯溶液中分離出單質碘和回收苯，該步驟的實驗操作名稱是 。(3)步驟反應的離子方程式 或 。(4)步驟中，某學生選擇用苯來提取碘的理由是 。(5)請

15、設計一種檢驗提取碘后的水溶液中是否還有單質碘的簡單方法： 9海帶中含有豐富的碘，一般以I存在，可用離子交換法來提取海帶中的碘，其步驟如下：用水浸泡海帶，浸出液中含I和褐藻糖膠。用溶液調節(jié)浸出液的pH至12左右，使褐藻糖膠轉化為褐藻糖酸鈉而呈絮狀沉淀析出，靜置澄清，用傾析法傾出清液。用溶液調節(jié)清液的pH至1.52，滴入NaClO，此時清液變成棕褐色（此時應控制NaClO的用量，只使部分I氧化為I2，故無沉淀生成）。 a寫出NaClO與I反應離子方程式 此時碘元素主要存在的形式為 b在實際操作中，為什么不能加入過量NaClO而I使完全氧化（結合以下各步操作考慮這個問題） 將棕褐色的溶液通過氯型強堿

16、性陰離子交換樹脂（以R+Cl表示）柱。待溶液全部通過后，樹脂呈黑紅色，流出液無色，寫出上述交換反應方程式： 從柱的下端加入適當濃度的NaOH溶液，浸沒樹脂，靜置一段時間以后，樹脂恢復為原來的顏色，放出柱中無色液（稱A液）于燒杯中，此時A液中所含的離子有 ；樹脂上的離子有 所發(fā)生反應的離子方程式為： 將NaCl溶液加入柱中，浸沒樹脂，靜置一段時間以后，慢慢放出無色溶液（稱B液）于另一燒杯中，此時B溶液含有的離子有 ；樹脂上存在的離子有 往A液中滴加H2SO4溶液并不斷攪拌，直到棕黑色沉淀不再繼續(xù)形成為止，靜置澄清，上述反應的離子方程式是 B液用H2SO4酸化后，滴加NaNO2至棕黑色沉淀不再繼續(xù)

17、形成為止（反應產物中有N2），靜置澄清。上述反應的離子方程式是： 合并7、8兩步所得到的沉淀及少量清液，進行離心分離，得到粗碘，置于放有濃H2SO4的干燥器中進行干燥。粗碘不宜在烘箱中干燥，其原因是 10海水是取之不盡的化工原料資源，從海水中可提取各種化工原料。下圖是工業(yè)上對海水的幾項綜合利用的示意圖：試回答下列問題：粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42等雜質，精制時所用試劑為：A 鹽酸；B BaCl2溶液；C NaOH溶液；D Na2CO3溶液。加入試劑的順序是 電解飽和食鹽水時，與電源正極相連的電極上發(fā)生的反應為 與電源負極線連的電極附近溶液pH （變大、不變、變?。Ｈ?mol電子的電

18、量為96500C，則用電流強度為100A的穩(wěn)恒電流持續(xù)電解3分13秒，則在兩極上共可收集到氣體 mL（）。若保證電解后飽和食鹽水的濃度不變，則可采取的方法是 由MgCl2·6H2O晶體脫水制無水MgCl2時，MgCl2·6H2O晶體在 氣氛中加熱脫水，該氣體的作用是 電解無水MgCl2所得的鎂蒸氣可以在下列 氣體中冷卻。A H2 B N2 C CO2 D O2 11（2005年高考廣東理綜）海水占地球總儲水量的97.2%。若把海水淡化和化工生產結合起來，既可以解決淡水資源缺乏的問題，又可以充分利用海洋資源。(1)海水中含有大量的氯化鈉。氯化鈉中的金屬元素位于元素周期表第 族

19、。(2)目前國際上實用的“海水淡化”主要技術之一是蒸餾法。蒸餾法是將海水變成蒸汽，蒸汽經過冷卻而得高純度淡水，由此可判斷蒸餾法是 （填物理變化、化學變化）(3)工業(yè)上利用電解飽和食鹽水可制得重要化工產品，反應式為：食鹽+H2ONaOH+H2+Cl2（未配平）。該反應中食鹽的化學式是 。利用電解所得氣體制36.5%的濃鹽酸1000t，最少需要消耗食鹽 t。(4)近年來有人提出了一種利用氯堿工業(yè)產品及氯化鈉循環(huán)治理含二氧化硫廢氣并回收二氧化硫的方法，該方法的流程如下：寫出的化學反應方程式： 。上述亞硫酸氫鈉與甲醛經過一定反應，可以合成俗稱“吊白塊”（雕白粉）的物質。因吊白塊對人體有害，不能用于食品

20、漂白。其結構簡式為：HOCH2SO3Na，根據(jù)其結構特點，吊白塊能發(fā)生的反應有： A皂化反應 B聚合反應C與金屬鈉反應D氧化反應12工業(yè)上從海水中提取溴可采用如下方法：向海水中通入Cl2，將海水中的溴化物氧化，其離子方程式為_ 。向上述混合液中吹入熱空氣，將生成的溴吹出用純堿溶液吸收，其方程式為_。將所得溶液中用H2SO4酸化，使NaBr、NaBrO3中的溴轉化為單質溴，再用有機溶劑提取溴后還可得到副產品Na2SO4，寫出這一過程的化學方程式 _。這樣得到的溴中還混有少量Cl2，怎樣除去？_。13亞氯酸鈉（NaClO2）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是

21、過氧化氫法生產亞氯酸鈉的工藝流程圖：已知：NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出NaClO23H2O。純ClO2易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10以下安全。(1)160 g/L NaOH溶液的物質的量濃度為 。若要計算該溶液的質量分數(shù)，還需要的一個條件是 （用文字說明）。(2)發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是（選填序號）。(a)將SO2氧化成SO3，增強酸性；(b)稀釋ClO2以防止爆炸；(c)將NaClO3氧化成ClO2(3)吸收塔內的反應的化學方程式為。吸收塔的溫度不能超過20，其目的是防止H2O2分解，寫出H2O2分解的化學方程式 。(4)在堿性溶液中NaClO2

22、比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單實驗方法是 。(5)吸收塔中為防止NaClO2被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中。除H2O2外，還可以選擇的還原劑是 （選填序號）。(a) Na2O2 (b) Na2S (c)FeCl2 (d)PbO（懸濁液）(6)從濾液中得到NaClO23H2O粗晶體的實驗操作依次是（選填序號）。A蒸餾 B蒸發(fā) C灼燒 D過濾 E冷卻結晶要得到更純的NaClO23H2O晶體必須進行的操作是 （填操作名稱）。三、計算題1420時食鹽的溶解度為36g，取一定量該溫度下的飽和食鹽水用惰性電極進行電解，當陽極析出11.2L（標準狀況）氣體

23、時，食鹽完全電解，所得溶液密度為1.20g/mL，試計算(1)電解時，飽和食鹽水的質量；(2)電解后溶液中NaOH的物質的量濃度；(3)要使溶液恢復原狀態(tài)，需加入多少克什么物質？參考答案1、B 2、D 3、D 4、B 5、B 6、B7、2MgCl2+(2-X)Ca(OH) 2+2mH2O=2Mg(OH)2-XClx ·mH2O+(2-X)CaCl2除去附著在Mg(OH)2表面的可溶性物質MgCl2 、CaCl2 等。表面處理。Mg(OH)2和Al(OH)3受熱分解時吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩(wěn)定性好的MgO、Al2O3覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳。Mg(OH)

24、2 Mg(OH)2的吸熱效率為：81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41 kJ·g-1 Al(OH)3的吸熱效率為：87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12 kJ·g-1 等質量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸熱多。C 四溴乙烷、磷酸三苯酯沸點低，高溫時有煙生成，且高溫時受熱分解產生有毒、有害的污染物。無機類阻燃劑Mg(OH)2和Al(OH)3無煙、無毒、腐蝕性小。8、（1）BDE （2）過濾  蒸餾（3）2IMnO24HMn2I22H2O（4）苯與水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大（5）取

25、少量提取碘后的水溶液于試管中，加入幾滴淀粉試液；觀察是否出現(xiàn)藍色（如果變藍，說明還是單質碘）9、a2IClO2H=I2ClH2O I3 b保留一部分使I2與形成I3，這樣既可通過離子交換樹脂進行富集，又可增加離子交換樹脂的交換容量壓力（此時一個I3所占的位置也只相當于一個I的位置）。如果I全都氧化為I2，則無法在陰離子交換樹脂上進行陰離子交換。RClI3RI3Cl RClIRICl 所得棕褐色的溶液中含的主要陰離子是I3、I，通過氯型強堿性陰離交換樹脂時，陰離子與Cl交換。柱上有RI3呈黑紅色，流出液含Cl呈無色。IO3、I（還有Na、OH） I、OH（還有IO3）3I26OH=5IIO33H2O由于I多，交換機率大，