高中化學(xué)必修2 第2課時 海水資源的開發(fā)利用

1、第2課時海水資源的開發(fā)利用學(xué)業(yè)要求核心素養(yǎng)對接1.了解海水資源及其利用。2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。3了解海水綜合利用的重要方向。通過學(xué)習(xí)海水資源的開發(fā)利用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。知 識 梳 理知識點(diǎn)一海水水資源的開發(fā)利用這是工業(yè)海水淡化的圖片，那么海水淡化有哪些方法呢？請完成下列知識點(diǎn)：1直接利用：海水進(jìn)行循環(huán)冷卻。2海水淡化：主要方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法。知識點(diǎn)二海水化學(xué)資源的開發(fā)利用這是海水曬鹽、海水提鎂的圖片，海水化學(xué)資源究竟如何應(yīng)用？請完成下列知識點(diǎn)：1海水中的化學(xué)資源海水中H、O兩種元素，加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、

2、F、B、Br、Sr等11種元素的總量超過99%，其他為微量元素，共計(jì)含有80多種。2海水制鹽海水eq o(,sup7(日曬),sdo5(結(jié)晶)粗鹽eq o(,sup7(提純)精鹽。3海帶提碘（1）流程：海帶灼燒浸泡過濾eq o(,sup7(Cl2)氧化提純碘單質(zhì)。（2）原理：2ICl2=I22Cl。4海水提溴（1）過程：濃縮氧化富集提取。（2）原理：2BrCl2=Br22Cl。5海水提鎂（1）過程：濃縮eq o(,sup7(CaO)沉淀過濾eq o(,sup7(鹽酸)溶解結(jié)晶（MgCl26H2O）eq o(,sup7(脫水)MgCl2晶體eq o(,sup7(電解)金屬鎂。（2）原理：Mg22

3、OH=Mg（OH）2。Mg（OH）22HCl=MgCl22H2O。MgCl26H2Oeq o(=,sup7(HCl),sdo5()MgCl26H2O。MgCl2（熔融）eq o(=,sup7(電解)MgCl2。6新能源的開發(fā)（1）從海水中提取鈾和重水，鈾和重水是核能開發(fā)的重要原料。（2）潮汐能、波浪能是待開發(fā)的新型能源。微判斷（1）海水中含有Br2（）（2）海帶中含有碘，能使淀粉變藍(lán)（）（3）用SO2溶液吸收溴蒸氣，是利用了SO2具有漂白性（）答案（1）（2）（3）微訓(xùn)練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錯誤的是（）A海水中含有溴元素，需經(jīng)過化學(xué)變化才可以得到溴單質(zhì)B無論

4、是海水波浪發(fā)電還是潮汐發(fā)電，都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備金屬鈉D從海水中提取鎂可以采用下列方法：海水苦鹵eq o(,sup7(石灰水)Mg（OH）2eq o(,sup7(HCl)MgCl2溶液無水MgCl2MgCl2（熔融）eq o(,sup7(通電)Mg解析海水中的溴元素以離子形式存在，需要通過化學(xué)反應(yīng)來轉(zhuǎn)化成溴單質(zhì)，A項(xiàng)正確；在波浪發(fā)電和潮汐發(fā)電過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，而不是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B項(xiàng)錯誤；從海水中可以得到NaCl固體，電解熔融NaCl可制備金屬鈉，C項(xiàng)正確；依據(jù)海水提取鎂的原理分析，鹵水中加入氫氧化鈣以沉淀鎂離子，生成氫氧化鎂，過濾

5、后加鹽酸溶解、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶析出晶體，然后得到氯化鎂固體，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，該方法合理，D項(xiàng)正確。答案B2海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是（）A向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過程提純C工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑D富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用SO2將其還原吸收解析A項(xiàng)，海水中通入氯氣可置換出溴，正確；B項(xiàng)，粗鹽提純包括溶解、除雜、過濾、結(jié)晶、重結(jié)晶等，正確；C項(xiàng)，氫氧化鈉成本較高，工業(yè)上常用選用生石灰或石灰水作沉淀劑，錯誤；D項(xiàng)，先吹出溴再用SO2吸收可實(shí)現(xiàn)溴的富集，正確。故選B項(xiàng)。答案C微思考1目前，海水制鹽所采用的方

6、法大部分仍為鹽田蒸發(fā)法，利用風(fēng)能和太陽能使海水蒸發(fā)。這種古老方法有什么優(yōu)點(diǎn)？（從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮）提示鹽田蒸發(fā)法具有產(chǎn)量高、耗能少、成本低、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)。2結(jié)合P101思考與討論（1）通入空氣，將溴吹入吸收塔，是利用了溴的什么性質(zhì)？（2）除通過蒸餾提取液溴外，還有什么方法可提取液溴？提示（1）溴的沸點(diǎn)低，易揮發(fā)。（2）由于溴易溶于有機(jī)溶劑，還可用萃取的方法提取液溴。學(xué)習(xí)任務(wù)（核心素養(yǎng)）海水化學(xué)資源的開發(fā)利用一、知識要點(diǎn)1海水提溴海水提溴的主要方法是空氣吹出法。（1）主要流程：eq x(海水)eq o(,sup7(濃縮),sdo5(酸化)eq x(濃縮海水（Br）)eq o(,sup7(通入C

7、l2、通入空氣),sdo5(水蒸氣)eq x(吸收塔（SO2）)eq o(,sup7(反應(yīng)后),sdo5(富集溴)eq x(HBr、SOeq oal(2,4)eq o(,sup7(通入Cl2后),sdo5(提取Br2)eq x(Br2、Cl)（2）主要反應(yīng)：Cl22Br=Br22Cl（氧化）Br2SO22H2O=2HBrH2SO4（富集）Cl22Br=Br22Cl（提?。?海帶中提碘（1）海帶中含有碘元素的檢驗(yàn)關(guān)鍵反應(yīng)的反應(yīng)原理：2H2IH2O2=I22H2O。實(shí)驗(yàn)步驟及證明方法：（2）海帶中提碘流程：海帶浸泡氧化過濾提純碘單質(zhì)。主要的化學(xué)反應(yīng)原理：Cl22KI=2KClI2。3海水提鎂（1）

8、主要反應(yīng)原理：CaCO3eq o(=,sup7(煅燒)CaOCO2CaOH2O=Ca（OH）2Ca（OH）2MgCl2=Mg（OH）2CaCl2Mg（OH）22HCl=MgCl22H2OMgCl2（熔融）eq o(=,sup7(通電)MgCl2（2）工藝流程： 二、核心素養(yǎng)海水化學(xué)資源的開發(fā)利用培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會責(zé)任【素養(yǎng)解題】典例示范空氣吹出法是目前“海水提溴”使用到的主要方法之一。其工藝流程如下：（1）步驟所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_。（2）溴水混合物中溶有一定量的氯氣，因此在步驟中可將蒸餾產(chǎn)生的氣體通過（填化合物名稱）溶液，以除去氯氣。（3）步驟的蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在8090 溫度

9、。過高或過低都不利于生產(chǎn)，請解釋原因：_。（4）步驟中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_。（5）提取溴單質(zhì)時，蒸餾溴水混合物而不是蒸餾溴水混合物，請說明原因：_。解題思路知識支持Br2的性質(zhì)2BrCl2=Br22ClBr2SO22H2O=2HBrH2SO4Br2的沸點(diǎn)低、易揮發(fā)選項(xiàng)分析從海水中提取溴，一般要經(jīng)過濃縮、氧化、提取三個步驟。步驟發(fā)生的反應(yīng)是Cl22Br=2ClBr2，生成的溴仍溶解在海水中，依據(jù)溴的沸點(diǎn)比水低，鼓入熱空氣（步驟），使溴和熱空氣一起揮發(fā)出來，再用SO2水溶液吸收（步驟）：Br2SO22H2O=4H2BrSOeq oal(2,4)，這樣可以得到Br濃度較大的溶液，

10、進(jìn)一步用氯氣氧化（步驟），可得到含Br2的水溶液，然后蒸餾即得到液溴。得出答案（1）Br2SO22H2O=4H2BrSOeq oal(2,4)（2）溴化鐵（或其他含Br的鹽）（3）溫度過高，大量水蒸氣被蒸出；溫度過低，溴不能被完全蒸出（4）酸化可抑制Cl2、Br2與水反應(yīng)（5）將溴水混合物轉(zhuǎn)變?yōu)殇逅旌衔锸荁r2的富集濃縮過程，蒸餾溴水混合物可提高效率，減少能耗，降低成本三、對點(diǎn)訓(xùn)練1從海水中提取鎂的工藝流程可表示如下：下列說法不正確的是（）A用此法提取鎂的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來源豐富B步驟電解MgCl2時陰極產(chǎn)生氯氣C步驟可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水D上述工藝流程中涉及化合、分解和復(fù)分解反應(yīng)解

11、析海水中含有大量的鎂元素，從海水中提取鎂的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來源豐富，A項(xiàng)正確；電解熔融的MgCl2時，陽極產(chǎn)生Cl2，陰極產(chǎn)生金屬鎂，B項(xiàng)錯誤；因MgCl2能水解：MgCl22H2OMg（OH）22HCl，所以將MgCl26H2O晶體在HCl氣體氛圍中加熱脫水，其目的是抑制MgCl2水解生成Mg（OH）2，C項(xiàng)正確；步驟涉及CaCO3的分解反應(yīng)得到CaO，CaO與H2O發(fā)生化合反應(yīng)得到Ca（OH）2，步驟是電解涉及分解反應(yīng)，步驟涉及MgCl2與Ca（OH）2發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)得到Mg（OH）2和CaCl2，D項(xiàng)正確。答案B2從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)過程中，涉及下列操作，其中正確的是（雙選）（）解析灼燒

12、海帶應(yīng)用坩堝，A選項(xiàng)錯誤；過濾時應(yīng)用玻璃棒引流，B選項(xiàng)錯誤；CCl4的密度比水的大，萃取I2的CCl4層在上層，應(yīng)從分液漏斗下口流出，C選項(xiàng)正確。答案CD3海水是可以綜合利用的。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：（1）請寫出一種海水淡化的方法：_。（2）步驟獲取Br2的離子方程式為_。（3）步驟用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸氣轉(zhuǎn)化為氫溴酸以達(dá)到富集的目的。其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Br2SO22H2O=H2SO42HBr，在該反應(yīng)中，還原劑是（填化學(xué)式）。若反應(yīng)中生成4 mol HBr，則消耗mol SO2。解析海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。海水淡化后得到NaCl，電解其熔融態(tài)可生

13、成Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化濃縮海水中的Br得到Br2，離子方程式為：Cl22Br=Br22Cl，然后通入空氣，吹出Br2，再用SO2吸收Br2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Br2SO22H2O=H2SO42HBr，該反應(yīng)中氧化劑為Br2，還原劑為SO2，反應(yīng)中每生成4 mol HBr，則消耗2 mol SO2，最后再向含HBr的溶液中通入適量Cl2，蒸餾得到Br2。答案（1）蒸餾法（或電滲析法，離子交換法等）（2）Cl22Br=Br22Cl（3）SO224海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素。碘元素以碘離子的形式存在。實(shí)驗(yàn)室從海藻中提取碘的流程如下：（1）指出從海藻中提取I2的實(shí)驗(yàn)操作

14、名稱：，反應(yīng)的離子方程式_。（2）提取碘的過程中，可供選擇的有機(jī)溶劑是_。A甲苯、酒精B四氯化碳、苯C汽油、乙酸 D汽油、甘油（3）為使海藻中I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。還缺少的儀器是_。（4）從含碘的有機(jī)溶劑中提取碘，還要經(jīng)過蒸餾，指出下列蒸餾裝置中的錯誤之處_。（5）進(jìn)行蒸餾操作時，使用水浴加熱的原因是_，最后晶態(tài)碘在中。解析（1）為了從懸濁液中分離I，應(yīng)用過濾；從I2的水溶液中把它提取出來，應(yīng)用萃取分液。（2）A中酒精，C中乙酸，D中甘油，都是易溶于水的物質(zhì)，所以不能用于萃取碘。（3）萃取分液所必需的儀器是分液漏

15、斗，過濾時所需儀器必有普通漏斗。答案（1）過濾萃取分液2ICl2=I22Cl（2）B（3）分液漏斗，普通漏斗（4）沒有石棉網(wǎng)；溫度計(jì)插入液面以下；冷凝管進(jìn)、出水方向顛倒（5）萃取劑沸點(diǎn)較低，I2易升華蒸餾燒瓶學(xué) 考 練1許多國家十分重視海水資源的綜合利用，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。答案D2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

16、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，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)合解析海水可直接利用，如沖廁、作冷卻水等。答案B4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采用電解法冶煉鎂是因?yàn)殒V很活潑A BC D解析生石灰溶于水生成Ca（OH）2

17、，加入沉淀池沉淀Mg2生成Mg（OH）2，過濾后加入試劑M為鹽酸，Mg（OH）2溶解得到MgCl2溶液，通過濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到MgCl2晶體，在HCl氣體中加熱失去結(jié)晶水得到固體MgCl2，通電電解熔融MgCl2生成Mg。分析判斷 M是鹽酸用來溶解Mg（OH）2沉淀，正確；電解MgCl2生成Mg和Cl2的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，流程中的反應(yīng)不全部都是非氧化還原反應(yīng)，錯誤；操作b是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到MgCl2晶體的過程，錯誤；用海水曬鹽后的飽和溶液中主要是MgCl2，加石灰乳可以制Mg（OH）2 ，正確；依據(jù)金屬活動順序表中金屬性可知，采用電解法冶煉Mg是因?yàn)镸g很活潑，

18、正確，D項(xiàng)正確。答案D5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CFeCl3溶液 D碘水解析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。答案B6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 BC D解析從海帶中提取I2的流程為海帶（加少量酒精）eq o(,sup7(灼燒)海帶灰eq o(,sup7(水),sdo5(過濾)含I的水溶液eq o(,sup

19、7(H2O2H2SO4)I2的水溶液eq o(,sup7(CCl4),sdo5(分液)I2的有機(jī)溶液，故正確步驟為，選C。答案C7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溶液解析Na2CO3溶液和NaOH溶液都能與溴反應(yīng)，不能用于除雜。答案D8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（雙選）（）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

20、C取適量濾液，向其中先加氯水，再加入淀粉溶液，呈藍(lán)色，證明含碘元素D取適量濾液，加入酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈藍(lán)色，證明含有碘元素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均不正確；C中2ICl2=I22Cl- ，產(chǎn)生了I2；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。答案CD9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（雙選）（）AX試劑可用Na2SO3飽和溶液B步驟的離子反應(yīng)： Cl2 Br=Br2ClC工業(yè)上每獲得1 mol Br2，需要消耗Cl244.8LD步驟包含萃取、分液和蒸餾解析Na2

21、SO3Br2H2O=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，得失電子不守恒，B不正確；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。答案BC10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（）ANaOH BKOH CCaO DNa2O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

22、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。答案C11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 BC D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）eq

23、o(=,sup7(電解)MgCl2。答案C12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。_。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

24、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。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=Br22ClCa2SOeq oal(2,4)=CaSO4Mg22OH=Mg（OH）2能 力 練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_。ANaOH BFeCl2 CNa2SO3 DH2O（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_。解析（1）讀懂流程圖，可以寫出2BrCl2=Br22Cl，SO2Br22H2O=2HBrH2SO4。（2）只從理論上考慮，NaOH具有強(qiáng)堿性，能吸收Br2，F(xiàn)e2、SOeq