新教材同步備課2024春高中化學(xué)第8章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第1節(jié)自然資源的開發(fā)利用第2課時海水資源的開發(fā)利用課件新人教版必修第二冊

第2課時海水資源的開發(fā)利用一、海水水資源的開發(fā)利用1.海水資源的特點。多樣性除O、H外,加上Na、Cl、Br、Mg等11種元素為常量元素,總量超過99%;其他元素為微量元素分散性海水中元素的種類很多,總儲量很大,但許多元素的富集程度很低2.海水水資源的利用。(1)海水水資源的分布和成分。(2)海水水資源的利用方法。

微訓(xùn)練海水淡化是海島地區(qū)獲得淡水的重要手段,海水淡化指的是除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程。下列方法中不可用來進行海水淡化的是(

)。A.蒸餾法

B.過濾法C.電滲析法

D.反滲透法答案:B解析:通過過濾不能把海水中的氯化鈉等物質(zhì)除去,不能使海水淡化。二、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用1.海水化學(xué)資源的開發(fā)利用。方法操作方法海水制鹽①方法:把海水引到鹽灘上,利用日光和風力使水分蒸發(fā),得到食鹽②原理:蒸發(fā)海水,使食鹽濃縮結(jié)晶方法操作方法海水提溴①方法及流程:氧化(用氯氣將溴離子氧化為單質(zhì)溴)、吹出(用熱空氣將生成的單質(zhì)溴吹出)、吸收(在吸收塔中用二氧化硫?qū)钨|(zhì)溴還原為氫溴酸而進行富集)、蒸餾(在蒸餾塔中用氯氣將氫溴酸氧化為單質(zhì)溴蒸餾分離)②主要離子方程式:

微解讀從海帶中提取單質(zhì)碘的過程如下:發(fā)生的主要反應(yīng)為2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。2.新能源的開發(fā)。(1)從海水中提取的鈾和重水是開發(fā)核能的重要原料。(2)潮汐能、波浪能等新型能源的開發(fā)和利用。微判斷(1)海水中各種化學(xué)資源的開發(fā)必須都要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(

)(2)實驗室從海帶中提取單質(zhì)碘的方法是:取樣→灼燒→溶解→過濾→結(jié)晶。(

)(3)海水中含有儲量巨大的金屬元素,可以直接富集獲取。(

)(4)海帶中含有碘,能使淀粉變藍。(

)(5)用SO2水溶液吸收溴蒸氣,是利用了SO2的還原性。(

)××××√一

海水水資源的開發(fā)利用問題探究水是生命之源,地球上可供人類飲用的淡水很少,97%以上的是海水,海水必須經(jīng)過淡化才能飲用。蒸餾法是海水淡化歷史久遠且技術(shù)成熟的重要方法。烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)的工程師開發(fā)了一種新的海水淡化技術(shù),使用旋轉(zhuǎn)中空圓柱體和太陽能收集器來提高太陽能蒸餾器內(nèi)的蒸發(fā)效率,所提議的方法將顯著降低海水淡化成本,并將產(chǎn)量提高四倍。(1)利用太陽能蒸餾淡化海水的原理是什么?提示:利用太陽能將海水中的水從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài),再將氣態(tài)冷卻成為液態(tài),以獲得淡水。(2)利用太陽能淡化海水有哪些突出的優(yōu)點?提示:利用太陽能進行海水淡化使用的是可再生能源,且操作簡單。該方法不需要化學(xué)品或其他能源,沒有污染物的釋放。(3)利用太陽能進行海水淡化必將面臨哪些實際困難?提示:一些設(shè)備需要大量的維護,且成本較高;該技術(shù)海水淡化的效率受到天氣的影響等。重難歸納1.海水水資源的利用。(1)利用途徑:海水淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻等。(2)海水淡化:海水淡化的方法主要有蒸餾法、反滲透法和電滲析法等。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。(3)海水淡化三種方法的原理。

方法原理蒸餾法將海水加熱至沸騰,然后將水蒸氣冷凝而得到蒸餾水電滲析法在外加直流電場作用下,利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇透過性,使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達到除鹽的目的反滲透法向海水施加大于滲透壓的壓力,利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜,將海水與淡水分隔開2.海水蒸餾。(1)海水蒸餾實驗的操作步驟。連接裝置→檢查裝置氣密性→向燒瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷凝水→給燒瓶加熱→收集蒸餾水→停止對燒瓶加熱→待冷卻至室溫后停止通入冷凝水→整理儀器。(2)海水蒸餾實驗的注意事項。①燒瓶加熱時,一定要墊陶土網(wǎng),防止燒瓶炸裂。②燒瓶中的海水量不能超過燒瓶容積的

。③冷凝管內(nèi)的冷凝水要從下口入、上口出,這樣冷卻的效果最好。④加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。⑤實驗前檢查裝置的氣密性。⑥當燒瓶中有少量液體時,停止加熱。⑦實驗結(jié)束時,應(yīng)先停止加熱,后停止通入冷凝水。典例剖析【例1】下圖是實驗室蒸餾裝置示意圖,可利用此裝置將海水淡化。下列說法中不正確的是(

)。A.蒸餾時溫度計水銀球應(yīng)位于蒸餾燒瓶的支管口處B.蒸餾時冷卻水的流向應(yīng)由上而下C.利用此法淡化海水獲得淡水質(zhì)量高,但能耗大D.蒸餾法需使用直形冷凝管答案:B解析:蒸餾時溫度計測量的是水蒸氣的溫度,而不是溶液的溫度,所以溫度計水銀球應(yīng)位于蒸餾燒瓶支管口處;冷卻水流向是由下而上,以提高冷凝效果;蒸餾法需要消耗大量能源;蒸餾法需使用直形冷凝管。學(xué)以致用1.海水淡化可使用蒸餾法。以自來水為原料制取蒸餾水的實驗裝置如圖所示,請回答下列問題。(1)圖中的兩處明顯錯誤是①

;②

。

(2)儀器A的名稱是

,儀器B的名稱是

。(3)實驗時A中除加入自來水外,為防止液體暴沸還需加入少量

。

答案:(1)①溫度計的水銀球插入液體中②冷凝水進出口方向反了(2)蒸餾燒瓶直形冷凝管(3)碎瓷片(或沸石)二

海水中其他化學(xué)資源的開發(fā)利用問題探究海水中溶解和懸浮著大量的無機鹽和有機物。目前,從海水中獲取食鹽仍主要采用鹽田蒸發(fā)法。海帶中含有豐富的碘元素,利用海帶制取單質(zhì)碘是目前獲取碘的重要途徑。(1)利用風能和太陽能使鹽田中海水蒸發(fā),得到粗食鹽。這種古老方法有什么優(yōu)點?提示:鹽田蒸發(fā)法具有產(chǎn)量高、耗能少、成本低、運輸方便等優(yōu)點。(2)下面的流程圖為檢驗海帶中碘元素的實驗步驟。①寫出加入稀硫酸酸化的H2O2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。②根據(jù)什么現(xiàn)象證明海帶中有碘元素?提示:①反應(yīng)的離子方程式為2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。②當加入淀粉溶液時,溶液變藍,證明有I2生成,從而說明海帶中含有碘元素。重難歸納1.海水提溴。(1)工藝流程。(2)基本操作。

2.從海帶中提取碘。(1)海帶中碘元素的檢驗。①反應(yīng)原理:2I-+2H++H2O2═I2+2H2O,淀粉遇I2變藍色。②流程:(2)海帶中提碘。①工藝流程:②主要化學(xué)原理:Cl2+2I-═2Cl-+I2。

3.海水制鹽及其重要應(yīng)用。(1)海水制鹽的原理。先將海水引入鹽田,在太陽能和風力的作用下蒸發(fā)水,食鹽等結(jié)晶析出,即制得粗鹽。粗鹽中含泥沙等不溶性雜質(zhì)和氯化鎂等可溶性雜質(zhì),經(jīng)溶解、過濾將泥沙除去,然后利用化學(xué)反應(yīng)除去可溶性雜質(zhì)。(2)食鹽的綜合應(yīng)用原理。

(3)食鹽的綜合應(yīng)用示意圖。

4.海水提鎂。(1)主要反應(yīng)的原理。(2)工藝流程。

典例剖析【例2】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①反應(yīng)的離子方程式是

。

(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

從理論上考慮,下列也能吸收Br2的是

。

A.NaOH

B.FeCl2C.Na2SO3

D.H2O(3)步驟⑤蒸餾的過程中,溫度應(yīng)控制在80~90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn),請解釋原因:

。

(4)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進行蒸餾得到液溴?

。

答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O══H2SO4+2HBr

ABC(3)若溫度過高,大量水蒸氣隨溴排出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低(4)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì),但濃度低,如果直接蒸餾,處理量大,生產(chǎn)成本高。而“溴水混合物Ⅱ”實際上將溴水濃縮了解析:(2)只從理論上考慮,NaOH具有強堿性,能吸收Br2,Fe2+、

具有強還原性,也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度較小,用水不能將Br2充分吸收。(3)溫度過高,大量水蒸氣隨溴排出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低。(4)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì),但濃度低,如果直接蒸餾,處理量大,生產(chǎn)成本高。經(jīng)過“空氣吹出、SO2吸收、Cl2氧化”等步驟實際上是將溴水濃縮了。學(xué)以致用2.下列說法不正確的是(

)。A.工業(yè)上可利用海水制取鎂B.實驗室以海帶為原料可獲得碘C.工業(yè)上可用還原劑還原赤鐵礦(含F(xiàn)e2O3)獲得鐵D.從海水中提取溴元素(以Br-形式存在),可以考慮向其中加入NaOH固體答案:D解析:海水中含大量Mg2+,海帶中含碘元素,因此工業(yè)上可利用海水制鎂,實驗室中可用海帶制碘,A、B兩項正確;赤鐵礦主要成分為Fe2O3,可用還原劑如焦炭還原Fe2O3獲得鐵,C項正確;Br-與NaOH不反應(yīng),D項錯誤。3.某同學(xué)為了驗證海帶中含有碘,擬進行如下實驗,請回答下列問題。(1)第1步:灼燒。將足量海帶灼燒成灰燼。該過程中將使用到的硅酸鹽質(zhì)實驗儀器有

(填字母,限填3項)。A.試管

B.瓷坩堝

C.坩堝鉗

D.鐵三腳架E.泥三角

F.酒精燈

G.燒杯

H.量筒(2)第2步:I-溶液的獲取。操作是

。

(3)第3步:氧化。操作是依次加入合適的試劑。下列氧化劑最好選用

(填字母)。

A.濃硫酸

B.新制氯水C.KMnO4溶液

D.H2O2理由是

。

(4)第4步:碘單質(zhì)的檢驗。操作是取少量第3步的溶液,滴加

溶液,如果溶液顯藍色,則證明海帶中含碘。

答案:(1)BEF(2)將灰燼轉(zhuǎn)移到燒杯中,加適量蒸餾水,用玻璃棒充分攪拌,過濾(3)D過氧化氫是綠色氧化劑,在氧化過程中不引進雜質(zhì)、不產(chǎn)生污染(或不會進一步氧化單質(zhì)碘)(4)淀粉解析:本題給出實驗任務(wù)和步驟,考查學(xué)生對實驗原理的理解,并考查學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康倪x擇正確試劑和操作完成規(guī)定實驗的能力。灼燒固體通常在坩堝中進行,所以涉及的硅酸鹽質(zhì)儀器應(yīng)有瓷坩堝、酒精燈、泥三角。灼燒所得灰燼含有可溶性的碘鹽,欲得其溶液需溶解、過濾,濾液即為含I-的溶液。將I-氧化為I2,最好選用過氧化氫,因為過氧化氫作氧化劑,還原產(chǎn)物為H2O且無雜質(zhì)生成,2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O,加少量稀酸會促進反應(yīng)。碘單質(zhì)的檢驗常用淀粉溶液,淀粉遇碘單質(zhì)變藍色。1.某同學(xué)設(shè)計實驗從海帶中提取碘。①滴加稀硫酸和過氧化氫溶液②在海帶中加入少量酒精,點燃使其燃燒為灰燼,在灰燼中加水攪拌③加四氯化碳振蕩、分液④過濾⑤蒸餾該實驗的合理操作順序是(

)。A.①③⑤②④ B.②①③④⑤C.②④①③⑤ D.③①②⑤④答案:C2.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)點之一是原料來源豐富B.步驟④加鹽酸的離子方程式為OH-+H+══H2OC.步驟②結(jié)晶、過濾可制得粗鹽D.上述工藝流程中涉及化合、分解和復(fù)分解反應(yīng)答案:B解析:海水中含有大量的鎂元素,從海水中提取鎂的優(yōu)點之一是原料來源豐富,A項正確;步驟④中加入的鹽酸,與氫氧化鎂反應(yīng)生成氯化鎂與水,反應(yīng)的離子方程式為Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O,B項錯誤;步驟②是通過把海水引到鹽灘上,利用日光和風力使水分蒸發(fā),制得粗鹽,C項正確;步驟①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⑥是電解涉及分解反應(yīng),步驟③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項正確。3.從淡化海水中提取溴的流程如圖所示,下列有關(guān)說法錯誤的是(

)。

A.X為SO2氣體,也可將SO2換成Na2SO3B.設(shè)備Y為蒸餾塔C.在提取溴的過程中一定有Br-被氧化D.工業(yè)上每獲得1molBr2,需要消耗Cl2的體積最少為22.4L(標準狀況下)答案:D解析:亞硫酸鈉與二氧化硫都具有還原性,A項正確;設(shè)備Y就是用來進行溴的蒸餾的,B項正確;要得到溴單質(zhì),一定要將溴離子氧化為溴單質(zhì),C項正確;因為溴離子要經(jīng)過二次氧化,因此工業(yè)上每獲得1

mol

Br2,需要消耗Cl2的體積最少為44.8

L(標準狀況下