(統(tǒng)考版)2023版高考化學一輪復習第四章非金屬及其化合物第5講海水資源的開發(fā)利用環(huán)境保護和綠色化學學生用書

第5講海水資源的開發(fā)利用環(huán)境保護和綠色化學【考綱要求】1.了解常見元素單質及其重要化合物對環(huán)境質量的影響。2.了解科學、技術、社會的相互關系(如化學與生活、材料、能源、環(huán)境、生命過程、信息技術的關系等)。3.了解在化工生產(chǎn)中遵照“綠色化學”思想的重要性?？键c一海水資源的綜合利用基礎梳理·自我排查1.水資源的利用2．海水中化學資源的開發(fā)利用(1)氯堿工業(yè)①電解NaCl溶液：(寫出化學方程式，下同)________________________________________________________________________；②產(chǎn)物制鹽酸：__________________________________________________________；③制漂白液：____________________________________________________________。(2)海水提鎂海水Mg(OH)2鹽酸____(溶液)濃縮結晶MgCl2·6H2O脫水____電解Mg。(3)海水提溴海水(酸化)Cl2____HBrCl(4)海帶提碘①工藝流程②兩種原理a．主要的化學原理：______________________________________________________。b．主要的物理原理：單質碘用CCl4或苯萃取，分液后用蒸餾法將碘與有機溶劑分開。3．海水其他資源的開發(fā)利用(1)從海水中提取核能、開發(fā)的重要原料：________。(2)潮汐能、波浪能是有待開發(fā)的新型能源。[判斷](正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、明礬凈化法等()(2)從海水中提取物質都必須通過化學反應才能實現(xiàn)()(3)實驗室從海帶中提取單質碘的方法是：取樣→灼燒→溶解→過濾→萃取()(4)海水中提取鎂所涉及的化學反應全都是氧化還原反應()(5)將氯化鎂晶體(MgCl2·6H2O)直接加熱可制得無水氯化鎂()(6)碘是人體必需的微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物()微點撥海水蒸餾原理裝置圖及注意事項：注意以下幾點：(1)溫度計水銀球的位置是否位于支管口(2)水流方向是否為自下而上(3)為防止暴沸應加碎瓷片或沸石(4)應墊石棉網(wǎng)對蒸餾燒瓶加熱考點專練·層級突破練點一提取碘的實驗1．從海帶中提取碘的實驗過程涉及下列操作，其中正確的是()2．為了從海帶浸取液中提取碘，某同學設計了如圖實驗方案，下列說法正確的是()A．①中反應的離子方程式：2I－＋H2O2=I2＋2OH－B．②中分液時含I2的CCl4溶液從分液漏斗上口倒出C．③中得到的上層溶液中含有I－D．操作Z的名稱是加熱練點二海水綜合利用的流程分析3．根據(jù)如圖海水綜合利用的工業(yè)流程圖，判斷下列說法正確的是()已知：MgCl2·6H2O受熱生成Mg(OH)Cl和HCl氣體等。A．過程①的提純是物理過程，過程②通過氧化還原反應可產(chǎn)生2種單質B．在過程③中將MgCl2·6H2O灼燒即可制得無水MgCl2C.在過程④、⑥反應中每氧化0.2molBr－需消耗2.24LCl2D．過程⑤反應后溶液呈強酸性，生產(chǎn)中需解決其對設備的腐蝕問題4．從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關說法不正確的是()A．X試劑可用Na2SO3飽和溶液B．步驟Ⅲ的離子反應：2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2C．工業(yè)上每獲得1molBr2，需要消耗Cl244.8LD．步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾練后歸納解答海水的工藝流程題目應注意的幾點(1)在過程中往往用到結晶、過濾、萃取、分液、蒸餾等實驗操作，注意這些操作的使用條件和操作方法的規(guī)范性。(2)在制備過程中，涉及氧化還原反應、電解反應、水解平衡等化學原理。(3)讀懂流程圖，抓住物質的流入、流出、挖掘反應條件和重要數(shù)據(jù)。(4)綠色化學，使用無污染的物質、減少或不排放污染物、物質的循環(huán)使用?？键c二環(huán)境保護與綠色化學基礎梳理·自我排查1.環(huán)境污染(1)環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境的______，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境______。(2)“三廢”：主要是指______________。(3)大氣污染物的來源化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢氣及其攜帶的顆粒物。(4)常見環(huán)境污染問題(5)環(huán)境保護的措施①工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。②工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達標后排放，限制使用含氮、磷洗滌劑。③回收、限制難降解塑料，研制________塑料。2．綠色化學[判斷](正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)減少CO2的排放，可以減少酸雨的產(chǎn)生()(2)減少機動車尾氣的排放，可有效降低霧霾的發(fā)生()(3)大量燃燒化石燃料是造成霧霾天氣的重要因素()(4)和CO2反應生成可降解聚合物，該反應符合綠色化學的原則()(5)CO2、CH4、N2等均是造成溫室效應的氣體()(6)使用無磷洗衣粉，可徹底解決水體富營養(yǎng)化問題()(7)使用清潔能源是防止酸雨發(fā)生的重要措施之一()(8)采取“靜電除塵”“燃燒固硫”“汽車尾氣催化凈化”等方法，提高空氣質量()微點撥1．正常雨水也顯酸性，只有pH＜5.6才是酸雨。2．CO2不屬于污染性氣體，但對環(huán)境會造成影響，如：溫室效應。3．綠色化學要注意原料、副產(chǎn)物是否污染境，原子利用率是否100%。考點專練·層級突破練點一環(huán)境問題1．環(huán)境污染已嚴重危害人類的生活。下列對應關系正確的是()選項環(huán)境問題造成環(huán)境問題的主要物質A酸雨O3B溫室效應CO2C南極臭氧層空洞SO3D光化學煙霧N22.三位美國科學家因在氟利昂和臭氧層方面的工作獲得諾貝爾化學獎，他們的研究提示了大氣中臭氧層被破壞的機理，由下圖可知()A．日光在反應中作催化劑B．過氧化氯是一種很穩(wěn)定的物質C．過氧化氯的結構式為O—Cl—Cl—OD．臭氧分子最終轉變成氧氣分子3．當前，汽車尾氣已經(jīng)成為許多城市空氣的主要污染源。研究表明，含TiO2的混凝土或瀝青可以部分消除汽車尾氣中的氮氧化物，其原理如下：下列關于該“消除”過程的敘述不正確的是()A．部分光能轉變?yōu)榛瘜W能B．消除總變化為NOx＋O2＋H2O→HNO3C．消除反應能全天候發(fā)生D．使用納米TiO2的消除效率更高練后歸納1．認識霧霾霧霾——霧和霾的統(tǒng)稱。空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物(PM)這三項是霧霾主要污染物，前兩者為氣態(tài)污染物，最后一項顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍首。2．各種非金屬元素的化合物對環(huán)境的影響元素化合物主要來源對環(huán)境的影響CCO2化石燃料燃燒溫室效應碳氫化合物石油開采、植物腐敗溫室效應、光化學煙霧NNOx汽車尾氣硝酸型酸雨、臭氧空洞、光化學煙霧銨鹽、硝酸鹽化肥、農(nóng)藥、洗滌劑水體富營養(yǎng)化：赤潮、水華SSO2、SO3煤的燃燒硫酸型酸雨F、Cl氟氯烴空調(diào)、冰箱制冷劑臭氧空洞P磷酸鹽洗滌劑水體富營養(yǎng)化：赤潮、水華練點二“綠色化學”思想4．在“綠色化學工藝”中，理想狀態(tài)是原子利用率為100%。在用CH3C≡CH合成CH2=CA．CO和CH3OH B．CO2和H2OC．H2和CO2 D．CH3OH和H25．以下是與綠色化學、環(huán)境保護和人類健康息息相關的三個主題，請根據(jù)已知信息回答有關問題：(1)下列制備氯乙烷的反應中原子經(jīng)濟性最高的是(可多選)________。A.CH2=CH2＋HCl→CH3CH2ClB．CH3CH2OH＋HCl→CH3CH2Cl＋H2OC．CH3CH3＋Cl2光照CH3CH2Cl＋HClD．CH2=CHCl＋H2催化劑CH3CH2Cl由上述四個反應可歸納出，原子經(jīng)濟性高的是________反應(填反應類型)。(2)有毒物質的無害化也是綠色化學研究的內(nèi)容之一。ClO2是一種性能優(yōu)良的消毒劑，還可將廢水中少量的S2－、NO2?和CN－等有毒有害的還原性酸根離子氧化而去除。請寫出用ClO2將廢水中劇毒的CN并說明該方法的優(yōu)點_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下圖為某飲用水廠從天然水制備純凈水(去離子水)的工藝流程示意圖：活性炭的作用是___________________________________________________________；O3消毒的優(yōu)點是__________________________________________________________。練后歸納綠色化學的過程、目標及措施真題演練·素養(yǎng)通關1.[2021·全國甲卷，7]化學與人體健康及環(huán)境保護息息相關。下列敘述正確的是()A．食品加工時不可添加任何防腐劑B．掩埋廢舊電池不會造成環(huán)境污染C．天然氣不完全燃燒會產(chǎn)生有毒氣體D．使用含磷洗滌劑不會造成水體污染2．[2021·全國乙卷，7]我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境、實現(xiàn)綠色發(fā)展至關重要?！疤贾泻汀笔侵窩O2的排放總量和減少總量相當。下列措施中能促進碳中和最直接有效的是()A．將重質油裂解為輕質油作為燃料B．大規(guī)模開采可燃冰作為新能源C．通過清潔煤技術減少煤燃燒污染D．研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇3．[2021·湖南卷，6]一種工業(yè)制備無水氯化鎂的工藝流程如下：下列說法錯誤的是()A．物質X常選用生石灰B．工業(yè)上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂C．“氯化”過程中發(fā)生的反應為MgO＋C＋Cl2MgCl2＋COD．“煅燒”后的產(chǎn)物中加稀鹽酸，將所得溶液加熱蒸發(fā)也可得到無水MgCl24．[2020·江蘇卷]閱讀下列資料，完成(1)～(2)題。海水曬鹽后精制得到NaCl，氯堿工業(yè)電解飽和NaCl溶液得到Cl2和NaOH，以NaCl、NH3、CO2等為原料可得到NaHCO3；向海水曬鹽得到的鹵水中通Cl2可制溴；從海水中還能提取鎂。(1)下列關于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的說法正確的是()A．NaOH的堿性比Mg(OH)2的強B．Cl2得到電子的能力比Br2的弱C．原子半徑r：r(Br)>r(Cl)>r(Mg)>r(Na)D．原子的最外層電子數(shù)n：n(Na)<n(Mg)<n(Cl)<n(Br)(2)下列選項所示的物質間轉化均能實現(xiàn)的是()A．NaCl(aq)電解Cl2(g)石灰水漂白粉(s)B．NaCl(aq)CO2gNaHCO3(s)加熱NaC．NaBr(aq)Cl2gBr2(aq)D．Mg(OH)2(s)HClaqMgCl2(aq)5．[2019·全國卷Ⅲ，10]離子交換法凈化水過程如圖所示。下列說法中錯誤的是()A．經(jīng)過陽離子交換樹脂后，水中陽離子的總數(shù)不變B．水中的NO3?、SO4C．通過凈化處理后，水的導電性降低D．陰離子樹脂填充段存在反應H＋＋OH－=H2O6．[全國卷Ⅲ，7]化學與生活密切相關。下列說法錯誤的是()A．PM2.5是指粒徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物B．綠色化學要求從源頭上消除或減少生產(chǎn)活動對環(huán)境的污染C．燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放D．天然氣和液化石油氣是我國目前推廣使用的清潔燃料7．[全國卷Ⅱ]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溴，再用SO2將其還原吸收第5講海水資源的開發(fā)利用環(huán)境保護和綠色化學考點一基礎梳理·自我排查1．淡化循環(huán)冷卻蒸餾離子交換2．(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑H2＋Cl22HClCl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O(2)MgCl2MgCl2(3)Br2(4)Cl2＋2KI=2KCl＋I23．鈾和重水判斷答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×考點專練·層級突破1．解析：灼燒海帶應用坩堝，A項錯誤；過濾時應用玻璃棒引流，B項錯誤；苯的密度比水的小，萃取了單質碘的苯在上層，應從分液漏斗的上口倒出，C項錯誤。答案：D2．解析：A項，反應為酸性環(huán)境，①中反應的離子方程式：2I－＋2H＋＋H2O2=I2＋2H2O，故A錯誤；B項，四氯化碳比水密度大，在下層，②中分液時含I2的CCl4溶液從分液漏斗下口倒出，故B錯誤；D項，操作Z的名稱是過濾，故D錯誤。答案：C3．解析：A項，過程①涉及Mg2＋、CO32?、SO42?的沉淀，屬于化學過程，錯誤；B項，由已知條件知直接灼燒MgCl2·6H答案：D4．解析：Na2SO3＋Br2＋H2O=Na2SO4＋2HBr，A正確；步驟Ⅲ利用氯的非金屬性比溴的強，利用置換反應制取Br2，B正確；反應Ⅰ和反應Ⅲ均使用到Cl2，故制取1molBr2消耗2mol氯氣，但未標明氯氣所處的溫度和壓強，C錯誤；從濃溴水中提取溴，可利用有機溶劑(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有機溶液，再經(jīng)蒸餾可得純凈的溴，D正確。答案：C考點二基礎梳理·自我排查1．(1)破壞污染(2)廢氣、廢水和廢渣(4)SO2和NOxNOx和碳氫化合物氟氯代烴CO2、CH4(5)可降解2．減少和消除100%判斷答案：(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)×(7)√(8)√考點專練·層級突破1．解析：造成酸雨的是SO2和氮氧化物，造成溫室效應的主要是CO2，造成臭氧層空洞的主要是汽車尾氣、氟氯烴氣體的排放，造成光化學煙霧的主要是氮氧化合物。答案：B2．解析：日光只是外因，并不是催化劑，過氧化氯見光分解，并不穩(wěn)定，過氧化氯的結構式是Cl—O—O—Cl。答案：D3．解析：由流程知，部分光能轉變?yōu)榛瘜W能，故A正確；由流程知，氧氣、水和NOx參與反應最后生成硝酸，所以消除總變化為NOx＋O2＋H2O→HNO3，故B正確；消除反應只能在白天發(fā)生，故C錯誤；使用納米TiO2能增加接觸面積，消除效率更高，故D正確。答案：C4．解析：從原子守恒和綠色化學的思想出發(fā)：CH3C≡CH＋其他的反應物→CH2=C(CH3)COOCH3，則其他的反應物的原子組成為C2H4O2，只有選項A中的物質按等物質的量混合符合題意。答案：A5．答案：(1)AD加成(2)2ClO2＋2CN－=2CO2↑＋N2↑＋2Cl－產(chǎn)生了無毒的CO2，無毒無害的N2(3)吸附水中的有機物(或去除水中的異味)反應產(chǎn)物無毒無害真題演練·素養(yǎng)通關1．解析：在國家允許的范圍內(nèi)，某些食品加工時，可以適量的使用防腐劑，但不能超量使用，也不能把不可用作防腐劑的物質當成防腐劑使用，A項錯誤；廢舊電池中含有鎳、汞等重金屬離子，掩埋廢舊電池，會造成土壤和水體污染等，B項錯誤；天然氣的主要成分是CH4，不完全燃燒時會產(chǎn)生CO等有毒氣體，C項正確；使用含磷洗滌劑，會導致水體富營養(yǎng)化，引起水華和赤潮等環(huán)境問題，D項錯誤。答案：C2．解析：無論是重質油還是輕質油，燃燒時均會產(chǎn)生大量CO2，不能減少CO2的排放量，不能促進碳中和，A項錯誤；可燃冰中的甲烷燃燒也會產(chǎn)生大量的CO2，B項錯誤；減少煤燃燒產(chǎn)生的污染與碳中和無關，C項錯誤；將CO2轉化為甲醇可促進碳中和，D項正確。答案：D3．解析：苦鹵水中含有大量鎂離子，加入生石灰，生石灰與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣再與鎂離子反應生成氫氧化鎂，生石灰來源豐富、價格便宜，常用來做沉鎂的沉淀劑，A說法正確；鎂為活潑金屬，工業(yè)上常用電解熔融氯化鎂的方法來制備金屬鎂，B說法正確；根據(jù)題給流程圖可知，“煅燒”氫氧化鎂得到氧化鎂，“氯化”過程中，加入碳和氯氣與氧化鎂反應，生成無水氯化鎂和一種氣體，根據(jù)原子守恒和化合價升降可得反應的化學方程式為MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C說法正確；向“煅燒”后所得氧化鎂中加稀鹽酸，得到氯化鎂溶液，由于鎂離子會發(fā)生水解反應Mg2＋＋2H2O?Mg(OH)2＋2H＋，直接蒸發(fā)MgCl2溶液，生成的HCl揮發(fā)，最終得到的是氫氧化鎂，而不是無水氯化鎂，D說法錯誤。答案：D4．解析：(1)本題考查元素及其化合物相關知識，考查的化學學科核心素養(yǎng)是證據(jù)推理與模型認知。元素的金屬性越強，其最高價氧化物對應的水化物的堿性越強，A項正確；Cl的非金屬性強于Br，則Cl2得到電子的能力比Br2強，B項錯誤；同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，則原子半徑大小順序為r(Na)>r(Mg)>r(Cl)，C項錯誤；Na、Mg、Cl、Br原子的最外層電子數(shù)分別為1、2、7、7，D項錯誤。(2)本題考查物質間的相互轉化，考查的化學學科核心素養(yǎng)是變化觀念與平衡思想。Cl2與石灰乳反應可制得漂白粉，A項錯誤；NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3