專題16-海水資源的綜合利用(人教版2019必修第二冊)(原卷版)

2021-2022學(xué)年高一化學(xué)期末復(fù)習(xí)重點專題突破專題16海水資源的綜合利用方法探究一、海水的淡化1．海水淡化的方法通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達到淡化海水的目的。海水淡化的方法有蒸餾法(最先使用，技術(shù)成熟，但成本高)、電滲析法(成本低，但未能大量生產(chǎn))、離子交換法(目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹脂)。2．海水的整理(1)原理(2)注意事項①燒瓶需墊石棉網(wǎng)加熱。②燒瓶所盛液體不能超過燒瓶容量的，也不能少于。③需向燒瓶中加幾粒沸石或幾片碎瓷片，以防液體暴沸。④冷凝器里的冷卻水要從冷凝器的下口進、上口出。二、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用1．海帶中碘的提取與檢驗海水中碘的濃度很低，碘一般從海帶或海藻等植物中提取。使I?變成單質(zhì)碘，可供選擇的常見氧化劑有Cl2和H2O2。單質(zhì)碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸餾的方法將碘和有機溶劑分開。碘的提取反應(yīng)原理Cl2+2I?=I2+2Cl?工藝流程碘元素的檢驗反應(yīng)原理2H++2I?+H2O2=I2+2H2O操作步驟2．海水提溴的方法工藝流程基本操作濃縮海水曬鹽和海水淡化的過程中副產(chǎn)物Br?得到濃縮氧化向濃縮的海水中通入Cl2，將Br?氧化成Br2，反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2Br?=Br2+2Cl?富集利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣和水蒸氣，吹出的溴蒸氣用SO2吸收，反應(yīng)方程式為Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4提取再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴3．海水提鎂的方法工藝流程反應(yīng)原理CaCO3CaO+CO2↑CaO+H2O=Ca(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2OMgCl2(熔融)Mg+Cl2↑典例剖析例1空氣吹出法是工業(yè)規(guī)模海水提溴的常用方法，流程如下：濃縮海水粗產(chǎn)品溴溴蒸氣物質(zhì)X產(chǎn)品溴下列說法錯誤的是A．①中發(fā)生的主要反應(yīng)為Cl2+2Br-=Br2+2Cl-B．物質(zhì)X為HBrOC．②③的目的是富集溴元素D．空氣吹出法利用了溴易揮發(fā)的性質(zhì)【答案】B【解析】濃縮海水中通入氯氣將溴離子置換成溴單質(zhì)，再通入空氣和水蒸氣將溴形成蒸汽，用二氧化硫吸收生成HBr和H2SO4，HBr再與氯氣生成溴單質(zhì)。A．濃縮海水中通入氯氣將溴離子置換成溴單質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)為Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，故A正確；B．溴與二氧化硫反應(yīng)生成HBr和H2SO4，所以物質(zhì)X為HBr和H2SO4，故B錯誤；C．②通入空氣和水蒸氣將溴形成蒸汽，與③二氧化硫反應(yīng)，目的是富集溴元素，故C正確；D．溴易揮發(fā)，空氣吹出法利用了溴易揮發(fā)的性質(zhì)形成溴蒸汽再被二氧化硫吸收，故D正確；故答案為B。例2Ⅰ.(1)粗食鹽常含有少量K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)離子，實驗室提純NaCl的流程如下：提供的試劑：飽和Na2CO3溶液、飽和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、75%乙醇、四氯化碳①欲除去溶液Ⅰ中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)，選出a所代表的試劑，按滴加順序依次為(只填化學(xué)式)。②洗滌除去NaCl晶體表面附帶的少量KCl，選用的試劑為。Ⅱ.工業(yè)上用活性炭吸附海帶提碘后廢水中的I－制取I2，其流程如圖：(2)向廢水中加入NaNO2并調(diào)節(jié)pH<4，寫出此反應(yīng)的離子方程式：。(3)寫出該流程加入HCl調(diào)節(jié)pH發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式：、。(4)工業(yè)上虛線框內(nèi)流程還可用下圖操作代替，試評價圖中替代流程的優(yōu)點：(寫出一條即可)……→eq\x(干燥)→eq\x(高溫)→I2【答案】（1）__BaCl2、NaOH、Na2CO3__；75%乙醇（2）2NOeq\o\al(－,2)＋4H＋＋2I－=2NO↑＋I2＋2H2O（3）H＋＋OH－=H2O、IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O（4）減少了化學(xué)藥品的投入量，使成本大大降低(或生產(chǎn)環(huán)節(jié)減少；或藥品對設(shè)備無腐蝕性等)【解析】Ⅰ.(1)①選擇試劑時一定要注意先除去SOeq\o\al(2－,4)，則過量的Ba2＋可在下一步除Ca2＋時用COeq\o\al(2－,3)一并除去，但鋇鹽應(yīng)使用BaCl2，防止Ba(NO3)2引入NOeq\o\al(－,3)。除Mg2＋、Fe3＋所用的NaOH在順序上不受影響，所以滴加順序為BaCl2、NaOH、Na2CO3(NaOH的位置可以變動)。②少量的KCl一般可用少量蒸餾水洗去，但提供的試劑中只有75%乙醇最接近于水，不留雜質(zhì)。Ⅱ.(2)亞硝酸鈉具有氧化性，碘離子具有還原性，酸性條件下，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成一氧化氮、碘和水，離子反應(yīng)方程式為2NOeq\o\al(－,2)＋4H＋＋2I－=2NO↑＋I2＋2H2O。(3)加入HCl調(diào)節(jié)pH發(fā)生的反應(yīng)主要是酸和堿反應(yīng)生成水，碘離子和碘酸根離子在酸性溶液中發(fā)生歸中反應(yīng)生成單質(zhì)碘，反應(yīng)的離子方程式為H＋＋OH－=H2O、IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O。(4)工業(yè)上虛框內(nèi)流程與圖中操作流程比較，需氫氧化鈉、鹽酸對設(shè)備有一定的腐蝕性，化學(xué)藥品的投入量大，需熱能成本高，而圖中操作流程僅需高溫，減少了化學(xué)藥品的投入量，使成本大大降低(或生產(chǎn)環(huán)節(jié)減少；或藥品對設(shè)備無腐蝕性等)。精選習(xí)題1．下圖是實驗室蒸餾裝置圖。可利用此裝置將海水淡化，下列說法中正確的是A．蒸餾時應(yīng)將溫度計插入海水中B．蒸餾時冷水的流向應(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．蒸餾時溫度計位置應(yīng)在離液面2～3mm處2．下列有關(guān)海水資源的綜合利用的說法，其中不正確的是A．海水淡化的的方法有蒸餾法，電滲析法，離子交換法等B．用海水為原料，經(jīng)一系列過程制得氧化鎂固體，H2還原得鎂C．提取海帶中的碘，首先將用刷子刷凈并用酒精潤濕的干海帶在坩堝中灼燒D．提取海水中的溴，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3．從海帶中提取碘的實驗過程中，涉及下列操作，其中正確的是（）4．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5．如圖是工業(yè)上從海帶中提取碘的流程，下列說法不正確的是A．碘在海水中含量比較高，工業(yè)提碘可直接對海水進行一系列化學(xué)操作，不需要濃縮B．浸泡液中含有I-、可溶性有機質(zhì)等，氫氧化鈉可使可溶性有機質(zhì)形成沉淀C．如果用過氧化氫溶液氧化，發(fā)生的反應(yīng)為2I-+H2O2+2H+=I2+2H2OD．可用淀粉檢驗“濾液”中的I-離子是否氧化6．海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源等(如下圖所示)，下列有關(guān)說法正確的是A．第①步除去粗鹽QUOTEO42-、Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì)離子，加入的藥品順序為Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸B．將第②步結(jié)晶出的MgCl2·6H2O可在HCl氣流中加熱分解制無水MgCl2C．在第③④⑤步中溴元素均被氧化D．第⑤步涉及的分離操作有過濾、萃取、蒸餾7．碘是人體生長發(fā)育不可缺少的微量元素，海帶中富含碘元素，從海帶中提取碘的工藝流程如下?；卮鹣铝袉栴}：(1)步驟①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______，當(dāng)生成0.3molI2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_______mol。(2)向含有I2的水溶液中加入CCl4振蕩靜置后的實驗現(xiàn)象為_______。(3)步驟③中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。(4)步驟⑤的實驗操作名稱為_______。(5)步驟③④是利用化學(xué)轉(zhuǎn)化法將富集在四氯化碳中的碘單質(zhì)重新富集在水中，該方法稱為_______法。8．從海水中可以獲得淡水、食鹽并可提取鎂和溴等物質(zhì)。“吹出法”提溴：空方氣吹出法是工業(yè)規(guī)模提溴的常用法，其流程如圖：(1)其中步驟②～⑤的目的是___。步驟④反應(yīng)的離子方程式為__。除SO2外，步驟④還可以選用Na2CO3溶液吸收溴，主要反應(yīng)是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3(未配平)，吸收3molBr2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為___mol。(2)實驗室模擬從海帶中提取碘，可能經(jīng)歷如下操作(或過程)，請選擇必要的操作(或過程不需要的不選)，并按實驗的先后順序排列__(填寫編號)。9．海洋是一個巨大的化學(xué)資源寶庫，下面是海水資源綜合利用的部分流程圖。（1）步驟①中除去粗鹽中雜質(zhì)（Mg2＋、SO、Ca2＋），加入的藥品順序正確的是__________。A．NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸B．BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→過濾后加鹽酸C．NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→過濾后加鹽酸D．BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→過濾后加鹽酸（2）步驟⑤中已獲得Br2，步驟⑥中又用SO2的水溶液將Br2吸收，其目的是___________。（3）寫出步驟⑥中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________。（4）把溴吹入到SO2的水溶液的氣體X最可能用下面的___（填序號）。A．乙烯B．空氣C．氬氣D．CO2（5）由海水提溴過程中的反應(yīng)可得出Cl－、SO2、Br－還原性由弱到強的順序是___________。（6）鈦是航空、軍工、電力等方面的必需原料。常溫下鈦不與非金屬、強酸反應(yīng)，紅熱時，卻可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：TiO2、炭粉混合，在高溫條件下通入Cl2制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。10．碘主要用于制藥物、染料和碘化合物等，海帶、紫菜等藻類植物中富含碘元素。實驗室中從海帶中提取碘的流程如圖。已知：碘元素在海帶中以碘化物的形式存在；碘單質(zhì)與NaOH濃溶液發(fā)生的反應(yīng)為：3I2＋6NaOH＝5NaI＋NaIO3＋3H2O回答下列問題：(1)“灼燒”時，應(yīng)將干海帶放在___________________(填儀器名稱)進行加熱。(2)步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________。(3)“過濾”操作用到的主要玻璃儀器有________________________。(4)下列有關(guān)步驟⑤的敘述正確的是_________(填序號)。a．用到的主要玻璃儀器是分液漏斗和燒杯b．也可選擇苯或酒精作萃取劑c．“萃取”實驗中，振蕩后，分液漏斗下口向上傾斜，打開活塞，使漏斗內(nèi)氣體放出d．“分液”時，應(yīng)打開旋塞，先將水層放出(5)加入45%的硫酸后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________。(6)該學(xué)習(xí)小組欲探究氯氣、溴單質(zhì)、碘單質(zhì)的氧化性強弱。設(shè)計的實驗操作依次為：i．向NaBr溶液中通入氯氣ii．向KI溶液中通入氯氣①若要驗證氧化性Cl2＞Br2＞I2，你認為該小組同學(xué)還需完成的實驗是______(用離子方程式表示)。②請用原子結(jié)構(gòu)知識解釋Cl2的氧化性強于I2的原因______________。鏈接高考1．（2021·廣東）化學(xué)創(chuàng)造美好生活。下列生產(chǎn)活動中，沒有運用相應(yīng)化學(xué)原理的是選項生產(chǎn)活動化學(xué)原理A用聚乙烯塑料制作食品保鮮膜聚乙烯燃燒生成和B利用海水制取溴和鎂單質(zhì)可被氧化、可被還原C利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品氫氟酸可與反應(yīng)D公園的鋼鐵護欄涂刷多彩防銹漆鋼鐵與潮濕空氣隔絕可防止腐蝕2．（2021·浙江）下列說法不正確的是A．某些膠態(tài)金屬氧化物分散于玻璃中可制造有色玻璃B．通常以海水提取粗食鹽后的母液為原料制取溴C．生物煉銅中通常利用某些細菌把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化為可溶性銅鹽D．工業(yè)制備硝酸的主要設(shè)備為沸騰爐、接觸室和吸收塔3．（2021·全國甲卷）碘(紫黑色固體，微溶于水)及其化合物廣泛用于醫(yī)藥、染料等方面。回答下列問題：(1)的一種制備方法如下圖所示：①加入粉進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為_______，