高中化学必修二《海水资源综合利用与环境保护》教案.docx
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高中化学必修二《海水资源综合利用与环境保护》教案
高中化学必修二:
《海水资源综合利用与环境保护》教案
高中化学必修二:
《海水资源综合利用与环境保护》教案
Ⅱ.碘的回收
取250mL含碘废液于烧杯中加入按上述计算所需的Na2S2O3溶液,并将CuSO4饱和溶液在不断搅拌下滴加到废液中,加热至70℃左右完全反应(已知:
2I-+2Cu2++2S2O3(2-)===2CuI↓+S4O6(2-))。
过滤,得到的沉淀按图1进行操作。
检查装置的气密性后,从分液漏斗中逐滴加入浓硝酸(注意滴液的速度)完全反应后,过滤,得到粗碘固体产品和滤液。
然后按图2进行粗碘的提纯。
回答下列问题:
(1)在盛有废液的锥形瓶中先加入5mL2mol·L-1H2SO4的目的是_____________________
(2)根据滴定有关数据,该废液中I-含量是________g·L-1。
在滴定过程中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏低的是________。
A.终点读数时俯视读数,滴定前平视读数
B.锥形瓶水洗后未干燥
C.滴定管未用标准K2Cr2O7溶液润洗
D.盛标准K2Cr2O7溶液的滴定管,滴定前有气泡,滴定后无气泡
(3)在图1锥形瓶中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________
(4)按图2装置进行粗碘提纯,采用的分离方法是________,a、b为冷凝水进出口,其中________(选填a或b)接水龙头进水。
最终得到较高纯度的单质碘。
1.工业上从海水中提取溴的方法很多,根据下面的提取过程回答问题:
(1)向预先经过酸化的浓缩海水中通入Cl2,将海水中的溴化物氧化,反应的离子方程式为________________________________________________________________________
__________________________________。
(2)向上述混合液中吹入热空气,将生成的溴吹出,用纯碱溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3和CO2,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)将
(2)所得溶液用H2SO4酸化,使NaBr、NaBrO3中的溴转化为溴单质,再用有机溶剂提取溴,还可以得到副产品Na2SO4,写出这一变化的离子方程式:
__________________。
(4)这样得到的溴中还含有少量的Cl2,该怎样除去?
________________________。
[考点二 环境污染与防治 绿色化学]
1.pH小于7的雨水是否就是酸雨?
形成酸雨的主要气体有哪些?
不是 SO2及氮的氧化物
2.造成温室效应的气体是什么?
哪些措施能降低大气中CO2的浓度?
CO2、CH4等烃 减少化石燃料的使用、利用太阳能、风能、植树造林等
3.哪些反应类型最能体现“原子经济”的原则,达到原子利用率为100%?
化合反应、加成反应
4.绿色化学的核心就是治理污染吗?
绿色化学的核心是从源头上杜绝污染而不是污染后再治理。
1.几种常见的环境污染的“罪魁祸首”
(1)酸雨:
与SO2、NOx有关。
(2)温室效应:
与CO2有关。
(3)光化学烟雾:
与NOx及碳氢化合物有关。
(4)臭氧层破坏:
与NOx及氟氯烃有关。
(5)赤潮、水华:
与含氮、磷的大量污水有关。
(6)白色污染:
与乱扔废弃塑料制品有关。
2.主要的大气污染物及其危害
2.“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念,主要内容之一是指从技术上、经济上设计可行的化学反应,尽可能减少对环境的负作用。
下列化学反应不符合绿色化学概念的是( )
A.消除硫酸厂尾气中的SO2:
SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3
B.消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染:
NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O
C.制CuSO4:
Cu+2H2SO4(浓)△,CuSO4+SO2↑+2H2O
D.制CuSO4:
2Cu+O2△,2CuO;
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
(2012·浙江高考)粗产品蒸馏提纯时,下列装置中温度计位置正确的是________,可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是________。
蒸馏法淡化海水的实验:
[高考源于教材]
蒸馏是混合物分离提纯的重要方法,也是高考中重要考点之一。
教材中通过讲解海水蒸馏的原理,来达到海水淡化的目的,而高考命题却将这一知识点拓展到带温度计的蒸馏装置,并且规定温度计水银球的位置——蒸馏烧瓶的支管口处。
命题者可以根据温度计水银球的不同位置,判断收集馏分物质的沸点高低,从而考查了考生综合分析判断问题的能力。
[尝试解题] 蒸馏装置中温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶的支管口处,C项正确。
同一蒸馏烧瓶中,温度最高的是反应液,越向上溶液温度越低。
A、B装置中温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口以下,故收集的馏分中混有低沸点的杂质。
[迁移·发散·整合]
一、高考还可能这样考
在实验不变的情况下,高考还有可能从以下出题点设题:
1.蒸馏装置中,温度计水银球的位置为什么要放在蒸馏烧瓶的支管口处?
提示:
温度计测的是馏分蒸气的温度而不是混合液的温度。
2.进行蒸馏实验时,往往向蒸馏烧瓶的混合液中加入碎瓷片,其作用是什么?
提示:
为了防止暴沸。
3.蒸馏装置中冷凝管冷却水的进出水方向是如何选择的?
提示:
水流方向与蒸气气流的方向相反,即下口进水,上口出水。
4.利用蒸馏装置分离互溶的液体混合物时,两组分的沸点高低有何要求?
提示:
要求两组分的沸点差别在30℃以上,且差别越大,分离的效果越好。
二、相关实验知识归纳
温度计水银球的位置对产品纯度的影响
(1)温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处,收集的是温度计显示的沸点的馏分。
(2)若温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口以下,收集的馏分中会混有比温度计显示温度低的沸点的杂质。
(3)若温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口以上,收集的馏分中会混有比温度计显示温度高的沸点的杂质。
[随堂基础落实]
1.(2013·东莞模拟)化学与环境、生活密切相关,下列有关说法正确的是( )
A.CO2属于大气污染物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.用食醋可除去热水壶内壁的水垢
D.PM2.5表示每立方米空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物的含量,PM2.5值越低,大气污染越严重。
2.从海带中提取碘的实验过程中,涉及下列操作,其中正确的是( )
3.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如下图所示)。
海水①②③④⑤
下列有关说法正确的是( )
A.大量的氮、磷废水排入海洋,易引发赤潮
B.工段②中结晶出的MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2
C.在工段③④⑤中溴元素均被氧化
D.工段①中除去粗盐中的SO4(2-)、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
4.(2012·广东从化检测)海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。
实验室里从海藻中提取碘的流程如图所示。
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称:
①________,③________。
写出实验②中有关反应的离子方程式:
______________________________
(2)提取碘的过程中,可供选择的有机溶剂是________。
A.甲苯,酒精 B.四氯化碳,苯
C.汽油,乙酸D.汽油,甘油
(3)为了使海藻灰中碘离子转化为含碘的有机溶液,实验室准备了烧杯、玻璃棒、锥形瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品,还缺少的玻璃仪器是
________________________________________________________________________
一、单项选择题(本题包括6小题,每小题4分,共24分)
1.(2013·江西盟校二联)PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也叫可入肺颗粒物,与肺癌、哮喘等疾病的发生密切相关,是灰霾天气的主要原因,它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)等,下列与PM2.5相关的说法不正确的是( )
A.大力发展电动车、减少燃油汽车的尾气排放量
B.开发利用各种新能源、减少对化石燃料的依赖
C.多环芳烃是强致癌物,能吸附在PM2.5的表面进入人体
D.PM2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等元素均为对人体有害的金属元素
2.溴、碘主要存在于海水中,有“海洋元素”的美称。
海水中的碘富集在海藻中,我国海带产量居世界第一,除供食用外,大量用于制碘。
提取碘的途径如下所示:
干海带焙烧(――→)海带灰水(――→)水溶液氧化(――→)A(――→)B(――→)―→碘单质
下列有关叙述正确的是( )
A.碘元素在海水中也有游离态存在
B.在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2
C.操作A是结晶或重结晶
D.B是提纯操作,常用蒸馏或分馏
3.SO2是常见的大气污染物之一,我国规定空气中SO2含量不得超过0.02mg/L。
下列措施中能够减少SO2排放量的是( )
①用天然气代替煤炭作民用燃料 ②开发清洁能源
③硫酸厂采用更好的催化剂使SO2氧化成SO3
④使用CS2萃取煤炭中的硫 ⑤燃煤中加入石灰石使用
A.①②⑤ B.①③⑤ C.①③④ D.③④⑤
4.在空气吹出法的工艺中,有选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的,也有选用SO2作溴蒸气吸收剂的,下列有关说法正确的是( )
A.两种吸收过程中,Br2只作氧化剂
B.两种吸收过程都发生了氧化还原反应
C.用纯碱溶液作吸收剂时,纯碱作还原剂
D.用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
5.某研究小组研究某地硫酸型酸雨的形成,有人提出以下猜想:
猜想一:
氧化(――→)雨水(――→)
猜想二:
雨水(――→)氧化(――→)
猜想三:
以上两过程同时存在
有关上述猜想,收集一定该地区刚下的雨水进行实验,下列判断错误的是( )
A.若猜想一或猜想三正确,该雨水加入盐酸后,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成
B.若存在猜想二的过程,该雨水可以使品红溶液褪色
C.若存在猜想一的过程,该雨水的pH随时间延长而增大
D.上述任意一个猜想正确,该地区雨水的pH
6.(2011·浙江高考)海水中含有丰富的镁资源。
某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案:
7.(2008·广东高考题改编)海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质
B.海水蒸发制海盐的过程中既发生了化学变化又发生了物理变化
C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Cl2
D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
8.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( )
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈红色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
三、非选择题(本题包括4小题,共64分)
9.(16分)海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库,海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。
回答下列问题:
(1)据媒体报道,挪威和荷兰正在开发一种新能源——盐能。
当海水和淡水混合时,温度将升高0.1℃,世界所有入海口的这种能源相当于电力需求的20%。
海水和淡水混合时,温度升高最可能的原因是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
A.发生了盐分解反应B.发生了水分解反应
C.由于浓度差产生放热D.盐的溶解度增大
(2)蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法。
你认为蒸馏法淡化海水最理想的能源是________。
(3)从海水中可得到多种化工原料和产品,下图是利用海水资源的流程图。
①反应Ⅱ的离子方程式为__________________________________________________;
从反应Ⅲ后的溶液中得到纯净的单质溴的实验操作方法是__________________。
②在母液苦卤中含有较多的NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4等物质。
用沉淀法测定苦卤中Mg元素的含量(g/L),实验过程中应测定的数据有______________。
10.(14分)(2012·四川高考)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题,将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,最终生成硫酸钙。
硫酸钙可在如图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到减少碳排放的目的。
请回答下列问题:
(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有________。
(填写字母编号)
A.温室效应B.酸雨
C.粉尘污染D.水体富营养化
(2)在烟气脱硫的过程中,所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前,需通一段时间的二氧化碳,以增加其脱硫效率;脱硫时控制浆液的pH值,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。
①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为___________________
②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为:
_____________________。
11.(16分)(2013·北京西城区期末考试)海水资源的利用具有广阔前景。
海水中主要离子的含量如表所示。
②在阴极附近产生少量白色沉淀,其成分有____________和CaCO3,生成CaCO3的离子方程式是________________________。
③淡水的出口为________(填“a”、“b”或“c”)。
(2)利用海水可以提取溴和镁,提取过程如下。
①提取溴的过程中,经过两次Br-→Br2转化的目的是________,吸收塔中发生反应的离子方程式是______________________________。
用平衡移动原理解释通空气的目的是________________________________________________________________________。
②从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶体的主要操作是________________、过滤、洗涤、干燥。
③依据上述流程,若将10m3海水中的溴元素转化为工业溴,至少需要标准状况下Cl2的体积为________L(忽略Cl2的溶解)。
12.(18分)某研究性学习小组学习了工业“侯氏制碱法”的原理。
提出问题:
能否在实验室模拟“侯氏制碱法”中制取NaHCO3的过程呢?
实验原理:
写出侯氏制碱法反应的化学方程式____________________________。
实验验证:
下图是该学习小组进行模拟实验时所用到的部分主要装置。
请回答下列问题:
(1)检验A装置气密性的方法是:
塞紧带长颈漏斗的橡胶塞,夹紧弹簧夹后,从漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于试管内的水面,停止加水后,若________________________,说明装置不漏气。
(2)D是连接在装置A与装置C之间的气体净化装置,进气口是____________(填“a”或“b”),D的作用是除去____________气体。
可否将瓶内试剂换为碳酸钠溶液____________(填“可”或“否”)。
(3)实验时先向饱和NaCl溶液中通入较多的________,再通入足量的________,其原因是______________________。
(填写序号)
①使CO2更易被吸收 ②NH3比CO2更易制取
③CO2的密度比NH3大
(4)用______________的方法将生成的NaHCO3晶体从混合物中分离出来。
如果要制得纯碱,还需发生的反应是(写出反应的化学方程式):
_______________________________。
得出结论:
利用“侯氏制碱法”在实验室可以制取NaHCO3。
题组一、非金属单质及化合物的性质
1.(2012·山东高考)下列由相关实验现象所推出的结论正确的是( )
A.Cl2、SO2均能使品红溶液褪色,说明二者均有氧化性
B.向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO4(2-)
C.Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应
D.分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升,说明二者均易溶于水
2.(2012·重庆高考)下列叙述正确的是( )
A.Fe与S混合加热生成FeS2
B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3
C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成
D.白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷
3.(2012·天津高考)下列单质或化合物性质的描述正确的是( )
A.NaHSO4水溶液显中性
B.SiO2与酸、碱均不反应
C.NO2溶于水时发生氧化还原反应
D.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
4.(2012·北京高考)用如图所示装置进行下列实验,实验结果与预测的现象不一致的是( )
7.(2010·上海高考)右图是模拟氯碱工业生产中检查氯气是否泄漏的装置,下列有关说法错误的是( )
A.烧瓶中立即出现白烟
B.烧瓶中立即出现红棕色
C.烧瓶中发生的反应表明常温下氨气有还原性
D.烧杯中的溶液是为了吸收有害气体
题组二、环境污染与防治
8.(2010·海南高考)下列物质中,可形成酸雨的是( )
A.二氧化硫B.氟氯代烃
C.二氧化碳D.甲烷
9.(2010·江苏高考)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。
下列说法正确的是( )
A.为提高农作物的产量和质量,应大量使用化肥和农药
B.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
C.实现化石燃料清洁利用,就无需开发新能源
D.垃圾是放错地方的资源,应分类回收利用
10.(2010·天津高考)以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。
下列做法违背发展低碳经济的是( )
A.发展氢能和太阳能B.限制塑料制品的使用
C.提高原子利用率,发展绿色化学D.尽量用纯液态有机物代替水作溶剂
11(2011·山东高考节选)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为____________________________。
利用反应6NO2+8NH3催化剂7N2+12H2O也可处理NO2。
当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是________L。
题组三、海水资源的开发利用
12.(2011·江苏高考)NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质,如图所示。
下列说法正确的是( )
A.25℃时,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B.石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运,所以Cl2不与铁反应
D.图示转化反应都是氧化还原反应
题组四、综合实验
13.(2011·北京高考)甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀,用下图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)。
实验操作和现象:
(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因,甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反应。
①为证实各自的观点,在原实验基础上:
甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是________;
乙在A、B间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是________。
②进行实验,B中现象:
检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸。
结合离子方程式解释实验现象异同的原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)合并(4)中两同学的方案进行实验。
B中无沉淀生成,而C中产生白色沉淀,由此得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14.(2011·重庆高考)固态化合物A由两种短周期元素组成,可与水发生复分解反应。
甲组同学用如图装置(夹持装置略)对其进行探究实验。
(1)仪器B的名称是_________________________________________________。
(2)实验中,Ⅱ中的试纸变蓝,Ⅳ中黑色粉末逐渐变为红色并有M生成,则Ⅲ中的试剂为________;Ⅳ中发生反应的化学方程式为___________________________________;
Ⅴ中的试剂为________。
(3)乙组同学进行同样实验,但装置连接顺序为Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅱ-Ⅴ-Ⅵ,此时Ⅱ中现象为________,原因是________________________________________________________________________。
(4)经上述反应,2.5g化合物A理论上可得0.56L(标准状况)M,则A的化学式为________。
15.(2010·北京高考)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4(+)和NH3·H2O的形式存在,该废水的处理流程如下:
Ⅰ(――→)Ⅱ(――→)Ⅲ(――→)
(1)过程Ⅰ:
加NaOH溶液,调节pH至9后,升温至30℃,通空气将氨赶出并回收。
①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用:
____________________________________________________________。
②用化学平衡原理解释通空气的目的:
________。
(2)过程Ⅱ:
在微生物作用的条件下,NH4(+)经过两步反应被氧化成NO3(-)。
两步反应的能量变化示意图如下:
①第一步反应是________反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是________。
②1molNH4(+)(aq)全部氧化成NO3(-)(aq)的热化学方程式是_________________________。
(3)过程Ⅲ:
一定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N2。
若该反应消耗32gCH3OH转移6mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是________。
[教师备选题]
1.(2011·江苏高考)下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是( )
A.常温下浓硫酸能使铝发生钝化,可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸
B.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器
C.二氧化氯具有还原性,可用于自来
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