第2课时海水资源的开发利用知识点归纳及典例解析.docx
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第2课时海水资源的开发利用知识点归纳及典例解析
第2课时 海水资源的开发利用
[目标导航] 1.了解海水淡化的方法及其意义。
2.了解海水的主要组成元素。
3.了解海水化学资源的开发和利用,熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理。
4.以海水资源的综合利用为例,了解化学方法在实现物质间转化中的作用。
一、海水水资源的开发利用
1.直接利用海水进行循环冷却。
2.海水淡化:
主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
3.海水的蒸馏
(1)原理
(2)注意事项
①烧瓶需垫石棉网加热。
②烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的
,也不能少于
。
③需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片,以防液体暴沸。
④冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。
议一议
若实现海水淡化供应饮用水,下列方法在原理上完全不可行的是( )
A.加明矾使海水中盐分沉淀而淡化
B.利用太阳能使海水蒸馏淡化
C.将海水电解,然后让两极气体燃烧得到饮用水
D.将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子
答案 A
解析 明矾具有净水作用,可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去,但不能使海水中盐分沉淀。
二、海水化学资源的开发利用
1.海水中的化学资源
海水中H、O两种元素,加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的总量超过99%,其他为微量元素,共计含有80多种。
2.海水制盐
海水
粗盐精盐。
3.海带提碘
(1)流程:
海带―→灼烧―→浸泡―→过滤氧化―→提纯―→碘单质。
(2)原理:
2I-+Cl2===I2+2Cl-。
4.海水提溴
(1)过程:
浓缩―→氧化―→富集―→提取。
(2)原理:
2Br-+Cl2===Br2+2Cl-。
5.海水提镁
(1)过程:
浓缩沉淀―→过滤溶解―→结晶(MgCl2·6H2O)MgCl2晶体金属镁。
(2)原理:
①Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;
②Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;
③MgCl2·6H2O
MgCl2+6H2O;
④MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
6.新能源的开发
(1)从海水中提取铀和重水,铀和重水是核能开发的重要原料。
(2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。
议一议
判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)海水中含有Br2( )
(2)海带中含有碘,能使淀粉变蓝( )
(3)用SO2溶液吸收溴蒸气,是利用了SO2具有漂白性( )
答案
(1)×
(2)× (3)×
一、海水中溴的提取
例1
海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:
(1)步骤①反应的离子方程式是___________________________________________,
步骤③反应的化学方程式是__________________________________________。
(2)从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是_____________________________。
A.NaOHB.FeCl2
C.Na2SO3D.H2O
(3)步骤③中氧化剂是____________,若反应中生成2molHBr,则消耗________molSO2。
(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是_________________________________________________。
解析
(1)读懂流程图,可以写出2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4。
(2)只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、SO
具有还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,不能充分吸收。
(3)Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2molHBr,则消耗1molSO2。
(4)最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2,蒸馏得到Br2。
经过上述反应过程知氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>SO2。
答案
(1)2Br-+Cl2===Br2+2Cl- SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr
(2)ABC (3)Br2 1 (4)Cl2>Br2>SO2
规律总结
海水提溴四个过程
变式训练1 溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65mg·L-1。
实验室模拟海水中溴的提取。
实验方法:
将适量新制氯水加入到20mL富含溴离子的海水中(海水可以用mol·L-1的NaBr溶液代替),把溴置换出来。
氯水中的氯气作________________剂,涉及反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
得到的单质溴可以用有机溶剂在____________(仪器)中实现萃取富集,萃取试剂用____________、苯等,得到的有机层显__________色。
答案 氧化 Cl2+2Br-===2Cl-+Br2 分液漏斗 四氯化碳 橙红
解析 把溴离子转化为溴单质时,溴离子发生氧化反应,因此需要氧化剂,氯气可以将Br-氧化为Br2。
根据萃取的原理,要从水溶液中萃取某种溶质,所选择的萃取剂一定要和水互不相溶。
溴单质在有机溶剂中的颜色是橙色到橙红色。
二、海水中碘的提取
例2
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。
实验室从海藻中提取碘的流程如下:
(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称:
①________________,③________________,
反应②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)为使海藻中I-转化为碘的有机溶液,实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。
还缺少的仪器是_______________________。
(4)从含碘的有机溶剂中提取碘,还要经过蒸馏,指出下列蒸馏装置中的错误之处________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)进行蒸馏操作时,使用水浴加热的原因是______________________________
________________________________________________________________________,
最后晶态碘在________中。
解析
(1)为了从悬浊液中分离I-,应用过滤;从I2的水溶液中把它提取出来,应用萃取。
(2)A中酒精,C中乙酸,D中甘油,都是易溶于水的物质,所以不能用于萃取碘。
(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗,过滤时所需仪器必有普通漏斗。
答案
(1)过滤 萃取 2I-+Cl2===I2+2Cl-
(2)B
(3)分液漏斗,普通漏斗 (4)①没有石棉网;②温度计插入液面以下;③冷凝管进、出水方向颠倒 (5)萃取剂沸点较低,I2易升华 烧瓶
归纳总结
海带中碘元素的检验
(1)反应原理:
2H++2I-+H2O2===I2+2H2O
(2)实验步骤及证明方法
变式训练2 海带中的碘元素主要以I-的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。
证明海带中含有碘的实验方法:
①用剪刀剪碎海带,用酒精湿润,放入坩埚中。
②灼烧海带至完全成灰,停止加热,冷却。
③将海带灰加蒸馏水溶解,搅拌、煮沸、过滤。
④在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2,然后加入几滴淀粉溶液。
(涉及反应的离子方程式为2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O)
(1)在实验过程中用到的玻璃仪器有____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)能证明海带中含有碘的实验操作是________(填序号),现象是________________。
答案
(1)烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯
(2)④ 滴入淀粉溶液后变蓝
三、海水中镁的提取
例3
下表是氧化镁和氯化镁的熔、沸点数据:
物质
氧化镁
氯化镁
熔点/℃
2852
714
沸点/℃
3600
1412
请参考以上数据分析,从海水中提取镁,正确的方法是( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水MgCl2溶液―→MgCl2晶体Mg
C.海水Mg(OH)2MgOMg
D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg
解析 解答本题既要知道镁是由电解熔融的MgCl2得到,还要知道实际生产中从海水提取MgCl2的途径及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。
答案 D
归纳总结
从海水中提取镁的方法
(1)工艺流程
(2)有关反应的化学方程式
①CaCO3CaO+CO2↑;
②CaO+H2O===Ca(OH)2;
③MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2;
④Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;
⑤MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O;
⑥MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
变式训练3 从海水中可提取多种化工原料,下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。
试回答下列问题:
(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO
等杂质离子,精制时所用试剂为A.盐酸;溶液;溶液;溶液。
则加入试剂的顺序是____________(填字母)。
(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2,其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。
制漂白粉的化学方程式为_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2,而不从异地山中开凿石灰石制取,主要考虑到什么问题________________________________________________________________________。
(5)从经济效益角度看,该化工厂厂址应选在____________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)B—C—D—A或C—B—D—A或B—D—C—A
(2)CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2
(3)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(4)经济效益
(5)海边
解析 化工生产是综合利用化学知识解决实际问题的过程,在此过程中,除运用到我们所学的化学知识外,还要从环境保护、能源利用、经济效益等方面考虑。
(1)该小题属离子除杂题。
除杂原则是在除去Ca2+、Mg2+、SO
时,不能带入新的杂质离子。
所以,解此题的关键是把握好加入离子的顺序:
①Ba2+必须在CO
之前加入;②CO
、OH-必须在H+之前加入,所以B、C不分先后,而D、A本身既分先后,A又必须放在B、C之后才能满足条件。
(2)由贝壳→Ca(OH)2的反应为CaCO3→CaO→Ca(OH)2。
(3)漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,可将Cl2通入石灰乳中制得。
(4)海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件,不用运输,就地取材,从经济效益角度考虑是有利的。
(5)由此可见,应在海滩建化工厂或在沿海陆地建厂。
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- 课时 海水 资源 开发利用 知识点 归纳 解析