高考化學45海水資源的開發(fā)利用環(huán)境保護與綠色化學課件新人教版含精細解析.pptVIP

第五節(jié) 海水資源的開發(fā)利用 環(huán)境保護與綠色化學,三年12考 高考指數(shù): 1.了解海水的綜合利用。 2.了解常見元素單質及其重要化合物對環(huán)境質量的影響。 3.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)境等）。 4.理解在化工生產(chǎn)中遵照“綠色化學”思想的重要性。,一、海水資源的綜合利用 1.海水水資源的利用 （1）海水淡化。 海水 淡水 （2）利用海水進行循環(huán)冷卻。 2.海水化學資源的綜合利用 （1）氯堿工業(yè)。 電解食鹽水的化學方程式為： _。,蒸餾法、離子交換法、電滲析法,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,（2）海水提鎂。 先將海水中的鎂富集，再電解熔融氯化鎂。 最后一步反應：_。 （3）海水提溴。 先將海水中的溴富集，再通過氧化還原反應將溴提取出來。 最后一步反應：_。,MgCl2（熔融） Mg+Cl2,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,二、環(huán)境保護與綠色化學 1.常見的環(huán)境污染問題,氮氧化物和碳氫,化合物,汽車尾氣,NOx和氟氯烴,二氧化碳,廢舊塑料,5.6,SO2,磷,氮,2.環(huán)境保護 （1）空氣質量日報。 主要包括“空氣污染指數(shù)”、“空氣質量級別”、“首要污 染物”。目前計入的污染物主要是：_、_ _。 （2）三廢污染：是指_。 （3）環(huán)保措施。 回收利用、達標排放、研制可降解塑料等無污染的新材料等。,二氧化硫,二氧化氮,和可吸入顆粒物,廢水、廢氣、廢渣,3.綠色化學 （1）核心：利用化學原理_ _。 （2）原子經(jīng)濟性：反應物的原子全部轉化為期望得到的最終 產(chǎn)物，即原子利用率為_。,從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對,環(huán)境的污染,100%,1.蒸發(fā)海水制成飽和食鹽水，將其電解可制得金屬鈉。（ ） 【分析】電解食鹽水得到的是NaOH、H2和Cl2，得不到Na，電解熔融氯化鈉才能得到鈉。 2.海水提溴的過程中不發(fā)生氧化還原反應。 （ ） 【分析】海水中的溴以Br-的形式存在，利用氯氣將其氧化才能得到Br2。,3.開發(fā)核能、太陽能等新能源，推廣使用甲醇汽油，使用無磷洗滌劑都可直接降低碳排放。（ ） 【分析】使用無磷洗滌劑不能直接降低碳排放，但可以有效地減輕水華和赤潮的產(chǎn)生。 4.綠色化學的核心是應用化學原理對環(huán)境污染進行治理。 （ ） 【分析】綠色化學的核心是從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。,5.垃圾的焚燒填埋是垃圾處理的發(fā)展方向。（ ） 【分析】垃圾的分類回收、循環(huán)利用是垃圾處理的發(fā)展方向。,海水資源的綜合利用 1.氯堿工業(yè) （1）生產(chǎn)流程。,（2）產(chǎn)物及其用途。 陰極產(chǎn)物是NaOH和H2，陽極產(chǎn)物是Cl2。 產(chǎn)物可用于制備鹽酸、純堿、農(nóng)藥和漂白劑等。,2.海水提鎂 (1)生產(chǎn)流程。,+,鹽酸、濃縮,循環(huán),(2)基本步驟及主要反應： 制熟石灰：CaCO3 CaO+CO2， CaO+H2O=Ca(OH)2。 沉淀:Mg2+2OH-=Mg(OH)2。 酸化：Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O。 蒸發(fā)結晶：析出MgCl26H2O。 脫水：在氯化氫環(huán)境中使MgCl26H2O脫水制得無水氯化鎂。 電解：電解熔融氯化鎂制得鎂。,3.海水提溴 （1）生產(chǎn)流程。 (2)主要反應。2Br-+Cl2=2Cl-+Br2 SO2+Br2+2H2O=4H+2Br-+SO42-,粗溴水,【高考警示鐘】 （1）注意在海水中鈉、鎂、溴和碘都以化合態(tài)形式存在且含量較低，需要先富集再提取，提取過程中要通過發(fā)生氧化還原反應獲得它們的單質。 （2）提取海水中NaCl、鎂、溴、碘的過程中要用到結晶、過濾、萃取和分液等實驗操作，要注意這些操作的使用條件和操作方法的規(guī)范性。 （3）海水中鈾和重水的提取，潮汐能、波浪能的開發(fā)對于新能源的開發(fā)具有重要意義。,【典例1】海水資源的利用將走綜合開發(fā)的道路，一次提取海水，同時提取多種物質。如圖是某工廠對海水資源綜合利用的示意圖。,試回答下列問題： （1）粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質，精制時通常在溶液中依次加入過量的BaCl2溶液、過量的NaOH溶液和過量的Na2CO3溶液，過濾后向濾液中加入鹽酸至溶液呈中性。請寫出下列操作中發(fā)生反應的離子方程式： 粗鹽中加入過量的Na2CO3溶液：_。 濾液中加入鹽酸至溶液呈中性：_。 （2）對精制飽和食鹽水進行電解的化學方程式是_ _。,(3)提純粗鹽后的母液中含有K+、Mg2+、Na+等陽離子，對母液進行一系列的加工可以制得金屬鎂。 從充分利用當?shù)睾Ｑ蠡瘜W資源，提高生產(chǎn)與經(jīng)濟效益的角度考慮，制取石灰乳的原料是_。 從離子反應的角度思考，在母液中加入石灰乳的目的是_。 電解氯化鎂的化學方程式是_。 在生產(chǎn)中，常涉及反應MgCl26H2O=MgCl2+6H2O，該反應需要在HCl氣氛中才能順利完成，其理由是_。,(4)提取Mg(OH)2后在剩余母液中加入一種常見的氣態(tài)氧化劑，又可制取重要的化工原料溴單質。 生成溴單質的化學反應的離子方程式是_；生產(chǎn)中將溴單質從混合物中分離出來的方法是_，這種方法的成功應用是基于溴單質具有_性。 以下是對生產(chǎn)溴單質所用的氣態(tài)氧化劑尋找提供貨源的設想，其中合理的是_。 A.從外地購買 B.從本廠生產(chǎn)燒堿處循環(huán) C.從本廠生產(chǎn)鎂單質處循環(huán) D.在當?shù)匦陆ㄉa(chǎn)工廠,從多種經(jīng)營綜合開發(fā)，打造大而強的現(xiàn)代化企業(yè)及本廠生產(chǎn)所需要的原料等方面來看，你認為該廠還可以再增加的生產(chǎn)項目是_。,【解題指南】解答本題注意以下兩點： （1）精制食鹽水的過程中各種試劑的作用。 （2）氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴的生產(chǎn)流程，明確各步的化學反應原理。,【解析】（1）過量的BaCl2溶液、過量的NaOH溶液和過量的Na2CO3溶液的作用分別是除SO42-、除Mg2+、除Ca2+和過量的Ba2+。過濾后在濾液中加入適量鹽酸的作用是除去過量的OH-和CO32-。故粗鹽中加入過量的Na2CO3溶液發(fā)生的反應為：Ca2+CO32-=CaCO3,Ba2+CO32-=BaCO3；在濾液中加入鹽酸至溶液呈中性發(fā)生的反應為：2H+CO32-=CO2+H2O，OH-+H+=H2O。 （2）電解飽和食鹽水的化學方程式是：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2。,(3)從充分利用當?shù)睾Ｑ蠡瘜W資源，提高生產(chǎn)與經(jīng)濟效益的角度考慮，制取石灰乳的原料是貝殼。 加石灰乳的作用是富集Mg2+，制取Mg(OH)2。 電解熔融氯化鎂的化學方程式是MgCl2（熔融） Mg+Cl2。 MgCl2在加熱時水解程度較大，通入HCl可抑制Mg2+水解。,(4)生成溴單質的離子方程式是：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-，利用溴易揮發(fā)的性質，通入熱空氣或水蒸氣將溴蒸氣吹出。 電解NaCl溶液、電解熔融的MgCl2均可制得Cl2。 利用氯氣的性質可增加生產(chǎn)項目：生產(chǎn)鹽酸、制漂白粉(或漂粉精)、消毒液等。,答案：(1)Ca2+CO32-=CaCO3, Ba2+CO32-=BaCO3 2H+CO32-=CO2+H2O，OH-+H+=H2O (2)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 (3)貝殼 制取氫氧化鎂 MgCl2（熔融） Mg+Cl2 抑制MgCl2(Mg2+)水解 (4)2Br-+Cl2=Br2+2Cl- 通入熱空氣或水蒸氣將溴蒸氣吹出 揮發(fā) B、C 生產(chǎn)鹽酸、制漂白粉或消毒液等(回答一項即可),【互動探究】（1）精制食鹽水的過程中，下列操作順序是否可行？ 過量的NaOH溶液過量的BaCl2溶液過量的Na2CO3溶液過濾適量鹽酸 過量的Na2CO3溶液過量的NaOH溶液過量的BaCl2溶液過濾適量鹽酸 過量的BaCl2溶液過量的Na2CO3溶液過量的NaOH溶液過濾適量鹽酸 提示：可行，不可行。中無法除去過量的Ba2+，Na2CO3溶液必須放在BaCl2溶液之后加入。,（2）若利用萃取、分液的方法提取水溶液中的溴單質下列溶劑可否使用？ 四氯化碳 酒精 苯 直餾汽油 提示：可用，不可用。因為酒精與水互溶不分層，不能用于分液。注意不能使用裂化汽油，其含有的烯烴能與溴發(fā)生加成反應。,【變式備選】在已經(jīng)提取氯化鈉、溴、鎂等化學物質的富碘鹵水中，采用如圖所示的工藝流程生產(chǎn)單質碘：,（1）步驟加鐵粉的目的是_。 （2）寫出步驟中反應的離子方程式_ _。 （3）上述生產(chǎn)流程中，可以循環(huán)利用的副產(chǎn)物是_。 （4）操作的名稱是_，選用的試劑是_。,【解析】反應原理為I- AgI FeI2 I2 提純I2，整個過程中單質Ag可以循環(huán)使用。 答案：（1）使碘化銀轉化成碘化亞鐵（FeI2）和單質銀（或將難溶的碘化銀轉化成可溶的碘化亞鐵） （2）2Fe2+4I-+3Cl2=2I2+2Fe3+6Cl- （3）Ag （4）萃取、分液 CCl4,AgNO3,Fe,Cl2,CCl4,萃取,環(huán)境污染的分類與防治、綠色化學 1.三大環(huán)境污染的防治,2.綠色化學思想 （1）綠色化學的含義。,反應物,反應產(chǎn)物,反應過程,(2)綠色化學的基本原則。 防止污染的產(chǎn)生優(yōu)于治理產(chǎn)生的污染； 原子經(jīng)濟性（設計的合成方法應將反應過程中所用的材料盡可能全部轉化到最終產(chǎn)品中）即原子的利用率達到100%。原子的利用率= 應考慮到能源消耗對環(huán)境和經(jīng)濟的影響，并應盡量少地使用能源（在常溫、常壓下進行）。,【高考警示鐘】 （1）綠色化學思想從源頭上治理污染。有些治理污染的方法不一定符合綠色化學理念，如在土壤中施加石灰不能避免酸雨，使化石燃料充分燃燒不能減少二氧化硫的排放。 （2）注意下列做法不利于環(huán)境保護： 工廠將煙囪建高。 將有污染的工廠遷移到農(nóng)村。 將垃圾焚燒處理。 不加限制地增加私家車數(shù)量。,【典例2】“溫室效應”是全球關注的環(huán)境問題之一。CO2是目前大氣中含量最高的溫室氣體。因此，控制和治理CO2在大氣中的含量是解決溫室效應的有效途徑。 （1）下列措施中，有利于降低大氣中CO2濃度的是_(填序號)。 減少化石燃料的使用 植樹造林，增大植被面積 采用節(jié)能技術 利用太陽能、風能,（2）將CO2轉化成有機物可實現(xiàn)碳循環(huán)。CO2轉化為有機物有如下反應： a.6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 b.CO2+3H2 CH3OH+H2O c.CO2+CH4 CH3COOH d.2CO2+6H2 H2CCH2+4H2O 以上反應中，最節(jié)能的是_，原子利用率最高的是_。(填字母),光能 葉綠體,催化劑 ,催化劑 ,催化劑 ,（3）為解決目前燃料使用過程中的環(huán)境污染問題，并緩解能源危機，有的專家提出利用太陽能促進燃料循環(huán)使用的構想(如圖)。,這種構想或方案可用如下反應表示： 2CO2 2CO+O2 2H2O 2H2+O2 CO+2H2 CH3OH CO2+2H2O CH4+2O2,光能,光能,光能,光能,a.根據(jù)上述反應歷程，該方案的主要目的是_； b.要實現(xiàn)專家的這些構想，目前和今后要解決的關鍵問題是_。 c.如果光子的能量不夠，上述反應是無法完成的。而大自然已經(jīng)解決了這個問題，即_，它是地球上最重要的化學反應之一。,【解題指南】解答本題要注意以下三點： （1）大氣中CO2產(chǎn)生的途徑及減少CO2的方法； （2）化合反應是原子利用率達100%的反應； （3）通過進行有關方程式的加和得到由初始反應物到目標產(chǎn)物的化學方程式，由此可分析有關反應的目的。,【解析】（1）CO2的排放主要是化石燃料的燃燒，減少大氣中CO2的含量，必須減少化石燃料的使用，增大植被面積，增強光合作用，開發(fā)利用太陽能、風能等。 （2）原子利用率(100%)= 原子利用率最高的反應類型有化合反應、加成反應、加聚反應等。,（3）a.將反應按 方式處理后得方程式CO2+H2O+H2 CH3OH+O2，再結合反應可知該方案的主要目的是將CO2和H2O轉化為CH4、CH3OH等燃料。 b.現(xiàn)實生活中，在光照的條件下上述各步反應均不能發(fā)生，要使它們發(fā)生必須解決“如何使物質吸收光能發(fā)生上述反應轉變?yōu)槠渌镔|”。 c.綠色植物的光合作用實現(xiàn)了在日光作用下利用光能把二氧化碳和水轉變成碳水化合物的過程。,光能,答案：(1) (2)a c (3)a.將CO2和H2O轉化為CH4、CH3OH等燃料 b.如何使物質吸收光能發(fā)生反應轉變?yōu)槠渌镔| c.綠色植物的光合作用，在日光作用下利用光能把二氧化碳和水轉變成碳水化合物(糖類),【技巧點撥】方程式加和法的應用 將多個有一定關聯(lián)的反應通過乘以適當?shù)南禂?shù)再加和的方法，可得到從初始反應物到最終產(chǎn)物的反應方程式。由此方程式可分析反應方案的最終目的以及反應物、產(chǎn)物和催化劑情況。,【變式訓練】根據(jù)“綠色化學”思想，某化學家設計了下列化學反應步驟： CaBr2+H2O CaO+2HBr 2HBr+Hg HgBr2+H2 HgBr2+CaO HgO+CaBr2 2HgO 2Hg+O2該方案的目的是為了制備（ ）A.HBr B.CaO C.H2 D.Hg,750 ,100 ,250 ,500 ,【解析】選C。將反應按2+2+2+式疊加處理可得方程式2H2O 2H2+O2，因此CaBr2、Hg為催化劑，CaO、HBr、HgBr2、HgO皆為中間產(chǎn)物，總反應為H2O分解產(chǎn)生H2和O2，故選C。,【實驗探究3】正推和逆推相結合解答化工流程型實驗題,【典例】（2011山東高考T30節(jié)選）實驗室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl2和Br2，流程如下：,(1)操作使用的試劑是_，所用主要儀器的名稱是_。 (2)加入溶液W的目的是_。用CaO調(diào)節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg2+。由表中數(shù)據(jù)可知，理論上可選擇pH最大范圍是_。酸化溶液Z時，使用的試劑為_。,【精講精析】 1.解題關鍵點 解答本題有三個關鍵點： （1）明確實驗流程中每個環(huán)節(jié)的化學原理，進而準確推斷出每種溶液中所含的離子和每一步反應應除去的離子及生成的沉淀。 （2）對常見的基本實驗操作要熟悉。 （3）要注意整個流程中一些特別的條件。例如本題中pH的調(diào)節(jié)等。,2.三個疑惑點 （1）向溶液X中加入溶液W的目的和溶液W的確定。正確確定溶液W的作用及成分，可以從以下幾點突破： 明確溶液X中的離子：Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-。 除去SO42-的方法：加入Ba2+的溶液，再考慮不能引入新雜質，應選用BaCl2溶液。 （2）加入CaO后發(fā)生的反應及調(diào)節(jié)溶液Y的pH除去Mg2+的原理。 加入CaO后主要發(fā)生反應：CaO+H2O=Ca(OH)2、H+ OH-=H2O，使溶液pH變大。,充分利用表格信息，確定使溶液中Mg2+沉淀的適宜pH，pH的選擇依據(jù)有兩個：即保證Mg2+完全沉淀，則pH11.0；保證 Ca2+不能沉淀，則pH12.2，故pH的理論值為11.0pH12.2。 （3）為什么要對溶液Z酸化及如何選擇酸化試劑。 除去Mg2+后的溶液Z是堿性溶液，含有大量OH-，不利于CaCl2晶體析出。 酸化時，不能引入新的雜質離子，應選用鹽酸酸化。,【參考答案】(1) 四氯化碳 分液漏斗 (2)除去溶液中的SO42- 11.0pH12.2 鹽酸,化學工藝流程試題是高考考查的熱點試題，解答該類題目的基本思路是： 1.熟悉流程 首先將題目粗讀一遍，初步了解大意，尋找解題的關鍵點。 2.弄懂原理，掌握要點 (1)原料與產(chǎn)品。 從原料出發(fā)要得到目標產(chǎn)品，必須明確除去什么元素、引進什么元素？,(2)步驟與目的。 理清加入某種試劑或采用某種方法的目的是什么？如當加入某一試劑后，能與什么物質反應，生成什么產(chǎn)物，分離提純時采用什么操作方法等。 分析時可采用正推和逆推相結合的方法，另外要充分利用所提問題中的相關信息。 (3)抓住特例信息。 所給信息一定有用，而且一定要用到。 注意所加試劑的量，如過量、少量等。 注意相關數(shù)據(jù)的分析、利用。,(4)熟記一些基本的實驗操作。如沉淀的洗滌、沉淀是否完全的檢驗方法、分離提純的基本操作、常見離子的檢驗方法等。,1.（2012蚌埠模擬）“低碳生活”是指生活 放。下列行為不利于低碳生活的是（ ） A.處理廢棄塑料制品較為合理的方法是使用化 學方法加工成防水涂料或汽油 B.開發(fā)太陽能、水能、風能等新能源，減少使 用煤、石油等化石燃料 C.實現(xiàn)資源的“3R”，即：減少消耗（Reduce）、增加重復使用（Reuse）、重復再生（Recycle) D.逐步推廣天然氣，代替石油和煤的使用,【解析】選D。天然氣的主要成分為CH4，燃燒生成CO2，代替石油和煤使用不能降低CO2的排放量。,2.我們要樹立“科學發(fā)展觀”，絕不能以犧牲環(huán)境為代價來發(fā)展經(jīng)濟。下面有關環(huán)境污染的說法中，不正確的是（ ） A.在采礦廠、制陶廠、耐火材料生產(chǎn)廠等場所長期工作的人員，若不采取勞動保護措施，則容易患上矽肺病 B.氮的氧化物可以造成光化學污染，也可以破壞臭氧層，同時還可以形成酸雨 C.工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)藥、化肥、含磷的洗滌劑等都可以對水體造成污染 D.植樹造林既可以緩解溫室效應，又可以降低酸雨的危害,【解析】選D。長期處在可吸入顆粒物濃度大的環(huán)境中，容易患矽肺??；氮的氧化物可造成光化學污染和酸雨也會破壞臭氧層；工業(yè)廢水、生活廢水、農(nóng)藥、化肥、含磷洗滌劑等可造成水體污染；植被面積越大，光合作用吸收的CO2就越多，可緩解溫室效應，但酸雨是由SO2、NO2大量進入空氣造成的，植樹造林無法降低其危害。,3.海水是一個巨大的化學資源寶庫。在開發(fā)利用海水資源過程中，下列說法不正確的是（ ） A.加入明礬，使海水的鹽分沉淀并淡化 B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了物理變化 C.海水淡化的方法主要有蒸餾法、離子交換法和電滲透法等 D.大海中含有鉀、溴、碘等元素，需經(jīng)過氧化還原反應才可得到鉀、溴、碘的單質,【解析】選A。海水淡化的主要任務是除去海水中溶解的鹽類物質，加入明礬后鋁離子水解生成的氫氧化鋁膠體只能吸附海水中的懸浮物，不能除去海水中溶解的鹽類物質；海水曬鹽中無化學變化發(fā)生，B正確；海水淡化的主要方法有蒸餾法、離子交換法和電滲透法等，C正確；大海中的鉀、溴、碘元素均以化合態(tài)存在，要得到它們的單質必須通過氧化還原反應，D正確。,4.以下反應最符合綠色化學原子經(jīng)濟性要求的是（ ） A.乙烯聚合為聚乙烯高分子材料 B.甲烷與氯氣制備一氯甲烷 C.以銅和濃硝酸為原料生產(chǎn)硝酸銅 D.用SiO2制備高純硅 【解析】選A。綠色化學的原子經(jīng)濟性要求在生產(chǎn)中所有原子均轉化為產(chǎn)物，沒有副產(chǎn)物。A項沒有副產(chǎn)物符合；B項有HCl等副產(chǎn)物；C項有NO2等副產(chǎn)物；D項有CO等副產(chǎn)物。,5.從海帶中提取碘單質，成熟