人教版選修2 第二單元 課題2 海水的綜合利用 學(xué)案.doc

課題2海水的綜合利用海水中鹽的開(kāi)發(fā)和利用自讀教材夯基礎(chǔ)1海水制鹽(1)海水制鹽的方法有三種：蒸發(fā)法、電滲析法和冷凍法。(2)目前，海水制鹽的方法仍以蒸發(fā)法(鹽田法)為主，其原理是海水經(jīng)蒸發(fā)濃縮，達(dá)到飽和后析出食鹽晶體，分離后所得到的母液叫苦鹵。(3)鹽田選擇的條件：作為鹽田必須符合的條件有三個(gè)。有平坦空曠的海灘，潮汐落差大空氣干燥、多風(fēng)、少雨遠(yuǎn)離江河入?？?4)流程：2食鹽資源的利用(1)電解飽和食鹽水的反應(yīng)原理：陽(yáng)極：2cl2e=cl2。陰極：2h2e=h2?？偡磻?yīng)的化學(xué)方程式：2nacl2h2o2naohh2cl2。(2)氯堿工業(yè)：生產(chǎn)裝置：離子交換膜電解槽。生產(chǎn)過(guò)程：精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室，純水(加入一定量的naoh溶液)加入陰極室。通電時(shí)，h2o在陰極表面放電生成h2，na穿過(guò)離子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室，導(dǎo)出的陰極液中含有naoh；cl在陽(yáng)極表面放電生成cl2。跟隨名師解疑難(1)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而阻止陰離子和氣體通過(guò)，避免了兩極產(chǎn)物混合，從而得到較純凈的naoh、cl2、h2。(2)采用飽和食鹽水是為了減少cl2的溶解。(3)充入陰極區(qū)的水中加入少量naoh，是為了增強(qiáng)導(dǎo)電性。(4)工業(yè)生產(chǎn)中常用石墨作陽(yáng)極，用鐵作陰極。剖析典例探技法例1氯堿廠電解飽和食鹽水制取naoh的工藝流程示意圖為：依據(jù)示意圖完成下列填空：(1)在電解過(guò)程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液ph_(填“不變”、“升高”或“下降”)。(2)工業(yè)食鹽含ca2、mg2等雜質(zhì)。精制過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(3)如果粗鹽中so含量較高，必須添加鋇試劑除去so，該鋇試劑可以是_(選填a，b，c)。aba(oh)2bba(no3)2 cbacl2(4)為有效除去ca2、mg2、so ，加入試劑的合理順序?yàn)開(kāi)(選填a、b、c)。a先加naoh，后加na2co3，再加鋇試劑b先加naoh，后加鋇試劑，再加na2co3c先加鋇試劑，后加naoh，再加na2co3(5)脫鹽工序中利用naoh和nacl在溶解度上的差異，通過(guò)_、冷卻、_(填寫(xiě)操作名稱(chēng))除去nacl。(6)在隔膜法電解食鹽水時(shí)，電解槽分隔為陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，防止cl2與naoh反應(yīng)；采用無(wú)隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，cl2與naoh充分接觸，產(chǎn)物僅是naclo和h2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。名師解析(1)電解食鹽水時(shí)，與電源正極相連的電極發(fā)生的反應(yīng)是2cl2e=cl2，與電源負(fù)極相連的電極發(fā)生的反應(yīng)是2h2e=h2，消耗h，即產(chǎn)生oh，所以溶液的ph升高。(2)精制過(guò)程中，加入na2co3除去ca2(ca2co=caco3)；加入naoh除去mg2(mg22oh=mg(oh)2)，由于mg(oh)2的溶解度小于mgco3的溶解度，所以mg2與oh、co混合時(shí)，主要生成mg(oh)2沉淀。(3)除去so應(yīng)選擇ba2，如加入ba(no3)2，溶液中會(huì)引入雜質(zhì)no，而加入bacl2或ba(oh)2均不會(huì)增加新的雜質(zhì)。(4)除雜質(zhì)時(shí)加入ba2和oh無(wú)先后之分，但na2co3一定在bacl2之后加入，因?yàn)閏o還要除去多余的ba2。(5)脫鹽工序的目的是分離naoh和nacl，由于nacl溶解度小，因而nacl首先析出，其操作過(guò)程是蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶，經(jīng)過(guò)濾得到nacl晶體。(6)如無(wú)隔膜會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)cl22naoh=naclnacloh2o，電解食鹽水溶液的化學(xué)方程式為2nacl2h2o2naohh2cl2，兩反應(yīng)的化學(xué)方程式相加得naclh2o nacloh2。答案(1)2cl2e=cl2升高(2)ca2co=caco3，mg22oh=mg(oh)2(3)ac(4)bc(5)蒸發(fā)過(guò)濾(6)naclh2onacloh2名師點(diǎn)睛粗鹽的精制(1)目的：除去泥沙，使ca2、mg2、fe3、so等離子的含量達(dá)到要求。(2)原因：ca2、mg2等會(huì)在堿液中形成沉淀，破壞離子交換膜；同時(shí)雜質(zhì)的存在會(huì)使制得的產(chǎn)品不純。(3)試劑：bacl2(除去so)、naoh(除去mg2、fe3)、na2co3溶液(除去ca2及ba2)、稀鹽酸(除去oh、co)。試劑的加入順序：純堿須加在鋇試劑后，稀鹽酸加在過(guò)濾后。海水提溴自讀教材夯基礎(chǔ)1方法常用的一種海水提溴技術(shù)叫做吹出法。2原理brbr23過(guò)程(1)氯化(填化學(xué)方程式)：cl22br=br22cl。(2)吹出：產(chǎn)生的br2用空氣吹出或用水蒸氣使br2與其一起蒸出。(3)吸收(填化學(xué)方程式)：so2br22h2o=h2so42hbr；cl22hbr=2hclbr2。4注意事項(xiàng)(1)海水中的br濃度太低，一般不直接利用海水提溴，而是利用海水曬鹽后的母液提溴。(2)氯氣氧化br在ph3.5的條件下效果最好。剖析典例探技法例2海水中溴含量約為65 mgl1，從海水中提取溴的工業(yè)流程如下：(1)以上步驟中已獲得游離態(tài)的溴，步驟又將之轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的溴，其目的是_。(2)步驟通入熱空氣或水蒸氣吹出br2，利用了溴的_。a氧化性 b還原性c揮發(fā)性 d腐蝕性(3)以上流程中涉及的離子反應(yīng)如下，請(qǐng)?jiān)谙旅娑叹€(xiàn)上填入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù)：_br2_co=_bro_br_co2(4)上述流程中吹出的溴蒸氣，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯氣氧化后蒸餾。寫(xiě)出溴與二氧化硫水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(5)實(shí)驗(yàn)室分離溴還可以用溶劑萃取法，下列可以用做溴的萃取劑的是_。a乙醇 b四氯化碳c燒堿溶液 d苯名師解析(1)由于海水中br的含量低，步驟中獲得游離態(tài)的溴后，步驟中又將其轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的溴，其目的是富集溴。(2)步驟中用熱空氣或水蒸氣吹出br2，主要是利用了溴的揮發(fā)性。(3)利用得失電子守恒、電荷守恒和質(zhì)量守恒配平該離子方程式。(4)溴與二氧化硫水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為so2br22h2o=h2so42hbr。(5)乙醇能與水互溶，不能用做萃取劑。答案(1)富集(或濃縮)溴(2)c(3)33153(4)so2br22h2o=2hbrh2so4(5)bd名師點(diǎn)睛用空氣或h2o(g)將溴吹出，而不用ccl4萃取，因后者工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，經(jīng)濟(jì)效益低且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。海水提鎂、海水提重水自讀教材夯基礎(chǔ)1海水提鎂的基本反應(yīng)原理海水 mg(oh)2mgcl2溶液mgcl26h2o晶體mgcl2mg(1)所加試劑：石灰乳，鹽酸。(2)所用操作方法：過(guò)濾，濃縮，電解。(3)所發(fā)生的反應(yīng)：mg22oh=mg(oh)2；mg(oh)22h=mg22h2o；mgcl2(熔融)mgcl2。2從海水中提取重水(1)提取重水(d2o)的方法有蒸餾法、電解法、化學(xué)交換法和吸附法等，較為常用的方法是化學(xué)交換法。(2)硫化氫水雙溫交換法，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：h2o(l)hds(g)=hdo(l)h2s(g)。跟隨名師解疑難(1)因?yàn)閙g2發(fā)生水解，所以直接蒸干mgcl2溶液得不到mgcl2。應(yīng)該先將mgcl2溶液蒸發(fā)濃縮，先得到mgcl26h2o晶體，然后在氯化氫的氣氛中加熱脫水，得到無(wú)水氯化鎂。(2)工業(yè)上不用電解熔融mgo來(lái)制取mg，是因?yàn)閙go的熔點(diǎn)高，使其熔化時(shí)耗能大。剖析典例探技法例3海水綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如圖所示。(1)寫(xiě)出從海水中mg2到金屬鎂的化學(xué)方程式。_。(2)若在空氣中加熱mgcl26h2o，生成的是mg(oh)cl或mgo，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)mg(oh)2沉淀中混有ca(oh)2應(yīng)怎樣除去？寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟：_。名師解析(1)由工藝流程圖各步得到的物質(zhì)可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)根據(jù)cl、h、o三元素守恒可知，在空氣中加熱mgcl26h2o除生成mg(oh)cl或mgo外還生成hcl和h2o。(3)mg(oh)2難溶于水，ca(oh)2微溶于水，故要除去mg(oh)2中的ca(oh)2，需加入試劑讓ca(oh)2轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì)，經(jīng)攪拌、過(guò)濾、洗滌即可達(dá)到目的。所加入試劑一般為mgcl2或mg(no3)2。答案(1)mg2ca(oh)2=ca2mg(oh)2，mg(oh)22hcl=mgcl22h2o，mgcl2mgcl2(2)mgcl26h2omg(oh)clhcl5h2o或mgcl26h2omgo2hcl5h2o(3)加入mgcl2溶液，充分?jǐn)嚢?，過(guò)濾、沉淀用水洗滌名師點(diǎn)睛海水提鎂中化學(xué)平衡原理的應(yīng)用(1)沉淀轉(zhuǎn)化時(shí)的應(yīng)用：向海水中加入沉淀劑ca(oh)2，由于c(oh)增大，mg(oh)2的溶解度小于ca(oh)2，則最大程度地將mg2轉(zhuǎn)化為mg(oh)2沉淀。向mg(oh)2沉淀中加入鹽酸，使沉淀mg(oh)2完全溶解。(2)脫水時(shí)的應(yīng)用：在mgcl26h2o脫水變?yōu)閙gcl2時(shí)，由于mgcl22h2omg(oh)22hcl水解平衡的存在，提供hcl氣體環(huán)境，增大c(hcl)，抑制了mgcl2的水解，避免了mg(oh)2的生成。海水的綜合利用(1)海水淡化。(2)海水中鹽的開(kāi)發(fā)和利用：(3)海水提溴：(4)海水提鎂：電極產(chǎn)物的判斷及電解的計(jì)算方法(1)電極產(chǎn)物的判斷：陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷：首先看電極，如果是活性電極(金屬活動(dòng)順序表ag以前)，則電極材料失電子，電極溶解。如果是惰性電極(pt、au、石墨)，則要看溶液中離子的失電子能力。陰離子放電順序如下：s2ibrclohsonof。陰極產(chǎn)物的判斷：直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序：aghg2fe3cu2hpb2sn2fe2zn2(h)al3mg2nak。注：此處(h)表示c(h)很小時(shí)的放電能力。(2)有關(guān)電解的計(jì)算方法：有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)以及溶液的物質(zhì)的量濃度等。解答此類(lèi)題的方法有兩種：一是根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式，列比例式求解；二是利用各電極、線(xiàn)路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目守恒，列等式求解。以電子守恒進(jìn)行計(jì)算較為簡(jiǎn)便，應(yīng)注意運(yùn)用。1下列關(guān)于用離子膜電解槽電解飽和食鹽水的敘述不正確的是()a精制飽和食鹽水注入陽(yáng)極室bcl和oh透過(guò)陽(yáng)離子膜進(jìn)入陽(yáng)極室c陰極區(qū)溶液使酚酞試液顯紅色d陽(yáng)極產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氣體解析：離子交換膜的功能是只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)而不允許陰離子和氣體通過(guò)，因此cl不能透過(guò)離子交換膜，b不正確。答案：b2從海水中可以提取溴，主要反應(yīng)為2brcl2=2clbr2，下列說(shuō)法正確的是()a溴離子具有氧化性b氯氣是還原劑c該反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)d氯氣的氧化性比溴單質(zhì)強(qiáng)解析：該反應(yīng)為置換反應(yīng)，氧化劑是cl2，還原劑是br，氧化產(chǎn)物是br2，氧化性：cl2br2，故a、b、c錯(cuò)誤，d正確。答案：d3海水是鎂的主要來(lái)源之一。從海水中提取鎂可按如下步驟進(jìn)行：把貝殼制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗滌、過(guò)濾沉淀物；將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物；電解得到產(chǎn)物。下列關(guān)于提取鎂的說(shuō)法中，不正確的是()a此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料取自大海b進(jìn)行步驟的目的是富集mgcl2c可用電解熔融氧化鎂的方法制取鎂d電解法冶煉金屬要消耗大量的電能解析：氧化鎂熔點(diǎn)較高，電解時(shí)需消耗大量電能，故一般電解熔融氯化鎂制取金屬鎂，c項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：c4根據(jù)海水綜合利用的工業(yè)流程圖(如圖所示)，判斷下列說(shuō)法正確的是()已知：mgcl26h2o受熱生成mg(oh)cl和hcl氣體等。a過(guò)程的提純是物理過(guò)程，過(guò)程通過(guò)氧化還原反應(yīng)可產(chǎn)生2種單質(zhì)b在過(guò)程中將mgcl26h2o灼燒即可制得無(wú)水mgcl2c在過(guò)程、反應(yīng)中每氧化0.2 mol br需消耗0.1 mol cl2d過(guò)程在生產(chǎn)中無(wú)需解決其對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕問(wèn)題解析：過(guò)程需加入化學(xué)試劑通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀后過(guò)濾除去雜質(zhì)，故a不正確；將mgcl26h2o灼燒生成mgcl2需要在干燥的hcl氣流中加熱，b不正確；在過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)br2so22h2o2=2hbrh2so4，需要解決酸對(duì)設(shè)備的強(qiáng)腐蝕性問(wèn)題，d不正確。答案：c5海水中含有豐富的化學(xué)元素，下面是某化工廠從海水中提取nacl、mg(以mgcl2形式存在)和br2(以nabr的形式存在)及綜合利用的生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖：請(qǐng)回答：(1)海水制鹽常用的方法是_。(2)mg(oh)2中加入鹽酸后，要獲得mgcl26h2o晶體，需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作依次為_(kāi)。a蒸餾 b灼燒 c過(guò)濾d蒸發(fā) e冷卻結(jié)晶(3)利用mgcl26h2o可制得無(wú)水氯化鎂，應(yīng)采取的措施是_。(4)目前工業(yè)上主要采用離子交換膜法電解飽和食鹽水，下列關(guān)于隔膜電解槽的敘述錯(cuò)誤的是_。a離子交換膜的作用是防止氯氣和氫氧化鈉、氯氣和氫氣接觸而發(fā)生反應(yīng)b電解之前應(yīng)除去ca2、mg2以防止電解時(shí)生成ca(oh)2、mg(oh)2堵塞離子交換膜c陰極產(chǎn)物為氫氧化鈉和氫氣d電解槽的陽(yáng)極用金屬鐵網(wǎng)制成(5)采用“空氣吸出法”由母液提溴時(shí)，要經(jīng)過(guò)氯化、吹出、吸收三個(gè)過(guò)程，常用吸收劑是so2。在吸收過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。解析：(1)海水制鹽的方法有蒸發(fā)法(鹽田法)、電滲析法、冷凍法等，其中以蒸發(fā)法為主。(2)由溶液中提純易溶于水的晶體，常用蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶的方法。(3)由mgcl26h2o制無(wú)水mgcl2，如果直接加熱mgcl26h2o不能得到無(wú)水mgcl2，應(yīng)將mgcl26h2o在干燥的hcl氣流中加熱得無(wú)水mgcl2。(4)高子交換膜電解槽的陽(yáng)極用碳棒制成，陰極為鐵網(wǎng)，所以d錯(cuò)誤。(5)用so2作還原劑，使br2轉(zhuǎn)化為hbr，再用cl2將hbr氧化得到溴產(chǎn)品。答案：(1)蒸發(fā)法(鹽田法)(2)dec(3)在hcl氣流中脫水，防止mgcl2水解(4)d(5)so2br22h2o=h2so42hbr,2hbrcl2=2hclbr2高考感悟1(新課標(biāo)全國(guó)卷改編)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的是()a用混凝法獲取淡水b提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量c優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種d改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝解析：混凝法僅能除去海水中懸浮雜質(zhì)，無(wú)法獲取淡水。答案：a2(安徽高考)我省盛產(chǎn)礦鹽(主要成分