20192020學(xué)年高中化學(xué)第4章化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用第1節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源課時(shí)2海水資源的開(kāi)發(fā)

課時(shí)2海水資源的開(kāi)發(fā)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.認(rèn)識(shí)海水淡化的方法，掌握海水蒸餾的原理。2.掌握海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)和利用，即海水制鹽、海水提溴、海水提碘。3.建立資源環(huán)保意識(shí)及合理開(kāi)發(fā)意識(shí)。[自主預(yù)習(xí)·探新知]1．海水水資源的利用海水水資源的利用種類(lèi)海水水資源的利用主要包含：海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。海水淡化的主要方法：蒸餾法、電滲析法、離子互換法。海水的蒸餾原理①主要儀器：A：圓底燒瓶；B：冷凝管；C：錐形瓶。②冷凝水的流向：a口進(jìn)，b口出。③A中加入碎瓷片的目的是防備海水暴沸。④原理將海水加熱，海水中的水分受熱變?yōu)闅鈶B(tài)(其余成分因沸點(diǎn)較高，不易汽化，留在燒瓶中)，經(jīng)過(guò)冷凝管后又冷凝成液態(tài)水。經(jīng)過(guò)蒸餾冷凝獲取的液態(tài)水即為淡水。2．海水中的化學(xué)資源海水中H、O兩種元素，加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11種元素的總量超出99%，其余為微量元素，合計(jì)含有80多種元素。3．海水制鹽日曬提純制備海水――→粗鹽――→粗鹽――→燒堿―→純堿。結(jié)晶電解4．海水中提取碘與溴海水①流程：海帶灼燒→浸泡→過(guò)濾→氧化→萃取→提純→碘單質(zhì)提碘②主要的化學(xué)原理：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O(寫(xiě)出離子方程式)①方法：在早先經(jīng)過(guò)酸化的濃縮海水中，用Cl2氧化溴離子使之成為溴海水單質(zhì)提溴②主要的化學(xué)原理：Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl新能源的開(kāi)發(fā)從海水中提取鈾和重水，鈾和重水是核能開(kāi)發(fā)的重要原料。潮汐能、波濤能是待開(kāi)發(fā)的新式能源。1[基礎(chǔ)自測(cè)]1．判斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的打“√”，錯(cuò)的打“×”)。(1)海水中含有Br2和游離態(tài)的Na、Mg、Cu()(2)加入明礬能夠淡化海水()(3)“海水曬鹽”化學(xué)原理是蒸餾()(4)海水中碘能夠用氧化劑氧化而獲取I2()(5)海帶中含有碘，能使淀粉變藍(lán)()(6)用SO溶液汲取溴蒸氣，是利用了SO2擁有漂白性( )2【答案】(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×2．海水是巨大的資源寶庫(kù)，從海水中提取食鹽和溴的過(guò)程以下：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722221】請(qǐng)列舉海水淡化的兩種方法：________、________。步驟Ⅰ中已獲取Br2，步驟Ⅱ中又將Br2復(fù)原為Br－，其目的為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________。步驟Ⅱ用SO2水溶液汲取Br2，汲取率可達(dá)95%，相關(guān)反響的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________?！痉治觥?1)海水淡化方法有蒸餾法、電滲析法、離子互換法等。步驟Ⅰ中已獲取Br2，步驟Ⅱ中又將Br2復(fù)原為Br－，目的是低濃度的Br2溶液在提取時(shí)耗費(fèi)過(guò)多的原料和能源，轉(zhuǎn)變?yōu)镠Br后易被氧化劑氯氣氧化為溴單質(zhì)，用于富集溴元素。步驟Ⅱ用SO2水溶液汲取Br2，Br2擁有氧化性，SO2擁有復(fù)原性，兩者發(fā)生氧化復(fù)原反響，產(chǎn)生硫酸和HBr。依據(jù)原子守恒、電子守恒和電荷守恒，可得相關(guān)反響的離子方程式：＋2－－SO2＋Br2＋2H2O===4H＋SO4＋2Br。【答案】(1)蒸餾法電滲析法離子互換法等(隨意兩種即可)富集溴元素＋2－－(3)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋SO4＋2Br[合作研究·攻重難]2海水水資源的開(kāi)發(fā)利用海水淡化三種方法的原理方法原理蒸餾法將海水加熱至沸騰汽化，而后將蒸氣冷凝而獲取蒸餾水電滲析在外加直流電場(chǎng)作用下，利用陰、陽(yáng)離子互換膜對(duì)水中陰、陽(yáng)離子的選擇透法過(guò)性，使水中的一部分別子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽的目的離子交用陽(yáng)離子互換樹(shù)脂和陰離子互換樹(shù)脂除掉海水中的陰、陽(yáng)離子，獲取去離子換法水海水蒸餾實(shí)驗(yàn)的操作步驟及注意事項(xiàng)①操作步驟：連結(jié)裝置→檢查裝置氣密性→向燒瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷卻水→給燒瓶加熱→采集蒸餾水→停止對(duì)燒瓶加熱→待冷卻至室溫后停止通入冷卻水→整理儀器。②注意事項(xiàng)a．燒瓶加熱時(shí)，必定要墊石棉網(wǎng)，防備燒瓶炸裂。2b．燒瓶中的海水量不可以超出燒瓶容積的3。c．冷凝管內(nèi)的冷卻水要從下口入、上口出，這樣冷卻的成效最好。d．加入碎瓷片的目的是防備液體暴沸。e．實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)檢查裝置的氣密性。．當(dāng)燒瓶中有少許液體時(shí)，停止加熱。g．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先停止加熱，后停止通入冷卻水。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．以下是四位同學(xué)對(duì)于海水淡化供居民用水所供給的方法，此中原理上完整不行行的是( )A[海水淡化的方法：蒸餾法、電滲析法、離子互換法。選項(xiàng)A，明礬的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，加明礬不可以使海水中的鹽積淀出來(lái)，所以不可以使海水淡化。]32．利用蒸餾法使海水淡化的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是( )A．海水淡化的主要目的是除掉海水中的鹽B．海水的蒸餾實(shí)驗(yàn)中，在海水中加碎瓷片的目的是防備海水暴沸C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先停止通冷卻水再停止加熱2D．海水的體積不可以超出燒瓶容積的3C[實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先停止加熱，讓餾分充分液化再停止通冷卻水。]海水中化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用[問(wèn)題思慮]閱讀下邊文字，溝通議論后邊的問(wèn)題：空氣吹出法是工業(yè)規(guī)模海水提溴的常用方法：在早先經(jīng)過(guò)酸化的濃縮海水中通入氯氣使溴離子成為單質(zhì)溴，既而通入空氣和水蒸氣，將溴吹入汲取塔，使溴蒸氣和汲取劑二氧化硫發(fā)生作用轉(zhuǎn)變?yōu)闅滗逅?，以達(dá)到富集的目的。而后，再用氯氣將其氧化獲取溴，最后蒸餾獲取液溴。①通入空氣和水蒸氣，將溴吹入汲取塔，是利用了溴的什么性質(zhì)？②除經(jīng)過(guò)蒸餾提取液溴外，還有什么方法可提取液溴？【提示】①溴的沸點(diǎn)低，易揮發(fā)。②因?yàn)殇逡兹苡谟袡C(jī)溶劑，還可用萃取的方法提取液溴。下邊流程圖為海帶中碘元素查驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，據(jù)此思慮回答以下問(wèn)題。灼燒水，加熱H2SO4淀粉海帶――→海帶灰――→溶液――→溶液――→溶液過(guò)濾H2O2①海帶灼燒前，為何不用水沖刷海帶表面的附著物，而是用刷子刷？②寫(xiě)出加入稀硫酸酸化的H2O2時(shí)發(fā)生的離子方程式。③依據(jù)什么現(xiàn)象證明海帶中有碘元素?！咎崾尽竣贋闇p少海帶中I－的流失，不可以用水沖刷。2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O③當(dāng)加入淀粉溶液時(shí)，溶液變藍(lán)，證明有I2生成，進(jìn)而說(shuō)明海帶中含有碘元素。海水提溴海水提溴的主要方法是空氣吹出法。①主要流程：濃縮－)通入Cl2、通入空氣海水――→濃縮海水(Br――――――――→酸化水蒸氣4反響后2－通入Cl后－汲取塔(SO2)――→HBr、SO42―――→Br2、Cl富集溴提取Br2②主要反響：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(提取)海帶中提碘海帶中含有碘元素的查驗(yàn)a．重點(diǎn)反響的反響原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。b．實(shí)驗(yàn)步驟及證明方法海帶中提碘a．流程：海帶→浸泡→氧化→過(guò)濾→提純→碘單質(zhì)。b．主要的化學(xué)反響原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I(xiàn)2。海水提鎂①主要反響原理煅燒CaCO3=====CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑②工藝流程[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]3．某課外小組將灼燒海帶產(chǎn)生的灰燼浸泡后過(guò)濾，獲取澄清的濾液。他們?cè)O(shè)計(jì)了以下的幾個(gè)方案，你以為能證明海帶的灰燼中含有碘元素的是( )A．取適當(dāng)濾液，蒸干，察看能否有紫色固體生成5B．取適當(dāng)濾液，加入苯，振蕩，靜置，苯層無(wú)色，證明不含碘元素C．取適當(dāng)濾液，向此中加入淀粉溶液，無(wú)明展現(xiàn)象，證明不含碘元素D．取適當(dāng)濾液，加入酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈藍(lán)色，證明含有碘元素D[海帶的灰燼中含有的碘元素，是以I－形式存在的，不是以單質(zhì)形式存在，所以A、B、C均不正確；D中發(fā)生了氧化復(fù)原反響：H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，產(chǎn)生了I2，使淀粉溶液呈藍(lán)色。]4．海水中含有氯化鎂，是鎂的重要根源之一。從海水中提取鎂，能夠依據(jù)以下步驟：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過(guò)濾、清洗積淀物；③將積淀物與鹽酸反響，結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物；④將所得產(chǎn)物熔融后電解。對(duì)于提取鎂，以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是( )【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722222】A．此法的長(zhǎng)處之一是原料根源豐富B．進(jìn)行①②③步操作的目的是從海水中提取氯化鎂C．第④步電解會(huì)產(chǎn)生氯氣D．以上提取鎂的過(guò)程中波及的反響有分解反響、化合反響和置換反響[海水和貝殼切合根源豐富。第①步用于生成氫氧化鈣，包含分解和化合兩種反響；第②步用于生成氫氧化鎂，為復(fù)分解反響；第③步用于制備氯化鎂，也是復(fù)分解反響；第④步為電解熔融的氯化鎂獲取鎂，為分解反響。]5．海水中溴元素以Br－形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖所示：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722223】步驟①反響的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________，步驟③反響的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________________________________________________________。(2)從理論上考慮，以下物質(zhì)也能汲取Br2的是________。A．NaOHB．FeCl26C．Na2SO3D．H2O步驟③中氧化劑是________，若反響中生成2molHBr，則耗費(fèi)________molSO2。【分析】由流程圖和反響原理可寫(xiě)出步驟①的離子方程式和步驟③的化學(xué)方程式分別為2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－和SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；從理論上考慮，NaOH擁有強(qiáng)堿性，能汲取2＋2－擁有強(qiáng)復(fù)原性也能汲取Br。步驟③中發(fā)生的反響為Br＋SO＋Br2，F(xiàn)e、SO32222HO===H2SO4＋2HBr，該反響中氧化劑為Br2，復(fù)原劑為SO2，反響中每生成2molHBr，則消耗1molSO2，最后再向含HBr的溶液中通入適當(dāng)Cl2蒸餾獲取Br。2【答案】(1)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr(2)ABC(3)Br21[當(dāng)堂達(dá)標(biāo)·固雙基]1．以下相關(guān)說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A．工業(yè)上可利用海水制取鎂B．實(shí)驗(yàn)室能夠海帶為原料獲取碘C．工業(yè)上可用復(fù)原劑復(fù)原赤鐵礦(含F(xiàn)eO)獲取鐵23D．從海水中提取溴元素(以Br－形式存在)，能夠考慮向此中通入F2D[海水中含大批2＋，海帶中含碘元素，所以工業(yè)上可利用海水制鎂，實(shí)驗(yàn)室頂用海Mg帶制碘，A、B正確；赤鐵礦主要成分為Fe2O3，可用復(fù)原劑如焦炭復(fù)原Fe2O3獲取鐵，C正確；因F2能與水強(qiáng)烈反響，反響方程式：2F2＋2H2O===4HF＋O2，所以D錯(cuò)誤。]2．海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源寶庫(kù)，以下相關(guān)海水綜合利用的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．海水中含有鉀元素，只要經(jīng)過(guò)物理變化就能夠獲取鉀單質(zhì)B．海水蒸發(fā)制海鹽的過(guò)程中只發(fā)生了化學(xué)變化C．從海水中能夠獲取NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D．利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸[海水中的鉀元素以化合態(tài)形式存在，要使化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)，必定發(fā)生氧化復(fù)原反響，A不正確；海水蒸發(fā)制海鹽，是發(fā)生了物理變化，B不正確；電解熔融NaCl能夠制得Na和Cl2，C正確；潮汐發(fā)電是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所以D也不正確。]3．海洋約占地球表面積的71%，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用的部分流程以下圖。以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是( )【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722224】72－A．可用BaCl2溶液除掉粗鹽中的SO4B．從苦鹵中提取Br2的反響的離子方程式為2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C．試劑1能夠采納石灰乳D．工業(yè)上，電解熔融MgO冶煉金屬鎂[工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法冶煉金屬鎂。因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)高于氯化鎂的熔點(diǎn)，電解氧化鎂耗費(fèi)電能較大，成本較高。]4．跟著全世界淡水資源危機(jī)日趨嚴(yán)重，世界各國(guó)都把眼光投向了占全世界總水量約97%的汪洋海洋，希望從苦澀的海水中提取能夠飲用的淡水。海水淡化由來(lái)已久。二次大戰(zhàn)時(shí)，一艘為盟軍運(yùn)送軍事物質(zhì)的商船罹難漂流到一座荒島上。為了獲取淡水，海員們將救生艇上的銅皮空氣箱拆下，在空氣箱上加蓋一塊邊沿向內(nèi)卷曲形成水槽的銅蓋，做成一個(gè)簡(jiǎn)略蒸餾器。加熱箱內(nèi)的海水，水蒸氣在蓋頂冷凝后順著邊沿流進(jìn)水