資源簡介

第2課時　海水資源的開發利用
課后·訓練提升
1.下列方法中能將海水淡化的是(　　)。
①在海水中加入硝酸銀,濾掉生成的沉淀
②蒸餾海水,將蒸汽冷凝
③將海水加壓,使水分子通過半透膜以濾去鹽分
④將海水曝曬,濾掉析出的鹽
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
答案B
解析①中加入硝酸銀雖然將Cl-除去,但同時生成NaNO3,達不到海水淡化的目的。②是一種使用最早、最廣泛的海水淡化方法。③中使用了新型高分子材料半透膜,也是一種海水淡化方法。④中將海水曝曬,并不能除盡海水中的鹽分,濾掉析出的鹽后得到的是含鹽的飽和溶液,不能將海水淡化。
2.關于證明海帶中存在碘元素的實驗,以下操作正確的是 (　　)。
A.海帶中的碘可以直接用四氯化碳提取
B.在蒸發皿中灼燒海帶使之變為海帶灰
C.將海帶灰溶于水中,滴加淀粉溶液,溶液變藍
D.為了將I-氧化,加入的氧化劑最好選擇H2O2
答案D
解析A項,海帶中的碘是以化合態形式存在,不是碘單質,不能直接用四氯化碳提取,錯誤;B項,蒸發皿是蒸發濃縮溶液的儀器,灼燒固體應在坩堝內進行,所以海帶應在坩堝中灼燒為海帶灰,錯誤;C項,將海帶灰溶于水中形成含碘離子的溶液,滴加淀粉溶液,溶液不變藍,錯誤;D項,過氧化氫作氧化劑不引入新的雜質,為了將I-氧化,加入的氧化劑最好選擇H2O2,正確。
3.世界上60%的鎂是從海水中提取的,其主要步驟如下:①把貝殼制成石灰乳;②在海水中加入石灰乳,過濾,洗滌沉淀物;③將沉淀物與鹽酸反應,結晶、過濾;④在氯化氫熱氣流中干燥晶體;⑤電解上述晶體的熔融物。下列說法不正確的是(　　)。
A.鎂元素在元素周期表中位于第三周期、第ⅡA族
B.向洗滌液中滴加碳酸鈉溶液可檢驗沉淀是否洗滌干凈
C.在氯化氫熱氣流中干燥晶體的目的是防止生成Mg(OH)2
D.步驟⑤也可以采用電解該晶體水溶液的方法
答案D
解析在HCl熱氣流中干燥晶體的目的是防止MgCl2與H2O反應生成Mg(OH)2,C項正確;不能用電解MgCl2水溶液的方法制取金屬鎂,D項錯誤。
4.從淡化海水中提取溴的流程如下。
淡化海水低濃度Br2含Br-的溶液Br2的濃溶液液溴
下列有關說法不正確的是(　　)。
A.X試劑可用Na2SO3飽和溶液
B.步驟Ⅲ發生的離子反應為2Br-+Cl22Cl-+Br2
C.工業上每獲得1 mol Br2,至少需要消耗Cl2 22.4 L
D.步驟Ⅳ中涉及蒸餾操作
答案C
解析亞硫酸根離子可以和具有氧化性的溴單質發生氧化還原反應,故可以用Na2SO3飽和溶液來吸收溴單質,A項正確;氯氣具有氧化性,可將溴離子氧化為溴單質,即2Br-+Cl22Cl-+Br2,B項正確;根據離子方程式2Br-+Cl22Cl-+Br2可知,每獲得1 mol Br2,步驟Ⅰ和步驟Ⅲ至少需要消耗標準狀況下Cl2 44.8 L,C項錯誤;從溴水中提取溴的方法中涉及蒸餾操作,D項正確。
5.海洋是一個巨大的化學資源寶庫,下面是海水資源綜合利用的部分流程圖。
(1)步驟⑤中已獲得Br2,步驟⑥中又用SO2的水溶液將Br2吸收,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)寫出步驟⑥中發生反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)把溴吹入SO2的水溶液的氣體X最可能是　　　　(填字母)。
A.乙烯　B.空氣　C.氬氣　D.CO2
(4)由海水提溴過程中的反應可得出Cl-、SO2、Br-還原性由弱到強的順序是　　　　　　　　　。
(5)步驟⑧中可由MgCl2溶液得到MgCl2晶體,此步過程包括　　　　、　　　　　、
　　　　　。
答案(1)富集溴　(2)Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S　(3)B　(4)Cl-解析(1)步驟⑤中已獲得Br2,低濃度的Br2溶液在提取時消耗過多的原料和能源,步驟⑥中又將Br2還原為Br-,目的是轉化為HBr后被氧化劑氯氣氧化為溴單質,用于富集溴。
(2)步驟⑥中二氧化硫與溴單質發生氧化還原反應,離子方程式為Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S。
(3)把溴吹入SO2的水溶液的氣體X,廉價且不與溴反應。乙烯與溴發生加成反應,氬氣生產成本高,二氧化碳與水反應且成本較高,所以工業上最適宜選用空氣。
(4)由還原劑的還原性強于還原產物的還原性知,2Br-+Cl2Br2+2Cl-,反應中還原劑Br-的還原性強于還原產物Cl-的還原性;Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,反應中還原劑SO2的還原性強于還原產物Br-的還原性,因此可得出Cl-、SO2、Br-還原性由弱到強的順序是Cl-第2課時　海水資源的開發利用
一、海水水資源的開發利用
1.海水資源的特點。
多樣性 除O、H外,加上Na、Cl、Br、Mg等11種元素為常量元素,總量超過99%;其他元素為微量元素
分散性 海水中元素的種類很多,總儲量很大,但許多元素的富集程度很低
2.海水水資源的利用。
(1)海水水資源的分布和成分。
(2)海水水資源的利用方法。
微訓練海水淡化是海島地區獲得淡水的重要手段,海水淡化指的是除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程。下列方法中不可用來進行海水淡化的是(　　)。
A.蒸餾法 B.過濾法
C.電滲析法 D.反滲透法
答案:B
解析:通過過濾不能把海水中的氯化鈉等物質除去,不能使海水淡化。
二、海水化學資源的開發利用
1.海水化學資源的開發利用。
方法 操作方法
海水制鹽 ①方法:把海水引到鹽灘上,利用日光和風力使水分蒸發,得到食鹽
②原理:蒸發海水,使食鹽濃縮結晶
方法 操作方法
海水提溴 ①方法及流程:氧化(用氯氣將溴離子氧化為單質溴)、吹出(用熱空氣將生成的單質溴吹出)、吸收(在吸收塔中用二氧化硫將單質溴還原為氫溴酸而進行富集)、蒸餾
(在蒸餾塔中用氯氣將氫溴酸氧化為單質溴蒸餾分離)
②主要離子方程式:

微解讀從海帶中提取單質碘的過程如下:
發生的主要反應為2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。
2.新能源的開發。
(1)從海水中提取的鈾和重水是開發核能的重要原料。
(2)潮汐能、波浪能等新型能源的開發和利用。
微判斷(1)海水中各種化學資源的開發必須都要發生化學反應。(　　)
(2)實驗室從海帶中提取單質碘的方法是:取樣→灼燒→溶解→過濾→結晶。(　　)
(3)海水中含有儲量巨大的金屬元素,可以直接富集獲取。
(　　)
(4)海帶中含有碘,能使淀粉變藍。(　　)
(5)用SO2水溶液吸收溴蒸氣,是利用了SO2的還原性。(　　)
×
×
×
×
√
問題探究
水是生命之源,地球上可供人類飲用的淡水很少,97%以上的是海水,海水必須經過淡化才能飲用。蒸餾法是海水淡化歷史久遠且技術成熟的重要方法。
烏拉爾聯邦大學的工程師開發了一種新的海水淡化技術,使用旋轉中空圓柱體和太陽能收集器來提高太陽能蒸餾器內的蒸發效率,所提議的方法將顯著降低海水淡化成本,并將產量提高四倍。
(1)利用太陽能蒸餾淡化海水的原理是什么
提示:利用太陽能將海水中的水從液態轉化為氣態,再將氣態冷卻成為液態,以獲得淡水。
(2)利用太陽能淡化海水有哪些突出的優點 會面臨哪些實際困難
提示:利用太陽能進行海水淡化使用的是可再生能源,且操作簡單。該方法不需要化學品或其他能源,沒有污染物的釋放。一些設備需要大量的維護,且成本較高;該技術海水淡化的效率受到天氣的影響等。
重難歸納
1.海水水資源的利用。
(1)利用途徑:海水淡化和直接利用海水進行循環冷卻等。
(2)海水淡化:海水淡化的方法主要有蒸餾法、反滲透法和電滲析法等。其中蒸餾法的歷史最久,技術和工藝也比較成熟,但成本較高。
(3)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,然后將水蒸氣冷凝而得到蒸餾水
電滲
析法 在外加直流電場作用下,利用陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子的選擇透過性,使水中的一部分離子轉移到另一部分水中而達到除鹽的目的
反滲
透法 向海水施加大于滲透壓的壓力,利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開
2.海水蒸餾。
(1)海水蒸餾實驗的操作步驟。
連接裝置→檢查裝置氣密性→向燒瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷凝水→給燒瓶加熱→收集蒸餾水→停止對燒瓶加熱→待冷卻至室溫后停止通入冷凝水→整理儀器。
(2)海水蒸餾實驗的注意事項。
①燒瓶加熱時,一定要墊陶土網,防止燒瓶炸裂。
②燒瓶中的海水量不能超過燒瓶容積的 。
③冷凝管內的冷凝水要從下口入、上口出,這樣冷卻的效果最好。
④加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。
⑤實驗前檢查裝置的氣密性。
⑥當燒瓶中有少量液體時,停止加熱。
⑦實驗結束時,應先停止加熱,后停止通入冷凝水。
典例剖析
【例1】下圖是實驗室蒸餾裝置示意圖,可利用此裝置將海水淡化。下列說法中不正確的是(　　)。
A.蒸餾時溫度計水銀球應位于蒸餾燒瓶的支管口處
B.蒸餾時冷卻水的流向應由上而下
C.利用此法淡化海水獲得淡水質量高,但能耗大
D.蒸餾法需使用直形冷凝管
答案:B
解析:蒸餾時溫度計測量的是水蒸氣的溫度,而不是溶液的溫度,所以溫度計水銀球應位于蒸餾燒瓶支管口處;冷卻水流向是由下而上,以提高冷凝效果;蒸餾法需要消耗大量能源;蒸餾法需使用直形冷凝管。
學以致用
1.海水淡化可使用蒸餾法。以自來水為原料制取蒸餾水的實驗裝置如圖所示,請回答下列問題。
(1)圖中的兩處明顯錯誤是①　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)儀器A的名稱是　　　　　,儀器B的名稱是　　　。
(3)實驗時A中除加入自來水外,為防止液體暴沸還需加入少量　　　　。
答案:(1)①溫度計的水銀球插入液體中　②冷凝水進出口方向反了
(2)蒸餾燒瓶　直形冷凝管
(3)碎瓷片(或沸石)
問題探究
海水中溶解和懸浮著大量的無機鹽和有機物。目前,從海水中獲取食鹽仍主要采用鹽田蒸發法。海帶中含有豐富的碘元素,利用海帶制取單質碘是目前獲取碘的重要途徑。
(1)利用風能和太陽能使鹽田中海水蒸發,得到粗食鹽。這種古老方法有什么優點
提示:鹽田蒸發法具有產量高、耗能少、成本低、運輸方便等優點。
(2)下面的流程圖為檢驗海帶中碘元素的實驗步驟。
①寫出加入稀硫酸酸化的H2O2時發生反應的離子方程式。
②根據什么現象證明海帶中有碘元素
提示:①反應的離子方程式為2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。
②當加入淀粉溶液時,溶液變藍,證明有I2生成,從而說明海帶中含有碘元素。
重難歸納
1.海水提溴。
(1)工藝流程。
(2)基本操作。
2.從海帶中提取碘。
(1)海帶中碘元素的檢驗。
①反應原理:2I-+2H++H2O2═I2+2H2O,淀粉遇I2變藍色。
②流程:
(2)海帶中提碘。
①工藝流程:
②主要化學原理:Cl2+2I-═2Cl-+I2。
3.海水制鹽及其重要應用。
(1)海水制鹽的原理。
先將海水引入鹽田,在太陽能和風力的作用下蒸發水,食鹽等結晶析出,即制得粗鹽。
粗鹽中含泥沙等不溶性雜質和氯化鎂等可溶性雜質,經溶解、過濾將泥沙除去,然后利用化學反應除去可溶性雜質。
(2)食鹽的綜合應用原理。
(3)食鹽的綜合應用示意圖。
4.海水提鎂。
(1)主要反應的原理。
(2)工藝流程。
典例剖析
【例2】海水中溴元素以Br-形式存在,工業上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖。
(1)步驟①反應的離子方程式是 　 。
(2)步驟③反應的化學方程式是 　 。
從理論上考慮,下列也能吸收Br2的是　　　　。
A.NaOH B.FeCl2
C.Na2SO3 D.H2O
(3)步驟⑤蒸餾的過程中,溫度應控制在80~90 ℃。溫度過高或過低都不利于生產,請解釋原因: 　 。
(4)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進行蒸餾得到液溴 　 。
答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O══H2SO4+2HBr　ABC
(3)若溫度過高,大量水蒸氣隨溴排出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產率太低
(4)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質,但濃度低,如果直接蒸餾,處理量大,生產成本高。而“溴水混合物Ⅱ”實際上將溴水濃縮了
解析:(2)只從理論上考慮,NaOH具有強堿性,能吸收Br2,Fe2+、
具有強還原性,也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度較小,用水不能將Br2充分吸收。(3)溫度過高,大量水蒸氣隨溴排出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產率太低。(4)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質,但濃度低,如果直接蒸餾,處理量大,生產成本高。經過“空氣吹出、SO2吸收、Cl2氧化”等步驟實際上是將溴水濃縮了。
學以致用
2.海水是一個巨大的化學資源寶庫,下列有關海水綜合利用的說法正確的是(　　)。
A.海水中含有鎂元素,只需經過物理變化就可以得到單質鎂
B.海水蒸發制海鹽的過程中只發生了化學變化
C.從海水中可以得到NaCl,電解NaCl溶液可得到金屬鈉
D.從海水中提取Br2、I2的過程中發生了氧化還原反應
答案:D
解析:海水中含有鎂離子,鎂元素由化合態轉化為游離態需要發生化學變化才能實現,發生物理變化不能實現,A項錯誤;海水蒸發制海鹽的過程是物理變化,利用了水能揮發的性質進行分離,沒有發生化學變化,B項錯誤;海水蒸發制得粗鹽,經提純后再電解熔融氯化鈉可以得到金屬鈉,2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑,電解氯化鈉溶液不能得到金屬鈉,C項錯誤;溴、碘元素在海水中以化合態存在,將元素由化合態轉化為游離態時發生電子轉移,所以一定發生氧化還原反應,D項正確。
3.某同學為了驗證海帶中含有碘,擬進行如下實驗,請回答下列問題。
(1)第1步:灼燒。將足量海帶灼燒成灰燼。該過程中將使用到的硅酸鹽質實驗儀器有　　　　(填字母,限填3項)。
A.試管 B.瓷坩堝 C.坩堝鉗 D.鐵三腳架
E.泥三角 F.酒精燈 G.燒杯 H.量筒
(2)第2步:I-溶液的獲取。操作是 　 。
(3)第3步:氧化。操作是依次加入合適的試劑。下列氧化劑最好選用　　　　(填字母)。
A.濃硫酸 B.新制氯水
C.KMnO4溶液 D.H2O2
理由是 　 。
(4)第4步:碘單質的檢驗。操作是取少量第3步的溶液,滴加
　　　　溶液,如果溶液顯藍色,則證明海帶中含碘。
答案:(1)BEF
(2)將灰燼轉移到燒杯中,加適量蒸餾水,用玻璃棒充分攪拌,過濾
(3)D　過氧化氫是綠色氧化劑,在氧化過程中不引進雜質、不產生污染(或不會進一步氧化單質碘)
(4)淀粉
解析:本題給出實驗任務和步驟,考查學生對實驗原理的理解,并考查學生根據實驗目的選擇正確試劑和操作完成規定實驗的能力。灼燒固體通常在坩堝中進行,所以涉及的硅酸鹽質儀器應有瓷坩堝、酒精燈、泥三角。灼燒所得灰燼含有可溶性的碘鹽,欲得其溶液需溶解、過濾,濾液即為含I-的溶液。將I-氧化為I2,最好選用過氧化氫,因為過氧化氫作氧化劑,還原產物為H2O且無雜質生成,2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O,加少量稀酸會促進反應。碘單質的檢驗常用淀粉溶液,淀粉遇碘單質變藍色。
1.某同學設計實驗從海帶中提取碘。
①滴加稀硫酸和過氧化氫溶液　
②在海帶中加入少量酒精,點燃使其燃燒為灰燼,在灰燼中加水攪拌　
③加四氯化碳振蕩、分液?、苓^濾　⑤蒸餾
該實驗的合理操作順序是(　　)。
A.①③⑤②④ B.②①③④⑤
C.②④①③⑤ D.③①②⑤④
答案:C
2.從海水中提取鎂的工藝流程可表示如下:

下列說法不正確的是(　　)。
A.用此法提取鎂的優點之一是原料來源豐富
B.步驟④加鹽酸的離子方程式為OH-+H+══H2O
C.步驟②結晶、過濾可制得粗鹽
D.上述工藝流程中涉及化合、分解和復分解反應
答案:B
解析:海水中含有大量的鎂元素,從海水中提取鎂的優點之一是原料來源豐富,A項正確;步驟④中加入的鹽酸,與氫氧化鎂反應生成氯化鎂與水,反應的離子方程式為Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O,B項錯誤;步驟②是通過把海水引到鹽灘上,利用日光和風力使水分蒸發,制得粗鹽,C項正確;步驟①涉及CaCO3的分解反應得到CaO,CaO與H2O發生化合反應得到Ca(OH)2,步驟⑥是電解涉及分解反應,步驟③涉及MgCl2與Ca(OH)2發生的復分解反應得到Mg(OH)2和CaCl2,D項正確。
3.從淡化海水中提取溴的流程如圖所示,下列有關說法錯誤的是(　　)。

A.X為SO2氣體,也可將SO2換成Na2SO3
B.設備Y為蒸餾塔
C.在提取溴的過程中一定有Br-被氧化
D.工業上每獲得1 mol Br2,需要消耗Cl2的體積最少為22.4 L(標準狀況下)
答案:D
解析:亞硫酸鈉與二氧化硫都具有還原性,A項正確;設備Y就是用來進行溴的蒸餾的,B項正確;要得到溴單質,一定要將溴離子氧化為溴單質,C項正確;因為溴離子要經過二次氧化,因此工業上每獲得1 mol Br2,需要消耗Cl2的體積最少為44.8 L (標準狀況下),D項錯誤。
5.海水是可以綜合利用的。從海水中提取食鹽和溴的過程如下:
(1)請寫出一種海水淡化的方法:　　　　　　。
(2)步驟Ⅰ獲取Br2的離子方程式為 　 。
(3)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸氣轉化為氫溴酸以達到富集的目的。其反應的化學方程式為Br2+SO2+2H2O══H2SO4+2HBr,在該反應中,還原劑是　　　　(填化學式)。若反應中生成4 mol HBr,則消耗　　　　 mol SO2。
答案:(1)蒸餾法(或電滲析法,反滲透法等)
(2)Cl2+2Br-══Br2+2Cl-　(3)SO2　2
解析:海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、反滲透法等。海水淡化后得到NaCl,電解其熔融態可生成Na和Cl2,利用生成的Cl2氧化濃縮海水中的Br-得到Br2,離子方程式為Cl2+2Br-═Br2+2Cl-,然后通入空氣,吹出Br2,再用SO2吸收Br2,發生反應的化學方程式為Br2+SO2+2H2O══H2SO4+2HBr,該反應中氧化劑為Br2,還原劑為SO2,反應中每生成4 mol HBr,消耗2 mol SO2,最后再向含HBr的溶液中通入適量Cl2,蒸餾得到Br2。

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