資源簡介

第一節　自然資源的開發利用
課時2 海水資源的開發利用
(一)基礎鞏固
1.地球淡水資源嚴重短缺,而海水中的水儲量約占地球上總水量的97%,海水淡化可作為補充淡水的途徑之一。下列有關說法正確的是 (　　)
A.蒸餾法是目前技術成熟且低成本的海水淡化方法
B.海水用鐵鹽淡化后可直接用于農田灌溉
C.海水用離子交換法淡化后其pH不變
D.蒸餾法淡化海水可獲得NaCl、MgCl2以及I2等副產品
解析:蒸餾法技術雖成熟,但成本較高,A項錯誤;鐵鹽只能凈化海水,不能淡化海水,凈化后的海水中NaCl的濃度不變,不能用于農田灌溉,B項錯誤;離子交換法淡化海水,是用H+交換其他陽離子,用OH-交換其他陰離子,H+和OH-結合生成H2O,海水中H+和OH-的濃度均不變,則pH不變,C項正確;海水中不含碘單質,蒸餾海水時不能獲得I2,D項錯誤。
答案:C
2.許多國家十分重視海水資源的綜合利用,下列不需要經過化學變化就能從海水中獲得的物質是 (　　)
A.Cl2、Br2、I2　　　　　　 B.Na、Mg、Al
C.食鹽、淡水　　　　 D.NaOH、H2
答案:C
3.(2023·廣東深圳,改編)廣東省海洋資源豐富。下列有關說法正確的是 (　　)
A.提取海水中的電解質,只能使用化學方法
B.海帶等海藻類植物中富含I2
C.潮汐能屬于生物質資源
D.海水曬鹽時主要發生物理變化
解析:可以通過物理方法提取海水中的電解質,如食鹽,主要成分為電解質,可以通過蒸發的方式獲取,故A項錯誤;海帶等海藻類植物中含有豐富的碘元素,不是碘單質,故B項錯誤;潮汐能是指海水周期性漲落運動中所具有的能量,其水位差表現為勢能,不屬于生物質資源,故C項錯誤;海水曬鹽是通過陽光和風力使水分蒸發,沒有新物質生成,屬于物理變化,故D項正確。
答案:D
4.(2022·廣東廣州)海水是巨大的化學資源庫,下列有關海水綜合利用的說法正確的是 (　　)
A.從海水中獲得淡水的過程發生了化學變化
B.海水中含有溴單質,通入空氣和水蒸氣可將溴單質吹出
C.海水曬鹽可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備金屬Na
D.利用海水、鋁、空氣制成航標燈的原理是將電能轉化為化學能
解析:A項,從海水中獲得淡水是利用蒸餾的方法,該過程屬于物理變化,并未發生化學變化,錯誤;B項,海水中并不含有溴單質,而是含有大量的溴離子,需先通入氯氣將溴離子氧化為溴單質,然后通入空氣和水蒸氣可將溴單質吹出,錯誤;C項,海水曬鹽可以得到NaCl,電解熔融NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,可制備金屬Na,正確;D項,利用海水、鋁、空氣制成航標燈是利用原電池的原理,將化學能轉化為電能,錯誤。
答案:C
5.(2022·廣東江門)浩瀚的海洋是一個巨大的資源寶庫,工業上常用濃縮海水提取溴。
濃縮海水粗產品溴溴蒸氣物質X…產品溴
下列說法錯誤的是 (　　)
A.海水的淡化方法主要有蒸餾法、反滲透法和電滲析法等
B.步驟②中體現了溴易揮發的性質
C.①~④目的是富集溴元素
D.步驟③反應的離子方程式為Br2+SO2+2H2O2HBr+2H++S
解析:A項,海水的淡化方法主要有蒸餾法、反滲透法和電滲析法等,正確;B項,步驟②中熱空氣能將溴吹出,體現了溴易揮發的性質,正確;C項,①~④過程溴的濃度逐漸增大,是溴元素的富集過程,正確;D項,溴化氫是強酸,所以步驟③反應的離子方程式應為Br2+SO2+2H2O2Br-+4H++S,錯誤。
答案:D
6.(2023·廣東惠州?？计谀?海帶中含有碘元素。從海帶中提取碘的實驗過程如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.灼燒海帶時用到的儀器有:酒精燈、蒸發皿、泥三角
B.向含I-溶液中加入H2O2和稀硫酸時發生反應:2I-+H2O2+2H+I2+2H2O
C.步驟①是過濾,可將海帶灰中的硫酸鹽、碳酸鹽等與含I-溶液分離
D.步驟②是蒸發,可將單質I2從I2的CCl4溶液中提取出來
解析:灼燒海帶時用到的儀器有酒精燈、三腳架、坩堝、泥三角,不需要蒸發皿,A項錯誤;H2O2在酸性條件下將I-氧化為I2,離子方程式為2I-+H2O2+2H+I2+2H2O,B項正確;步驟①是過濾,可將海帶灰中的不溶性的硫酸鹽、碳酸鹽等與含I-溶液分離,可溶性的硫酸鹽、碳酸鹽則進入溶液中,C項錯誤;步驟②是蒸餾,是利用兩者沸點不同進行分離,D項錯誤。
答案:B
7.溴有“海洋元素”之稱,海水中溴含量約為 65 mg·L-1。在實驗室模擬海水中溴的提取,實驗方法:將適量新制氯水加入20 mL富含溴離子的海水中(海水可以用0.1 mol·L-1的NaBr溶液代替),把溴置換出來。氯水中的氯氣作　　　　劑,涉及反應的離子方程式為　 　　　　　　。得到的單質溴可以用有機溶劑在　　　　(填儀器名稱)中實現萃取富集,萃取試劑用　　　　、苯等,得到的有機層顯　　　色。
答案:氧化　Cl2+2Br-2Cl-+Br2　分液漏斗　四氯化碳　橙
(二)拓展提高
8.(2022·廣東東莞)利用海水提取溴和鎂的過程如下圖,下列說法錯誤的是 (　　)
A.工業上常利用電解熔融MgCl2冶煉金屬鎂
B.工業溴中含有少量Cl2,可用NaOH溶液除去
C.富集溴元素過程中,空氣吹出法利用了溴易揮發的性質
D.若提取1 mol工業溴,至少需要標準狀況下44.8 L的Cl2
解析:A項,Mg為活潑金屬,工業上常利用電解熔融MgCl2冶煉金屬Mg,正確;B項,溴、氯氣均與NaOH溶液反應,不能除雜,錯誤;C項,溴易揮發,因此在富集溴元素過程中,可以用空氣吹出法,正確;D項,由流程可知,若提取1 mol溴,需要通入兩次氯氣,則至少需要標準狀況下氯氣為
2 mol×22.4 L·mol-1= 44.8 L,正確。
答案:B
9.(2024·廣東惠州高一期末)海洋是一座巨大的化學資源寶庫,如圖所示為從海水中提取若干種化學物質的流程,已知粗鹽中含有S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質,則下列說法正確的是 (　　)
A.③④⑤中溴元素均被氧化
B.SO2的水溶液可以用飽和Na2SO3溶液替代
C.②中包含制取MgCl2溶液及電解MgCl2溶液幾個階段
D.①中加入試劑的順序為Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸
解析:第③步將Br-氧化為Br2,第④步中Br2被還原為Br-,第⑤步中Br-被氧化為Br2,A項錯誤;飽和Na2SO3溶液中含有S,也能與Br2發生氧化還原反應,能吸收Br2生成Br-,B項正確;第②步中先是Mg(OH)2與HCl反應生成MgCl2溶液,濃縮結晶得到MgCl2·6H2O,再在HCl氣流中加熱獲得無水MgCl2,電解熔融MgCl2制取Mg,C項錯誤;Na2CO3溶液的作用是除去Ca2+和過量的Ba2+,故Na2CO3溶液必須在BaCl2溶液之后加入,加入試劑的正確順序為BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→過濾后加鹽酸或NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→過濾后加鹽酸,D項錯誤。
答案:B
(三)挑戰創新
10.空氣吹出法工藝是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工藝流程如下圖所示:
(1)步驟③的離子方程式: 　　　 　　　。
(2)步驟⑤中溴蒸氣冷凝后得到液溴與溴水的混合物,可利用它們的相對密度相差很大的特點進行分離。分離儀器的名稱是　　　　。
(3)溴水混合物 Ⅱ 中溶有一定量的氯氣,因此在步驟⑤中可將蒸餾產生的氣體通過　　　　(填試劑名稱)溶液,以除去氯氣。
(4)步驟⑤的蒸餾過程中,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: 　。
(5)步驟①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是 　。
(6)提取溴單質,采用蒸餾“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸餾“溴水混合物Ⅰ”,請說明原因: 　。
解析: (1)溴單質具有氧化性,二氧化硫具有還原性,Br2與二氧化硫在水溶液中發生氧化還原反應生成硫酸和氫溴酸。(2)因液溴與溴水分層,可用分液漏斗通過分液操作分離。(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯氣,氯氣具有強氧化性,可以氧化溴離子生成溴單質,因此在步驟⑤中可將蒸餾產生的氣體通過溴化鉀(或其他含Br-的鹽類物質)溶液,以除去氯氣。(4)溴的沸點是58.78 ℃,溫度應控制在80~90 ℃最佳,溫度控制過高,水會沸騰,溴蒸氣中有水,溫度過低,溴蒸氣不易揮發。(5)氯氣、溴單質與水之間能發生反應,酸化可抑制它們與水的反應。(6)海水中溴元素較少,從“溴水混合物Ⅰ”到“溴水混合物Ⅱ”過程中的目的是增大溴單質的濃度,富集溴元素,可提高效率,減少能耗,降低成本。
答案: (1)Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S
(2)分液漏斗
(3)溴化鉀(或其他含Br-的鹽類物質)
(4)溫度過高,大量水蒸氣隨溴被蒸出,溴蒸氣中水增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產率低
(5)酸化可抑制Cl2、Br2與水反應
(6)將“溴水混合物Ⅰ”轉變為“溴水混合物Ⅱ”是Br2的濃縮過程,可提高效率,減少能耗,降低成本
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第八章 化學與可持續發展
2
2門世2有
3厚
提取
苦鹵
硫酸酸化
含Br2的
海水
空氣
含Br2的
粗鹽
氯氣置換
海水
吹出
空氣
S02
吸收
冷凝分離
液溴
溴蒸氣
蒸餾
含Br2的
水溶液
C12
吸收液
粗溴水
曬干
①水
含I廠的
海帶
海帶
灼燒
灰
②加熱
水溶液
滴人H2O2
過濾
溶液(H)
淀粉
變藍色
L2、H20
貝殼
煅燒
Ca0
水
石灰乳
海水
引入
沉淀池
過濾
Mg(OH)2
Mg+C12
電解
MgCl2
脫水
MgCl2·6H20
鹽酸、濃縮
循環
鹽酸
課堂建構
用海水進行循環冷卻
海水水資
蒸餾法
源的利用
海水淡化
反滲透法
海水資
源的開
電滲析法
發利用
食鹽一
飽和食鹽水一氯
海水化學資
日曬
堿工業
源的利用
鹽鹵一制取溴、鎂等化工
產品

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