02（必修2）第2课时海水资源的开发利用（导学案1）

skybamboo · 发表于昨天 08:49

第2课时　海水资源的开发利用

学业要求	核心素养对接
1.了解海水资源及其利用。 2．掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。 3．了解海水综合利用的重要方向。	通过学习海水资源的开发利用，培养学生科学态度与社会责任。

[知识梳理]
知识点一　海水水资源的开发利用

这是工业海水淡化的图片，那么海水淡化有哪些方法呢？请完成下列知识点：
1．直接利用：海水进行循环冷却。
2．海水淡化：主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
知识点二　海水化学资源的开发利用

这是海水晒盐、海水提镁的图片，海水化学资源究竟如何应用？请完成下列知识点：
1．海水中的化学资源
海水中H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的总量超过99%，其他为微量元素，共计含有80多种。
2．海水制盐
3．海带提碘
（2）原理：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。
4．海水提溴
（1）过程：浓缩―→氧化―→富集―→提取。
（2）原理：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。
5．海水提镁
（2）原理：①Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓。
②Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
6．新能源的开发
（1）从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。
（2）潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。
微判断
（1）海水中含有Br2（　　）
（2）海带中含有碘，能使淀粉变蓝（　　）
（3）用SO2溶液吸收溴蒸气，是利用了SO2具有漂白性（　　）
答案　（1）×　（2）×　（3）×
微训练
1．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是（　　）
A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质
B．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
解析　海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B项错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C项正确；依据海水提取镁的原理分析，卤水中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D项正确。
答案　B
2．海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（　　）

A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收
解析　A项，海水中通入氯气可置换出溴，正确；B项，粗盐提纯包括溶解、除杂、过滤、结晶、重结晶等，正确；C项，氢氧化钠成本较高，工业上常用选用生石灰或石灰水作沉淀剂，错误；D项，先吹出溴再用SO2吸收可实现溴的富集，正确。故选B项。
答案　C
微思考
1．目前，海水制盐所采用的方法大部分仍为盐田蒸发法，利用风能和太阳能使海水蒸发。这种古老方法有什么优点？（从经济效益方面考虑）
提示　盐田蒸发法具有产量高、耗能少、成本低、运输方便等优点。
2．结合P101思考与讨论
（1）通入空气，将溴吹入吸收塔，是利用了溴的什么性质？
（2）除通过蒸馏提取液溴外，还有什么方法可提取液溴？
提示　（1）溴的沸点低，易挥发。
（2）由于溴易溶于有机溶剂，还可用萃取的方法提取液溴。

学习任务　（核心素养）海水化学资源的开发利用
一、知识要点
1．海水提溴
海水提溴的主要方法是空气吹出法。
（1）主要流程：
（2）主要反应：
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－（氧化）
Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4（富集）
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－（提取）
2．海带中提碘
（1）海带中含有碘元素的检验
①关键反应的反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
②实验步骤及证明方法：

（2）海带中提碘
①流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
②主要的化学反应原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
3．海水提镁
（1）主要反应原理：
CaO＋H2O===Ca（OH）2
Ca（OH）2＋MgCl2===Mg（OH）2↓＋CaCl2
Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
（2）工艺流程：

二、核心素养

海水化学资源的开发利用⇒培养学生科学精神与社会责任

【素养解题】
[典例示范]　空气吹出法是目前“海水提溴”使用到的主要方法之一。其工艺流程如下：

（1）步骤③所发生反应的离子方程式是______________________
__________________________________________________________。
（2）溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过（填化合物名称）溶液，以除去氯气。
（3）步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃温度。过高或过低都不利于生产，请解释原因：_______________________________________________
______________________________________________________________。
（4）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是________________________
______________________________________________________________。
（5）提取溴单质时，蒸馏溴水混合物Ⅱ而不是蒸馏溴水混合物Ⅰ，请说明原因：_________________________________________________________________
___________________________________________________________。
[解题思路]

知识支持	Br2的性质 ①2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ ②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4 ③Br2的沸点低、易挥发
选项分析
得出答案	（2）溴化铁（或其他含Br－的盐）（3）温度过高，大量水蒸气被蒸出；温度过低，溴不能被完全蒸出（4）酸化可抑制Cl2、Br2与水反应（5）将溴水混合物Ⅰ转变为溴水混合物Ⅱ是Br2的富集浓缩过程，蒸馏溴水混合物Ⅱ可提高效率，减少能耗，降低成本

三、对点训练
1．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：

下列说法不正确的是（　　）
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析　海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，A项正确；电解熔融的MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁，B项错误；因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg（OH）2＋2HCl，所以将MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是抑制MgCl2水解生成Mg（OH）2，C项正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca（OH）2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca（OH）2发生的复分解反应得到Mg（OH）2和CaCl2，D项正确。
答案　B
2．从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是（双选）（　　）

解析　灼烧海带应用坩埚，A选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B选项错误；CCl4的密度比水的大，萃取I2的CCl4层在上层，应从分液漏斗下口流出，C选项正确。
答案　CD
3．海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）请写出一种海水淡化的方法：________________________________________。
（2）步骤Ⅰ获取Br2的离子方程式为____________________________________
_____________________________________________________________。
（3）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，在该反应中，还原剂是（填化学式）。若反应中生成4 mol HBr，则消耗mol SO2。
解析　海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水淡化后得到NaCl，电解其熔融态可生成Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br－得到Br2，离子方程式为：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，然后通入空气，吹出Br2，再用SO2吸收Br2，发生反应的化学方程式为：Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成4 mol HBr，则消耗2 mol SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。
答案　（1）蒸馏法（或电渗析法，离子交换法等）
（2）Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　（3）SO2　2
4．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：

（1）指出从海藻中提取I2的实验操作名称：
①，③，
反应②的离子方程式_______________________________________________。
（2）提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是________________________。
A．甲苯、酒精　　　　　　 B．四氯化碳、苯
C．汽油、乙酸 D．汽油、甘油
（3）为使海藻中I－转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。还缺少的仪器是_______________________________________________________________。
（4）从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸馏装置中的错误之处____________________________________________________
_____________________________________________________________。

（5）进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是__________________________
_______________________________________________________________，
最后晶态碘在中。
解析　（1）为了从悬浊液中分离I－，应用过滤；从I2的水溶液中把它提取出来，应用萃取分液。
（2）A中酒精，C中乙酸，D中甘油，都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。
（3）萃取分液所必需的仪器是分液漏斗，过滤时所需仪器必有普通漏斗。
答案　（1）过滤　萃取分液　2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
（2）B　（3）分液漏斗，普通漏斗
（4）①没有石棉网；②温度计插入液面以下；③冷凝管进、出水方向颠倒
（5）萃取剂沸点较低，I2易升华　蒸馏烧瓶

[学考练]
1．许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是（　　）
A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝
C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水
解析　海水中的各种元素都以化合态存在，要生成单质必然发生化学反应，A、B、C均错。海水晒盐得NaCl，蒸馏海水得淡水只发生物理变化。
答案　D
2．随着人口增长、工业发展，淡水供应出现危机。若实行海水淡化来供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是（　　）
A．加入明矾，使海水中的泥沙沉淀并淡化
B．利用太阳能，将海水蒸馏淡化
C．将海水通过离子交换膜除去其所含的盐分
D．利用电渗析法使海水淡化
答案　A
3．下列关于海水的知识不正确的是（　　）
A．海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用
B．海水既苦又涩，不能直接利用
C．海水中某些金属元素总储量很大，但富集程度却很低
D．海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合
解析　海水可直接利用，如冲厕、作冷却水等。
答案　B
4．海水提镁的主要流程如下，下列说法正确的是（　　）

①试剂M是盐酸　②流程中的反应全部都是非氧化还原反应　③操作b只是过滤　④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg（OH）2　⑤采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼
A．①②③④⑤          B．②③
C．④⑤          D．①④⑤
解析　生石灰溶于水生成Ca（OH）2，加入沉淀池沉淀Mg2＋生成Mg（OH）2，过滤后加入试剂M为盐酸，Mg（OH）2溶解得到MgCl2溶液，通过浓缩蒸发，冷却结晶，过滤洗涤得到MgCl2晶体，在HCl气体中加热失去结晶水得到固体MgCl2，通电电解熔融MgCl2生成Mg。分析判断 M是盐酸用来溶解Mg（OH）2沉淀，①正确；电解MgCl2生成Mg和Cl2的反应是氧化还原反应，流程中的反应不全部都是非氧化还原反应，②错误；操作b是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到MgCl2晶体的过程，③错误；用海水晒盐后的饱和溶液中主要是MgCl2，加石灰乳可以制Mg（OH）2 ，④正确；依据金属活动顺序表中金属性可知，采用电解法冶炼Mg是因为Mg很活泼，⑤正确，D项正确。
答案　D
5．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是（　　）
A．酸性KMnO4溶液          B．氯水
C．FeCl3溶液          D．碘水
解析　Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但KMnO4价格比较贵，不适合工业生产用。
答案　B
6．某同学设计实验从海带中提取碘：
①滴加稀硫酸和双氧水　②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌　③加四氯化碳并振荡　④过滤　⑤分液
该实验的合理操作顺序是（　　）
A．①③⑤②④          B．②①③④⑤
C．②④①③⑤          D．③①②⑤④
解析　从海带中提取I2的流程为
答案　C
7．从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常有少量氯气，除去氯气应该采用的方法是（　　）
A．加入适量的Na2CO3溶液
B．通入溴蒸气
C．加入适量的NaOH溶液
D．加入适量的NaBr溶液
解析　Na2CO3溶液和NaOH溶液都能与溴反应，不能用于除杂。
答案　D
8．某课外小组将灼烧海带产生的灰烬浸泡后过滤，得到澄清的滤液。他们设计了如下的几个方案，你认为能证明海带的灰烬中含有碘元素的是（双选）（　　）
A．取适量滤液，蒸干，观察是否有紫色固体生成
B．取适量滤液，加入苯，振荡，静置，苯层无色，证明不含碘元素
C．取适量滤液，向其中先加氯水，再加入淀粉溶液，呈蓝色，证明含碘元素
D．取适量滤液，加入酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈蓝色，证明含有碘元素
解析　海带的灰烬中含有的碘元素，是以I－形式存在的，不是以单质形式存在，所以A、B均不正确；C中2I－＋Cl2===I2＋2Cl- ，产生了I2；D中发生了氧化还原反应：H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，产生了I2，使淀粉溶液呈蓝色。
答案　CD
9．从淡化海水中提取溴的流程如下：

下列有关说法不正确的是（双选）（　　）
A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ的离子反应： Cl2 ＋Br－===Br2＋Cl－
C．工业上每获得1 mol Br2，需要消耗Cl244.8L
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析　Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正确；步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴强，可以利用置换反应制取Br2，得失电子不守恒，B不正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2，故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂（如苯）萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得到纯净的溴，D正确。
答案　BC
10．海水中可以提取镁，其方法是首先使海水中的Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀。从化学知识的角度和经济效益的角度考虑，可在海水中加入的物质是（　　）
A．NaOH          B．KOH
C．CaO          D．Na2O
解析　若使Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀，须在海水中加入碱，理论上加入NaOH、KOH、CaO、Na2O都可实现上述转化，但NaOH、KOH、Na2O为重要的化工原料，其成本较高，而CaO可由石灰石或贝壳等分解而获得，原料易得，成本较低，故可加入CaO，CaO＋H2O===Ca（OH）2，从而使Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀。
答案　C
11．从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶　②加熟石灰　③加盐酸　④过滤　⑤熔融电解，正确的操作顺序是（　　）
A．①②③④⑤          B．⑤④③①②
C．②④③①⑤          D．③④②①⑤
答案　C
12．工业上海水资源合理开发利用的部分工艺流程如图所示：

（1）该工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg（OH）2，能否按Br2、Mg（OH）2、CaSO4的顺序制备？（填“能”或“不能”），原因是_______________________________________________________________
__________________________________________________________。
（2）溴单质在四氯化碳中的溶解度比其在水中的大得多，四氯化碳与水不互溶。但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是________________________________
_________________________________________________________________。
（3）写出②③④反应的离子方程式。
_____________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析　（1）CaSO4和Mg（OH）2制备顺序与加入的试剂顺序有关，要求每次加入试剂后只能得到一种物质，如果先沉淀Mg（OH）2，则沉淀中会夹杂有CaSO4和Ca（OH）2沉淀，产品不纯。
（2）属于对试剂使用的评价问题，四氯化碳与水相比，无论是从价格上还是环境污染问题上，都超过水。
答案　（1）不能　若先沉淀Mg（OH）2，则沉淀中会夹杂有CaSO4和Ca（OH）2沉淀，使产品不纯
（2）四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重
（3）②Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
④Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
[能力练]
13．海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图：

（1）步骤①反应的离子方程式是_______________________________________
____________________________________________________________，
步骤③反应的化学方程式是_____________________________________________
__________________________________________________________。
（2）从理论上考虑，下列物质也能吸收Br2的是___________________________。
A．NaOH B．FeCl2
C．Na2SO3 D．H2O
（3）步骤③中氧化剂是，若反应中生成2 mol HBr，则消耗 mol SO2。
（4）根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是__________________________________________________________________。
答案　（1）2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－　SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr
（2）ABC　（3）Br2　1　（4）Cl2>Br2>SO2
14．海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。
（1）海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表第族。
（2）目前，国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸气，蒸气经冷却而得高纯度淡水。由此可判断蒸馏法是（填“物理变化”或“化学变化”）。
（3）工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应式：食盐＋H2O―→NaOH＋H2↑＋Cl2↑（未配平），该反应中食盐的化学式是_________________________________________________________________；
利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1 000 t，最少需消耗食盐t。
（4）近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法。该方法流程如下：

请写出②④的化学反应方程式：_________________________________，
_______________________________________________________________。
解析　（1）Na位于第ⅠA族。（2）蒸馏法属于物理变化。
答案　（1）ⅠA　（2）物理变化
（3）NaCl　585
（4）NaOH＋SO2===NaHSO3　NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑

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02（必修2）第2课时 海水资源的开发利用（导学案1）

02（必修2）第2课时海水资源的开发利用（导学案1）