化学新素养同步人教必修二讲义+素养练第4章 第1节 第2课时 海水资源的开发利用文档格式.docx

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④冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。

【自主思考】

1．海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别？

为什么？

提示　因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为100℃（常压下）无需用温度计，因此可不用蒸馏烧瓶，而换为圆底烧瓶。

二、海水化学资源的开发利用

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

海水粗盐精盐。

3．海带提碘

（1）流程：

海带―→灼烧―→浸泡―→过滤氧化―→提纯―→碘单质。

（2）原理：

2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。

4．海水提溴

（1）过程：

浓缩―→氧化―→富集―→提取。

2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。

5．海水提镁

浓缩沉淀―→过滤溶解―→结晶（MgCl2·

6H2O）MgCl2晶体金属镁。

①Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓。

②Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。

③MgCl2·

6H2OMgCl2＋6H2O。

④MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑。

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。

2．海水制盐属于物理变化，还是化学变化？

提示　海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出，因此属于物理变化。

[效果自测]

1．若实现海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是（　　）

A．加明矾使海水中盐分沉淀而淡化

B．利用太阳能使海水蒸馏淡化

C．将海水电解，然后让两极气体燃烧得到饮用水

D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子

解析　明矾具有净水作用，可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去，但不能使海水中盐分沉淀。

答案　A

2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×

”。

（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）×

探究一、海水中水资源的利用

【合作交流】

1．进行海水的蒸馏实验时，烧瓶中为什么要放入少量沸石？

冷凝管中冷却水的流向如何？

提示　在烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，目的是防止液体暴沸；

冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。

2．结合对本课时内容的预习，讨论海洋中哪些能源可转化为蒸馏海水时所需的热能？

提示　潮汐能、核能可转化为电能给蒸馏海水加热。

【点拨提升】

1．海水蒸馏实验的操作步骤

连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷却水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷却水→整理仪器。

2．海水蒸馏实验的注意事项

（1）烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸裂。

（2）烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容积的。

（3）冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果最好。

（4）加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。

（5）实验前认真检查装置的气密性。

（6）当烧瓶中有少量液体时，停止加热。

（7）实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。

【典题例证1】　海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是（　　）

A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质

B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化

C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2

D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能

解析　海水中的钾元素以化合态形式存在，要使化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，A不正确；

海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，B不正确；

电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；

潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。

答案　C

【学以致用1】　海水淡化可使用蒸馏法。

如图所示为以自来水为原料制取蒸馏水的实验装置，请回答下列问题。

（1）图中的两处明显错误是①____________________________；

②____________________________。

（2）仪器A的名称是________________，仪器B的名称是________________________。

（3）实验时A中除加入自来水外，为防止液体暴沸还需加入少量________________________。

解析　

（1）蒸馏时，温度计测量的是水蒸气的温度，而不是溶液的温度，所以温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处；

根据题图，冷却水应“下进上出”。

（2）观察题图可知，A是蒸馏烧瓶，B是冷凝管。

（3）由于需要加热，所以A中还要加入沸石（或碎瓷片）以防止液体暴沸。

答案　

（1）①温度计的水银球插入液体中　②冷却水进出口方向反了

（2）蒸馏烧瓶　直形冷凝管

（3）沸石（或碎瓷片）

探究二、海水化学资源的开发利用

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．阅读下面文字，交流讨论后面的问题：

空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法：

在预先经过酸化的浓缩海水中通入氯气使溴离子成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸，以达到富集的目的。

然后，再用氯气将其氧化得到溴，最后蒸馏得到液溴。

（1）通入空气和水蒸气，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。

3．下面流程图为海带中碘元素检验的实验步骤，据此思考回答问题。

（1）海带灼烧前，为什么不用水冲洗海带表面的附着物，而是用刷子刷？

（2）写出加入稀硫酸酸化的H2O2时发生的离子方程式。

（3）根据什么现象证明海带中有碘元素。

提示　

（1）为减少海带中I－的流失，不能用水冲洗。

（2）2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O

（3）当加入淀粉溶液时，溶液变蓝，证明有I2生成，从而说明海带中含有碘元素。

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：

CaCO3CaO＋CO2↑

CaO＋H2O===Ca（OH）2

Ca（OH）2＋MgCl2===Mg（OH）2↓＋CaCl2

Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑

（2）工艺流程。

【典题例证2】　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：

__________________________________________________________

___________________________________________________________。

解析　从海水中提取溴，一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。

步骤①发生的反应是Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，生成的溴仍溶解在海水中，依据溴的沸点比水低，鼓入热空气（步骤②），使溴和热空气一起挥发出来，再用SO2水溶液吸收（步骤③）：

Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO，这样可以得到Br－浓度较大的溶液，进一步用氯气氧化（步骤④），可得到含Br2的水溶液，然后蒸馏即得到液溴。

答案　

（1）Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO

（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

【学以致用2】　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__