高考化学一轮复习第3章第4节海水中的元素绿色化学与环境保护学案鲁科版.docx
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高考化学一轮复习第3章第4节海水中的元素绿色化学与环境保护学案鲁科版
第4节 海水中的元素 绿色化学与环境保护
考纲定位
全国卷5年考情
1.掌握镁及其重要化合物的主要性质及其应用。
2.了解镁及其重要化合物的制备方法。
3.了解海水中提取Br2、I2的原理和方法。
4.了解海水的综合利用。
5.了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
6.了解化学与环境的关系，了解“绿色化学”的重要性。
2017年：
Ⅱ卷T8（B）、T28（4）；Ⅲ卷T7、T9（B）
2016年：
Ⅰ卷T11（D）、T28；Ⅱ卷T7、T26（5）、T28（4）；Ⅲ卷T27
2015年：
Ⅰ卷T28
（1）；Ⅱ卷T7、T12
2014年：
Ⅰ卷T8（B）、T13（B）；Ⅱ卷T7、T27
（2）（3）、T36
2013年：
Ⅰ卷T7、T27（3）；Ⅱ卷T10（A）
考点1|镁及其化合物性质与海水中提取镁
（对应学生用书第65页）
[考纲知识整合]
1．镁的性质
镁是银白色固体，易导热、导电、密度小属于轻金属。
（1）与非金属（O2、Cl2、N2等）的反应
①2Mg＋O2
2MgO、②Mg＋Cl2
MgCl2、
③3Mg＋N2
Mg3N2。
（2）与水或酸的反应
①镁与水反应：
镁不易与冷水反应，能与沸水反应：
Mg＋2H2O
Mg（OH）2＋H2↑。
②镁与酸的反应：
镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
（3）与某些氧化物的反应
镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为2Mg＋CO2
2MgO＋C。
提醒：
（1）镁着火不能用CO2灭火；
（2）镁在空气中燃烧可生成MgO、Mg3N2、C。
2．从海水中提取镁
（1）工艺流程
（2）基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3
CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca（OH）2
沉淀
Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
酸化
Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
提醒：
因为Mg在加热时与O2、N2、CO2等气体反应，高温电解MgCl2得到的Mg应在H2氛围中冷却。
3．镁的重要化合物
（1）MgO：
碱性氧化物，熔点很高（可用作耐火材料），难溶于水，与酸反应：
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。
（2）Mg（OH）2：
中强碱，难溶于水，存在溶解平衡Mg（OH）2（s）Mg2＋（aq）＋2OH－（aq），溶解度小于MgCO3，故MgCO3＋H2O
Mg（OH）2＋CO2↑。
（3）MgCO3：
微溶于水的盐，受热可分解，与酸反应。
（4）Mg3N2：
在水中剧烈水解，其反应为Mg3N2＋6H2O===3Mg（OH）2＋2NH3↑。
（5）MgCl2：
MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水。
[高考命题点突破]
命题点1 镁及其重要化合物的性质、应用与制备
1．下列说法正确的是________（填序号）。
（1）（2017·全国Ⅱ卷）2.4gMg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA（NA表示阿伏加德罗常数的值）
（2）镁制容器可盛装热的浓硫酸
（3）氢氧化镁能溶于过量NaOH溶液
（4）镁在空气中燃烧生成的固体只有MgO
（5）镁在空气中燃烧发出耀眼白光，可用作照明弹
（6）Mg3N2和MgO均不与H2O反应
（7）Mg在CO2中燃烧发生置换反应
（8）将Mg（OH）2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
（9）镁表面能形成氧化膜对内部金属起保护作用，因此实验室对镁条不需要特殊保护
（10）MgO的熔点很高，可用作耐火材料
（11）同质量的Mg分别在足量的O2、N2、CO2三种气体中充分燃烧，所得固体产物Mg3N2的质量最大
（12）MgCl2溶液中加入过量氨水，不能得到Mg（OH）2沉淀
【答案】 （5）（7）（9）（10）
命题点2 海水中提取Mg
2．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
B [电解MgCl2时阳极产生氯气，阴极产生Mg。
]
3．（2014·全国Ⅱ卷，节选）
（1）海水提镁的一段工艺流程如下图：
【导学号：
95160065】
浓海水的主要成分如下：
离子
Na＋
Mg2＋
Cl－
SO
浓度/（g·L－1）
63.7
28.8
144.6
46.4
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_________________
_____________________________________________________________，
产品2的化学式为________，1L浓海水最多可得到产品2的质量为______g。
（2）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________；
电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式_____________________________________________________________。
【解析】
（1）工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2＋＋SO
===CaSO4↓；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2＋＋Ca（OH）2===Mg（OH）2↓＋Ca2＋，故产品2为Mg（OH）2；1L浓海水中Mg2＋为28.8g，故可得到产品2即Mg（OH）2的质量为
×58g·mol－1＝69.6g。
（2）电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2（熔融）
，Mg＋Cl2↑。
因为Mg会与H2O发生反应生成Mg（OH）2和H2，有关反应的化学方程式为Mg＋2H2O
Mg（OH）2＋H2↑。
【答案】
（1）Ca2＋＋SO
===CaSO4↓ Mg（OH）2 69.6
（2）MgCl2
Mg＋Cl2↑ Mg＋2H2O
Mg（OH）2＋H2↑
考点2|海水资源的综合利用
（对应学生用书第67页）
[考纲知识整合]
1．氯碱工业
（1）生产流程
（2）反应原理
①电解NaCl溶液：
（写出化学方程式，下同）
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
其中阴极产物是NaOH和H2，阳极产物是Cl2。
②产物制盐酸：
H2＋Cl2
2HCl；
③制漂白液：
Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
2．海水提溴
（1）工艺流程
（2）基本步骤及主要反应
3．海带中碘的提取
（1）工艺流程
（2）两种原理
①主要的化学原理：
Cl2＋2KI===2KCl＋I2。
②主要的物理原理：
单质碘用CCl4或苯萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
提醒：
检验海带中含有碘元素的方法
4．海水中其他资源的开发利用
（1）从海水中提取核能、开发的重要原料：
铀和重水。
（2）潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。
[高考命题点突破]
命题点 海水资源的开发利用
1．（2015·全国Ⅱ卷）海水开发利用的部分过程如下图所示。
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
C [A项苦卤中含有K＋、Mg2＋、Br－等，通入Cl2可将Br－氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2。
B项粗盐中含有不溶性杂质（泥沙）和可溶性杂质（Ca2＋、Mg2＋、SO
等），将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体。
C项工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的Ca（OH）2，而不选用NaOH。
D项Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收（SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr），得到浓度较大的含Br－溶液。
]
2．海洋是一座巨大的化学资源宝库，如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图，则下列说法正确的是（ ）
A.除去粗盐中的SO
、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
B．②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶段
C．③④⑤中溴元素均被氧化
D．SO2水溶液吸收Br2的离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===2H＋＋SO
＋2HBr
B [A项中的加入顺序会导致Ba2＋无法除尽，A错误；单质镁是通过电解熔融MgCl2（无水）的方法制取的，B正确；流程图中的第④步中溴元素被还原，C错误；D项中HBr为强酸，写离子方程式应拆成H＋、Br－，D错误。
]
3．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。
海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。
提取碘的途径如下所示：
干海带
海带灰
水溶液
―→碘单质
下列有关叙述正确的是（ ）
A．碘元素在海水中也有游离态存在
B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2
C．操作a是结晶或重结晶
D．b是提纯操作，常用蒸馏或分馏
B [碘在海水中只以化合态（I－）存在，没有游离态。
操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，A、C、D项错误。
]
4．我们知道海带中含有碘元素，经常食用海带可以防治甲状腺肿大，所以工业上常用海带为原料提取碘单质。
查有关资料可知碘单质有升华现象。
下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验，请你完成下列实验。
【导学号：
95160066】
（1）将干燥洁净的海带用酒精润湿后在________（填一种仪器名称）中灼烧成灰烬。
（2）将海带灰烬冷却至室温，将其转移到烧杯中，加蒸馏水后，搅拌、煮沸、冷却、________（填一种操作名称）。
（3）在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入一定量的H2O2溶液，此时发生反应的离子方程式为_____________________________________________________
_____________________________________________________________。
（4）把（3）中所得到的溶液注入分液漏斗中，然后再加入CCl4，振荡、静置，可以观察到CCl4层呈________色。
经分液得到碘的CCl4溶液，在这一实验过程中，CCl4起________作用。
（5）用试管取碘的CCl4溶液用水浴加热，待CCl4挥发完即可得到固体碘单质。
不用酒精灯直接加热蒸发CCl4的原因是_______________________________。
（6）证明得到的固体是碘单质的化学方法是_________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
【解析】
（1）经酒精润湿后的海带应放在坩埚中灼烧。
（3）滤液中先加入稀硫酸酸化，后加入双氧水，发生的反应为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。
（4）把（3）中所得溶液加入CCl4中，溶液分层，上层为水溶液，几乎无色，下层为碘的CCl4溶液，呈紫红色，CCl4起萃取作用。
（5）用酒精灯加热碘的CCl4溶液，CCl4挥发的同时单质碘也容易升华，从而造成碘的损失。
（6）利用淀粉遇碘变蓝色可以检验碘的存在。
【答案】
（1）坩埚
（2）过滤 （3）2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O （4）紫红 萃取 （5）因为酒精灯直接加热时的温度高，单质碘易升华，会损失碘的质量 （6）取得到的固体少许，将其加入到淀粉溶液中，淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质（其他方法合理也可）
注意：
加BaCl2溶液必须在加过量Na2CO3溶液之前，加NaOH溶液必须在加适量盐酸之前。
考点3|卤素的性质与卤离子的检验
（对应学生用书第68页）
[考纲知识整合]
1．卤素单质的相似性
卤素原子核外最外层电子数均为7，易得到电子，表现非金属性
（1）都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。
（2）都能与H2反应生成HX：
X2＋H2===2HX（X代表Cl、Br、I，下同）。
（3）都能与水反应：
X2＋H2O===HX＋HXO（F2例外：
2F2＋2H2O===4HF＋O2）。
（4）都能与碱溶液反应：
X2＋2OH－===X－＋XO－＋H2O（F2例外）。
2．卤素的递变性
卤素（从F→I）的电子层依次增多，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱。
颜色
熔、沸点
密度
水溶性
氧化性
还原性（X－）
3．卤素及其化合物的特性
氟
①无正价，氧化性最强，F－的还原性最弱
②2F2＋2H2O===4HF＋O2，与H2反应在暗处即爆炸，F2与盐溶液反应时，F2先与H2O反应
③HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中；有毒
溴
①Br2是红棕色液体，易挥发
②Br2易溶于有机溶剂，CCl4、汽油可作Br2的萃取剂
③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴时不能用橡皮塞
④AgBr具有感光性，见光易分解，可用于照相的底板
碘
①I2遇淀粉变蓝色
②I2加热时易升华
③I2易溶于有机溶剂
④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大
⑤AgI具有感光性，见光易分解，可用于人工降雨
提醒：
（1）卤族元素单质能将同主族原子序数大的元素从其盐溶液中置换出来，但氟不能进行相应的置换，原因是F2能与水发生反应。
（2）卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3＋，而I2只能将铁氧化为Fe2＋。
（3）加碘食盐中的碘是KIO3而不是I2或KI。
4．卤素离子的检验
（1）AgNO3溶液——沉淀法
未知液
生成
（2）置换——萃取法
未知液
有机层
（3）氧化——淀粉法检验I－
未知液
蓝色溶液，表明有I－
[高考命题点突破]
命题点1 卤素及其化合物性质和卤素离子的检验
1．下列说法正确的是________（填序号）。
（1）（2017·全国Ⅲ卷）清洗碘升华实验所用试管的操作为先用酒精清洗，再用水清洗
（2）（2016·江苏高考）室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强
（3）（2016·上海高考）Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3
（4）（2015·广东高考）向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，现象是溶液变成蓝色，说明氧化性：
Cl2>I2
（5）（2015·山东高考）向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、静置，溶液上层呈橙红色，说明Br－还原性强于Cl－
（6）（2014·重庆高考）用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2（g）和NO2
（7）（2014·全国卷）用AgNO3溶液可以鉴别KCl和KI
（8）（2014·四川高考）验证Br2的氧化性强于I2的方法是将少量溴水加入KI溶液中，再加入CCl4振荡、静置，可观察到下层液体呈紫色
（9）某溶液中滴加AgNO3溶液和稀硝酸，产生淡黄色沉淀，说明原溶液中一定含有Br－
（10）（2012·全国卷）液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水封
【答案】
（1）
（2）（4）（5）（7）（8）（9）（10）
命题点2 卤素单质性质递变性的实验探究
2．为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
（1）A中产生黄绿色气体，其电子式是________。
（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是______________________
_____________________________________________________________。
（3）B中溶液发生反应的离子方程式是___________________________
_____________________________________________________________。
（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
（5）过程Ⅲ实验的目的是______________________________________
_____________________________________________________________。
（6）氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：
同主族元素从上到下________，得电子能力逐渐减弱。
【解析】
（1）A中产生的黄绿色气体为Cl2，其电子式为
C
C
。
（2）氯气遇湿润的淀粉KI试纸时，发生反应Cl2＋2KI===I2＋2KCl，产生的I2使淀粉变蓝，可以证明氯气的氧化性强于碘。
（3）B中Cl2与NaBr发生置换反应，离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。
（4）C中NaBr与氯气反应生成NaCl和Br2，将C中溶液滴入D中，振荡，发生反应：
Br2＋2KI===I2＋2KBr，静置后D中溶液分层，下层为碘的四氯化碳溶液，显紫红色，可以说明溴的氧化性强于碘。
（5）过程Ⅲ主要是为了确认C的黄色溶液中无Cl2，排除对溴置换碘实验的干扰。
（6）氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱，是因为从Cl到I，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱。
【答案】
（1）
（2）淀粉KI试纸变蓝
（3）Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
（4）打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。
静置后CCl4层溶液变为紫红色
（5）确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
（6）原子半径逐渐增大
Br2
I2
水
橙色→黄色
褐色→黄色
有机溶剂
（苯、CCl4、汽油）
橙红色→橙色
紫色→紫红色
下列关于卤素的叙述正确的是（ ）
①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾
②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯
③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性
④氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成
⑤氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂
A．①③④ B．②③⑤
C．②④⑤D．①③
C [①还原性F－＜Cl－＜Br－＜I－，KF最难被氧化；③AgBr、AgI见光均易分解，均具有感光性。
]
考点4|环境保护与绿色化学
（对应学生用书第69页）
[考纲知识整合]
1．环境污染
（1）环境问题
主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
（2）“三废”：
主要是指废气、废水和废渣。
（3）当今常见环境污染及其成因
①酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。
②光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。
③臭氧层空洞——主要是氟氯代烃、氮氧化合物等的排放引起的。
④温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。
⑤白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。
⑥水华、赤潮——含磷洗衣粉的大量使用、工农业及城市污水的任意排放造成水体富营养化。
⑦PM2.5——大气中直径小于或等于2.5×10－6m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤等）。
⑧雾霾——雾和霾的统称。
空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。
二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物（PM）这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。
2．SO2对大气的污染与防治
（1）酸雨的形成过程
①途径1：
SO2
SO3
H2SO4
②途径2：
SO2
H2SO3
H2SO4
（2）SO2对大气的污染与防治
3．氮氧化物对环境污染及防治
（1）常见的污染类型
①光化学烟雾：
NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。
②酸雨：
NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层：
NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
（2）常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
②催化转化：
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体（N2）或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2、CO2）。
4．“绿色化学”
（1）核心：
利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。
又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。
（2）绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：
①采用无毒、无害的原料；
②在无毒、无害的条件（包括催化剂、溶剂）下进行；
③产品应该是环境友好的；
④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。
此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。
（3）原子经济性
原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义式可表示为：
原子利用率＝
×100%。
经济性的反应有两个显著优点：
一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
[高考命题点突破]
命题点1 环境污染与保护
1．（2017·全国Ⅲ卷）化学与生活密切相关。
下列说法错误的是（ ）
A．PM2.5是指粒径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物
B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
C [燃煤中加入CaO是为了除去煤燃烧生成的SO2，可减
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