学案45 海水资源的开发利用 环境保护和绿色化学.docx

1、学案45 海水资源的开发利用 环境保护和绿色化学第5节海水资源的开发利用环境保护和绿色化学明考纲1了解海水的综合利用。2了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境等)。4理解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。析考情高考中对本节内容的主要考查点有：一是海水中镁、溴、碘的提取和生产的工艺流程；二是环境污染与防治，绿色化学的内容和要求。考点海水资源的开发利用1水资源的利用2海水中化学资源的开发利用(1)氯碱工业海水粗盐饱和食盐水电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。产物制盐酸：H

2、2Cl22HCl。制漂白液：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。(2)镁的提取工艺流程基本步骤及主要反应a制熟石灰：CaCO3CaOCO2，CaOH2O=Ca(OH)2。b沉淀：Mg22OH=Mg(OH)2。c酸化：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O。d蒸发结晶：析出MgCl26H2O。e脱水：在氯化氢气流中使MgCl26H2O脱水制得无水氯化镁。f电解：电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)MgCl2。(3)溴的提取工艺流程粗溴水基本步骤及主要反应a浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br得到浓缩。b氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl22

3、Br=Br22Cl。c富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。d提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴Cl22HBr=Br22HCl。(4)碘的提取海带中含有碘元素的检验a反应原理：2H2IH2O2=I22H2Ob实验步骤及证明方法海带中提碘a工艺流程b两种原理主要的化学原理：Cl22KI=2KClI2。主要物理原理：单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。(5)海水中提取铀和重水可用于核能的开发利用。 易错警示 (1)海水中存在大量的NaCl，可以通过蒸发的方法将NaCl从海水中分离出

4、来。而含量较低的镁、溴、钾等必须经过化学反应才能得到。(2)海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca2、Mg2、SO等杂质，精制后得到NaCl饱和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。()(2)从海水中可以得到NaCl，电解熔融的NaCl可制备金属钠。()(3)海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应。()(4)海水中含有钾元素，只需要经过物理变化就可以得到钾单质。()(5)从海水中提取碘的过程中，涉及化合反应。(

5、)(6)氯化镁晶体(MgCl26H2O)加热失去结晶水生成MgCl2时，要在HCl的气流中进行。()(7)从海水提取溴的工艺流程中出现了两次BrBr2的过程，这样设计的目的是把海水中的溴元素富集。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)题组一 镁的工业制法1.下图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图：根据以上信息，判断下列相关分析不正确的是()A上述提取Mg的流程中，没有涉及的反应类型是置换反应B因氮气的化学性质相对稳定，冷却电解无水氯化镁所得的镁蒸气时，可选择氮气C反应所用的气态氧化剂可从本厂生产烧碱处循环利用或从本厂生产镁单质处循环利用D从母液中提取Mg和Br2的先后顺序：先提取

6、Br2，后提取Mg答案B解析选项A，题中提取Mg的流程中，发生了分解反应、化合反应和复分解反应，没有涉及置换反应，A正确；选项B，在高温下，氮气能与镁反应生成Mg3N2，不能用氮气来冷却镁蒸气，B错误；选项C，反应所用的气态氧化剂为氯气，生产烧碱和生产镁单质时均有氯气产生，可循环利用，降低成本，C正确；选项D，若先提取镁，所得溶液中会残留Ca(OH)2，再用Cl2提取溴时会消耗Cl2，D正确。题组二 溴的工业制法 2.某校化学兴趣小组设计如下实验从浓缩的海水中提取溴。装置示意图和实验步骤如下(已知Br2的沸点为59 ，微溶于水，有毒性)：实验步骤：连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向

7、A中缓慢通入Cl2至反应结束；关闭活塞a、c，打开活塞b、d，向A中鼓入足量热空气；进行步骤的同时，向B中通入足量SO2；关闭活塞b，打开活塞a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl2；将B中所得液体进行蒸馏，收集液溴。回答下列问题：(1)实验室中用KMnO4和浓盐酸制备氯气的化学方程式为_。(2)步骤中鼓入热空气的作用为_。(3)步骤B中发生的主要反应的离子方程式为_。(4)此实验中尾气可用_(填字母序号)吸收处理。a水 b浓硫酸 cNaOH溶液 d饱和NaCl溶液 e饱和Na2CO3溶液(5)步骤中，用D装置进行蒸馏，收集液溴，将装置图中缺少的必要仪器补画出来。(6)若直接连接A与C，进行步骤和

8、，充分反应后，向锥形瓶中滴加稀硫酸，再经步骤，也能制得液溴。滴加稀硫酸之前，C中反应生成了NaBrO3等，该反应的化学方程式为_。(7)与B装置相比，采用C装置的优点为_。答案(1)2KMnO416HCl(浓)=2MnCl22KCl5Cl28H2O(2)使A中生成的Br2随热空气进入B中(3)Br2SO22H2O=4H2BrSO(4)ce(5)如图所示(注：必画，不作要求，中液面与蒸馏烧瓶内液面的相对高度不作要求)(6)3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2(或3Br26Na2CO33H2O=5NaBrNaBrO36NaHCO3)(7)操作简单、污染小解析(1)实验室中用KMn

9、O4和浓盐酸制备氯气时不需加热。(2)步骤鼓入热空气的作用为将A中生成的Br2吹入B中。(3)步骤B中发生的主要反应是Br2被SO2还原为Br，离子方程式为Br2SO22H2O=4H2BrSO。(4)尾气中含可能没有反应完的Cl2、SO2，还有HBr，可用碱性溶液吸收。(5)蒸馏时需要用温度计控制温度；为了使液体受热均匀，可采取水浴加热。(6)Br2与Na2CO3溶液反应生成NaBrO3，则根据氧化还原反应规律知还生成NaBr。(7)与B装置相比，采用C装置的优点为产生的污染少，操作简单。题组三 碘的工业制法3.从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海带制碘的说法，不正确的是()干海

10、带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2A实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B含I的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应C在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”答案A解析干海带的灼烧应在坩埚中进行，A错误。42015宝鸡模拟海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：(1)步骤的实验操作名称是_；(2)现有烧杯、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、物品。完成该实验尚缺少的玻璃仪器是_。(3)步骤中能选用CCl4从碘水中萃取碘的原因是_；ACCl4与水

11、不互溶BCCl4与I2发生取代反应CCCl4的密度比水大DCCl4不易燃烧，可作灭火剂E碘在CCl4中的溶解度比在水中大很多(4)步骤中还可选择_作萃取剂；(5)步骤中反应的离子方程式是_；(6)请设计一种简单的实验方案，检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘：_。答案(1)过滤(2)漏斗、分液漏斗(3)AE(4)苯(5)Cl22I=2ClI2(6)取少量待测液注入试管中，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明水溶液中存在I2，否则水溶液中无I2解析(1)分离难溶性物质与溶液的方法是过滤。(2)根据实验流程图可以看出，完成实验需要经过灼烧、浸泡、过滤、氧化、萃取、分液、蒸发等步骤，由此可以判断出实验

12、尚缺少的玻璃仪器是漏斗和分液漏斗。(3)萃取剂需要满足的条件是：与原溶剂互不相溶；溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度且不与萃取剂反应，CCl4符合萃取剂的选择条件。(6)检验水溶液中是否含有单质碘的试剂是淀粉溶液，看两种溶液相遇是否变蓝来确定是否含有单质碘。 总结提升解答海水的工艺流程题目应注意的几点(1)在过程中往往用到结晶、过滤、萃取、分液、蒸馏等实验操作，注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。(2)在制备过程中，涉及氧化还原反应、电解反应、水解平衡等化学原理。(3)读懂流程图，抓住物质的流入、流出、挖掘反应条件和重要数据。(4)绿色化学，使用无污染的物质、减少或不排放污染物

13、、物质的循环使用。考点环境保护和绿色化学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”：主要是指废水、废渣、废气的污染。(3)环境污染包括大气污染、水体污染、土壤污染。(4)常见的环境污染问题污染类型主要污染物污染物来源酸雨(pH5.6)SO2、NO2化石燃料的燃烧光化学烟雾NOx汽车尾气臭氧空洞氟氯烃冰箱制冷剂白色污染聚乙烯、聚氯乙烯废弃塑料制品赤潮和水华含N、P较高的废水农业、生活废水居室污染甲醛、苯、甲苯、氡建筑、装修材料2.环境保护(1)空气质量日报主要包括“空气污染指数”、“空气质量级

14、别”、“首要污染物”。目前计入的污染物主要是SO2、NOx、固体小颗粒。(2)环境保护的措施工业废气携带颗粒物的回收利用。工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含N、P洗涤剂。回收、限制废弃塑料，研制可降解塑料。3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”。(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：a采用无毒、无害的原料；b在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；c产品应该是环境友好的；d具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副

15、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，其定义可表示为原子利用率100%。CH2=CH2Br2CH4Cl2CH3ClHCl上述两反应的原子利用率为100%的是，其特点为反应物中的原子全部转化为期望的最终产物。原子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。易错警示(1)CO2虽然能造成温室效应，但CO2不属于污染性气体。(2)我国酸雨主要是硫酸型，主要是由燃料燃烧产生SO2引起的，防止酸雨产生的根本途径是减少人为污染物的排放。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)使用无

16、磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化。()(2)将废电池深埋，可以避免其中的重金属污染。()(3)CO2、NO2和SO2都会导致酸雨的形成。()(4)CO2、CH4、N2都是造成温室效应的气体。()(5)酸雨是pH7的雨水。()(6)田间焚烧秸秆可减少土壤废弃物污染。()(7)潮汐是由于地球与月球之间的引力变化造成的。()(8)大脖子病是由于缺碘造成的，与环境污染无关。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)题组一 环境问题和解决措施1.2015云南昆明统考化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是()A汽车的排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和

17、CO2B向煤中加入适量石灰石，使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3，可减少对大气的污染C高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维D大量燃烧化石燃料排放的废气中含CO2、SO2，从而使雨水的pH5.6形成酸雨答案A解析向煤中加入适量石灰石，可使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO4，B项错误；制造光导纤维的材料是二氧化硅，而不是硅单质，C项错误；CO2不是形成酸雨的物质，酸雨的pH5.6，D项错误。2.酸雨(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是_。A未经处理的工业废水的任意排放B大气中二氧化碳含量增多C工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼D汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体(2)SO2主要来自

18、于硫酸工厂废气和含硫矿物的燃烧。若用Na2SO3溶液来吸收工厂的SO2尾气，加热吸收液可获得高浓度的NaHSO3，变废为宝。你能写出主要的化学方程式吗？为除去燃料中的硫，可采用如图脱硫工艺。你能写出主要的化学方程式吗？.光化学烟雾大气污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光的照射下，在低空大气中发生复杂的光化学反应(大气中的氧气也参加了反应)，形成白色或浅蓝色有特殊气味的光化学烟雾。光化学烟雾中主要含二次污染物，如醛类、酮类、臭氧、过氧乙酰硝酸酯等。光化学烟雾严重危害人体健康，损害植物及橡胶制品等。汽车尾气污染：汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理

19、的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式_。(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是_。(3)控制城市空气污染源的方法可以有_(填字母序号)。A开发氢能源 B使用电动车C植树造林 D戴上呼吸面具.臭氧层空洞大气平流层中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加

20、快O3的分解，反应式如下：NOO3=NO22O；NO2O=NOO2。请你写出总的反应式：_；其中NO的作用是_和_。.水体富营养化(1)工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是_。A磷是生物所需的营养元素，不必除去B含磷的污水是很好的肥料，不必除去C含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去D磷对人无毒，除去与否都无关紧要(2)赤潮我国沿海出现了大面积赤潮，赤潮是红藻、蓝藻等在较短时间内大量繁殖形成的，它造成的严重后果是_。赤潮是水体富营养化的结果，主要是因为_等，使水中含有大量的_元素对应的离子

21、。为了防止水污染，我国许多地区已经对洗衣粉的成分加以限制，不得再销售含有_(从下述选项中选)的洗衣粉。A硅酸钠 B烷基苯磺酸钠C三聚磷酸钠 D蛋白质答案.(1)C(2)SO2H2ONa2SO32NaHSO3CaO(s)SO2(g)CaSO3(s)，2CaSO3(s)O2(g)2CaSO4(s).(1)2CO2NON22CO2(2)SO2转化成SO3，SO3遇水生成硫酸(3)ABC.O3O2O还原剂催化剂.(1)C(2)藻类消耗水中的溶解氧，造成水质恶化和鱼类死亡滥用氮肥、磷肥、农药和城镇废水任意排放氮、磷C解析.(1)自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，这是由于大气中SO2和SO3含量过高造成的，

22、形成这种情况的主要原因是工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。.通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式：O3O2O。通过第一个反应式可知NO作还原剂，由总反应式可知NO作催化剂。.(1)含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种富含营养元素(N、P等)的污水排入自然水中，会使水中微生物和藻类大量繁殖、生成、腐败，从而使水中的溶解氧大量减少引起水中生物死亡、水质恶化，降低了水的使用价值。题组二 绿色化学3.绿色化学实验是指化学实验要符合绿色化学思想，如减少污染，防止浪费等。下列符合绿色化学实验的是()A用铜与浓硫酸反应制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气B将C

23、O还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中C用CCl4进行萃取操作练习时，将溴水改成碘水D将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后，再清洗玻璃仪器答案C解析溴易挥发，而造成空气污染，而碘不易挥发，C正确。4在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3CCH合成CH2=C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有()ACO和CH3OH BCO2和H2OCH2和CO2 DCH3OH和H2答案A解析从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3CCH其他的反应物CH2=C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质

24、的量混合符合题意。总结提升化学实验中的绿色化学思想(1)开发绿色实验，如实验室以H2O2分解制取氧气取代KClO3分解法，实现原料和反应过程的绿色化。(2)防止实验过程中尾气、废物对环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等。(3)在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量，使实验小型化，微型化。(4)对于危险性反应、反应条件苛刻、污染严重或实验仪器、试剂价格昂贵的化学实验，可采用计算机模拟、观看实验视频等方式。(5)妥善处理实验产生的废物，防止污染空气。考点无机框图推断题中的“题眼”特征反应1.连续氧化反应(1)H2S(S)SO2SO3(2)NH3(N2)

25、NONO2(3)CCOCO2(4)NaNa2ONa2O2(5)FeFeOFe2O3另外，有机反应中有醇醛羧酸。2.归中反应(1)A族：KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O(2)A族：2H2SSO2=3S2H2O(3)VA族：4NH36NO5N26H2O或8NH36NO27N212H2O(4)A族：CO2C2CO(5)第族：Fe2Fe3=3Fe23.置换反应(1)同一主族A族：2Na2H2O=2NaOHH2A族： Cl22NaBr=Br22NaClA族：2H2SO2=2S2H2OA族：2CSiO2Si2CO(2)不同主族2Al6HCl=2AlCl33H22F22H2O=4HFO2Cl

26、2H2S=S2HCl3Cl22NH3=N26HCl4NH33O2(纯氧)2N26H2O2MgCO22MgOCCH2OCOH22AlFe2O32FeAl2O33Fe4H2O(g)Fe3O44H2H2(或C)金属氧化物H2O(或CO2)金属4常用到催化剂的反应2KClO32KCl3O22SO2O22SO34NH35O24NO6H2ON23H22NH32H2O22H2OO25电解反应2NaCl2H2O2NaOHH2Cl22CuSO42H2O2H2SO42CuO26简单装置(如图)快速制取气体的反应(1)制O22H2O22H2OO22Na2O22H2O=4NaOHO2(2)制NH3NH3H2ONH3H

27、2O(3)制HCl气体：在浓盐酸中慢慢加入浓硫酸。(4)制Cl22KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2OKClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O7.与水反应产生气体“水”在框图推断题中常描述为“常温下为液体”。(1)单质2Na2H2O=2NaOHH22F22H2O=4HFO2(2)化合物2Na2O22H2O=4NaOHO2Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3Al2S36H2O=2Al(OH)33H2SCaC22H2O=Ca(OH)2C2H23NO2H2O=2HNO3NO8.与碱反应产生H2(1)金属单质2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 (2)非金属单质Si2NaOHH2O=Na2SiO32H29.双水解反应Al3与CO、HCO、S2、HS、AlO易发生双水解反应；Fe3与CO、HCO易发生双水解反