開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第二課時

第2課時海水資源的開發(fā)利用長沙市第十一中學高一化學2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2020年上學期學習目標

1了解海水淡化的方法,掌握海水蒸餾的原理。

2掌握海水化學資源的開發(fā)和利用，即海水制鹽、海水提溴、海水提碘。

3樹立資源環(huán)保意識及合理開發(fā)意識。一、海水水資源的利用1類型：淡水離子交換蒸餾基礎認知長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2海水的蒸餾：基礎認知長沙市第十一中學高一化學2020年上學期①主要儀器：A：_________B：_______C：_______②冷凝水的流向：__口進，__口出。③A中加入碎瓷片的目的是_____________。【注意】蒸餾法進行海水淡化屬于物理變化。蒸餾燒瓶冷凝器錐形瓶ab防止液體暴沸二、海水中化學資源的開發(fā)利用1海水中化學資源的特點：多樣性常量元素(99%)：除H、O外，含有_______________、Ca、S、C、F、B、Br、Sr11種元素；微量元素(1%)共計80多種分散性雖然海水中元素種類很多，總儲量_____，但許多元素的富集程度_____Cl、Na、、Mg很大很低基礎認知長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2海水化學資源的開發(fā)利用：方法操作方法海水制鹽①方法：把海水引到鹽灘上，利用日光和風力使水分蒸發(fā)，得到食鹽。②原理：蒸發(fā)海水，使食鹽濃縮結晶。基礎認知長沙市第十一中學高一化學2020年上學期方法操作方法海水提溴①方法：在預先經(jīng)過酸化的濃縮海水中，用氯氣氧化溴離子使之成為溴單質；②主要的化學原理：______________________海水提碘①流程：海帶→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質②主要的化學原理：__________________Cl22NaBr====2NaClBr2Cl22I====2ClI2基礎認知長沙市第十一中學高一化學2020年上學期方法操作方法海水提鎂流程：其他利用①提取核能開發(fā)中的重要原料___和重水；②開發(fā)海洋藥物；③_______、波浪能等有待開發(fā)的新型能源鈾潮汐能基礎認知長沙市第十一中學高一化學2020年上學期【注意】海水中的元素總儲量很大，但富集程度很低，故海水化學資源的利用必須有富集的過程。1下列關于海水的知識不正確的是A海水資源的利用包括海水的水資源利用和化學資源利用B海水既苦又澀，不能直接利用C海水中的金、鈾等元素儲量高、濃度低，提煉時，須先富集D海水淡化應同化工生產(chǎn)結合，同能源技術結合長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2下列海洋資源中，屬于可再生資源的是A海洋潮汐能B海底多金屬結核礦C海濱砂礦 D海水化學資源3中國食鹽產(chǎn)量居世界首位。下列實驗室中的操作類似“海水曬鹽”原理的是A蒸餾B蒸發(fā)C過濾D攪拌基礎檢測1【解析】選B。海水水資源的利用包括海水的淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻，故B項不正確。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2【解析】選A。海洋潮汐能是可再生資源，金屬結核礦、砂礦、海水化學資源屬于不可再生資源。3【解析】選B。實驗室中的“蒸發(fā)”操作是利用水受熱易揮發(fā)，其中的溶質因溶劑減少而析出的過程，與海水曬鹽的原理是相似的?；A檢測4下列屬于海水化學資源利用的是A海水淡化 B海水冷卻循環(huán)C海水提溴 D海水發(fā)電長沙市第十一中學高一化學2020年上學期5許多國家十分重視海水資源的綜合利用，不需要化學變化就能夠從海水中獲得的物質是A氯、溴、碘 B鈉、鎂、鋁C純堿、氫氣 D食鹽、淡水-形式存在，若將其轉化為單質碘，不能使用的物質是2 2 2 基礎檢測長沙市第十一中學高一化學2020年上學期4【解析】選C。海水淡化、海水冷卻循環(huán)是利用海水的水資源，海水發(fā)電是利用海水的潮汐能和波浪能，A、B、D均不是利用海水的化學資源。5【解析】選D。題目中A、B、C中的物質，只能通過化學變化獲得，食鹽可以通過海水蒸發(fā)結晶得到，淡水可以通過蒸餾得到。6【解析】選D。I-轉化成I2，碘元素的化合價升高，故需加入能將I-氧化成I2的氧化劑。Cl2、Br2、H2O2都能氧化I-，而H2O不能，故選D?；A檢測一、海水提溴思考探究：從海水中提取溴元素連續(xù)發(fā)生以下三個反應：①Cl22Br-====Br22Cl-②Br2SO22H2O====2HBrH2SO4③Cl22Br-====Br22Cl-長沙市第十一中學高一化學2020年上學期1海水中溴元素是以溴離子形式存在，只發(fā)生反應①就得到單質溴，為什么還設計②③兩步反應？2反應②中溴發(fā)生什么反應，表現(xiàn)出溴單質的什么性質？拓展提升1生產(chǎn)流程圖：長沙市第十一中學高一化學2020年上學期拓展提升2主要過程：長沙市第十一中學高一化學2020年上學期【易錯提醒】1從海水中提取溴的過程中發(fā)生了兩次Cl2將Br-氧化成Br2的反應，這樣設計制取Br2流程的目的是將溴富集。2海水提溴的過程是從溴水中提取溴，并不采用有機溶劑萃取。拓展提升海水提取溴過程中溴單質的吸收方法1SO2吸收法：利用SO2與溴單質發(fā)生反應：SO2Br22H2O====H2SO42HBr，再用Cl2氧化HBr。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2碳酸鈉溶液吸收法：利用碳酸鈉溶液與溴單質發(fā)生反應：3Na2CO33Br2====5NaBrNaBrO33CO2↑，再用稀硫酸酸化所得溶液，發(fā)生下列反應得到溴單質：5NaBrNaBrO33H2SO4====3Br23Na2SO43H2O。拓展提升-形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖：長沙市第十一中學高一化學2020年上學期1步驟①反應的離子方程式是_________________。2步驟③反應的化學方程式是_________________，從理論上考慮，下列也能吸收Br2的是________。23 3步驟⑤蒸餾的過程中，溫度應控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，請解釋原因_______________________________________________________。4為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進行蒸餾而得到液溴？_________________。針對訓練1【解題指南】解答本題需注意以下兩點：1Br2與Cl2都有氧化性，且氧化性Cl2>Br2，能與具有還原性的物質如SO2、FeCl2、Na2SO3等反應。2蒸餾操作中要想得到較純凈的物質，關鍵是嚴格控制蒸汽的溫度，確保餾分的純度。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期【解析】12問相對簡單，讀懂流程圖，結合學過的方程式，可以寫出2Br-Cl2====Br22Cl-，SO2Br22H2O====2HBrH2SO4；只從理論上考慮，NaOH具有強堿性，能吸收Br2，F(xiàn)e2、具有強還原性也能吸收Br2，但Br2在水中的溶解度較小，不能充分吸收。3溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴氣中水蒸氣的含量增加，溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率太低。4“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質，但濃度低，如果直接蒸餾，處理量大，生產(chǎn)成本高。經(jīng)過“空氣吹出、SO2吸收、氯化”等步驟實際上是將溴水濃縮了。針對訓練長沙市第十一中學高一化學2020年上學期答案：12Br-Cl2====Br22Cl-2SO2Br22H2O====H2SO42HBrA、B、C3若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴氣中水蒸氣的含量增加，溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率太低4“溴水混合物Ⅰ”中雖然有溴單質，但濃度低，如果直接蒸餾，處理量大，生產(chǎn)成本高，而“溴水混合物Ⅱ”實際上是將溴水濃縮了【延伸探究】1上題②～⑤在實驗室中可以進行的簡化操作為________________________。提示：實驗室中采取以下操作：2寫出上題2第二個題空四個選項中既能吸收Br2且Br2只作氧化劑的化學反應方程式________________。提示：Na2SO3Br2H2O====Na2SO42HBr或6FeCl23Br2====4FeCl32FeBr3。針對訓練2從海水提取溴的過程中，有如下反應：5NaBrNaBrO33H2SO4====3Br23Na2SO43H2O，與上述反應在原理上最相似的反應是Cl2====Br22NaCl33NaAlO26H2O====4AlOH3↓3NaClSO2====3S↓2H2O2H2O====HClHClO長沙市第十一中學高一化學2020年上學期針對訓練2【解析】選C。在5NaBrNaBrO33H2SO4====3Br23Na2SO43H2O的反應中，Br-被氧化，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都是Br2，在四個答案中只有C項中被氧化和被還原的元素為不同價態(tài)的同一元素硫，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都是單質硫，二者原理相似。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期針對訓練3從淡化海水中提取溴的流程如下：長沙市第十一中學高一化學2020年上學期下列有關說法不正確的是3飽和溶液B步驟Ⅲ的離子反應：2Br-Cl2====2Cl-Br2C工業(yè)上每獲得1molBr2，需要消耗標準狀況下Cl2為448LD步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾針對訓練3【解析】選C。A項，試劑應選用還原性物質，可用Na2SO3飽和溶液；B項步驟Ⅲ的離子反應：2Br-Cl2====2Cl-Br2；C項工業(yè)上每獲得1molBr2，需要消耗Cl2大于448L，因為反應過程中有損耗，所以C錯誤；D項步驟Ⅳ是將Br2的濃溶液中的溴提取出來，因此過程包含萃取、分液和蒸餾。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期針對訓練4海水提溴得到的液溴中溶有少量的氯氣，除去Cl2應該采用的方法是溶液B通入溴蒸氣C加氫氧化鈉溶液 溶液長沙市第十一中學高一化學2020年上學期針對訓練4【解析】選D。A項，溴單質和氯氣均與I溶液反應，且引入I2，錯誤；B項，通入溴蒸氣無法除去氯氣，錯誤；C項，溴單質和氯氣均與氫氧化鈉溶液反應，錯誤；D項，氯氣與NaBr溶液反應生成溴單質，將氯氣除去，正確。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期針對訓練二、海帶中碘元素的檢驗及海帶提碘1海帶中含有碘元素的檢驗：1實驗步驟。2主要反應：2H2I-H2O2====I22H2O長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2海帶中提碘：1主要流程：海帶→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質。2主要反應：Cl22I====2ClI2。【易錯提醒】1海水中的碘的濃度很低，碘一般從海帶或一些海藻植物中提取。2由于I2易升華，從碘的有機溶劑溶液中提取時應采用水浴加熱，可避免高溫下I2的升華。拓展提升1某同學為了驗證海帶中含有碘元素，擬進行如下實驗，請完成相關問題。1第1步：灼燒。操作是將足量海帶灼燒成灰燼。該過程中不會用到的實驗儀器有________填代號。A試管B瓷坩堝C坩堝鉗D鐵三腳架E泥三角 F酒精燈 G燒杯 H量筒長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2第2步：I-溶液的獲取。操作是___________________________________________________________。3第3步：氧化。操作是依次加入合適的試劑。下列氧化劑最好選用________填代號。A濃硫酸 B新制氯水 4溶液 2理由是_____________________________________。4第4步：碘單質的檢驗。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液顯藍色，則證明海帶中含有碘元素。針對訓練1【解析】1先分析灼燒固體物質所用的儀器有哪些，然后再選出不會用到哪些儀器。2海帶灼燒后的灰燼中含有可溶性碘鹽和難溶固體物質。要得到含有I-的溶液，須將灰燼充分溶解，并過濾以除去殘渣。3濃硫酸、新制氯水、酸性MnO4溶液、H2O2均能將I-氧化為I2。前三者會引入新雜質，而H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，無其他物質生成，所以氧化劑最好選用H2O2。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期答案：1A、G、H2將灰燼轉移到燒杯中，加適量蒸餾水，用玻璃棒充分攪拌，煮沸，過濾3D雙氧水的還原產(chǎn)物為H2O，無污染且不引入新的雜質針對訓練2從海帶中提取碘的實驗過程中涉及下列操作，其中正確的是長沙市第十一中學高一化學2020年上學期針對訓練3海帶中含碘元素。從海帶中提取碘有如下步驟：①通入足量Cl2，②將海帶灼燒成灰后加水攪拌，③加CCl4振蕩，④用分液漏斗分液，⑤過濾。合理的操作順序是A①②③④⑤B②⑤①③④C①③⑤②④ D②①③⑤④長沙市第十一中學高一化學2020年上學期針對訓練4某課外小組將灼燒的海帶灰浸泡后過濾，得到澄清的濾液，他們設計了如下幾個方案，你認為能證明灼燒的海帶灰中含有碘元素的是A取適量濾液，蒸干，觀察是否有紫色固體生成B取適量濾液，加入苯，振蕩、靜置，苯層無色，證明不含碘元素長沙市第十一中學高一化學2020年上學期C取適量濾液，向其中加入淀粉溶液，無明顯現(xiàn)象，證明不含碘元素D取適量濾液，加入酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈藍色，證明含有碘元素針對訓練2【解析】選D。灼燒海帶應用坩堝，A項錯誤；過濾時應用玻璃棒引流，B項錯誤；苯的密度比水的小，萃取后的混合液中苯在上層，應從分液漏斗上口倒出，C項錯誤。長沙市第十一中學高一化學2020年上學期3【解析】選B。從海帶中提取碘經(jīng)過以下步驟：海帶的灼燒，海帶灰的溶解、過濾，海帶中I-的氧化，I2的萃取分液。4【解析】選D。海帶灰中碘元素以I-形式存在，應先加入氧化劑將其氧化為I2，再加入淀粉溶液檢驗。針對訓練三、海水提鎂1工藝流程：長沙市第十一中學高一化學2020年上學期2化學反應：①MgCl2CaOH2====MgOH2