【導(dǎo)學(xué)案】2021版高中化學(xué)(人教版-必修2)教師用書-4.1.2海水資源的開發(fā)利用

第2課時海水資源的開發(fā)利用1.了解海水資源及其利用。2.了解海水淡化的方法,把握海水的蒸餾。3.把握海水化學(xué)資源的開發(fā)和利用,即海水制鹽、海水提溴、海帶提碘。4.了解海水綜合利用的重要方向。同金屬冶煉這一古老產(chǎn)業(yè)相比,海水資源的利用還處于初級階段,教學(xué)時可以利用圖片、錄像、多媒體課件等為同學(xué)供應(yīng)豐富的背景材料,以便形成豐富的感性學(xué)問,讓同學(xué)的認(rèn)知向前進(jìn)展。一、海水水資源的利用1.海水水資源(1)海水中水的儲量約占地球上總水量的①97%。(2)海水中水資源的利用主要包括海水的淡化和海水的②循環(huán)冷卻。(3)海水淡化的目的是從海水中提取③淡水,其方法主要有④蒸餾法、⑤電滲析法、⑥離子交換法。2.海水的蒸餾(1)主要儀器:A⑦圓底燒瓶、B⑧冷凝器、C⑨錐形瓶。(2)冷卻水的流向:⑩a口進(jìn)水,b口出水。(3)A中加入碎瓷片的目的是防止暴沸。二、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用1.從海帶中提取碘的過程(1)酸性條件下利用雙氧水將海帶中含有的碘離子氧化成碘,寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式:H2O2+2I-+2H+I2+2H2O。(2)檢驗是否有碘生成,所加的試劑是淀粉溶液,若有碘單質(zhì)存在,現(xiàn)象是淀粉溶液變藍(lán)。2.海水提溴在預(yù)先經(jīng)過酸化的濃縮海水中,用氯氣氧化溴離子使之成為單質(zhì)溴,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2Br-Br2+2Cl-。3.海水的綜合利用(1)從海水曬鹽得到的苦鹵中提取溴、鎂等元素。(2)從海水中不僅可以制得氯化鈉、燒堿、純堿等化工產(chǎn)品,還可以獲得其他物質(zhì)和能量,如鈾和重水、潮汐能和波浪能等。1.以海水為原料可以制取淡水、食鹽、氯、溴、碘、燒堿等物質(zhì),其中不需要經(jīng)過化學(xué)變化過程就能獲得的物質(zhì)有哪些?【答案】淡水、食鹽。2.Cl2也能將I-氧化為I2,從海帶中提取碘時,為什么用H2O2而不用Cl2?【答案】Cl2有毒且過量Cl2會氧化I2:I2+5Cl2+6H2O2HIO3+10HCl,而H2O2是綠色氧化劑,不會產(chǎn)生污染,也不會把I2氧化。探究:從海水中提取物質(zhì)海水中溴元素以Br-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所示:(1)步驟①主要反應(yīng)的離子方程式是。

(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

(3)Br的原子序數(shù)是,在周期表中位于周期族。

(4)步驟⑤蒸餾的過程中,溫度應(yīng)把握在80~90℃,溫度過高或過低都不利于生產(chǎn),理由是。

(5)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進(jìn)行蒸餾得到液溴?。

【解析】空氣吹出法是工業(yè)上從海水中提取溴的常用方法,其中一種工藝是在預(yù)先酸化的濃縮海水中,用氯氣與海水中的溴離子反應(yīng),使之成為單質(zhì)溴:2Br-+Cl22Cl-+Br2,繼而通入空氣和水蒸氣,將溴吹入吸取塔,使溴蒸氣和吸取劑SO2發(fā)生作用轉(zhuǎn)化成氫溴酸:SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,以達(dá)到富集的目的。然后,再用氯氣將其氧化得到產(chǎn)品溴:2HBr+Cl22HCl+Br2,最終蒸餾得到液溴?！敬鸢浮?1)2Br-+Cl22Cl-+Br2(2)SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr(3)35;第四;ⅦA(4)溫度過高,大量水蒸氣隨溴排出,溴蒸氣中水增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,回收率低(5)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì),但濃度低,假如直接蒸餾,處理量大,生產(chǎn)成本高,“空氣吹出、SO2吸取、氯氣氧化”等步驟實際上是將溴水濃縮海水中含有大量的鎂離子,目前世界上60%的鎂是從海水中提取的,請設(shè)計試驗流程從海水中提取鎂?！敬鸢浮?.從海水中提取溴的四個過程濃縮:在海水曬鹽和海水淡化的過程中副產(chǎn)物Br-得到濃縮。氧化:向酸化的濃縮的海水中通入氯氣,將Br-氧化成Br2。富集:利用溴的揮發(fā)性,通入熱空氣和水蒸氣,吹出的溴蒸氣用SO2吸取。提取:再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品Br2。2.海帶中提取碘(1)流程海帶—浸泡—氧化—過濾—提純—碘單質(zhì)(2)原理①主要的化學(xué)原理:Cl2+2KI2KCl+I2。②主要的物理原理:單質(zhì)碘用苯或四氯化碳萃取,分液后用蒸餾法將碘與有機(jī)溶劑分開。1.從溴水中提取溴也可以用溶劑萃取法,下列可用于從溴水中萃取溴的試劑是()。A.乙醇B.四氯化碳C.硝酸 D.己烯【答案】B2.若實行海水淡化來供應(yīng)用水,下列方法在原理上不行行的是()。A.加入明礬,使海水的鹽分沉淀,從而將海水淡化B.利用太陽能,將海水蒸餾淡化C.將海水通過離子交換樹脂,以除去所含的鹽分D.利用半透膜,接受反滲透法而使海水淡化【答案】A3.海水是一個巨大的化學(xué)資源寶庫,下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()。A.海水中含有鉀元素,只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B.海水蒸發(fā)制鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化C.從海水中可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備NaD.利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【答案】C4.Ⅰ.全球海水中的溴的儲量豐富,約占地球溴總儲量的99%,故溴有“海洋元素”之稱,工業(yè)上可以用空氣吹出純堿吸取法提取溴:將氯氣通入富含溴離子的海水中,使溴置換出來,再用空氣將溴吹出,用純堿溶液吸取,最終用硫酸酸化,即可得到單質(zhì)溴。該方法涉及的反應(yīng)有:①(寫出化學(xué)方程式);②3Br2+3CBr+5Br-+3CO2↑;③Br+5Br-+6H+3Br2+3H2O。其中反應(yīng)②中氧化劑是,還原劑是。

Ⅱ.海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素,碘元素以離子的形式存在。從海藻中提取碘的流程如圖所示:(1)指出提取碘的過程中有關(guān)的試驗操作名稱①;寫出過程②中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(2)提取碘的過程中可選擇的有機(jī)試劑為(填字母)。

A.酒精、四氯化碳B.四氯化碳、苯C.汽油、醋酸 D.汽油、甘油(3)為使海藻灰中碘離子轉(zhuǎn)化為碘的有機(jī)溶液,試驗室里有燒杯、玻璃棒、集氣瓶、酒精燈、導(dǎo)管、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)以及必要的夾持儀器、藥品,尚缺少的玻璃儀器是。

【答案】Ⅰ.Cl2+2Br-2Cl-+Br2;Br2;Br2Ⅱ.(1