化學第四章 非金屬及化合物 4.5 海水資源的開發(fā)利用 環(huán)境保護與綠色化學

第五節(jié)海水資源的開發(fā)利用環(huán)境保護與綠色化學考點一海水資源的開發(fā)利用【基礎回顧】1.水資源的利用:淡化蒸餾法離子交換法2.海水中化學資源的開發(fā)利用:(1)氯堿工業(yè)。 Cl2H2、NaOH電解NaCl溶液:(寫出化學方程式,下同)_。產(chǎn)物制鹽酸:_。制漂白液:_。點燃=電解=2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2H2+Cl2 2HClCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)海水提鎂。工藝流程基本步驟及主要反應a.制生石灰:_,制石灰乳:CaO+H2O=Ca(OH)2。b.沉淀:Mg2+2OH-=Mg(OH)2。c.酸化:_。高溫=CaCO3 CaO+CO2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2Od.蒸發(fā)結(jié)晶:析出MgCl26H2O。e.脫水:在_氣流中使MgCl26H2O脫水制得無水氯化鎂。f.電解:電解熔融氯化鎂制取鎂:_。氯化氫電解=MgCl2(熔融) Mg+Cl2(3)海水提溴。工藝流程基本步驟及主要反應a.濃縮:海水曬鹽和海水淡化的過程中Br-得到濃縮。b.氧化:向濃縮的海水中通入Cl2,將Br-氧化為Br2,反應的離子方程式為_。Cl2+2Br-=Br2+2Cl-c.富集:利用溴的揮發(fā)性,通入熱空氣或水蒸氣,吹出的溴蒸氣用SO2吸收。反應的化學方程式為_。d.提取:再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴_。Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2+2HBr=Br2+2HCl(4)碘的提取。海帶中含有碘元素的檢驗a.反應原理:2H+2I-+H2O2=I2+2H2Ob.實驗步驟及證明方法海帶中提碘a.工藝流程b.兩種原理主要的化學原理:_。主要物理原理:單質(zhì)碘用_萃取,分液后用_將碘與有機溶劑分開。(5)海水中提取_和_可用于核能的開發(fā)利用。潮汐能、波浪能是有待開發(fā)的新型能源。Cl2+2KI=2KCl+I2苯或四氯化碳蒸餾法鈾重水【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“”)(1)海水提碘只涉及物理變化。()提示:。海帶中碘元素以I-形式存在,提取時需將其氧化為單質(zhì)。(2)海水提鎂涉及復分解反應。()提示:。海水中的Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2,Mg(OH)2與鹽酸反應生成MgCl2都是復分解反應。(3)海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、明礬凈化法等。()提示:。明礬凈化不能使海水淡化。(4)將氯化鎂晶體(MgCl26H2O)直接加熱可制得無水氯化鎂。()提示:。將氯化鎂晶體(MgCl26H2O)直接加熱得不到無水氯化鎂,在氯化氫氣流中加熱。(5)氯堿工業(yè)中所用食鹽需精制的目的是除去食鹽中的泥沙。()提示:。氯堿工業(yè)中所用食鹽需精制的目的是除去食鹽中的Ca2+、Mg2+、 。24SO【典題探究】【典題】(2018哈爾濱模擬)碘是人類發(fā)現(xiàn)的第二個生命體必需微量元素?；卮鹣铝袉栴}:導學號79100065(1)碘與氯是同族元素,它們位于元素周期表的第_族;HI的穩(wěn)定性比HCl_(填“強”或“弱”,下同),HI的還原性比HCl_。 (2)自然界中的碘有的以NaIO3形態(tài)存在于硝石(NaNO3)中,向硝石母液中加入NaHSO3可以制得I2,NaIO3溶液和NaHSO3溶液反應的離子方程式為_。 (3)碘還以碘化物的形態(tài)存在于海水中,被海藻類植物吸收而富集,從海帶中提取碘的過程如圖:步驟的操作名稱為_; 步驟發(fā)生反應的離子方程式為_。 (4)從海帶中制取碘還可以有以下甲、乙兩種實驗方案:已知:3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。步驟X中,萃取后分液漏斗內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是_。下列有關步驟Y的說法,正確的是_。 A.應控制NaOH溶液的濃度和體積B.將碘轉(zhuǎn)化成離子進入水層C.主要目的是除去海帶浸取原液中的有機雜質(zhì)D.NaOH溶液可以由乙醇代替【解析】(1)碘與氯是同族元素,位于元素周期表的第A族,HI的穩(wěn)定性比HCl弱,HI的還原性比HCl強。(2)碘酸根離子和亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應的離子方程式為2 +5 =3H+5 +I2+H2O。3HSO3IO24SO(3)步驟過濾得到含碘離子的溶液,步驟MnO2為氧化劑與I-發(fā)生2I-+MnO2+4H+=Mn2+I2+2H2O。(4)步驟X是用CCl4萃取碘水中的I2,液體分上下兩層,下層呈紫紅色;步驟Y發(fā)生I2與NaOH溶液反應,需要濃氫氧化鈉溶液,所以應控制NaOH溶液的濃度和體積,A正確;據(jù)反應3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O可知,步驟Y將碘轉(zhuǎn)化成離子進入水層,B正確;該操作的主要目的是將碘單質(zhì)轉(zhuǎn)化成碘酸鈉、碘化鈉,將碘轉(zhuǎn)化成離子進入水層,不是除去有機雜質(zhì),C錯誤;乙醇易溶于水和四氯化碳,將氫氧化鈉換成乙醇,仍然無法分離出碘單質(zhì),D錯誤。答案:(1)A弱強(2)2 +5 =I2+5 +3H+H2O(3)過濾2I-+MnO2+4H+=Mn2+I2+2H2O(4)液體分上下兩層,下層呈紫紅色A、B3HSO3IO24SO【母題變式】(1)上題中(2)所用的NaHSO3可以用Na2SO3溶液代替,則發(fā)生反應的離子方程式_。 提示:5 +2 +2H2O=I2+5 +2OH-。(2)上題中(4)方案甲中采用蒸餾易造成碘的損失,原因是_。 提示:碘易升華,會導致碘的損失23SO3IO24SO【歸納提升】解答海水的工藝流程題目的注意事項(1)在過程中往往用到結(jié)晶、過濾、萃取、分液、蒸餾等實驗操作,注意碘水或溴水中I2、Br2的提取可先加CCl4萃取分液,再蒸餾獲取。(2)從海水中提取氯化鎂的工藝流程中,沉淀池中加入的是石灰乳而不是石灰水。(3)從海水中提取氯化鎂的工藝流程中,MgCl26H2O脫水制取無水MgCl2是在HCl的氣流中加熱氯化鎂晶體,以防MgCl2發(fā)生水解而得到Mg(OH)2。(4)遵循綠色化學的思想,使用無污染的物質(zhì)、減少或不排放污染物、物質(zhì)的循環(huán)使用?！绢}組過關】1.(RJ必修2P93改編題)海洋約占地球表面積的71%,對其進行開發(fā)利用的部分流程如圖所示。下列說法錯誤的是導學號79100066()A.試劑1可以選用石灰乳B.從苦鹵中提取Br2的反應的離子方程式為2Br-+Cl2=2Cl-+Br2C.工業(yè)上,電解熔融MgO冶煉金屬鎂可減小能耗D.可用BaCl2溶液除去粗鹽中的 24SO【解析】選C。煅燒貝殼得到CaO,將CaO溶于水得到石灰乳,石灰乳和鎂離子反應生成氫氧化鎂沉淀,試劑1廉價且原料來源廣泛,A正確;氯氣能將溴離子氧化為溴單質(zhì),B正確;氧化鎂熔點很高,工業(yè)上采用電解熔融氯化鎂的方法冶煉鎂,C錯誤;氯化鋇和硫酸根離子反應生成難溶性的硫酸鋇,D正確。2.目前海水提溴的最主要方法之一是空氣吹出法,其流程圖如下:下列推斷不合理的是導學號79100067()A.熱空氣能吹出溴是利用溴易揮發(fā)的性質(zhì)B.SO2吸收溴的反應方程式為SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBrC.流程中循環(huán)利用的物質(zhì)有SO2、Br2、Cl2等D.沒有采用直接蒸餾含溴海水得到單質(zhì)主要是為了節(jié)能【解析】選C。溴易揮發(fā),用熱空氣將溴吹出,A正確;SO2與溴水反應生成硫酸和氫溴酸,B正確;流程中SO2被氧化為H2SO4,不可能被循環(huán)使用,C錯誤;“空氣吹出”“SO2吸收”“氯化”的過程實際上是一個Br2的濃縮過程,與直接蒸餾含Br2的海水相比效率更高,消耗能源少,成本低,D正確。3.海藻中含有豐富的碘元素(以I-形式存在)。實驗室中提取碘的流程如下:(1)實驗操作的名稱是_,所用主要儀器名稱為_。 (2)為使從含碘有機溶液中提取碘并回收溶劑順利進行,采用蒸餾方法(如圖所示)。請指出圖中實驗裝置的錯誤之處:_。(3)實驗中常使用水浴加熱的原因是_, 最后晶體碘聚集在_(填儀器名稱)中。 【解析】從水溶液中提取I2用有機溶劑萃取,主要儀器為分液漏斗。I2的沸點比萃取劑高,最后留在蒸餾燒瓶中。答案:(1)萃取分液漏斗(2)缺石棉網(wǎng)、溫度計插到了液體中、冷凝管進出水的方向顛倒(3)使蒸餾燒瓶均勻受熱、控制加熱溫度不會過高蒸餾燒瓶【加固訓練】1.(2018大連模擬)海洋是一個巨大的寶藏,期待著人們的開發(fā)和利用。下列物質(zhì)不經(jīng)過化學變化就能從海水中獲得的是()A.單質(zhì)溴B.單質(zhì)鎂C.燒堿D.食鹽【解析】選D。通入氯氣將溴離子氧化為溴單質(zhì),A錯誤;通過電解熔融的氯化鎂得到鎂,B錯誤;把從海水中獲得的氯化鈉配制成飽和食鹽水電解,即得燒堿、氫氣和氯氣,C錯誤;把海水經(jīng)太陽暴曬,蒸發(fā)水分后即得食鹽,D正確。2.下表是食用碘鹽包裝上的部分說明,下列說法正確的是()配料配料精鹽、碘酸鉀、抗結(jié)劑精鹽、碘酸鉀、抗結(jié)劑碘含量碘含量353515 mgkg15 mgkg-1-1儲存方法儲存方法密封、避光、防潮密封、避光、防潮食用方法食用方法烹飪時烹飪時, ,待食品熟后加入碘鹽待食品熟后加入碘鹽A.高溫會導致碘的損失B.碘酸鉀可氧化氯化鈉C.可用淀粉檢驗碘鹽中的碘酸鉀D.該碘鹽中碘酸鉀含量為2050 mgkg-1【解析】選A。根據(jù)說明知,高溫時碘酸鉀易分解,會導致碘的損失,A正確;如果碘酸鉀和氯化鈉反應,則食鹽中就不存在碘酸鉀, B錯誤;碘使淀粉試液變藍色,食鹽中含有碘酸鉀而不是碘單質(zhì),C錯誤;根據(jù)KIO3I知, 214 mgkg-1=33.7 mgkg-1碘酸鉀的含量 mgkg-1=84.25 mgkg-1,D錯誤。2012750 2141273.海水提取鎂的主要步驟如下:把貝殼制成生石灰;在海水中加入生石灰,過濾,洗滌沉淀物;將沉淀物與鹽酸反應,結(jié)晶、過濾;在氯化氫熱氣流中加熱晶體;電解上述所得鹽(熔融條件下)。下列說法正確的是 ()A.向步驟洗滌液中滴加碳酸鈉溶液可檢驗沉淀是否洗凈B.上述變化過程中包括了分解、化合、復分解、置換四種反應類型C.在氯化氫熱氣流中加熱晶體的目的是為了加快干燥速度D.步驟也可以采用電解該鹽水溶液的方法【解析】選A。生石灰過量,沉淀表面吸附有Ca2+,利用碳酸鈉溶液檢驗Ca2+的存在,從而能夠判斷沉淀是否洗滌干凈,A正確;整個過程沒有發(fā)生置換反應,B錯誤;在氯化氫氣流中加熱晶體是為了防止Mg2+發(fā)生水解,C錯誤;電解氯化鎂水溶液不會得到鎂單質(zhì),D錯誤?？键c二環(huán)境保護與綠色化學【基礎回顧】1.常見環(huán)境污染:污染類型污染類型主要污染物主要污染物污染物來源污染物來源酸雨酸雨(pH5.6)(pH5.6)_化石燃料的燃燒化石燃料的燃燒光化學煙光化學煙霧霧_汽車尾氣汽車尾氣臭氧空洞臭氧空洞_冰箱制冷劑冰箱制冷劑SO2、NO2NOx氟氯烴污染類型污染類型主要污染物主要污染物污染物來源污染物來源白色污染白色污染_廢棄塑料制品廢棄塑料制品赤潮和水赤潮和水華華含含_較高的廢水較高的廢水農(nóng)業(yè)、生活廢水農(nóng)業(yè)、生活廢水居室污染居室污染_、_、甲苯、氡甲苯、氡建筑、裝修材料建筑、裝修材料霧霾霧霾SOSO2 2、NONOx x以以及顆粒物及顆粒物(PM)(PM)化石燃料燃燒、化石燃料燃燒、沙塵暴等沙塵暴等聚乙烯、聚氯乙烯N、P甲醛苯2.環(huán)境保護:(1)空氣質(zhì)量日報。主要包括“空氣污染指數(shù)”“空氣質(zhì)量級別”“首要污染物”。目前計入的污染物主要是_、固體小顆粒。SO2、NOx(2)環(huán)境保護的措施。工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達標后排放,限制使用含N、P洗滌劑?；厥?、限制廢棄塑料,研制可降解塑料。(3)減少污染環(huán)境的八項措施將煤與適量生石灰混合后燃燒或?qū)煹罋膺M行處理,可減少廢氣中SO2的排放。推廣使用無鉛汽油,在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器,使用燃料電池、乙醇汽油作為汽油替代品,發(fā)展電動車等措施,可減少汽車等機動車尾氣的污染。禁止氟氯代烷的生產(chǎn)和使用以保護臭氧層。使用無磷洗衣粉以減少水華和赤潮的發(fā)生。使用合格環(huán)保型建筑材料和裝飾材料等,以減少甲醛的釋放,降低居室裝修污染。發(fā)展低碳經(jīng)濟、倡導低碳生活、增大植被面積等,以減少二氧化碳的排放量,從而減弱溫室效應。適當減少塑料的使用量并開發(fā)使用可降解塑料以減少白色污染?；厥绽脧U舊電池以防止土壤污染和水污染。3.綠色化學:(1)核心:利用化學原理從源頭上_工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。(2)最高目標:原子利用率為_,即反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)品。減少或消除100%【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“”)(1)裝飾材料釋放的甲醛會造成污染。()提示:。甲醛可造成居室內(nèi)污染。(2)用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可減少白色污染。()提示:。聚乙烯塑料難降解,會引起白色污染。(3) 和CO2反應生成可降解聚合物 ,該反應符合綠色化學的原則。()提示:。該反應的原子利用率達到100%,生成的聚碳酸酯易降解生成無毒無害物質(zhì),所以此反應符合綠色化學原則。(4)含重金屬離子的電鍍廢液不能隨意排放。()提示:。重金屬離子有毒,不能隨意排放。(5)氨氮廢水(含 及NH3)可用化學氧化法或電化學氧化法處理。()提示:。 、NH3轉(zhuǎn)化為無毒的N2,是氮元素被氧化的過程。4NH4NH【題組過關】1.(RJ必修2P102改編題)下列有關防止或減少酸雨的措施中不可行的是()A.對燃煤及燃煤煙氣進行脫硫B.對含SO2、NO2的廢氣處理后再排放C.人工收集大氣雷電產(chǎn)生的氮的氧化物D.推廣天然氣、甲醇等作為汽車的燃料【解析】選C。對燃煤及燃煤煙氣進行脫硫,可以減少硫酸型酸雨的產(chǎn)生,A可行;對含SO2、NO2的廢氣處理后再排放,可以減少酸雨,B可行;人工收集大氣雷電產(chǎn)生的氮的氧化物不現(xiàn)實,C不可行;推廣天然氣、甲醇等作為汽車的燃料,可以減少燃煤的使用,有利于減少酸雨,D可行。2.二氧化碳捕獲和封存技術(CCS)是當今化學的前沿技術,下面通過化學反應捕獲CO2的反應中,原子利用率達到100%的是 ()A.2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2B.Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3C.Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClOD.2Mg+CO2 2MgO+C點燃=【解析】選B。B項中生成物只有一種,無副產(chǎn)物生成,原子利用率達100%。3.“綠色化學”實驗已走進課堂,下列做法符合“綠色化學”的是 ()實驗室中收集氨氣采用圖甲所示裝置實驗室中做氯氣與鈉反應實驗時采用圖乙所示裝置實驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與酸反應生成銨鹽的實驗實驗室中采用圖丙所示裝置進行銅與稀硝酸的反應A.B.C.D.【解析】選C。因為氨氣的密度比空氣小,實驗室用向下排空氣法收集氨氣,氨氣溶于水呈弱堿性,可以使滴有酚酞的水變紅,符合“綠色化學”;氯氣有毒,與鈉反應后,多余的氯氣被堿液吸收,符合“綠色化學”;濃鹽酸和濃氨水都易揮發(fā),不符合“綠色化學”;銅與稀硝酸反應生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用氣球收集,符合“綠色化學”?！炯庸逃柧殹?.下列有關環(huán)境問題的說法正確的是 ()A.綠色食品與相關物質(zhì)的顏色無關B.臭氧的體積分數(shù)超過10-4%的空氣有利于人體健康C.CO、NO、NO2都是大氣污染氣體,在空氣中都能穩(wěn)定存在D.含磷合成洗滌劑易于被細菌分解,故不會導致水體污染【解析】選A。綠色食品與顏色無關,A正確;低空臭氧濃度過大對人體有害,B錯誤;2NO+O2=2NO2,NO在空氣中不能穩(wěn)定存在,C錯誤;水體含磷量高,會導致水體富營養(yǎng)化,D錯誤。2.下表中解決相對應的環(huán)境問題所采取的措施不科學的是()環(huán)境問題環(huán)境問題措施措施A A臭氧空洞臭氧空洞限制氟氯烴類物質(zhì)的生產(chǎn)量和消耗量限制氟氯烴類物質(zhì)的生產(chǎn)量和消耗量B B酸雨酸雨改變能源結(jié)構改變能源結(jié)構, ,減少二氧化硫和氮氧化減少二氧化硫和氮氧化物的排放量物的排放量C C白色污染白色污染回收利用廢舊塑料回收利用廢舊塑料, ,開發(fā)可降解塑料開發(fā)可降解塑料D D水體富水體富營養(yǎng)化營養(yǎng)化禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥【解析】選D。氟氯烴是造成臭氧空洞的主要原因;減少二氧化硫、氮氧化物的排放有利于控制酸雨的產(chǎn)生;對廢舊塑料回收利用及開發(fā)可降解塑料制品均有利于減少白色污染;禁止施用氮肥不符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀,D不科學。