2020学年高一下学期必修2同步备课专题4.1.2 海水资源的开发利用

第四章化学与自然资源的开发利用第一节第2课时海水资源的开发利用1．了解海水资源及其利用。

2了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏。

3掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。

4了解海水综合利用的重要方向。

►自主探究自主学习探究归纳一、海水水资源的利用1．类型海水水资源的利用主要包括海水的和海水的。

2．海水的淡化1主要方法：、和等。

2海水的蒸馏①主要仪器：A：；B：；C：。

②冷凝水的流向：口进，口出。

③A中加入碎瓷片的目的是。

二、海水化学资源的开发利用1．海水中的元素1常量元素99%：除、两种元素外，含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素。

2微量元素1%：常量元素之外的元素，总计含有80多种。

3特点：种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度很低。

2．海水化学资源的开发利用1从海水中制得的NaCl除食用外，还用作工业原料，如生产、、以及氯气、、等含氯化工产品。

2从海水中制取钾、镁、溴及其化工产品，是在传统海水制盐工业上的发展。

自我测评►———————————————————做一做1．判断正误：1用蒸馏法进行海水淡化是物理变化。

分析：蒸馏是利用物质沸点不同进行分离的方法，没有发生化学变化。

2甲状腺肿大的病人应适量多食海带。

分析：碘元素缺乏导致甲状腺肿大，海带中含有丰富的碘元素，因此适当多食用海带能帮助甲状腺肿大的病人康复。

3海水中含有溴元素，不需要经过化学反应即能得到溴单质。

分析：海水中溴元素是以溴离子的形式存在，需要发生氧化反应才能生成溴单质。

2．思考：海带中含有碘，海带能使淀粉溶液变蓝吗？1海带中碘的提取和碘元素的检验1海带中提碘①流程海带→灼烧→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。

②主要化学反应2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O或Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。

③主要物理原理单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏的方法将碘和有机溶剂分开。

一、选择题(每小题4分，共48分)1．某课外小组将灼烧海带产生的灰烬浸泡后过滤，得到澄清的滤液。

他们设计了如下几个方案，你认为能证明海带的灰烬中含有碘元素的是(D)A．取适量滤液，蒸干，观察是否有紫色固体生成B．取适量滤液，加入苯，振荡，静置，苯层无色，证明不含碘元素C．取适量滤液，向其中加入淀粉溶液，无明显现象，证明不含碘元素D．取适量滤液，加入酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈蓝色，证明含有碘元素解析：海带的灰烬中含有的碘元素，是以I－形式存在的，不是以单质形式存在，所以A、B、C均不正确。

D中发生了氧化还原反应：H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，产生了I2，使淀粉溶液呈蓝色。

2．从淡化海水中提取溴的流程如下图所示，下列有关说法错误的是(D)A ．X 为SO 2气体，也可将SO 2换成Na 2SO 3B ．设备Y 为蒸馏塔C ．在提取溴的过程中一定有Br －被氧化D ．工业上，每获得1 mol Br 2，需要消耗Cl 2的体积最多为22.4 L(标准状况)解析：根据反应Cl 2＋2Br －===Br 2＋2Cl －知在工业制Br 2过程中发生了两次氧化，所以工业上获得1 mol Br 2，需要消耗Cl 2的体积最少为44.8 L(标准状况)，D 项错误。

3．下列说法正确的是( B )A ．海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约B ．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法C ．海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本比较低D ．以上说法都正确解析：地球表面咸水多，淡水少，许多国家面临着淡水资源的危机，故不可以随意浪费水资源，A 错误；海水淡化中蒸馏法的成本较高，C 错误。

4．下列有关化学方程式与工业生产实际不相符的是( C )A ．海水提溴时用SO 2吸收Br 2蒸气：SO 2＋Br 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HBrB ．将煤气化为可燃性气体：C(s)＋H 2O(g)=====高温CO(g)＋H 2(g)C ．用电解法从海水中提取镁：2MgO(熔融)=====通电2Mg ＋O 2↑D ．燃煤时加入CaCO 3脱硫：2CaCO 3＋2SO 2＋O 2=====△2CaSO 4＋2CO 2解析：二氧化硫可以和溴单质发生氧化还原反应生成氢溴酸和硫酸，即SO 2＋Br 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HBr ，A 正确；煤的气化过程中，碳在高温下和水蒸气发生成反应生成氢气和一氧化碳，即C(s)＋H 2O(g)=====高温CO(g)＋H 2(g)，B 正确；用电解法从海水中提取镁：MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑，C 错误；燃煤时加入CaCO 3脱硫的化学方程式为2CaCO 3＋2SO 2＋O 2=====△2CaSO 4＋2CO 2，D 正确。

课时2 海水资源的开发利用目标与素养：1.了解海水资源及其利用.(科学态度与社会责任)2.掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐,海水提镁、提溴、提碘.(科学探究与责任观念)3.了解海水综合利用的重要方向.(科学精神与社会责任)一、海水水资源的利用 1．海水水资源海洋约占地球表面积的71%,海水约占地球总水量的97%. 2．海水水资源的利用 (1)海水水资源的利用类型海水水资源的利用主要包括：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等. (2)海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等. (3)海水的蒸馏原理①主要仪器：A ：蒸馏烧瓶；B ：冷凝管；C ：锥形瓶. ②冷凝水的流向：a 口进,b 口出. ③A 中加入碎瓷片的目的：防止海水暴沸. ④原理将海水加热,海水中的水分受热变成气态(其余成分因沸点较高,不易汽化,留在烧瓶中),经过冷凝管后又冷凝成液态水.经过蒸馏冷凝得到的液态水即为淡水.微点拨：(1)烧瓶加热时,一定要垫石棉网,防止烧瓶炸裂. (2)烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容积的23.(3)当烧瓶中有少量液体时,停止加热.(4)实验结束时,应先停止加热,后停止通入冷却水. (4)电渗析法和离子交换法简介电渗 析法在外加直流电场作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性,使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的离子交换法 用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子,得到去离子水二、海水中化学资源的利用 1．海水中的元素组成(1)海水中H 、O 两种元素,加上Cl 、Na 、K 、Ca 、Mg 、S 、C 、F 、B 、Br 、Sr 等11种元素的总量超过99%,其他为微量元素,共计含有80多种元素.(2)海水中的金元素的总储量约为5×106t,而1 t 海水中金的含量仅为4× 10－6g.2．海水制NaCl 及其他物质海水―→粗盐―→纯NaCl电解⎪⎪⎪⎪—制Na 、Cl 2—制烧碱—制纯碱—制盐酸，漂白粉等3．海水中提取碘与溴海水 提碘 (1)流程：海带灼烧→浸泡→过滤→氧化→萃取→提纯→碘单质 (2)主要的化学原理：2I －＋H 2O 2＋2H ＋===I 2＋2H 2O海水 提溴(1)方法：在预先经过酸化的浓缩海水中,用Cl 2氧化溴离子使之成为溴单质,继而通入空气和水蒸气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO 2发生作用转化为氢溴酸以达到富集的目的.然后,再用Cl 2将其氧化得到产品溴 (2)主要的化学原理：Cl 2＋2NaBr===Br 2＋2NaCl 、Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4、2HBr ＋Cl 2===2HCl ＋Br 24．新能源的开发(1)从海水中提取铀和重水,铀和重水目前是核能开发中的重要原料. (2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源.1．判断对错(对的打“√”,错的打“×”)(1)海水中Na 、Mg 、Ca 、Cl 元素均以化合态存在( )(2)海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等( ) (3)海水的蒸馏装置中,冷却水的方向是从上口进水( ) (4)“海水晒盐”的原理是蒸馏( ) [提示] (1)√ (2)√ (3)× (4)× 2．下列关于海水知识的叙述不正确的是( ) A ．海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用B ．海水既苦又涩,不能直接利用C ．海水中某些金属元素总储量很大,但富集程度却很低D ．海水淡化应同化工生产结合,同能源技术结合 [答案] B3．从海水中可以获得淡水、食盐,也可提取镁和溴等物质. (1)海水淡化的方法主要有________________________(填一种). (2)从海水中提取镁的流程如图所示：流程中分离Mg(OH)2沉淀的方法是________；写出反应②的化学方程式：____________________________.(3)从海水中提取溴的主要反应原理是先向浓缩的海水中通入氯气,将溴离子氧化以待下一步使用.试写出该步反应的离子方程式：______________________.[答案] (1)蒸馏法(或电渗析法、离子交换法等) (2)过滤 MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑ (3)Cl 2＋2Br －===Br 2＋2Cl－海水中溴、碘的提取1．海水提溴海水提溴的主要方法是空气吹出法. (1)主要流程海水――→浓缩酸化浓缩海水Br－――――――――→通入Cl 2通入空气、水蒸气吸收塔SO 2――→反应后富集溴HBr 、SO 2－4――――→通入Cl 2后提取Br 2Br 2、Cl －(2)主要反应①Cl 2＋2Br －===Br 2＋2Cl －(氧化)； ②Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4(富集)； ③Cl 2＋2Br －===Br 2＋2Cl －(提取). 2．海带中提碘(1)海带中含有碘元素的检验①关键反应的反应原理：2H ＋＋2I －＋H 2O 2===I 2＋2H 2O. ②实验步骤及证明方法(2)海带中提碘①流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质.②主要的化学反应原理：2KI ＋H 2O 2＋H 2SO 4===I 2＋K 2SO 4＋2H 2O 或Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2.1．下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是( )甲 乙丙 丁 A ．用装置甲灼烧碎海带 B ．用装置乙过滤海带灰的浸泡液C ．用装置丙制备用于氧化浸泡液中I －的Cl 2 D ．用装置丁吸收氧化浸泡液中I －后的Cl 2尾气B [灼烧碎海带应用坩埚,A 项错误；海带灰的浸泡液用过滤法分离获得含I －的溶液,B 项正确；MnO 2与浓盐酸反应制Cl 2需要加热,反应的化学方程式为MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O,C 项错误；Cl 2在饱和NaCl 溶液中溶解度很小,不能用饱和NaCl 溶液吸收尾气Cl 2,尾气Cl 2应用NaOH 溶液吸收,D 项错误.]2．溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量约为65 mg·L －1.某同学按下列方法在实验室模拟海水中溴的提取.将适量新制氯水加入到20 mL 富含溴离子的海水中,把溴置换出来.氯水中的氯气作______________剂,涉及反应的离子方程式为_______________ _____________.得到的单质溴可以用有机溶剂在____________(仪器)中实现萃取富集,萃取试剂用____________、苯等,得到的有机层显________色.[解析]] 把溴离子转化为溴单质时,溴离子发生氧化反应,因此需要氧化剂,氯气可以将Br －氧化为Br 2.根据萃取的原理,要从水溶液中萃取某种溶质,所选择的萃取剂一定要和水互不相溶,且该溶质在萃取剂中的溶解度比在水中的大.溴单质在有机溶剂中的颜色是橙红色.[答案] 氧化 Cl 2＋2Br －===2Cl －＋Br 2 分液漏斗 四氯化碳 橙红海水中提取镁和钠1．海水提镁 (1)化学工艺流程(2)涉及的主要反应 ①CaCO 3=====煅烧CaO ＋CO 2↑； ②CaO＋H 2O===Ca(OH)2；③Ca(OH)2＋MgCl 2===Mg(OH)2↓＋CaCl 2； ④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O ； ⑤MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑. 2．海水提钠及钠化合物 (1)化学工艺流程(2)涉及的主要反应①2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑(制Na 、Cl 2)；②2NaCl＋2H 2O=====电解2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑(制NaOH 、Cl 2、H 2)； ③NaCl＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl.3．下表是氧化镁和氯化镁的熔、沸点数据：物质 氧化镁 氯化镁 熔点/℃ 2 852 714 沸点/℃3 6001 412A ．海水――→NaOH Mg(OH)2――→电解MgB ．海水――→HCl MgCl 2溶液―→MgCl 2晶体――→电解Mg C ．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→灼烧MgO ――→电解MgD ．海水――→石灰乳Mg(OH)2――→HCl MgCl 2溶液―――→HCl 气流MgCl 2(熔融)――→电解MgD [解答本题既要知道镁是由电解熔融的MgCl 2得到,还要知道实际生产中从海水提取MgCl 2的途径及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH).]4．海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示).下列有关说法正确的是( )A ．大量的氮、磷废水排入海洋,易引发赤潮B ．工段③中加入盐酸溶解得到MgCl 2溶液,再直接蒸发得到MgCl 2·6H 2OC ．在工段④⑤⑥中溴元素均被氧化D ．工段①中除去粗盐中的SO 2－4、Ca 2＋、Mg 2＋、Fe 3＋等杂质,加入的药品顺序为Na 2CO 3溶液→NaOH 溶液→BaCl 2溶液→过滤后加盐酸A [废水中含有大量的氮、磷等元素,排入海洋,能引起赤潮,A 项正确；MgCl 2溶液直接蒸发得不到MgCl 2·6H 2O,B 项错误；反应⑤为Br 2＋SO 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HBr,溴元素被还原,C 项错误；粗盐提纯的顺序中要注意两点,一是Na 2CO 3溶液在BaCl 2溶液后加入,二是盐酸最后加入,D 项错误.]1．许多国家十分重视海水资源的综合利用,不需要化学变化就能从海水中获得的物质是 ( ) A ．Cl 2、Br 2、I 2 B ．Na 、Mg 、Al C ．食盐、淡水 D ．NaOH 、H 2[答案] C2．NaCl 是海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料.下列以NaCl 为原料的产品(或物质)是( )①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸 A ．①②③④⑤ B ．①②③④ C,①②③⑤D ．①②④⑤ A [在氯碱工业中：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑,H 2与Cl 2化合被水吸收可得盐酸.2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑.在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl ＋CO 2＋NH 3＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ；2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2↑.]3．21世纪以来,国与国之间因对海权的争夺引起的摩擦接连不断,在捍卫主权的同时,人们看重的是海洋这个巨大宝藏,下列有关海洋资源综合利用的说法不正确的是 ( )A．利用海水波浪发电是将动能转化为电能B．从海水中提取溴单质一定伴有化学变化C．从海水中提取Na时可电解NaCl水溶液D．积极研发海水直接冷却技术,可减少煤炭的使用量,有利于环境保护[答案] C4．某课外小组将灼烧海带产生的灰烬浸泡后过滤,得到澄清的滤液.他们设计了如下的几个方案,你认为能证明海带的灰烬中含有碘元素的是( )A．取适量滤液,蒸干,观察是否有紫色固体生成B．取适量滤液,加入苯,振荡,静置,苯层无色,证明不含碘元素C．取适量滤液,向其中加入淀粉溶液,无明显现象,证明不含碘元素D．取适量滤液,加入酸化的H2O2,再加入淀粉溶液,呈蓝色,证明含有碘元素D [海带的灰烬中含有的碘元素,是以I－形式存在的,不是以单质形式存在,所以A、B、C均不正确；D 中发生了氧化还原反应：H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O,产生了I2,使淀粉溶液呈蓝色.] 5．海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法：________、________.(2)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－,其目的为___________________________________________________________________________________________________________________.(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________________.[解析] (1)海水淡化方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等.(2)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－,目的是低浓度的Br2溶液在提取时消耗过多的原料和能源,转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质,用于富集溴元素.(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,Br2具有氧化性,SO2具有还原性,二者发生氧化还原反应,产生硫酸和HBr.根据原子守恒、电子守恒和电荷守恒,可得有关反应的离子方程式：SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋SO2－4＋2Br －.[答案] (1)蒸馏法电渗析法离子交换法(任意两种即可)(2)富集溴元素(3)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋SO2－4＋2Br－。

3．如果实行海水淡化来供居民用水，下列方法中在原理上完全不可行的 是( A )
A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化（胶体吸附不溶性杂质） B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化 C．将海水缓慢降温凝固以获取淡水（降温结晶） D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子
4．从海藻灰中提取碘的方法：往海藻灰浸取液中通入Cl2后，用升华方法 将置换的碘提纯。但浸取液中通入Cl2时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和 IBr，为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，可加入适量的( B )
二、海水化学资源的利用 3.海水提镁
贝壳 煅烧 CaO 水 石灰乳
浓缩海水 Mg+Cl2
引入 沉淀池
电解
MgCl2
过滤 脱水
Mg(OH)2 盐酸、浓缩
MgCl2·6H2O
循环 HCl
写出海水提镁过程相关化学反应方程式相关的化学反应方程式：
CaCO3 == CaO + CO2 ↑
CaO + H2O = Ca (OH)2
5、海水中蕴藏的资源-海洋能源的利用
海水运动中蕴藏着巨大的能量，这些能量属于可再生能源且无污染，但是， 它们能量密度很小，要开发利用必须采用特殊的能量转换装置，现在，具有 商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电，但是工程投资较大，效益也不高
以海水资源为例，海水水资源的利用和海水化学资源的利用具 有非常广阔的前景
回忆粗盐提纯实验
食盐的用途：
水
食用
NaCl
饱和溶液
纯碱
钠
氢气
氯气
氢氧化钠
冶炼金属
盐酸
消毒液
合成农药
造纸、玻璃、肥皂等
写出相关的化学反应方程式