2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：8

2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：8

www.ks5u.com 第2课时　海水资源的开发利用 ‎ 课前自主预习 ‎ 一、海水资源的利用 ‎1．海水的淡化 ‎(1)海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。‎ ‎(2)海水的蒸馏 ‎2．直接利用 海水进行循环冷却。据统计，城市用水约80%是工业用水，工业用水中约80%是工业冷却用水。因此直接利用海水进行循环冷却是解决水资源短缺的重要途径。‎ ‎3．海水制取食盐：主要方法是利用太阳能晒制。‎ ‎4．海水提铀：主要方法是采用各种高效吸附剂富集铀，再分离得到铀。‎ ‎5．海水制取溴：主要方法是空气吹出法。‎ ‎(1)主要流程：‎ ‎ ‎ ‎(2)主要反应：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2、Br2＋SO2＋‎ ‎2H2O===2HBr＋H2SO4、2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。‎ ‎6．海带中含有的碘元素，以I－形式存在，因此可先用氧化剂将其氧化为I2，然后利用I2遇淀粉溶液变蓝这一特性检验。‎ 二、海水中化学资源的开发利用 ‎1．海水中的化学元素 大量元素：H、O等元素共13种。‎ 微量元素：I、U等元素。‎ ‎2．海水化学资源的开发利用 ‎(1)从海水中制得NaCl。除食用外，还用作工业原料，如生产钠单质、烧碱、纯碱以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。‎ ‎(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。‎ ‎ 课堂互动探究 ‎ ‎ 海水资源的综合利用 ‎1．海水淡化 ‎(1)海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。‎ ‎(2)海水的蒸馏 ‎2．海水制盐 ‎(1)方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。‎ ‎(2)原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。‎ ‎(3)食盐用途 ‎①氯碱工业：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎②制钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。‎ ‎3．海水提溴 ‎(1)浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩。‎ ‎(2)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Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。‎ ‎(3)富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。‎ ‎(4)提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。‎ 提取Br2的流程如下图：‎ ‎4．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－＋H2O2===I2＋2H2O ‎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主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2‎ ‎5．海水提镁 ‎(1)反应流程：‎ ‎(2)有关反应的化学方程式：‎ ‎①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2‎ ‎②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ‎③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O ‎④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ ‎ 典例题组训练 ‎ 题组 　海水水资源的综合利用 ‎1．从海水中可以获得淡水、食盐，并可提取镁和液溴等物质。‎ ‎(1)下列物质不需要通过化学变化就能够从海水中获得的是BC(填序号，下同)。‎ A．金属镁 B．粗盐 C．淡水 D．液溴 ‎(2)食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料，从海水中得到的粗盐中常含有可溶性杂质CaCl2、MgCl2、Na2SO4等，先将粗盐加水溶解，再通过以下几个步骤可制得纯净的食盐水：①加入稍过量的Na2CO3溶液；②加入稍过量的NaOH溶液；③加入稍过量的BaCl2溶液；④滴入适量的稀盐酸；⑤过滤；其正确的操作顺序是AB。‎ A．②③①⑤④ B．③①②⑤④‎ C．②③①④⑤ D．③⑤②①④‎ ‎(3)从海水中提取溴和镁的流程如图所示：‎ ‎①提取溴单质(Br2)时，通入Cl2是将海水中的溴离子(Br－)氧化成Br2，请写出该反应的离子方程式：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。工业上用空气吹出法将Br2吹入吸收塔与吸收剂SO2作用转化为氢溴酸(HBr)以达到富集溴的目的，步骤Ⅱ是SO2与Br2在水中反应生成两种酸的过程，请写出对应的化学方程式：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。第二次通入Cl2后得到高浓度的溴水，此时从高浓度的溴水中提取Br2‎ 还要进行的操作为萃取、分液和蒸馏。‎ ‎②为实现对镁元素的富集，步骤Ⅰ中加入的足量试剂是NaOH(填化学式)。‎ 解析：(1)通过电解熔融的氯化镁得到镁和氯气，是化学变化，故A项错误；用蒸馏海水的方法可以得到淡水，用太阳暴晒海水，蒸发水分后即得粗盐，不需要化学变化就能够从海水中获得，故B、C项正确；将溴离子氧化为溴单质是化学变化，故D项错误。(2)除去粗盐中的可溶性杂质Mg2＋、Ca2＋、SO时，正确的操作顺序可为②加入稍过量的NaOH溶液[除去镁离子：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓]；③加入稍过量的BaCl2溶液(除去硫酸根离子：SO＋Ba2＋===BaSO4↓)；①加入稍过量的Na2CO3溶液(除去钙离子及多余的钡离子：CO＋Ca2＋===CaCO3↓、CO＋Ba2＋===BaCO3↓)，其中碳酸钠溶液必须加在氯化钡溶液之后，氢氧化钠溶液和氯化钡溶液的加入顺序可以颠倒；⑤过滤，将沉淀和不溶性的泥沙过滤出去；最后④滴入适量的稀盐酸以除去氢氧根离子和碳酸根离子，注意不能在过滤之前加盐酸，否则氢氧化镁、碳酸钙等会重新溶解，故A、B项正确。(3)向苦卤中加入试剂(步骤Ⅰ)得到Mg(OH)2，且不能引入新的杂质离子，则①应该是NaOH，Mg(OH)2溶于稀盐酸得到MgCl2溶液，将MgCl2·6H2O在HCl氛围中脱水得到MgCl2，电解熔融MgCl2得到Mg；向酸化的滤液中通入过量Cl2，发生反应2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，得到低浓度的Br2，用热空气将Br2吹出，然后用二氧化硫还原溴得到溴离子，反应方程式为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr，向氢溴酸中通入氯气，发生反应2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，从而得到高浓度的Br2。①通过以上分析知，提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；步骤Ⅱ所发生的反应为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr；第二次通入Cl2后得到高浓度的溴水，此时从高浓度的溴水中提取Br2，还要进行的操作为萃取、分液、蒸馏。②通过以上分析知，为了实现对镁离子的富集，步骤Ⅰ中加入的足量试剂是NaOH。‎ ‎2．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如图所示：‎ ‎(1)指出制取碘的过程中有关的实验操作名称：‎ ‎①过滤，②萃取和分液。‎ ‎(2)操作②提取碘的过程中可供选择的有机试剂是B(填序号)。‎ A．甲苯、酒精 B．四氯化碳、苯 C．汽油、乙酸 D．汽油、甘油 ‎(3)现需做使海藻灰中的碘离子转化为有机溶液中的碘的实验，实验室里有烧杯、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、药品，尚缺少的玻璃仪器是普通漏斗、分液漏斗。‎ ‎(4)要从含碘的苯溶液中提取碘和回收苯，还需要经过蒸馏。进行蒸馏操作时，需使用水浴加热，目的是使蒸馏烧瓶均匀受热，便于控制温度，最后晶态碘在蒸馏烧瓶里聚集。‎ 解析：(1)操作①是过滤，操作②是萃取和分液。(2)由于酒精、乙酸和甘油都易溶于水，不能用作提取碘的萃取剂。(3)为使海藻灰中的碘离子转化为有机溶液中的碘，需经过溶解、过滤、氧化、萃取和分液这几个步骤。在过滤时缺少普通漏斗，在进行萃取和分液时缺少分液漏斗。(4)苯的沸点为‎80.1 ℃‎。使用水浴加热的目的是使蒸馏烧瓶均匀受热、便于控制温度(水浴加热时的温度不会超过‎100 ℃‎)。最后晶态碘在蒸馏烧瓶里聚集。‎ ‎　‎ 海水淡化的方法及原理 淡化方法 原理 蒸馏法 将海水加热蒸发汽化，然后冷凝水蒸气得到蒸馏水 电渗析法 利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移入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阳离子和阴离子，得到去离子水的方法 ‎ 核心素养 ‎ ‎1．氯的制法——氯碱工业 ‎2．海水中提取溴 ‎(1)流程 ‎ (2)主要过程及反应原理 ‎ ‎ ‎3．海带中提取碘 ‎(1)流程 ‎(2)通入Cl2的反应原理 发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。‎ 提醒：也可以用H2O2氧化I－，反应的离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。‎ ‎【例1】　海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收 ‎【解析】　A项，苦卤中含有K＋、Mg2＋、Br－等，通入Cl2可将Br－氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2；B项，粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2＋、Mg2＋、SO等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体；C项，工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH；D项，Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2‎ 将其还原吸收(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，得到浓度较大的含Br－溶液。‎ ‎【答案】　C ‎【例2】　(双选)从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海水制碘的说法不正确的是(　　)‎ ‎ ‎ A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌 B．在含I－的滤液中加入稀硫酸和H2O2后，碘元素发生还原反应 C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色 D．在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”‎ ‎【解析】　灼烧干海带应在坩埚中进行，而不应在蒸发皿中灼烧；在含有I－的滤液中加入稀硫酸和H2O2后，碘元素发生氧化反应。‎ ‎【答案】　AB