(能源化工行业)海洋资源利用与海洋化工

1、（能源化工行业）海洋资源利用与海洋化工20XX年XX月峯年的企业咨询咸问经验.经过实战验证可以藩地执行的卓越萱理方案.值得您下载拥有专题十第三讲海洋资源利用和海洋化工2007 新考纲测试目标和能力要求 了解海水的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用。典例解析 海水化学资源是指海水中所含有具有经济价值的化学物质。作为地球上最大的连续矿体的海 洋水体，其中已发现 80 余种化学元素。在这些元素中，有的其含量虽然甚微，但由于海洋 水体积巨大(约为 13.7 亿立方千米)，所以它们在海水中的总量非常丰富。目前，人们已能 直接从海水中提取稀有元素、化合物和核能物质(如从海水中提取镁、溴、碘、钾

2、、铀和重水等)，其中有的资源已进入工业化生产，有的正在研究之中。例 1 、( 2004 年广东卷第 20 题)海水的综合利用能够制备金属镁，其流程如下图所示：(1) 若在空气中加热 MgCI2 £H20，生成的是 Mg(OH)CI或MgO，写出相应反应的化学方程 式。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCI气流中加热MgCI26H2O时，能得到无水 MgCI2 ，其原因是。(2) Mg(OH)2 沉淀中混有的 Ca(OH)2 应怎样除去？写出实验步骤。(3) 实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到 玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃

3、棒的目的；溶解时：。过滤时：。蒸发时：。解析：本题以海水制取金属镁为载体，较全面地考查了化学基本概念、基本原理、元素化合 物和化学实验的基础知识，考查了学生的推理能力和实验基本操作能力。第(1)问根据提示的产物即可写出有关化学方程式：MgCI2 -6H2OMg(OH)CI+HCIf +5H2O f 、 MgCI2 6H2OMgO+HCI f +5H2O f 或Mg(OH)CIMgO+HCI f。从前面的反应方程式可知，空气中加热无法得到无水氯化镁。要得 到无水氯化镁，必须防止其水解。根据氯化镁水解显酸性，干燥的HCI 气流能够抑制 MgCI2水解，同时能带走 MgCI26H2O受热产生的水气。

4、第(2)问考查了除杂的基本操作：粗略见都为碱，无法通过反应除去Ca(OH)2，仔细分析俩种物质的性质差异，发现 Mg(OH)2 难溶而 Ca(OH)2 微溶。利用这壹性质差别，能够加入 MgCI2 溶液，充分搅拌后过滤，沉淀用水洗涤即可除杂。第( 3)问考查了玻璃棒在溶解、过滤、蒸发过程中的使用目的，属基本操作能力考查：溶 解时能加速溶解；过滤时能防止外洒；蒸发时能防止液滴或晶体飞溅。答案：(1) MgCI2- 6H2OMg(OH)CI+HCI f +5H2O f MgCI2 6H2OMgO+HCI f +5H2O f 或 Mg(OH)CIMgO+HCI f在干燥的 HCI气流中，抑制了 Mg

5、CI2水解，且带走MgCI2 -6H2O受热 产生的水气，故能得到无水 MgCI2。( 2)加入 MgCI2 溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。( 3)搅拌，加速溶解；使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒；搅拌，防止因局部过热 液滴或晶体飞溅。例 2、我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白 光。 则该电 源负极材料为：， 正极材料为：， 正、 负极反应分别为：。解析：AI、O2 (空气)之间的氧化仍原反应为：4AI+3O2=2AI2O3，将该反应和原电池的原理、Al的导电性等知识

6、进行综合分析可知，铝既是负极反应物，又是负极材料，02是正极反应物，正极材料应该选择仍原性比 Al弱的导电性强的材料，如石墨等。 Al、02的氧化反 应、仍原反应分别为：Al : Al 3e-=AI3+ （X 4） 4AI 匚 12e-=4AI3+02: O2+2H2O+4e-=4OH （X 3） 3O2+6H2O+12e-=12OH 答案：负极材料为铝，正极材料为石墨。负极反应：4AI 12e-=4Al3+正极反应：3O2+6H2O+12e-=12OH-例3、氢氧化钠是壹种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液 的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解

7、槽。写出电解饱和氯化钠溶液时电极反应和总的离子反应方程式：阳极：；阴极：；总反应：。离子交换膜电解槽壹般采用金属钛作阳极，其原因是。阴极壹般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是。为使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是（）A 增大阴极碳钢网的面积B 提高饱和氯化钠溶液的温度C 加大阴极和阳极间的距离D 提高电解时电源电压如果将某离子交换膜电解槽的电解时电压增大到原来的2倍；电解时的电流强度增大到原来的2倍；电解时温度从30C提高到60C ,则电解速率壹定会达到原来2倍的是其原因是：。解析：电解氯化钠的速率和单位时间通过的电量、离子迁移的速率有关。依据电解反应原理阳极

8、反应：2CI 2e> Cl2 f （氧化反应）；阴极反应：2H+ + 2e> H2 f （仍原反应）； 电解饱和食盐水的总反应能够表示为：阳极产生的 CI2不易腐蚀金属钛；既能防止阴极产生的H2和阳极产生的CI2相混合而引起爆炸，又能避免氯气和氢氧化钠溶液作用而影响烧碱的质量。由之上的知识很容易判断出A，B，D能是反应速度加快。实质上就是单位时间内流过电路的电量。当电解时电压增大到原来的2倍，电解池的电阻可能发生变化，电解时的电流强度不壹定增大到原来的2倍；电解时温度从 30C提高到60C,电解池的内阻会有所降低，但且不壹定恰好降低为原来的壹半；当电解时的电流强度增大到原来的2倍，

9、单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的 2倍。专题预测和训练壹、选择题1.关于电解NaCI水溶液，下列叙述正确的是A 电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B .若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色C 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D 电解壹段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性2 是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是A .蒸馏法是海水淡化的方法之壹B .淡水的密度小于海水的密度C .融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少D. 0C之上，温度越高，水的密度越小3 列广告用语在科学上没有错误的

10、是A .这种饮料中不含任何化学物质B .这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子C 这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素D .没有水就没有生命4 .时间烧沸的天然水不宜喝的主要原因是A .水中的氧气少了 B .水中的亚硝酸盐浓度大了C .水中的钙镁离子多了D .水中的二氧化碳多了5某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的壹种无机高分子混凝剂的化学式可表示为AI2(0H)nCIm yH20X，式中 m 等于A . 3-nB . 6-nC . 6+nD . 3+n6 某学生想制作壹种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化 钠溶液，通电时，为使 CI2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设

11、 计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是b为负极; b为正极; b为阴极; b为阳极;NaCIO 和 NaCI NaCIO 和 NaCI HCIO 和 NaCI HCIO 和 NaCIA . a为正极，B . a为负极，C. a为阳极，D . a为阴极，二、填空题7 往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在 某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：精制卤水中的 MgCI2和适量石灰乳反应合成碱式氯化镁 Mg(OH)2-xClx mH2O ，反应 的化学方程式为合

12、成反应后，继续在 393K523K下水热处理8h，发生反应：:Mg(OH)2-xCIx mH2O: =(1-)Mg(OH)2+MgCI2+mH2O水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是。阻燃型 Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、和高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中 和此有关的步骤是。已知热化学方程式：Mg(OH)2(s)=MgO(s)+H2O(g); H1=+81.5kJ moI-1AI(OH)3(s)=AI2O3(s)+H2O(g); AH2=+87.7kJ moI-1 Mg(OH)2和AI(OH)3起阻燃作用的主要原因是。 等质量Mg(OH)2和AI(OH)3相比，阻燃效果较好的是，原

13、因是。常用阻燃剂主要有三类：A .卤系，如四溴乙烷；B .磷系，如磷酸三苯酯；C .无机类，主要是Mg(OH)2和AI(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是(填代号),理由是。8. 海带中含有丰富的碘。为了从海中提取碘，某研究性学习小组设计且进行了以下实验： 请填写下列空白：(1) 步骤灼烧海带时，除需要三脚架外，仍需要用到的实验仪器是(从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写在空白处)。A .烧杯B.坩埚C.表面皿D .泥三角E.酒精灯F.干燥器(2) 步骤的实验操作名称是；步骤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是。(3) 步骤反应的离子方程式或

14、。（4）步骤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是（5）请设计壹种检验提取碘后的水溶液中是否仍有单质碘的简单方法：9. 海带中含有丰富的碘， 壹般以I存在，可用离子交换法来提取海带中的碘，其步骤如下： 用水浸泡海带，浸出液中含I-和褐藻糖胶。 用溶液调节浸出液的 pH 至 12左右， 使褐藻糖胶转化为褐藻糖酸钠而呈絮状沉淀析出， 静 置澄清，用倾析法倾出清液。 用溶液调节清液的 pH 至 1.52，滴入 NaClO ，此时清液变成棕褐色（此时应控制 NaClO 的用量，只使部分I氧化为I2，故无沉淀生成）。a 写出 NaClO 和 I 反应离子方程式此时碘元素主要存在的形式为b 在实际操作中，为什

15、么不能加入过量 NaClO 而 I 使完全氧化（结合以下各步操作考虑这 个问题） 将棕褐色的溶液通过氯型强碱性阴离子交换树脂（以R+ Cl 表示）柱。待溶液全部通过后，树脂呈黑红色，流出液无色，写出上述交换反应方程式： 从柱的下端加入适当浓度的NaOH 溶液，浸没树脂，静置壹段时间以后，树脂恢复为原来的颜色，放出柱中无色液（称 A 液）于烧杯中，此时 A 液中所含的离子有；树脂上的离子有所发生反应的离子方程式为： 将 NaCl 溶液加入柱中，浸没树脂，静置壹段时间以后，慢慢放出无色溶液（称B 液）于另壹烧杯中，此时 B 溶液含有的离子有；树脂上存在的离子有 往 A 液中滴加 H2SO4 溶液且

16、不断搅拌，直到棕黑色沉淀不再继续形成为止，静置澄清， 上述反应的离子方程式是 B液用H2SO4酸化后，滴加NaN02至棕黑色沉淀不再继续形成为止（反应产物中有 N2）,静置澄清。上述反应的离子方程式是： 合且 7、8 俩步所得到的沉淀及少量清液，进行离心分离，得到粗碘，置于放有浓H2SO4的干燥器中进行干燥。粗碘不宜在烘箱中干燥，其原因是10海水是取之不尽的化工原料资源，从海水中可提取各种化工原料。下图是工业上对海水 的几项综合利用的示意图：试回答下列问题： 粗盐中含有 Ca2+、Mg2+、SO42 等杂质，精制时所用试剂为：A盐酸；BBaCI2溶液；CNaOH 溶液； DNa2CO3 溶液。

17、加入试剂的顺序是 电解饱和食盐水时，和电源正极相连的电极上发生的反应为和电源负极线连的电极附近溶液 pH （变大、不变、变小）。若 1mol 电子的电量为 96500C ， 则用电流强度为 100A 的稳恒电流持续电解 3 分 13 秒，则在俩极上共可收集到气体 mL（ S.T.P） 。若保证电解后饱和食盐水的浓度不变，则可采取的方法是 由MgCI26H2O晶体脱水制无水 MgCI2时，MgC26H20晶体在气氛中加热脱水，该气体的作用是 电解无水 MgCI2 所得的镁蒸气能够在下列气体中冷却。AH2BN2CCO2DO211（ 2005 年高考广东理综）海水占地球总储水量的97.2%。若把海水

18、淡化和化工生产结合起来，既能够解决淡水资源缺乏的问题，又能够充分利用海洋资源。（1）海水中含有大量的氯化钠。氯化钠中的金属元素位于元素周期表第族。（2）目前国际上实用的“海水淡化”主要技术之壹是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏法是（填物理变化、化学变化）工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应式为：食盐+H20t NaOH+H2+CI2(未配平)。该反应中食盐的化学式是。利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1000t ，最少需要消耗食盐t。(4) 近年来有人提出了壹种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气且回收二氧 化硫的方法，该方法的

19、流程如下：写出的化学反应方程式：。 上述亚硫酸氢钠和甲醛经过壹定反应，能够合成俗称“吊白块”(雕白粉)的物质。因吊白 块对人体有害，不能用于食品漂白。其结构简式为：HOCH2SO3Na，根据其结构特点，吊白块能发生的反应有：A .皂化反应B .聚合反应 C.和金属钠反应 D .氧化反应 12工业上从海水中提取溴可采用如下方法：向海水中通入 CI2，将海水中的溴化物氧化，其离子方程式为 。向 上述混合液中吹入热空气， 将生成的溴吹出用 纯碱溶液吸收， 其方程式为将所得溶液中用 H2SO4 酸化，使 NaBr、NaBrO3 中的溴转化为单质溴，再用有机溶剂 提取溴后仍可得到副产品Na2SO4，写出

20、这壹过程的化学方程式这样得到的溴中仍混有少量 CI2 ，怎样除去？ 。13亚氯酸钠(NaCIO2 )是壹种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂 白和杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：已知：NaCIO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaCIO2?3H2O。纯CIO2 易分解爆炸，壹般用稀有气体或空气稀释到10以下安全。(1) 160g/LNaOH 溶液的物质的量浓度为。若要计算该溶液的质量分数，仍需要的壹个条件是(用文字说明)。(2) 发生器中鼓入空气的作用可能是(选填序号)。将SO2氧化成SO3，增强酸性；(b)稀释CIO2以防止爆炸；(c)将Na

21、CIO3氧化成CIO2(3) 吸收塔内的反应的化学方程式为。吸收塔的温度不能超过20 C ,其目的是防止 H2O2分解，写出H2O2分解的化学方程 式。(4) 在碱性溶液中 NaCIO2 比较稳定，所以吸收塔中应维持 NaOH 稍过量，判断 NaOH 是否过量的简单实验方法是。吸收塔中为防止 NaCIO2被仍原成NaCI，所用仍原剂的仍原性应适中。除H2O2夕卜，仍能够选择的仍原剂是(选填序号)。()Na2O2(b)Na2S(c)FeCI2(d)PbO (悬浊液)()从滤液中得到 NaCIO2?3H2O 粗晶体的实验操作依次是(选填序号)。A .蒸馏B.蒸发C.灼烧D .过滤E.冷却结晶要得到

22、更纯的 NaCIO2?3H2O 晶体必须进行的操作是(填操作名称)。三、计算题14. 20 C时食盐的溶解度为 36g，取壹定量该温度下的饱和食盐水用惰性电极进行电解，当 阳极析出11.2L (标准状况)气体时，食盐完全电解，所得溶液密度为1.20g/mL，试计算(1) 电解时，饱和食盐水的质量；(2) 电解后溶液中 NaOH 的物质的量浓度；(3) 要使溶液恢复原状态，需加入多少克什么物质？参考答案1、B2、D3、D4、B5、B6、B 7、 2MgCI2+(2-X)Ca(OH)2+2mH2O=2Mg(OH)2-XCIx mH2O+(2-X)CaCI2除去附着在 Mg(OH)2 表面的可溶性物

23、质 MgCl2 、CaCl2 等。表面处理。Mg(OH)2和AI(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、 稳定性好的 MgO、AI2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。Mg(OH)2Mg(OH)2的吸热效 率为： 81.5kJ mol-1/58g mol-1=1.41kJ g-1AI(OH)3 的 吸热效 率为： 87.7kJ moI-1/78g moI-1=1.12kJ g-1 等质量的 Mg(OH)2 比 AI(OH)3 吸热多。 C 四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的 污染物。无机类阻燃剂 Mg(OH)2 和 AI(O

24、H)3 无烟、无毒、腐蚀性小。8、( 1) BDE (2)过滤蒸馏(3) 2I + MnO2 + 4H + = Mn2 + I2 + 2H2O( 4)苯和水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大( 5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液；观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明仍是单质碘)9、 a. 2I + CIO + 2H + =I2 + CI + H2OI3 b 保留壹部分使I2和形成I3 -,这样既可通过离子交换树脂进行富集，又可增加离子交换 树脂的交换容量压力(此时壹个I3 所占的位置也只相当于壹个I的位置)。如果I全都氧化为I2，则无法在阴离子交换树脂上进行阴离子交换。 RCI + I3 一 R I3+ CI R CI + I 一 R I + CI 所得棕褐色的溶液中含的主要阴离子是I3-、I-,通过氯型强碱性阴离交换树脂时，阴离子和CI 交换。柱上有 R I3呈黑红色，流出液含 CI 呈无色。 IO3 、1(仍有 Na +、OH ) I、OH (仍有 IO3 ) 3I26OH=5IIO33H2O由于I多，交换机率大，所以树脂上离子有I 、OH 。 I、Na+、OH (仍有 IO3 、Cl ) CI 5I + IO3 + 6H + =312 + 3H2O 6I + 2NO2 + 8H + =312