海洋资源利用与海洋化工.docx

1、专题十第三讲海洋资源利用与海洋化工2007新考纲测试目标和能力要求了解海水的综合利合。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，其中己发现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 们己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、漠、碘、钾、 铀和重水等)，其中有的资源己进入工业化生产，有的正在研究之中。海水蒸发例1、(2004年广东卷第20题)海水的综合利用可以制备金属镁，其流程

2、如下图所示:MgCh 箜母液一MgCOHh盐酸'浓MgCh6HQ 贝壳整CaoK石灰乳若在空气中加热MgCl2-6H2O,生成的是Mg(OH)Cl或MgO,写出相应反应的化学方 程式o用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HC1气流中加热MgCl2-6H2O Ht，能得到无水MgCk，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棒的目的；溶解时：o过滤时：o蒸发时：°解析：本题以海水制取金属镁为载体，

3、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：MgCl2-6H2O = Mg(OH)Cl+HCl t +5H2O t、MgCl2-6H2O = MgO+HCl t +5H2O t 或 Mg(OH)ClA MgO+HCl t。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。 要得到无水氧化镁，必须防止其水解。根据氯化镁水解显酸性，干燥的HC1气流可以抑 制MgCi2水解，同时能带走MgCl2-6H2O受热产生的水气。第(2)问考查了除杂的基本操作：粗略看都为碱，无法通过反应除去

4、Ca(OHM，仔细 分析两种物质的性质差异，发现Mg(OH)2难溶而Ca(OH)2微溶。利用这一性质差别，可以 加入MgCl2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 ） MgCI2-6H2O=Mg（OH）Cl+HCl t +5HQ t MgCl2-6H2O=MgO+HCl t +5H2O t或Mg（OH）Cl=MgO+HCl t 在干燥的HC1气流中，抑制了 MgCk水解，且带 走MgCl2-6H2O受热产生的水气，故能得到无水MgCh

5、o（2）加入MgCl2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、我国首创以铝一空气一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、负极反应分另U为：O解析：AI、02 （空气）之间的氧化还原反应为：4AI + 3O2=2A12O3 ，将该反应与 原电池的原理、A1的导电性等知识进行综合分析可知，铝既是负极反应物，又是负极材料， 。2是正极反应物，正极材料应该选择

6、还原性比A1弱的导电性强的材料，如石墨等。A1、 02的氧化反应、还原反应分别为：Al： Al-3e- = Al3+ （X4）4Al-12e = 4A13+02： Ch + 2H2O + 4C = 4OH （X3）3O2 + 6H2O + 12c" = 12OH-答案:负极材料为铝，正极材料为石墨。负极反应：4Al-12e = 4A13+正极反应：302 + 6H2O + 12c = 12OH例3、氢氧化钠是一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箕化钠,我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽。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

7、式：阳极：;阴极：;总反应：。离了交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极，其原因是。阴极-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.加大阴极与阳极间的距离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30°C提高到60°C,则电解速率定会达到原来2倍 的是其原因是：，解析：电解氯化钠的速率与单位时间通过的电量、高子迁移的速率有关。依据电解反 应原理阳极反应：2Cr-2e_-*C

8、l2 t （氧化反应）；阴极反应：2H+2c_-H2t （还原 反应）；电解饱和食盐水的总反应可以表示为：电解2Nad + 2H2。= 2NaOH + H2 t + Cl2 t阳极产生的Cb不易腐蚀金属饮；既能防止阴极产生的田和阳极产生的C12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。由以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一定增大到原来的2倍；电解时温度从30°C提高到 60°C,电解池的内阻会有所降低，但并不一定恰好降低为

9、原来的一半；当电解时的电流强度 增大到原来的2倍，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。 专题预测朝II练一、选择题1. 关于电解NaCl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酰试液，溶液呈无色D. 电解一段时间后，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. 蒸僧法是海水淡化的方法之一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. 0

10、°C以上，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是A. 这种饮料中不含任何化学物质B. 这种蒸馅水绝对纯净，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。水处理中使用的一种无机高分了混凝剂的化学式可表示为 Al2(OH)Clm yH2OX,式中 m 等于6.A. 3-nB. 6-nC. 6+nD. 3+n某学生想制作一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

11、，通电时，为使C12被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设 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A.B.C.D.a为正极, a为负极, a为阳极, a为阴极,b为负极：NaClO和NaCl b为正极：NaCIO和NaCI b为阴极；HC1O和NaCl b为阳极；HC1O和NaCl电源b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：石灰乳I合成If 17k执外理If I对德If bk泠 If 成面外卫I! If

12、 I讨滤7k游If I干握 精制卤水精制卤水中的MgCh与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁Mg(OH)2_xCkmH2O, 反应的化学方程式为o合成反应后，继续在393K523K下水热处理8h,发生反应： Mg(OH)2-xCIxmH2O =(l-£)Mg(OH)2+ £MgCl2+mH2O22水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是。阻燃型Mg(0H)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺 流程中与此有关的步骤是。己知热化学方程式：M g (O H) 2 (s)=MgO(s)+H2O(g) ； Hi=+81.5kJmol1 2AI(OH)3(s)= 一 A12

13、0i(s)+ 2 H2O(g)； H2=+87.7kJmor I2 2 Mg(OH)2和A1(OH)3起阻燃作用的主要原因是。 等质量Mg(OH)2和A1(OH)3相比，阻燃效果较好的是， 原因是0常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四漠乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无 机类，主要是Mg(OH)2和A1(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并进行了以下实验：请填写下列空白：(1) 步骤灼烧海带时，除需要三脚架外，还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

14、 B. W芮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o(4) 步骤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是。(5) 请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还有单质碘的简单方法：9. 海带中含有丰富的碘，一般以存在，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1.5-2,滴入NaClO,此时清液变

15、成棕褐色（此时应控制NaClO 的用量，只使部分氧化为如 故无沉淀生成）。a写出NaClO与I一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，为什么不能加入过量NaClO而使完全氧化（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+-CF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-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，静置一段时间以

16、后，慢慢放出无色溶液（称B液）于另一烧杯中，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溶液并不断搅拌，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NaNO2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： 合并7、8两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：粗盐"SfiUNaCl饱和溶液速套

17、烧诚喝盐酸海永盘:过滤1滤液玉必Mg（OH）2_Mg"H2O魁也MgCb剑5*甥试回答下列问题： 粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO?等杂质，精制时所用试剂为：A盐酸；B BaCh溶液;C NaOH溶液；DNazCCh溶液。加入试剂的顺序是 电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为与电源负极线连的电极附近溶液pH（变大、不变、变小）。若Imol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，则在两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MgCl2-6H2O晶体脱水制无水MgCh时，MgCl2

18、.6H2O晶体在气氛中加热脱水，该气体的作用是 电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列气体中冷却。A H2 B N2 C CO2 D O211. （2005年高考广东理综）海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结 合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。（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”主要技术之一是蒸儒法。蒸儒法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸偶法是（填物理变化、化学变化）（3）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+也0 NaOH+H2+

19、Cl2 （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10001,最少需要消耗食盐to（4）近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收 二氧化硫的方法，该方法的流程如下：氧化钠溶液电解氢化钠溶液氢气'含SO?康气亚硫酸氢钠氢化钠（原料）回收so2氢气J写出的化学反应方程式：上述亚硫酸氢钠与甲醛经过一定反应，可以合成俗称“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.与金属钠反应D.氧化反应12.工业上从海水

20、中提取漠可采用如下方法：向海水中通入C12 ,将海水中的漠化物氧化，其离子方程式为向上述混合液中吹入热空气，将生成的浪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、NaBrO中的漠转化为单质漠，再用有机溶 剂提取漠后还可得到副产品Na2SO4,写出这一过程的化学方程式这样得到的浪中还混有少量C12,怎样除去？ 。13.亚氯酸钠（NaClOQ是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的 漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：NaC103H20稀 H2SO4己知：NaCICh的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2-3H2Oo

21、纯CIO?易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。（1）160 g/L NaOH溶液的物质的量浓度为。若要计算该溶液的质量分数，还需要的一个条件是 （用文字说明）。（2）发生器中鼓入空气的作用可能是 （选填序号）。（a）将SO2氧化成SO”增强酸性；（b）稀释CIO?以防止爆炸；（c）将NaClO3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O(4) 在碱性溶液中NaClO,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o(5) 吸收塔中为防

22、止NaCKh被还原成NaCL所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外，还可以选择的还原剂是 (选填序号)。(a) Na2O2 (b) Na2S (c)FeCI2 (d)PbO (悬浊液)(6) 从滤液中得到NaCIO2-3H2O粗晶体的实验操作依次是 (选填序号)。A.蒸循 B.蒸发 C.灼烧 D.过滤 E.冷却结晶要得到更纯的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,取一定晟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)

23、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、B 6、B7、(l)2MgC12+(2-X)Ca(OH)2+2mH2O=2Mg(OH)2.xCkmH2O+(2-X)CaC12除去附着在Mg(OH)2表面的可溶性物质MgCh、CaCl2等。表面处理。(4)Mg(OH)2和A1(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)2 Mg(OH)2 的吸热效率为：81.5kJmol '/58gni

24、ol-L1.41 kJg1 A1(OH)3 的吸热效率 为:87.7kJmol-i/78gmor=1.12 kJ g1 等质量的 Mg(OH)2 比 A1(OH)3 吸热多。C四漠乙烷、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A1(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小。8、(1) BDE (2)过滤 蒸循(3) 2C+MnO2+4H+ = Mn2+ 4-12+2H2O(4) 苯与水互不相溶；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，说明还是单质碘)9、a. 2F+C1

25、O +2H+=I2+Cr + H2O hb.保留一部分使I2与形成I3一，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(此时一个13所占的位置也只相当于一个的位置)。如果全都氧化 为【2,则无法在阴离子交换树脂上进行阴离子交换。 RCI + I3 JRh+c RCI+r-*Ri+cr所得棕褐色的溶液中含的主要阴离子是I ,通过氯型强碱性阴离交换树脂时，阴离子 与c交换。柱上有r-i3呈黑红色，流出液含cr呈无色。 103一、r (还有 Na+、OK) r> OH-(还有 1。3一)312+6OH=5r+1。3 - + 3H2O 由于多，交换机率大，所以树脂上离了有、OHL 、Na_、OH (还有 103_、CD Cl"®5F+IO3+6H*=3I2+3H2O®