海水资源综合利用与环境保护

教学设计方案

XueDaPPTSLearningCenter非金属及其化合物海水资源综合利用与环境保护核心知识图命题预测本节内容涉及面较广，与科技、生产生活联系密切，关系到社会可持续发展的问题，因此一直是新课标下高考命题的热点，主要考查海水资源的回收利用、环境污染和环境保护及绿色化学等知识。预测海水资源的开发与新能源环境保护、工业生产、社会热点等问题相结合设计成流程图题，集分析、推断、实验、计算于一体，考查知识综合运用的能力、实验能力和计算能力，是今后高考命题的方向。自主复习一、海水资源的开发利用1．水资源的利用2．电解食盐水①电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)；②产物制盐酸：；③制漂白液：。3．镁的提取(1)流程：(2)写出上述标号反应的化学方程式：①；②；③。即时即练海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能二、环境保护与绿色化学1．环境污染(1)环境问题：主要是指由于人类不合理的开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的。(2)“三废”：主要指的污染。(3)大气污染物的来源：的燃烧和工业生产过程中的废气及其携带的颗粒物。2．绿色化学(1)绿色化学：其核心指利用化学原理从上消除和减少工业生产对环境的污染。(2)原子经济性：环氧乙烷的生成，其特点为：反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，原子的利用率达到100%。上述两反应的原子经济性为100%的是。即时即练环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列各词与环境污染无关的是()①温室效应②赤潮③酸雨④光化学烟雾⑤臭氧层空洞⑥潮汐⑦大脖子病⑧水华A．仅⑦⑧B．仅⑥⑦C．⑥⑦⑧D．②⑤⑦自主评估1．世界上60%的镁是从海水中提取的，其提取步骤如下：①把贝壳制成生石灰；②向海水中加入生石灰，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤；④在氯化氢热气流中加热晶体；⑤电解上述所得盐(熔融条件下)。下列说法正确的是()A．向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净B．上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换等四种反应类型C．在氯化氢热气流中干燥晶体是为了加快干燥速度D．步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法2．从化学原理和经济利益角度分析下列从海水中提取镁单质的方法最可行的是()3．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘，提取碘的途径如下所示：下列有关叙述正确的是()A．碘元素在海水中也有游离态存在B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2C．操作A是结晶或重结晶D．B是提纯操作，常用蒸馏或分馏下列说法中不正确的是()A．空气中的臭氧对人体健康有益无害B．光化学烟雾的产生与汽车排放的尾气有关C．倡导人们在购物时使用纸袋或布袋，最好不用塑料袋，是为了防止白色污染D．多用电子邮件、QQ等即时通讯工具，少用传真打印机，属于“低碳生活”方式5．(2013·东北三省高三第一次大联考)当今社会，低碳生活，环境保护、经济的可持续发展越来越受到各国的重视，环境问题已成为世界性热点，下列做法与社会可持续发展理念相违背的是()A．回收地沟油用于制造生物燃料和涂料，提高资源的利用率B．用石灰吸收烟道气中的二氧化硫，制取石膏等产品C．用核电站的余热“热解水制氢”，充分利用废热资源D．大量砍伐原始森林用于造纸，促进地方经济发展6．以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是()A．发展氢能和太阳能B．限制塑料制品的使用C．提高原子利用率，发展绿色化学D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂7．海洋中有大量宝贵资源。被称为“海洋元素”的溴，其工业制法为把海水浓缩得盐卤，然后加热到363K，控制pH为3.5，通入氯气把溴置换出来，然后用一种气体X把溴吹出，再用纯碱溶液吸收，这时，溴转化为溴离子和溴酸根，最后用硫酸酸化，单质溴可从溶液中析出。(1)把溴吹出的气体X，最可能用下面的________(填序号)。A．乙烯B．空气C．氩气D．CO2(2)某同学对上述工艺提出改进意见，认为氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可，你认为其建议是否合理。________(填“是”或“否”)，并说出理由__________________________________。(3)提取溴的工厂往往会因为溴的挥发而造成空气污染，某实验小组准备测定工厂的空气中溴的含量，提供乙醇溶液、蒸馏水、饱和Na2SO3溶液、饱和NaBr溶液，请你为他们设计收集一瓶工厂的空气的方法__________________________________。(4)纯碱溶液吸收溴的化学方程式为________________________________________________，硫酸酸化得到单质溴的离子方程式为__________________________________________________。(5)工业上曾用惰性电极电解盐卤的方法来获取溴，当用惰性电极电解MgBr2溶液时，除得到溴之外，同时还能得到的产品是____________。8．“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，是“预防污染”的根本手段，其主要内容之一是从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负面影响。(1)对废弃物即垃圾的分类处理，属于绿色化学的范畴。请你根据日常生活中所见到的垃圾设计几种处理的方法：________，________，________，________，________。(2)废旧电池的处理尤为重要，如果任意丢弃，主要会造成________。A．水体污染B．大气污染C．资源污染废旧电池的处理方法是________________。(3)下列选项属于“绿色化学”的要求的是________。A．处理废弃物B．治理污染点C．减少有毒物质D．杜绝污染源(4)CO2的含量增多时会造成“温室效应”，________等气体也是造成“温室效应”的常见气体。课堂师生互动考点1溴、碘的提取及碘的检验【生之思】1．海水提溴和海水提碘是否涉及氧化还原反应？2．能否用酒精提取碘水中的碘？3．用H2O2可以将I－氧化成I2，你能写出该反应的离子方程式吗？4．设计实验检验加碘食盐中含有碘元素。【师之导】海水中提取溴、碘的工艺流程1．海水提溴主要方法是空气吹出法。(1)主要流程：(2)主要反应：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(氧化)，Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4(富集)，Cl2＋2Br－=Br2＋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－＋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主要的化学反应原理：Cl2＋2KI=2KCl＋I2。例题1(2012·杭州二模)实验室测定含碘废液中I－的含量以及碘的回收过程如下：Ⅰ.含碘废液中I－含量的测定量取25.00mL废液于250mL锥形瓶中，分别加入5mL2mol·L－1H2SO4和10mL20%NH4Fe(SO4)2·12H2O溶液，摇匀。小火加热蒸发至碘完全升华，取下锥形瓶冷却后，加入10mL2mol·L－1H2SO4，加入几滴二苯胺磺酸钠(用作指示剂)，用0.0250mol·L－1标准K2Cr2O7溶液进行滴定至终点。重复3次，数据记录如下表：(已知反应：①2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2②6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O)次数123滴定体积(mL)19.6019.6519.55Ⅱ.碘的回收取250mL含碘废液于烧杯中加入按上述计算所需的Na2S2O3溶液，并将CuSO4饱和溶液在不断搅拌下滴加到废液中，加热至70℃左右完全反应(已知：2I－＋2Cu2＋＋2S2O32-=2CuI↓＋S4O62-过滤，得到的沉淀按图1进行操作。检查装置的气密性后，从分液漏斗中逐滴加入浓硝酸(注意滴液的速度)完全反应后，过滤，得到粗碘固体产品和滤液。然后按图2进行粗碘的提纯。回答下列问题：(1)在盛有废液的锥形瓶中先加入5mL2mol·L－1H2SO4的目的是________________________。(2)根据滴定有关数据，该废液中I－含量是________g·L－1。在滴定过程中，下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏低的是________。A．终点读数时俯视读数，滴定前平视读数B．锥形瓶水洗后未干燥C．滴定管未用标准K2Cr2O7溶液润洗D．盛标准K2Cr2O7溶液的滴定管，滴定前有气泡，滴定后无气泡(3)在图1锥形瓶中发生反应的化学方程式是____________________________________________________。(4)按图2装置进行粗碘提纯，采用的分离方法是________，a、b为冷凝水进出口，其中________(选填a或b)接水龙头进水。最终得到较高纯度的单质碘。【考点过关】1．我国科学家已实现利用海水提取镁的研究(如下图所示)，其步骤为：①将海水中存在的大量贝壳煅烧成生石灰；②将生石灰制成石灰乳；③将石灰乳加入到海水沉淀槽中经过滤得到Mg(OH)2沉淀；④在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O；⑤将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；⑥电解熔融的MgCl2可得到镁。试回答下列问题：(1)请写出海水提取镁的过程中①⑥反应的化学方程式：①_________________________________________________；⑥_________________________________________________。(2)工业上采用电解熔融的MgCl2的方法制得金属镁，电解槽中阴极的电极反应式为_____________________________。(3)步骤④中的蒸发是利用风吹日晒来完成的，而在实验室中进行蒸发操作需要的玻璃仪器有________、________、________。(4)上述制镁的流程中，可以在降低成本、减少污染方面作出一些工作，请写出其中一点__________________________________________________。(5)若该工厂不再增加原料(干燥剂可循环利用，忽略水蒸气的损失)，利用MgCl2·6H2O同时制取氧化镁、36.5%浓盐酸和无水氯化镁，请你为该厂设计的工艺流程提出合理建议：__________________________。并计算原料的分配最佳物质的量之近似比(制氧化镁所用原料amol、制无水氯化镁所用原料bmol)，则ab≈____________。考点2环境污染与防治绿色化学【生之思】1．pH小于7的雨水是否就是酸雨？形成酸雨的主要气体有哪些？2．造成温室效应的气体是什么？哪些措施能降低大气中CO2的浓度？3．哪些反应类型最能体现“原子经济”的原则，达到原子利用率为100%?4．绿色化学的核心就是治理污染吗？【师之导】一、环境污染与防护1．环境污染的分类与防治(1)大气污染①定义：当大气中某些有毒、有害物质的含量超过正常值或大气的自净能力时，就发生了大气污染。②污染物：主要有颗粒物、硫化物、氮化物、碳的氧化物、碳氢化合物，以及含卤素化合物和放射性物质等。③主要危害：危害人体健康；影响动、植物生长；破坏建筑物和建筑材料；改变世界的气候。④防治的方法和措施：减排；综合治理。(2)水污染①定义：排放的污染物使水和水体的物理、化学性质发生变化，或使生物群落发生变化，从而降低了水体的使用价值的现象。②污染物：重金属、酸、碱、盐等无机化合物；耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤剂等。③防治和治理：控制污水的任意排放；用物理、化学、生物等方法综合治理。(3)土壤污染①定义：进入土壤中的污染物的数量超过了土壤的净化能力，就会引起土壤质量下降的现象。②污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾及工矿业固体废弃物、化肥、农药等；大气沉降物、牲畜的排泄物、生物残体等。③防治的措施：控制和减少污染物的排放；加强工矿企业固体废弃物及城市垃圾的处理和利用。2．常见的环境污染常见名词内容光化学烟雾主要污染物是氮氧化物(NOx)、烃以及烃的衍生物，主要来自于汽车尾气臭氧层空洞高空中的臭氧层对地球生物有保护其免受紫外线辐射的作用，造成臭氧层破坏的主要是NOx和氟氯烃温室效应主要气体是CO2白色污染指废弃塑料制品难于降解而引起的污染水体富营养化大量使用氮肥、磷肥、含磷洗涤剂而使水中富集N、P等植物营养物质，造成“赤潮”或“水华”工业“三废”废水、废气、废渣二、绿色化学1．绿色化学的含义绿色化学又称环境友好化学或清洁化学，是从源头上防止污染产生或把化学过程对环境的负面影响降低到最低程度的化学，绿色化学要求原料和产品无害，在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降到最低程度。2．化学实验绿色化的途径(1)开发绿色实验，如实验室以H2O2分解法制氧取代氯酸钾分解法，实现原料和反应过程的绿色化；(2)防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等；(3)在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量(如降低试剂浓度，减少用量等)，使实验小型化、微型化；(4)对于危险或反应条件苛刻、污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验，可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法；(5)妥善处置实验产生的废物，防止污染环境。3．绿色化学的基本原则(1)防止污染的产生优于治理产生的污染。(2)原子经济性(设计的合成方法应将反应过程中所用的材料，尽可能全部转化到最终产品中)即原子的利用率达到100%。原子的利用率＝期望产物的总质量/生成物的总质量×100%。(3)应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源(在常温、常压下进行)。例题2(2012·南昌市高三调研)小明同学提出下列环保建议：()①用天然石材装修新房一定环保安全；②提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋；③开发生产无汞电池；④提倡使用手帕，减少使用餐巾纸；⑤开发无磷洗涤剂。你认为其中可以采纳的是()A．全部B．②④⑤C．③④⑤ D．①③④⑤【考点过关】2．在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为目标产物，即原子利用率为100%。在下列反应类型中：①置换反应②化合反应③分解反应④取代反应⑤加成反应⑥消去反应⑦加聚反应⑧缩聚反应以上反应类型能体现这一原子经济原则的是()A．①②⑤B．②⑤⑦C．⑦⑧ D．只有⑦学科素养提升无机框图推断题的解题技巧无机框图推断题结构紧凑，文字表述少，包含信息多，综合性强，思维能力要求高，是多年考查元素化合物知识的热点题型。主要考查考生观察、分析、推理、获取信息的能力。1．解题方法技巧无论推断题属于哪种形式，均遵循的推断思路是：迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“题眼”，题眼由点到面、随时检验，注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推)，验证结论。解题的关键是仔细审题，依据物质的特性或特征转化来确定“题眼”，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。推断题的解题方法及推理过程可表示如下：2．常见解题“题眼”(1)结构特征：①10电子微粒：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4+、H3O＋、F－、O2－、N3－、OH－、CH4、NH3、H2O、HF等。②18电子微粒：K＋、Ca2＋、Cl－、S2－、HS－、H2S、HCl等。③微粒的半径：H原子半径最小，短周期元素中Na原子半径最大(稀有气体元素除外)，每一周期中卤素的原子半径最小。④常见变价金属：Fe、Cu。(2)物质的特征颜色：①有色气体：Cl2为黄绿色，NO2为红棕色。②有色固体：S、Na2O2、AgBr为淡黄色，AgI为黄色，FeO、Fe3O4、CuO、MnO2为黑色，Fe2O3为红棕色，Fe(OH)2为白色，Fe(OH)3为红褐色，Cu(OH)2为蓝色，CuSO4·5H2O为蓝色，Cu2O为红色。③有色溶液：Cu2＋(蓝)、Fe2＋(浅绿)、Fe3＋(黄)、MnO4－(紫)、Fe(SCN)3(红)。(3)状态特征：①液态单质：Br2、Hg。②液态氢化物：H2O、H2O2。(4)物质的特殊性质或特殊组成：①既能与强酸反应又能与强碱反应：Al、Al2O3、Al(OH)3、NH4HCO3、NaHCO3等。②既能与强碱水溶液反应生成氢气，又能与氢氟酸反应生成氢气：硅(硅是半导体材料)。③氢氧化钙在水中的溶解度随温度的升高而减小。④单质C与SiO2的反应等。⑤氨气、氯化氢极易溶于水，氨气可作制冷剂。⑥组成为A2B2型的物质可能为Na2O2、H2O2、C2H2等。(5)特殊反应现象：①焰色反应：Na＋(黄色)、K＋(紫色)。②使品红溶液褪色的气体：SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。③白色沉淀Fe(OH)2置于空气中最终转变为红褐色Fe(OH)3沉淀(由白色→灰绿色→红褐色)；遇SCN－颜色无明显变化，通入Cl2后显红色的是Fe2＋。④在空气中变为红棕色：NO。⑤气体燃烧火焰呈苍白色：H2在Cl2中燃烧；在空气中点燃呈蓝色或淡蓝色：CO、H2、CH4。⑥使湿润的红色石蕊试纸变蓝：NH3。⑦使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝：Cl2、Br2、FeCl3、碘水等。⑧两气体接触出现白烟：HCl和NH3；固体与气体反应产生白烟：钠在氯气中燃烧。⑨遇OH－生成红褐色沉淀、遇SCN－显红色的是Fe3＋。⑩Br2在水中显橙黄色，在有机溶剂中显橙红色，I2在水中显深黄色，在有机溶剂中显紫红色。⑪滴加顺序不同，现象不同：AlCl3和NaOH、NaAlO2和HCl、Na2CO3和HCl、AgNO3和NH3·H2O等。(6)物质间的转化关系：①直线型转化关系：金属(如钙)碱性氧化物碱盐非金属(如碳)酸性氧化物酸盐ABCD(酸或碱)，满足此关系的有：NH3、N2、S、H2S、C、Na。②交叉型转化关系：③三角型转化关系：(7)常用到催化剂的反应：氯酸钾分解制氧气(二氧化锰)、过氧化氢分解(二氧化锰)、二氧化硫氧化成三氧化硫(五氧化二钒)、氨的催化氧化、氮气与氢气合成氨。典型例题(2012·四川高考)下列框图中的字母分别代表一种常见的物质或其溶液，相互之间的转化关系如下图所示(部分产物及反应条件已略去)。已知A、B为气态单质，F是地壳中含量最多的金属元素的单质；E、H、I为氧化物，E为黑色固体，I为红棕色气体；M为红褐色沉淀。请回答下列问题：(1)B中所含元素位于周期表中第________周期第________族。(2)A在B中燃烧的现