人教版必修二化学与可持续发展自然资源的开发利用优秀奖

《海水资源的开发利用》导学案目标与素养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）自主预习一、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eq\f(2,3)。（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1t海水中金的含量仅为4×10－6g2.海水制NaCl及其他物质海水→粗盐→纯NaCleq\f(电解,)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—制Na、Cl2,—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－＋H2O2＋2H＋=I2＋2H2O海水提溴（1）方法：在预先经过酸化的浓缩海水中，用Cl2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SO2发生作用转化为氢溴酸以达到富集的目的。然后，再用Cl2将其氧化得到产品溴（2）主要的化学原理：Cl2＋2NaBr=Br2＋2NaCl、Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4、2HBr＋Cl2=2HCl＋Br24.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。预习效果验收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MgCl2（熔融）eq\o(=,\s\up9(电解))Mg＋Cl2↑（3）Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－核心突破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eq\x(海水)eq\o(→,\s\up9(浓缩),\s\do8(酸化))eq\x(浓缩海水Br－)eq\o(→,\s\up9(通入Cl2),\s\do8(通入空气、水蒸气))eq\x(吸收塔SO2)eq\o(→,\s\up9(反应后),\s\do8(富集溴))eq\x(HBr、SO\o\al(2－,4))eq\o(→,\s\up9(通入Cl2后),\s\do8(提取Br2))eq\x(Br2、Cl－)（2）主要反应①Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－（氧化）；②Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4（富集）；③Cl2＋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：2KI＋H2O2＋H2SO4=I2＋K2SO4＋2H2O或Cl2＋2KI=2KCl＋I2。对点训练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Cl2D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气答案：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；MnO2与浓盐酸反应制Cl2需要加热，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl（浓）eq\o(=,\s\up9(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，C项错误；Cl2在饱和NaCl溶液中溶解度很小，不能用饱和NaCl溶液吸收尾气Cl2，尾气Cl2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65mg·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20mL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Br2。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Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2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①CaCO3eq\o(=,\s\up9(煅烧))CaO＋CO2↑；②CaO＋H2O=Ca（OH）2；③Ca（OH）2＋MgCl2=Mg（OH）2↓＋CaCl2；④Mg（OH）2＋2HCl=MgCl2＋2H2O；⑤MgCl2（熔融）eq\o(=,\s\up9(电解))Mg＋Cl2↑。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）eq\o(=,\s\up9(电解))2Na＋Cl2↑（制Na、Cl2）；②2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up9(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑（制NaOH、Cl2、H2）；③NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。对点训练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/℃2852714沸点/℃36001412请参考以上数据分析，从海水中提取镁，正确的方法是（）A.海水eq\o(→,\s\up9(NaOH))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up9(电解))MgB.海水eq\o(→,\s\up9(HCl))MgCl2溶液→MgCl2晶体eq\o(→,\s\up9(电解))MgC.海水eq\o(→,\s\up9(石灰乳))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up9(灼烧))MgOeq\o(→,\s\up9(电解))MgD.海水eq\o(→,\s\up9(石灰乳))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up9(HCl))MgCl2溶液eq\o(→,\s\up9(HCl气流))MgCl2（熔融）eq\o(→,\s\up9(电解))Mg答案：D[解答本题既要知道镁是由电解熔融的MgCl2得到，还要知道实际生产中从海水提取MgCl2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MgCl2溶液，再直接蒸发得到MgCl2·6H2OC.在工段④⑤⑥中溴元素均被氧化D.工段①中除去粗盐中的SOeq\o\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸答案：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；MgCl2溶液直接蒸发得不到MgCl2·6H2O，B项错误；反应⑤为Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋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Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入，二是盐酸最后加入，D项错误。]当堂达标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（）、Br2、I2 、Mg、AlC.食盐、淡水 、H2[答案]C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.①②③④C，①②③⑤ D.①②④⑤[答案]A[在氯碱工业中：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up9(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。2NaCl（熔融）eq\o(=,\s\up9(电解))2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3eq\o(=,\s\up9(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。]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[答案]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