开发利用金属矿物和海水资源第二课时

第2课时海水资源的开发利用长沙市第十一中学高一化学2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2020年上学期学习目标

1了解海水淡化的方法,掌握海水蒸馏的原理。

2掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴、海水提碘。

3树立资源环保意识及合理开发意识。一、海水水资源的利用1类型：淡水离子交换蒸馏基础认知长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2海水的蒸馏：基础认知长沙市第十一中学高一化学2020年上学期①主要仪器：A：_________B：_______C：_______②冷凝水的流向：__口进，__口出。③A中加入碎瓷片的目的是_____________。【注意】蒸馏法进行海水淡化属于物理变化。蒸馏烧瓶冷凝器锥形瓶ab防止液体暴沸二、海水中化学资源的开发利用1海水中化学资源的特点：多样性常量元素(99%)：除H、O外，含有_______________、Ca、S、C、F、B、Br、Sr11种元素；微量元素(1%)共计80多种分散性虽然海水中元素种类很多，总储量_____，但许多元素的富集程度_____Cl、Na、、Mg很大很低基础认知长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2海水化学资源的开发利用：方法操作方法海水制盐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。基础认知长沙市第十一中学高一化学2020年上学期方法操作方法海水提溴①方法：在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子使之成为溴单质；②主要的化学原理：______________________海水提碘①流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质②主要的化学原理：__________________Cl22NaBr====2NaClBr2Cl22I====2ClI2基础认知长沙市第十一中学高一化学2020年上学期方法操作方法海水提镁流程：其他利用①提取核能开发中的重要原料___和重水；②开发海洋药物；③_______、波浪能等有待开发的新型能源铀潮汐能基础认知长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【注意】海水中的元素总储量很大，但富集程度很低，故海水化学资源的利用必须有富集的过程。1下列关于海水的知识不正确的是A海水资源的利用包括海水的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海水中的金、铀等元素储量高、浓度低，提炼时，须先富集D海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2下列海洋资源中，属于可再生资源的是A海洋潮汐能B海底多金属结核矿C海滨砂矿 D海水化学资源3中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是A蒸馏B蒸发C过滤D搅拌基础检测1【解析】选B。海水水资源的利用包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却，故B项不正确。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2【解析】选A。海洋潮汐能是可再生资源，金属结核矿、砂矿、海水化学资源属于不可再生资源。3【解析】选B。实验室中的“蒸发”操作是利用水受热易挥发，其中的溶质因溶剂减少而析出的过程，与海水晒盐的原理是相似的。基础检测4下列属于海水化学资源利用的是A海水淡化 B海水冷却循环C海水提溴 D海水发电长沙市第十一中学高一化学2020年上学期5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够从海水中获得的物质是A氯、溴、碘 B钠、镁、铝C纯碱、氢气 D食盐、淡水-形式存在，若将其转化为单质碘，不能使用的物质是2 2 2 基础检测长沙市第十一中学高一化学2020年上学期4【解析】选C。海水淡化、海水冷却循环是利用海水的水资源，海水发电是利用海水的潮汐能和波浪能，A、B、D均不是利用海水的化学资源。5【解析】选D。题目中A、B、C中的物质，只能通过化学变化获得，食盐可以通过海水蒸发结晶得到，淡水可以通过蒸馏得到。6【解析】选D。I-转化成I2，碘元素的化合价升高，故需加入能将I-氧化成I2的氧化剂。Cl2、Br2、H2O2都能氧化I-，而H2O不能，故选D。基础检测一、海水提溴思考探究：从海水中提取溴元素连续发生以下三个反应：①Cl22Br-====Br22Cl-②Br2SO22H2O====2HBrH2SO4③Cl22Br-====Br22Cl-长沙市第十一中学高一化学2020年上学期1海水中溴元素是以溴离子形式存在，只发生反应①就得到单质溴，为什么还设计②③两步反应？2反应②中溴发生什么反应，表现出溴单质的什么性质？拓展提升1生产流程图：长沙市第十一中学高一化学2020年上学期拓展提升2主要过程：长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【易错提醒】1从海水中提取溴的过程中发生了两次Cl2将Br-氧化成Br2的反应，这样设计制取Br2流程的目的是将溴富集。2海水提溴的过程是从溴水中提取溴，并不采用有机溶剂萃取。拓展提升海水提取溴过程中溴单质的吸收方法1SO2吸收法：利用SO2与溴单质发生反应：SO2Br22H2O====H2SO42HBr，再用Cl2氧化HBr。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2碳酸钠溶液吸收法：利用碳酸钠溶液与溴单质发生反应：3Na2CO33Br2====5NaBrNaBrO33CO2↑，再用稀硫酸酸化所得溶液，发生下列反应得到溴单质：5NaBrNaBrO33H2SO4====3Br23Na2SO43H2O。拓展提升-形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图：长沙市第十一中学高一化学2020年上学期1步骤①反应的离子方程式是_________________。2步骤③反应的化学方程式是_________________，从理论上考虑，下列也能吸收Br2的是________。23 3步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因_______________________________________________________。4为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏而得到液溴？_________________。针对训练1【解题指南】解答本题需注意以下两点：1Br2与Cl2都有氧化性，且氧化性Cl2>Br2，能与具有还原性的物质如SO2、FeCl2、Na2SO3等反应。2蒸馏操作中要想得到较纯净的物质，关键是严格控制蒸汽的温度，确保馏分的纯度。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【解析】12问相对简单，读懂流程图，结合学过的方程式，可以写出2Br-Cl2====Br22Cl-，SO2Br22H2O====2HBrH2SO4；只从理论上考虑，NaOH具有强碱性，能吸收Br2，Fe2、具有强还原性也能吸收Br2，但Br2在水中的溶解度较小，不能充分吸收。3温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴气中水蒸气的含量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低。4“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高。经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。针对训练长沙市第十一中学高一化学2020年上学期答案：12Br-Cl2====Br22Cl-2SO2Br22H2O====H2SO42HBrA、B、C3若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴气中水蒸气的含量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低4“溴水混合物Ⅰ”中虽然有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高，而“溴水混合物Ⅱ”实际上是将溴水浓缩了【延伸探究】1上题②～⑤在实验室中可以进行的简化操作为________________________。提示：实验室中采取以下操作：2写出上题2第二个题空四个选项中既能吸收Br2且Br2只作氧化剂的化学反应方程式________________。提示：Na2SO3Br2H2O====Na2SO42HBr或6FeCl23Br2====4FeCl32FeBr3。针对训练2从海水提取溴的过程中，有如下反应：5NaBrNaBrO33H2SO4====3Br23Na2SO43H2O，与上述反应在原理上最相似的反应是Cl2====Br22NaCl33NaAlO26H2O====4AlOH3↓3NaClSO2====3S↓2H2O2H2O====HClHClO长沙市第十一中学高一化学2020年上学期针对训练2【解析】选C。在5NaBrNaBrO33H2SO4====3Br23Na2SO43H2O的反应中，Br-被氧化，氧化产物和还原产物都是Br2，在四个答案中只有C项中被氧化和被还原的元素为不同价态的同一元素硫，氧化产物和还原产物都是单质硫，二者原理相似。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期针对训练3从淡化海水中提取溴的流程如下：长沙市第十一中学高一化学2020年上学期下列有关说法不正确的是3饱和溶液B步骤Ⅲ的离子反应：2Br-Cl2====2Cl-Br2C工业上每获得1molBr2，需要消耗标准状况下Cl2为448LD步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏针对训练3【解析】选C。A项，试剂应选用还原性物质，可用Na2SO3饱和溶液；B项步骤Ⅲ的离子反应：2Br-Cl2====2Cl-Br2；C项工业上每获得1molBr2，需要消耗Cl2大于448L，因为反应过程中有损耗，所以C错误；D项步骤Ⅳ是将Br2的浓溶液中的溴提取出来，因此过程包含萃取、分液和蒸馏。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期针对训练4海水提溴得到的液溴中溶有少量的氯气，除去Cl2应该采用的方法是溶液B通入溴蒸气C加氢氧化钠溶液 溶液长沙市第十一中学高一化学2020年上学期针对训练4【解析】选D。A项，溴单质和氯气均与I溶液反应，且引入I2，错误；B项，通入溴蒸气无法除去氯气，错误；C项，溴单质和氯气均与氢氧化钠溶液反应，错误；D项，氯气与NaBr溶液反应生成溴单质，将氯气除去，正确。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期针对训练二、海带中碘元素的检验及海带提碘1海带中含有碘元素的检验：1实验步骤。2主要反应：2H2I-H2O2====I22H2O长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2海带中提碘：1主要流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。2主要反应：Cl22I====2ClI2。【易错提醒】1海水中的碘的浓度很低，碘一般从海带或一些海藻植物中提取。2由于I2易升华，从碘的有机溶剂溶液中提取时应采用水浴加热，可避免高温下I2的升华。拓展提升1某同学为了验证海带中含有碘元素，拟进行如下实验，请完成相关问题。1第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中不会用到的实验仪器有________填代号。A试管B瓷坩埚C坩埚钳D铁三脚架E泥三角 F酒精灯 G烧杯 H量筒长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2第2步：I-溶液的获取。操作是___________________________________________________________。3第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用________填代号。A浓硫酸 B新制氯水 4溶液 2理由是_____________________________________。4第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含有碘元素。针对训练1【解析】1先分析灼烧固体物质所用的仪器有哪些，然后再选出不会用到哪些仪器。2海带灼烧后的灰烬中含有可溶性碘盐和难溶固体物质。要得到含有I-的溶液，须将灰烬充分溶解，并过滤以除去残渣。3浓硫酸、新制氯水、酸性MnO4溶液、H2O2均能将I-氧化为I2。前三者会引入新杂质，而H2O2的还原产物为H2O，无其他物质生成，所以氧化剂最好选用H2O2。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期答案：1A、G、H2将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤3D双氧水的还原产物为H2O，无污染且不引入新的杂质针对训练2从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作，其中正确的是长沙市第十一中学高一化学2020年上学期针对训练3海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①通入足量Cl2，②将海带灼烧成灰后加水搅拌，③加CCl4振荡，④用分液漏斗分液，⑤过滤。合理的操作顺序是A①②③④⑤B②⑤①③④C①③⑤②④ D②①③⑤④长沙市第十一中学高一化学2020年上学期针对训练4某课外小组将灼烧的海带灰浸泡后过滤，得到澄清的滤液，他们设计了如下几个方案，你认为能证明灼烧的海带灰中含有碘元素的是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，证明不含碘元素长沙市第十一中学高一化学2020年上学期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，证明含有碘元素针对训练2【解析】选D。灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取后的混合液中苯在上层，应从分液漏斗上口倒出，C项错误。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期3【解析】选B。从海带中提取碘经过以下步骤：海带的灼烧，海带灰的溶解、过滤，海带中I-的氧化，I2的萃取分液。4【解析】选D。海带灰中碘元素以I-形式存在，应先加入氧化剂将其氧化为I2，再加入淀粉溶液检验。针对训练三、海水提镁1工艺流程：长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2化学反应：①MgCl2CaOH2====MgOH2