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1、第16讲海水资源的开发利用环境保护与绿色化学【考纲要求】1.了解海水的综合利用。2.了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境等)。4.了解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。考点一|海水资源的开发利用(基础送分型自主学习)授课提示：对应学生用书第79页巩固教材知识1海水资源的利用(1)海水资源的利用：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却(2)海水的淡化方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等2氯碱工业(1)流程：海水NaClNaOH、Cl2、H2。(2)电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2
2、H2。(3)氯碱工业制盐酸：Cl2H22HCl；制漂白液：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。3从海水中提镁(1)制熟石灰：CaCO3CaOCO2，CaOH2O=Ca(OH)2。(2)沉淀：MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2。(3)酸化：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O。(4)蒸发结晶：析出MgCl26H2O。(5)脱水：在氯化氢气流中使MgCl26H2O脱水制得无水氯化镁。(6)电解：电解熔融氯化镁制得镁。4从海水中提溴(1)浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br得到浓缩。(2)氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化为Br2，反应的离子方程式为2BrCl2
3、=2ClBr2。(3)富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为SO2Br22H2O=2HBrH2SO4。(4)提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。5从海带中提碘(1)教材实验海带中含有碘元素的检验II2的离子方程式2H2IH2O2=I22H2O。(2)海带中提碘II2的离子方程式2ICl2=I22Cl。6海水其他资源的开发利用(1)从海水中提取核能开发的重要原料：铀和重水。(2)潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。7正误判断，正确的打“”，错误的打“”。(1)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。()(2)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法
4、、明矾净化法等。()(3)蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠。()(4)海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应。()(5)将氯化镁晶体(MgCl26H2O)直接加热可制得无水氯化镁。()(6)从海水中提取溴的工艺流程中两次出现BrBr2的过程，其目的是将海水中的溴元素富集。()(7)实验室从海带中提取单质碘的方法是：取样灼烧溶解过滤萃取。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)练透基础小题 1由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：在一定条件下脱水干燥；加熟石灰；加盐酸；过滤；浓缩结晶。其先后顺序正确的是()ABC D答案：A2目前，从海水中提取的溴占世界溴年产量的
5、左右，常用的方法之一是用氧化剂把Br氧化成单质溴，再通入热空气将溴蒸气吹出，这一反应中常用的氧化剂是()AO2 BCl2C浓硫酸 D浓硝酸答案：B3下列有关海水综合利用的说法正确的是()A电解饱和食盐水可制得金属钠B海带提碘只涉及物理变化C海水提溴未涉及氧化还原反应D海水提镁涉及复分解反应答案：D4工业上制备相关物质，涉及的反应原理及部分流程较为合理的是()A制取镁：海水Mg(OH)2MgOMgB冶炼铝：铝土矿NaAlO2无水AlCl3AlC制溴：浓缩海水Br2HBr(aq)Br2D制碘：海带海带灰I2(aq)I2答案：C5溴主要以Br形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备Br2的操作步骤
6、为一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等用硫酸酸化步骤得到的混合物完成下列填空：(1)Cl2氧化Br应在_条件下进行，目的是为了避免_。(2)Br2可用热空气吹出，其原因是_。(3)写出步骤所发生的化学反应方程式：_。用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是_。步骤的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为_。答案：(1)酸性氯气与碱发生歧化反应(或Br2歧化)(2)Br2易挥发(或Br2沸点低)(3)5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O防止在酸性条件下，溴酸钠将Cl氧化为氯气，影响
7、生成溴的纯度溴具有强氧化性(或强腐蚀性)考点二|环境污染与绿色化学(基础送分型自主学习)授课提示：对应学生用书第80页巩固教材知识1常见环境污染问题(1)大气污染物：氮氧化物污染、硫氧化物污染、碳氧化物污染、粉尘污染。(2)温室效应：因大气温室气体(二氧化碳、氟氯烃、甲烷等)含量增大而形成。(3)光化学烟雾：氮氧化物(NO、NO2)和碳氢化合物在紫外线照射下，会发生一系列光化学反应，产生一种浅蓝色的烟雾光化学烟雾。(4)雾霾：空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物(PM)这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重
8、雾霾天气污染的罪魁祸首。(5)酸雨：酸雨是pH小于5.6的酸性降水。由二氧化硫、氮氧化物等酸性气体进入大气后溶于水而形成。(6)水污染：由工业三废的不达标排放，农药和化肥的滥用及生活污水的任意排放引起。如赤潮是由氮、磷等营养盐类(如化肥、含磷洗涤剂等)的大量使用造成水体富营养化，水生植物疯长而使水体缺氧，产生有毒物质使水质恶化。(7)白色污染：由不可降解塑料造成的污染，它在自然状态下不能分解。(8)重金属污染：含铅汽油的汽车会通过尾气排放铅，工业废水与废弃电池中的镉或汞会污染土壤和水源，再通过农作物进入人的食物链，重金属在人体内长期积蓄难以排除，能损害神经系统、造血功能，引起多种疾病。2环境保
9、护的措施(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。(3)回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。3绿色化学(1)核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。(2)最高目标：原子利用率为100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产品。练透基础小题 题点一环境污染与保护1下列有关环境问题的叙述正确的是()A赤潮、白色污染、绿色食品都与相关物质的颜色有关B地震发生后，灾区急需大量消毒剂，其中SO2可用于环境消毒C在空气质量日报中CO2含量属于空气污染指数D我国禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是铅对环境有污染答案：D2化学与环境密切相
10、关，下列有关说法正确的是()ACO2属于大气污染物B酸雨是pH小于7的雨水CCO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成D大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧解析：SO2及氮的氧化物是导致酸雨形成的主要物质，而CO2是造成温室效应的主要物质，C错误；CO2无毒，不属于大气污染物；酸雨是pH小于5.6的降水。答案：D3PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5106 m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)。下列有关说法正确的是()APM2.5又称可入肺颗粒物，对人体健康无害BPM2.5在空气中一定能产生丁达尔效应C开发利用新能源，实施“低碳经济”，可减少PM2.5的产生DPM
11、2.5中含有的铅、铬、砷等元素均为主族元素解析：PM2.5粒子半径小，易附带有毒、有害物质，且在大气中停留时间长，因而对人体健康有害，A项错误；PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，颗粒物直径不一定在胶体粒子直径(1100 nm)的范围内，因而在空气中不一定能产生丁达尔效应，B项错误；铅、砷等元素为主族元素、铬为副族元素，D项错误。答案：C4下列有关环境问题的说法正确的是()A燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B臭氧的体积分数超过104%的空气有利于人体健康CCO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在D含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染解析
12、：由CaCO3CaOCO2，2CaO2SO2O2=2CaSO4，A项正确；低空臭氧浓度过大对人体有害，B项错误；2NOO2=2NO2，故NO在空气中不能稳定存在，C项错误；水体含磷量高，会导致水体富营养化，D项错误。答案：A备考提醒主要的大气污染物及其危害大气污染物主要成分危害可吸入颗粒物大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂硫的氧化物SO2、SO3酸雨氮的氧化物NO、NO2光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层碳的氧化物CO降低血液的输氧能力碳氢化合物CH4、CxHy等光化学烟雾氟氯代烃CF3Cl(氟利昂)等温室效应、破坏臭氧层题点二绿色化学5以下反应最符合绿色化学
13、原子经济性要求的是()A乙烯聚合为聚乙烯B甲烷与氯气制备一氯甲烷C以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜D用二氧化硅制备高纯硅答案：A6下列生产工艺不能体现“绿色化学”思想的是()A海水提镁：用电解MgCl2(熔融)产生的Cl2制取盐酸B工业制硫酸：提高尾气排放的烟囱高度C工业制胆矾：使用稀硫酸、双氧水溶解铜D火力发电：在燃煤中加入适量生石灰解析：A项，用电解MgCl2(熔融)产生的Cl2制取盐酸，实现有毒气体的利用，减少污染，能体现“绿色化学”思想。B项，工业制硫酸中提高排放尾气的烟囱高度，不能减少尾气的排放，不能体现“绿色化学”思想。C项，工业制胆矾采用稀硫酸、双氧水溶解铜，不仅可以减少尾气排放，且
14、提高了硫酸的利用率，能体现“绿色化学”思想。D项，火力发电时，在燃煤中加入适量生石灰，可以减少SO2的排放，能体现“绿色化学”思想。答案：B7“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如6CO26H2OC6H12O66O2CO23H2CH3OHH2OCO2CH4CH3COOH2CO26H2CH2CH24H2O关于以上反应的说法，不正确的是()A反应是最节能的，同时原子利用率最高B反应是最节能的，反应的原子利用率最高C在反应中，CO2作为氧化剂D反应
15、得到的产物可以作为生产塑料的原料答案：A真题发掘知识串联串线索固双基回扣关键知识以“海水的开发利用过程”为载体串联海水资源开发利用的相关知识授课提示：对应学生用书第81页高考载体(2015全国高考课标卷)海水开发利用的部分过程如下图所示：知识串联高考还可以这样考(1)向苦卤中通入Cl2是为了制取溴，写出反应的离子方程式：_。(2)步骤中加入的沉淀剂是NaOH还是Ca(OH)2？_。其原因是什么？_。(3)步骤中得到的溴浓度低，需富集，因此，步骤得到的溴蒸气可用SO2吸收，该反应的离子方程式为_。(4)灼烧氯化镁晶体(MgCl26H2O)时为什么要在HCl的气流中进行？_。(5)步骤得到的粗盐中
16、含有Ca2、Mg2、SO，设计实验精制食盐(除去Ca2、Mg2、SO)：_。答案：(1)2BrCl2=Br22Cl(2)Ca(OH)2Ca(OH)2廉价(3)Br2SO22H2O=4HSO2Br(4)抑制MgCl2的水解(5)精制食盐水的过程为课时作业(授课提示：对应学生用书第273页)1下表中的污染与其来源不对应的是()ABCD污染白色污染PM2.5氮氧化物水体富营养化来源废弃塑料化石燃料燃烧汽车尾气石油化工废弃物答案：D2为了“让生态环境越来越好”，下列选项中的做法全部正确的是()合理开发利用可燃冰全面关停化工企业研发易降解的生物农药改进汽车尾气净化技术ABC D答案：B3下表中解决相对应
17、的环境问题所采取的措施不科学的是()环境问题措施A臭氧空洞限制氟氯烃类物质的生产量和消耗量B酸雨改变能源结构，减少二氧化硫和氮氧化物的排放量C白色污染回收利用废旧塑料，开发可降解塑料D水体富营养化禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥解析：氟氯烃是造成臭氧空洞的主要原因；减少二氧化硫、氮氧化物的排放有利于控制酸雨的产生；对废旧塑料回收利用及开发可降解塑料制品均有利于减少白色污染；禁止施用氮肥不符合农业现状，故D项不科学。答案：D4“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应，不符合绿色化学概念的是()A消除硫酸厂尾气排放：SO22NH3H2O=(NH4)2SO
18、3B消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染：NONO22NaOH=2NaNO2H2OC制CuSO4：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2OD制CuSO4：2CuO22CuOCuOH2SO4(稀)=CuSO4H2O解析：C选项在制备CuSO4产物的同时，会生成大气污染物SO2，并且制得相同量的CuSO4时，消耗H2SO4的量也比D选项多。答案：C5(2017河北唐山质检)“绿色化学”实验已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是()实验室中收集氨气采用图甲所示装置实验室中做氯气与钠反应实验时采用图乙所示装置实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验实验室中采用图丙所示装
19、置进行铜与稀硝酸的反应A BC D解析：因为氨气的密度比空气小，实验室用向下排空气法收集氨气，氨气溶于水呈弱碱性，可以使滴有酚酞的水变红，符合“绿色化学”；氯气有毒，与钠反应后，多余的氯气被碱液吸收，符合“绿色化学”；铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒，一氧化氮可以用气球收集，符合“绿色化学”；浓盐酸和浓氨水都易挥发，不符合“绿色化学”。答案：C6NaCl是海水中含量最多的盐，除食用外，它还是海洋化学工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是()烧碱纯碱金属钠氯气盐酸A全部 B只有C只有 D只有解析：海水中得到NaCl以后，以NaCl为原料电解饱和食盐水可制取NaOH、Cl2和H2，并以它
20、们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，2NaCl(熔融)2NaCl2，2NaOHCO2=Na2CO3H2O，Cl2H22HCl。答案：A7实验室从海带灰中提取碘的操作过程，仪器选用不正确的是()A称取3 g左右的干海带托盘天平B灼烧干海带至完全变成灰烬蒸发皿C过滤煮沸后的海带灰水混合液漏斗D用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘分液漏斗答案：B8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，
21、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：D9从海水中提取镁的工艺流程如图所示，下列说法正确的是()A在实验室进行的操作需用到坩埚、坩埚钳、玻璃棒、酒精灯B步骤电解MgCl2时，阴极产生H2C步骤应将晶体置于HCl气体氛围中脱水D上述工艺流程中的反应均未涉及氧化还原反应答案：C10如图所示为一种用蒸馏法淡化海水的流程，已知减压可以降低水的沸点。下列说法不正确的是()A从处进入的海水的作用为冷却B从处流出的浓海水直接排放到海洋中C从处流出的淡水还不能直接饮用D从处通入热蒸
22、气是加热海水，使之蒸发答案：B11大气平流层中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷剂氟利昂在紫外线作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及其他发动机尾气中的NO也能加快O3的分解，反应式如下：NOO3=NO22O；NO2O=NOO2。请你写出总的反应式：_；其中NO的作用是_和_。答案：O3O2O还原剂催化剂12SO2主要来自于硫酸工厂的废气和含硫矿物的燃烧。(1)若用Na2SO3溶液来吸收工厂的SO2尾气，加热吸收液可获得高浓度的NaHSO3，变废为宝。写出主要的化学方程式：_。(2)为除去燃料中的硫，可采用如图脱硫工艺。写出主
23、要的化学方程式：_。答案：(1)SO2H2ONa2SO32NaHSO3(2)CaOSO2CaSO3,2CaSO3O22CaSO413某化学兴趣小组的同学通过如下实验提取海带中的碘：粉碎海带，加一定量的氢氧化钾溶液后高温灰化；用水浸泡海带灰，过滤；用盐酸酸化滤液，加入碘酸钾(KIO3)氧化溶液中的碘离子(I)，生成碘单质；用四氯化碳溶液萃取水溶液中的碘。请回答下列问题：(1)实验步骤中相关的离子方程式为_。(2)实验步骤中也可用H2O2代替KIO3相关的离子方程式为_。(3)检验用四氯化碳萃取碘后的水溶液是否还有碘单质的实验方法是_。答案：(1)5I6HIO=3I23H2O(2)H2O22H2I
24、=I22H2O(3)取少量萃取后的水溶液，加入几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则说明有碘，若溶液不变蓝，则说明无碘14当今世界各国充分认识到海洋资源的重要性，海水的综合利用是当今的热点话题之一。(1)利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧过程中排放的SO2造成的一系列环境问题。其工艺流程如图所示：天然海水吸收含硫的烟气后，需要用氧气进行氧化处理，其反应的化学方程式是_，氧化后的海水需要加入NaOH，与之混合后才能排放。该操作的主要目的是_。(2)利用氯碱工业产品来处理含SO2的烟气的流程如图所示：“吸收装置”中发生反应的离子方程式是_。上述流程中循环利用的物质是_。(3)空气吹出法是最早工业化海水提溴的方
25、法，适合从低浓度含溴溶液中提取溴。通入空气吹出Br2，并用Na2CO3吸收的目的是_；反应中每生成3 mol Br2，转移电子的物质的量为_mol；为了除去工业Br2中微量的Cl2，可向工业Br2中_(填字母)。a通入HBr b加入NaBr溶液c加入Na2CO3溶液 d加入Na2SO3溶液解析：(1)氧气将H2SO3氧化为硫酸，该反应为2H2SO3O2=2H2SO4，氧化后的“海水”需中和稀释生成的酸(H)后才能排放，即NaOH与硫酸发生中和反应。 (2)氯碱工业产品之一为NaOH，用NaOH吸收SO2，其离子方程式为SO2OH=HSO；回收装置中NaHSO3溶液与HCl反应生成NaCl溶液，
26、NaCl溶液又是氯碱工业的原料，故循环利用的物质是NaCl溶液。(3)由流程可知，浓缩后与氯气发生2BrCl2=Br22Cl，用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，从而达到富集溴的目的，反应中发生5Br6HBrO=3Br23H2O，溴元素的化合价降低为505，每生成3 mol Br2，转移电子的物质的量是5 mol；除去工业Br2中微量的Cl2，不能选碳酸钠、亚硫酸钠，均与溴、氯气反应，a会引入杂质，只有b中NaBr溶液与Cl2反应，然后分液可除去Cl2。答案：(1)2H2SO3O2=2H2SO4NaOH与硫酸发生中和反应(2)SO2OH=HSONaCl(3)富集溴5b15.铜与稀硝酸反应产生NO，
27、NO又被氧化成NO2，对实验现象有干扰，过多的NO、NO2又会污染环境。改进实验的设计符合绿色化学的思想。某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。(1)实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c。其目的是_。(2)在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜块，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是_。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是_。(3)表中是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是_，理由是_。方案反应物甲Cu、浓硝酸乙Cu、稀硝酸丙Cu、O2、稀硝酸解析：(1)制取气体或许多验证气体性质的实验，实验前都需要检验装置的气密性；(2)由题意知实验开始是铜与浓硝酸反应，产生红棕色NO2，加水后是铜与稀硝酸反应，产生无色的NO；(3)绿色化学理念是原料利用率高，不产生污染，分析三个方案，可看出，甲方案用硝酸最多，产生有毒气体NO2，乙方案产生有毒气体NO，丙方案用硝酸最少，不产生有毒气体。答案：(1)检查装置气密性(2)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O反应变慢，气体颜色变淡(3)丙硝酸耗量少，产物无污染- 14 -