高中化學(xué)新人教必修第二冊(cè)第8章第1節(jié)自然資源的開發(fā)利用第2課時(shí)課件（60張）

第2課時(shí)海水資源的開發(fā)利用學(xué)習(xí)任務(wù)一海水水資源的開發(fā)利用任務(wù)驅(qū)動(dòng):目前海水水資源的利用有哪些常用方法?面臨哪些困難?1.水資源的利用課前自主學(xué)習(xí)2.海水的蒸餾(1)主要儀器:冷凝管,A:_________,B:_______。(2)冷凝水的流向:a口進(jìn),b口出。(3)A中加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。圓底燒瓶錐形瓶

【想一想】用海水蒸餾法制淡水有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?提示:優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,易操作,淡水質(zhì)量好。缺點(diǎn)是耗能大,成本較高。學(xué)習(xí)任務(wù)二海水化學(xué)資源的開發(fā)利用任務(wù)驅(qū)動(dòng):海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未充分開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫(kù),雖然各種元素種類多、儲(chǔ)量大,但富集程度卻很低,目前有哪些開發(fā)利用的方法?1.海水中的化學(xué)元素2.海水制鹽(1)方法:把海水引到鹽灘上,利用_____和_____使水分蒸發(fā),得到食鹽。(2)食鹽用途。陽(yáng)光風(fēng)力a.氯堿工業(yè):2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。b.制鈉和氯氣:_________________________。c.制鹽酸:_______________。d.制漂白劑

電解====

電解====點(diǎn)燃====2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑H2+Cl22HCl3.海水提溴4.海水提碘灼燒富含碘的海藻或海帶,使碘元素轉(zhuǎn)化成碘化物,再通入氯氣,離子方程式為_________________。

2I-+Cl2====I2+2Cl-【想一想】海帶灼燒前,為什么不用水沖洗海帶表面的附著物,而是用刷子刷?提示:為減少海帶中I-的流失,不能用水沖洗。5.海水提鎂涉及的主要反應(yīng)①貝殼煅燒:___________________;②制石灰乳:__________________;③Ca(OH)2+MgCl2====Mg(OH)2↓+CaCl2;④Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O;⑤制取金屬鎂:________________________。電解====高溫====CaCO3CaO+CO2↑CaO+H2O====Ca(OH)2MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑【巧判斷】(1)海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、明礬凈化法等。 (

)提示:×。明礬凈化法只能除去水中懸浮物,不能淡化海水。(2)海水中含有鉀元素,僅通過物理變化就可以得到金屬鉀。 (

)提示:×。海水中的鉀元素是化合態(tài),需要利用化學(xué)反應(yīng)將其還原為鉀單質(zhì)。(3)海水各種化學(xué)資源的開發(fā)過程中,必須都要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 (

)提示:×。海水曬鹽不需要化學(xué)反應(yīng)。(4)實(shí)驗(yàn)室從海帶中提取單質(zhì)碘的方法是取樣→灼燒→溶解→過濾→萃取。 (

)提示:×。需要氧化劑將溶液中的碘離子氧化為單質(zhì)。6.從海水中獲取能量(1)從海水中提取鈾和重水,用于_____開發(fā)。(2)開發(fā)潮汐能、波浪能等新型能源。核能【情境·思考】海洋約占地球表面積的71%,具有十分豐富的資源。海洋資源包括:①海洋生物資源(圖1);②海底礦產(chǎn)資源(包括石油天然氣等,圖2);③海洋能源,包括潮汐能、波浪能、海水溫差能、海流能及鹽度差能等,它們是“再生性能源”,永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭,也不會(huì)造成環(huán)境污染(圖3)。問題1.海水總量極大,金、鈾等微量元素在海水中的總量自然也大,但從海水中獲取這些微量元素的成本很高。試分析其原因。提示:由于金、鈾等微量元素在海水中的含量很低,從海水中富集含微量元素的化合物需要很高的成本。問題2.潮汐能是一種應(yīng)用前景廣闊的綠色能源,試分析開發(fā)利用潮汐能的途徑有哪些?提示:人們通常把潮汐和潮流中所包含的機(jī)械能統(tǒng)稱為潮汐能。潮汐能利用一般分兩種形式:一是利用潮汐的動(dòng)能,直接利用潮流前進(jìn)的力量來推動(dòng)水車、水泵或水輪發(fā)電機(jī);二是利用潮汐的位能,在電站上下游有落差時(shí)引水發(fā)電。課堂合作探究【探究任務(wù)】海水化學(xué)資源的開發(fā)利用【科技情境】我國(guó)海水化學(xué)資源綜合利用技術(shù)取得可喜進(jìn)展。在海水提溴方面,空氣吹出法鹵水提溴已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所承擔(dān)的鹵水提溴在關(guān)鍵技術(shù)上取得重大突破,形成了“氣態(tài)膜法海水鹵水提溴節(jié)能環(huán)保新技術(shù)”;在海水提鎂方面,實(shí)現(xiàn)了“100噸/年濃海水制取氫氧化鎂技術(shù)”等。21世紀(jì)人類將進(jìn)入開發(fā)利用海洋資源的新時(shí)代,海洋將會(huì)為人類可持續(xù)發(fā)展做出越來越大的貢獻(xiàn)。我國(guó)是世界上人口最多的沿海國(guó)家,我國(guó)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期繁榮和可持續(xù)發(fā)展必然越來越多地依賴海洋?！締栴}探究】1.海水制鹽(NaCl)(1)海水制鹽屬于物理變化,還是化學(xué)變化?提示:海水制鹽是利用日光和風(fēng)力使海水中水分蒸發(fā)從而使食鹽結(jié)晶析出,因此屬于物理變化。(2)日曬風(fēng)吹后得到的鹽可以直接食用嗎?提示:不可以。這樣得到的只是粗鹽,還要進(jìn)行除雜提純后才可以食用。2.海水提溴海水提取溴的基本流程如下:(1)上述轉(zhuǎn)化過程中,步驟①、③中均發(fā)生反應(yīng):Cl2+2Br-====Br2+2Cl-,設(shè)計(jì)這兩步操作的目的是什么?提示:目的是將海水中的溴元素富集。(2)寫出上述轉(zhuǎn)化過程中②發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____________________________________________________________

。

提示:SO2+Br2+2H2O====4H++2Br-+S

3.海水提碘從海帶中提取碘的流程圖如下:(1)灼燒海帶時(shí)應(yīng)在什么容器中進(jìn)行?還需什么儀器?提示:灼燒海帶應(yīng)在坩堝中進(jìn)行,還需要泥三角、三腳架、酒精燈及坩堝鉗等。(2)雙氧水能否將碘離子(I-)氧化成單質(zhì)碘(I2)?若能,寫出反應(yīng)的離子方程式。提示:能。2I-+H2O2+2H+====I2+2H2O。4.海水提鎂(1)上述海水提鎂的流程中,哪一步操作肯定會(huì)引起氧化還原反應(yīng)的發(fā)生?提示:電解熔融MgCl2得到Mg和Cl2,該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。(2)從海水提取鎂的過程中,為了使海水中的MgCl2轉(zhuǎn)化成Mg(OH)2,應(yīng)向海水中加入石灰乳而不是石灰水,其原因是什么?提示:石灰水中Ca(OH)2的濃度小,得到的Mg(OH)2的量少,不適于工業(yè)生產(chǎn)?！咎骄靠偨Y(jié)】海水綜合利用【拓展提升】用碳酸鈉溶液作吸收劑,從海水中提溴的過程(1)向富集的海水里通入Cl2,使Br-被氧化成Br2。(2)從溶液底部向上鼓入空氣,使液溴變成蒸氣跟空氣流一道逸出,逸出氣流通入碳酸鈉溶液,溴蒸氣被碳酸鈉溶液吸收,形成溴化鈉水溶液,同時(shí)有CO2氣體從溶液里放出,化學(xué)方程式為3Na2CO3+3Br2====5NaBr+NaBrO3+3CO2。(3)用稀硫酸處理上述溴化物的溶液,就得到了液溴溶液。發(fā)生反應(yīng):5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O?！咎骄刻赜?xùn)】海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)等資源,如圖所示是海水化學(xué)資源利用的部分過程。下列有關(guān)說法正確的是 (

)A.大量氮、磷廢水排入海洋,易引發(fā)赤潮B.③中加入鹽酸溶解得到MgCl2溶液,再直接蒸發(fā)得到MgCl2·6H2OC.④⑤⑥中溴元素均被氧化D.①中除去粗鹽中的S

、Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì),加入的藥品順序?yàn)镹a2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸【解析】選A。含有大量氮、磷等元素的廢水排入海洋能引發(fā)赤潮,A正確;MgCl2溶液直接蒸發(fā)得不到MgCl2·6H2O,得到的是Mg(OH)2,B錯(cuò)誤;反應(yīng)⑤為Br2+SO2+2H2O====H2SO4+2HBr,溴元素被還原,C錯(cuò)誤;粗鹽提純的順序中要注意兩點(diǎn),一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入,二是鹽酸最后加入,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.(2019·濰坊高一檢測(cè))NaCl是從海水中提取出來的一種重要物質(zhì),除食用外,它還是一種工業(yè)原料,下列以NaCl為原料的產(chǎn)品(或物質(zhì))是 (

)①燒堿②純堿③金屬鈉④氯氣⑤鹽酸A.①②③④⑤

B.僅①②③④C.僅①②③⑤ D.僅①②④⑤【解題探究】解答本題需要注意以下兩點(diǎn):(1)要充分考慮以NaCl為原料獲取的直接產(chǎn)品和間接產(chǎn)品。(2)了解氯堿工業(yè)、侯氏制堿等化工生產(chǎn)原理?！窘馕觥窟xA。從海水中得到的NaCl,可作化工原料,工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品,稱為氯堿工業(yè)。化學(xué)方程式分別為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,NaCl+NH3+H2O+CO2====NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,Cl2+H22HCl。

電解====點(diǎn)燃====

電解====2.(2020·成都高一檢測(cè))有關(guān)海帶中存在碘元素的實(shí)驗(yàn)過程中,下列裝置或操作錯(cuò)誤的是 (

)【解析】選B。固體灼燒應(yīng)在坩堝中進(jìn)行,不能在蒸發(fā)皿中。3.(2020·惠州高一檢測(cè))海帶中含有豐富的碘。為從海帶中提取碘,某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻?(1)步驟③中過濾操作時(shí),除需要鐵架臺(tái)、燒杯等,還需用到的玻璃儀器是________。

(2)步驟④中反應(yīng)的離子方程式是

。

(3)步驟⑤和⑥的實(shí)驗(yàn)操作名稱分別是________和

。

(4)步驟⑤中,某學(xué)生選擇用CCl4來提取碘的理由是CCl4與碘單質(zhì)不反應(yīng),

。

(5)酸性條件下,若用I

將I-氧化為I2,則I-和I

的物質(zhì)的量之比為

。

(6)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡(jiǎn)單方法

。

【解析】(1)步驟③中過濾操作時(shí),需要使用鐵架臺(tái)、燒杯、漏斗、玻璃棒等儀器,從而得出缺少的儀器為普通漏斗、玻璃棒;(2)步驟④中,MnO2將I-氧化為I2,自身被還原為Mn2+,反應(yīng)的離子方程式為2I-+MnO2+4H+====Mn2++I2+2H2O;(3)步驟⑤是苯將I2從水溶液中轉(zhuǎn)移到苯溶液中,操作名稱為萃取;步驟⑥是分離含碘苯溶液,操作名稱為蒸餾;(4)步驟⑤中,某學(xué)生選擇用CCl4來提取碘的理由是CCl4與水互不相溶并且與水不反應(yīng),碘在CCl4中的溶解度比在水中大;(5)酸性條件下,若用I將I-氧化為I2,I轉(zhuǎn)化為I2,化合價(jià)降低5價(jià),I-轉(zhuǎn)化為I2,化合價(jià)升高1價(jià),由電子守恒可知I-和I的物質(zhì)的量之比為5∶1;(6)檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡(jiǎn)單方法為取少量提取碘后的水溶液于試管中,加入幾滴淀粉試液,如果變藍(lán),說明含有單質(zhì)碘;如果未變藍(lán),說明沒有單質(zhì)碘。答案:(1)普通漏斗、玻璃棒(2)2I-+MnO2+4H+====Mn2++I2+2H2O

(3)萃取蒸餾(4)CCl4與水互不相溶并且與水不反應(yīng),碘在CCl4中的溶解度比在水中大(5)5∶1

(6)取少量提取碘后的水溶液于試管中,加入幾滴淀粉試液,如果變藍(lán),說明含有單質(zhì)碘;如果未變藍(lán),說明沒有單質(zhì)碘Mg無水MgCl2電解脫水MgCl2溶液海水Mg(OH)2沉淀鹽酸濃縮水煅燒CaO貝殼過濾石灰乳③MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2②CaO+H2O=Ca(OH)2④Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O①CaCO3====CaO+CO2↑高溫⑤MgCl2(熔融)====Mg+Cl2

通電海水提鎂海水提溴濃縮海水(含Br-)濃Br2溶液含濃Br-的溶液含Br2溶液Cl2空氣和水蒸氣Cl2含SO2的吸收塔③Br2①2NaBr＋Cl2===Br2

＋2NaCl③Br2

＋SO2

＋2H2O===2HBr＋H2SO4④2HBr＋Cl2===Br2

＋2HCl①②④海水淡化海水制鹽海水提鎂海帶提碘海水提溴蒸餾法蒸發(fā)法離子→單質(zhì)化學(xué)方法海水資源的開發(fā)利用海水水資源的開發(fā)利用海水化學(xué)資源的開發(fā)利用物理方法課堂素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.海水資源的利用具有非常廣闊的前景。下列關(guān)于海水資源利用的說法中不正確的是 (

)A.電解法分解海水,制取潔凈的熱能資源氫氣B.采用太陽(yáng)光照射法曬制工業(yè)用鹽C.針對(duì)能源現(xiàn)狀,大力開發(fā)潮汐能和波浪能D.鈾是海水中的微量元素,但核工業(yè)的鈾主要從海水中提取【解析】選A。電解法分解海水制取氫氣,消耗大量的電能,經(jīng)濟(jì)效益差,發(fā)展前景不樂觀?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列說法中不正確的是 (

)A.海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫(kù)B.海水中金的儲(chǔ)存量很大,但它的富集程度卻很低C.從海水中可以提取鈾和重水等核原料D.海水中的溴、氟等元素均為微量元素,但仍有提取的價(jià)值【解析】選D。海水中金元素的儲(chǔ)量為5×107t,但1t海水中的含量?jī)H為4×10-6g,所以說它的富集程度很低,海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫(kù),另外還可從海水中提取鈾和重水等核原料,故A、B、C正確;海水中的Br、F等元素為常量元素,D錯(cuò)誤。2.(2020·北京東城區(qū)高一檢測(cè))從某含Br-的廢水中提取Br2的過程包括:過濾、氧化、萃取(需選擇合適萃取劑)及蒸餾等步驟。已知:①2NaOH+Cl2====NaCl+NaClO+H2O②Br2極易溶于四氯化碳和正十二烷物質(zhì)Br2CCl4正十二烷密度/g·cm-33.1191.5950.753沸點(diǎn)/℃58.7676.8215～217在水中溶解性微溶難溶難溶下列說法不正確的是 (

)A.甲裝置中Br-發(fā)生的反應(yīng)為2Br-+Cl2====Br2+2Cl-B.甲裝置中NaOH溶液每吸收1個(gè)Cl2,轉(zhuǎn)移1個(gè)e-C.用乙裝置進(jìn)行萃取,溶解Br2的有機(jī)層在下層D.用丙裝置進(jìn)行蒸餾,先收集到的是Br2【解析】選C。氯氣的氧化性大于溴,所以甲裝置中Br-發(fā)生的反應(yīng)為2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,A正確;1molCl2與足量的堿液反應(yīng)轉(zhuǎn)移1mol電子,甲裝置中NaOH溶液每吸收1個(gè)Cl2,轉(zhuǎn)移1個(gè)e-,B正確;如果用正十二烷進(jìn)行萃取溴,由于正十二烷密度小于水,所以溶解Br2的有機(jī)層在上層,C錯(cuò)誤;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知溴的沸點(diǎn)最低,所以用丙裝置進(jìn)行蒸餾,先收集到的是Br2,D正確。3.(雙選)用海水制鹽工業(yè)中的母液來生產(chǎn)金屬鎂的一種工藝流程如下:下列說法錯(cuò)誤的是 (

)A.上述工藝流程中未涉及置換反應(yīng)B.設(shè)計(jì)步驟①、②、③的主要目的是富集MgCl2C.沉鎂的過程可以用氫氧化鈉代替石灰乳作沉淀劑D.電解得到的熾熱鎂粉可在二氧化碳?xì)夥罩欣鋮s【解析】選C、D。由上述分析可知,涉及化合反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、分解反應(yīng),不涉及置換反應(yīng),故A正確;海水中鎂離子濃度較小,步驟①、②、③的主要目的是富集MgCl2,故B正確;氫氧化鈉價(jià)格高,得不償失,故C錯(cuò)誤;Mg為活潑金屬,且Mg與二氧化碳反應(yīng),則電解熔融氯化鎂冶煉Mg,不能在二氧化碳?xì)夥罩欣鋮s,故D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】實(shí)驗(yàn)室從海帶灰中提取碘的操作過程中,儀器選用不正確的是 (

)A.稱取5g左右的干海帶——托盤天平B.灼燒干海帶至完全變成灰燼——坩堝C.過濾煮沸后的海帶灰和水的混合物——漏斗D.用四氯化碳從氧化后的海帶灰浸取液中提取碘——長(zhǎng)頸漏斗【解析】選D。A項(xiàng),稱量固體用托盤天平,正確;B項(xiàng),灼燒固體在坩堝中進(jìn)行,正確;C項(xiàng),過濾操作的主要儀器是漏斗,正確;D項(xiàng),萃取需要在分液漏斗中進(jìn)行,錯(cuò)誤。4.(2020·濟(jì)南高一檢測(cè))海水是自然賜給人類的寶藏,海水的綜合利用是全世界研究的重點(diǎn)。完成下列問題:(1)粗鹽中除了含有泥沙之外還含有Ca2+、Mg2+、S

等雜質(zhì),粗鹽獲得精鹽一般步驟如下:加入的試劑①、②分別是__________、__________。

(2)某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中模擬海水提取溴的步驟為取25L除去懸浮雜質(zhì)后的海水,濃縮至2L,向其中通入足量氯氣。①氧化步驟中生成Br2的離子方程式為_______________________________。

②將吹出的Br2(g)用純堿溶液全部吸收,發(fā)生反應(yīng):3Br2+3Na2CO3====5NaBr+NaBrO3+3CO2↑,產(chǎn)生的CO2通入足量澄清石灰水中,得到1g白色沉淀。計(jì)算海水中溴的濃度為________g·L-1。

③實(shí)驗(yàn)室中若用CCl4提取少量的溴:向溴水中加入CCl4振蕩、靜置……得溴的四氯化碳溶液,該分離提純溴的方法叫__________;用到的主要儀器為