归纳与整理名师教学设计1

第四章

资源综合利用

环境保护(高三复习教学设计)

考点一

海水资源的开发利用

一、海水水资源的利用

1．海水水资源的利用

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．海水淡化方法及原理

淡化方法

蒸馏法

电渗析法

离子交换法

二、海水化学资源的开发利用

1．氯碱工业

(1)生产流程

原理

将海水加热蒸发汽化，然后蒸气冷凝而得到蒸馏水

利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的

用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阳离子和阴离子得到去离子水的方法

(2)反应原理

①电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同) 电解2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；

其中阴极产物是NaOH和H2，阳极产物是Cl2。

点燃②产物制盐酸：H2＋Cl2=====2HCl；

③制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

2．海水提溴

(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应

3．海带中碘的提取

(1)工艺流程

(2)两种原理

①主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

②主要的物理原理：单质碘用CCl4或苯萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。

[注意]

检验海带中含有碘元素的方法

4．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。

[基点小练]

1．判断下列描述的正误(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)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(×) (3)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等(×) (4)碘是人体必需的微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物(×) 22．(1)电解的饱和食盐水必须要精制，如何除去饱和食盐水中的Ca2、Mg2、SO4？

＋＋－(2)从海水中提取溴的过程中，为什么要进行两次BrBr2的过程？

2提示：(1)除去食盐水中Ca2、Mg2、SO4的原理与流程：

＋＋－－

反应原理：

①Mg2＋2OH===Mg(OH)2↓

＋－②Ba2＋SO24===BaSO4↓

＋－22③Ca2＋CO23===CaCO3↓、Ba＋CO3===BaCO3↓

＋－＋－④CO23＋2H===H2O＋CO2↑、OH＋H===H2O －＋－＋(2)对Br2进行浓缩富集，便于分离提纯。

题点(一)

海水资源的开发利用

1．(2015·全国卷Ⅱ)海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是(

)

A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴

B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯

C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂

D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收

解析：选C

A项，苦卤中含有K、Mg2、Br等，通入Cl2可将Br氧化成Br2，便于从苦＋＋－－卤中提取Br2。B项，粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2、Mg2、SO24等)，将粗盐溶＋＋－于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体。C项，工业上沉淀Mg2常选＋用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH。D项，Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，得到浓度较大的含Br－溶液。

2．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：

干海带――→海带灰――→水溶液――→

――→

――→

―→碘单质

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H2O2

C．操作a是结晶或重结晶

D．b是提纯操作，常用蒸馏或分馏

解析：选B

碘在海水中只以化合态(I)存在，没有游离态。操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，A、C、D项错误。

题点(二)

氯碱工业

3．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程示意图如下所示，完成下列填空：

－焙烧水氧化ab

(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上电极反应为________________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH__________(填“不变”“升高”或“下降”)。

(2)工业食盐含Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为________________________________________________。

2(3)如果粗盐中SO24含量较高，必须添加钡试剂除去SO4，该钡试剂不能是__________。

－－a．Ba(OH)2

b．Ba(NO3)2

c．BaCl2

(4)为了有效除去Ca2、Mg2、SO24，加入试剂不合理的顺序为________。

＋＋－a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂

b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3

c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3

(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异较大，通过________、冷却结晶__________(填写操作名称)除去NaCl。

解析：(1)电解食盐水时，阳极反应式：2Cl－2e===Cl2↑，

阴极反应式：2H＋2e===H2↑，

总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，

反应生成NaOH，故溶液pH升高。

(2)精制食盐水时，用NaOH溶液除去溶液中的Mg2，反应离子方程式：Mg2＋2OH＋＋＋＋－－＋－－－===Mg(OH)2↓；用Na2CO3溶液除去溶液中Ca2，反应离子方程式为Ca2＋CO23===CaCO3↓。

2(3)除去溶液中的SO24，必须选用钡试剂，使SO4转化成BaSO4沉淀，但不能往溶液中引入新－－的杂质离子(如NO3)，故选用BaCl2或Ba(OH)2。

2(4)除去食盐水中的Ca2、Mg2、SO24时，最后加入Na2CO3溶液，过量的CO3可以通过加入＋＋－－－过量HCl转化成CO2气体而除去，但a项中最后加入BaCl2，过量的Ba2无法转化成气体或沉淀除＋去，故a错误。

(5)利用NaCl和NaOH溶解度上的差异很大，用结晶的方法分离二者。

答案：(1)2Cl－2e===Cl2↑

升高

2(2)Ca2＋CO23===CaCO3↓、Mg＋2OH===Mg(OH)2↓

＋－＋－－－(3)b

(4)a

(5)加热浓缩

过滤

考点二

环境保护与绿色化学

一、环境污染的成因及防治方法

1．环境污染

(1)环境问题

主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。

(2)“三废”：主要是指废气、废水和废渣。

(3)常见环境污染类型

(4)环境保护的措施

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，限制使用含氮、磷洗涤剂。

③回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。

[注意]

六大工业尾气的主要成分

硫酸工厂尾气

硝酸工厂尾气

高炉煤气

SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收

NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收

CO、CO2、N2等，一般回收利用

炼钢烟气

焦炉气

氯碱工业

[基点小练]

Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用

CH4、CO、CO2、C2H4、N2等，可用作燃料

Cl2，一般用NaOH溶液吸收

1．将下列环境问题所对应的原因(A～F)连线。

①酸雨

②水土流失

③温室效应

④臭氧层被破坏

⑤白色污染

⑥土壤污染

A．CO2浓度不断上升

B．大量使用塑料包装袋

C．工业上大量排放SO2

D．大量施用农药和化肥

E．乱砍滥伐森林

F．大量使用氟利昂制品

答案：①－C；②－E；③－A；④－F；⑤－B；⑥－D 二、了解“绿色化学”的思想

如环氧乙烷的生成：

①经典方法：

②现代化工生成方法：

上述两反应的原子经济性为100%的是②。

[基点小练]

2．下列生产工艺能体现“绿色化学”思想的是__________。

①海水提镁：用电解MgCl2(熔融)产生的Cl2制取盐酸

②工业制硫酸：提高尾气排放的烟囱高度

③工业制胆矾：使用稀硫酸、双氧水溶解铜

④火力发电：在燃煤中加入适量生石灰

答案：①③④

题点(一)

环境污染与防治

1．(2016·全国甲卷)下列有关燃料的说法错误的是(

) A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一

B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染

C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染

D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一

解析：选B

A项中，燃料燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一，正确。B项中，化石燃料完全燃烧时产生的气体有CO2、SO2等，会造成大气污染，错误。C项中，液化石油气的主要成分是丙烷等含碳原子数目较少的烃，燃油的主要成分是含碳原子数目较多的烃，液化石油气燃烧更充分，可减少大气污染，正确。D项中，燃料不完全燃烧产生的CO是造成大气污染的主要污染物之一。

2．化学与日常生活密切相关。下列说法错误的是(

) A．(2015·浙江高考)燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施

B．(2014·海南高考)装饰材料释放的甲醛会造成污染

C．(2014·浙江高考)氨氮废水(含NH4及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理

D．(2014·四川高考)福尔马林可作食品的保鲜剂

解析：选D

酸雨的形成主要是SO2和氮氧化物的过度排放造成的，燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和氮氧化物的催化转化都可以减少SO2、氮氧化物的排放，可以减少酸雨的产生，A项正确；铵根及氨气中的氮元素均是－3价，利用氧化剂将其氧化为氮气，可以进行废水处理也可以借助于电解法转化为氮气，C项正确；福尔马林是甲醛的水溶液，甲醛有毒，不能作食品的保鲜剂，D项不正确。

3．(2016·全国丙卷)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：

(1)NaClO2的化学名称为________。

(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度323 K，NaClO2溶液浓度为5×103

－＋mol·L1。

－反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子

c/(mol·L1) －SO24

－SO23

－－NO3

－－NO2

1.2×105

－－Cl

3.4×103

－－8.35×104

6.87×106

1.5×104

－①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式________________________。增加压强，NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________(填“增大”“不变”或“减小”)。

③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_________________________

________________________________________________________________________。

(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。

从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是

________________________________________________________________________。

解析：(1)NaClO2中Cl元素的化合价为＋3，其化学名称为亚氯酸钠。(2)①分析表中数据可知，NaClO2溶液脱硝过程中主要生成Cl和NO3，结合电子守恒和元素守恒写出离子方程式：4NO＋3ClO2＋4OH===4NO3＋3Cl＋2H2O。该反应中只有NO是气体，增加压强，有利于NO的吸收，NO的转化率提高。②由于吸收SO2和NO过程中消耗OH，溶液中c(OH)不断减小，溶液的pH逐渐减小。③由表中数据可知，相同时间内，c(SO24)比c(NO3)增加得多，说明脱硫反应速率大于－－－－－－－－－－脱硝反应速率，其原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。(3)利用Ca(ClO)2替代NaClO2，形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高。答案：(1)亚氯酸钠

(2)①4NO＋3ClO2＋4OH===4NO3＋3Cl＋2H2O 提高

②减小

③大于

NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高

(3)形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动

减少污染、保护环境的八项措施

(1)将煤与适量生石灰混合后燃烧或对烟道气进行处理，可减少废气中SO2的排放。

(2)推广使用无铅汽油，在汽车尾气系统中安装催化转化器，使用燃料电池、乙醇汽油作为汽油替代品，发展电动车等措施，可减少汽车等机动车尾气的污染。

(3)禁止氟氯代烷的生产和使用以保护臭氧层。

(4)使用无磷洗衣粉以减少水华和赤潮的发生。

(5)使用合格环保型建筑材料和装饰材料等以减少甲醛的释放，降低居室装修污染。

(6)发展低碳经济、倡导低碳生活、增大植被面积等以减少二氧化碳的排放量，减弱温室效应。

(7)适当减少塑料的使用量并开发使用可降解塑料以减少白色污染。

(8)回收利用废旧电池以防止土壤污染和水污染。

题点(二)

绿色化学

4．下列说法与“绿色思想”不符合的是(

) A．启用大气中细颗粒物(PM 2.5)的监测，以追根溯源，采取措施，改善空气质量

B．开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车，以解决城市机动车尾气排放问题

C．推广使用可降解塑料及布质购物袋，以减少“白色污染”

D．目前我市的汽油标准已由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”，这意味着汽车不再排放氮氧化物

解析：选D

汽油标准由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”，意味着氮氧化物的排放尽可能减少，D错误。

5．在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3CCH合成－－－－

CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有(

) A．CO和CH3OH

C．H2和CO2

B．CO2和H2O

D．CH3OH和H2

解析：选A

从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3CCH＋其他的反应物―→CH2===C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合，符合题意。