归纳与整理主要内容及教案内容

第2课时

海水资源的开发利用

[学习目标定位]

知道海水淡化的意义和方法，熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理，会写相关反应的化学方程式。

一

海水水资源的利用及溴、碘的提取

1．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。

通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。因此，海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向。

2．某同学从科普书中摘录了从海水中提取溴的方法，请仔细阅读，然后回答问题。

在海水中溴以溴化镁和溴化钠的形式存在。经过晒盐后的卤水中，溴的含量提高了100倍左右。只要把卤水加入反应塔中，通过氯气和水蒸气蒸馏，就可以把“溴”蒸出来。也有借助煤油从海水中提取溴的，煤油用过之后，还可以回收。土法提取溴可用浓盐酸作用于漂白粉或用二氧化锰氧化浓盐酸制取氯提取溴。

(1)从海水中提取溴，一般要经过浓缩、氧化和提取三个步骤。其流程为

(2)卤水中通入Cl2时发生反应的离子方程式为2Br＋Cl2===Br2＋2Cl。

(3)通过水蒸气就可把溴蒸出来的原因是溴单质易挥发。

(4)借助煤油从海水中提取溴是利用了溴易溶于有机溶剂的性质。

3．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以离子的形式存在。从海藻中提取碘的实验流程如图所示：

－－

(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：①______；写出过程②中有关反应的化学方程式：_________________________________________________________________。

(2)提取碘的过程中可选用的有机试剂为________。

A．酒精、四氯化碳

B．四氯化碳、苯

C．汽油、醋酸

D．汽油、甘油

(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是______。

答案

(1)过滤

2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2

(2)B (3)漏斗、分液漏斗

[归纳总结]

1．海水中制取溴

主要方法：空气吹出法。

主要流程：

2．海带中提碘

(1)海带中含有碘元素的检测

(2)海带中提碘

①流程

海带―→晒干、灼烧―→浸泡―→氧化―→过滤―→提纯―→碘单质

②主要的化学原理：2H＋2I＋H2O2===I2＋2H2O或Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

[活学活用]

1．溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg·L1。实验室模拟海水中溴的提取。

－＋－实验方法：将适量新制氯水加入到20 mL富含溴离子的海水中(海水可以用0.1 mol·L－1的NaBr溶液代替)，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。

答案

氧化

Cl2＋2Br===2Cl＋Br2

分液漏斗

四氯化碳

橙

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。溴单质在有机溶剂中的颜色是橙色到橙红色。

理解感悟

本题考查有关海水中含有溴元素的证明和提取的实验原理、仪器，以及萃取的实验操作等。将非金属阴离子置换为单质要用到氧化剂，将金属阳离子置换为单质要用到还原剂，常见的氧化剂有过氧化氢、新制氯水、酸性高锰酸钾溶液等。

2．某同学设计实验从海带中提取碘：

①滴加稀硫酸和双氧水

②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌

③加四氯化碳并振荡

④过滤

⑤分液

该实验的合理操作顺序是(

) A．①③⑤②④

B．②①③④⑤

C．②④①③⑤

D．③①②⑤④

答案

C 解析

从海带中提取I2的流程为

海带(加少量酒精)――→海带灰――→含I的水溶液――→I2的水溶液――→I的有机溶过滤分液2液，故正确步骤为②④①③⑤，选C。

二

从海水中提取镁

海水提镁的生产流程可表示为

灼烧水－－H2O2＋H2SO4CCl4

1．海水提取镁的最基本方法是往海水中加____________，得到________沉淀，将沉淀分离出来后再加入________把它变成________；之后，经过结晶、__________、干燥、________，就可得到金属镁。

答案

碱

氢氧化镁

盐酸

氯化镁

过滤

电解

2．海水提镁要用到海滩上的贝壳。那么，贝壳在生产流程中起什么作用？其主要成分发生了怎样的化学变化？

答案

贝壳的作用是作为制备碱的基础原料，其主要成分发生的化学变化为CaCO3=====CaO＋CO2↑。

3．从海水中的Mg2到金属镁，经历了哪些化学变化？

＋高温答案

MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

4．在用上述方法提镁的过程中，采取了哪些措施来提高经济效益？这对你有什么启示？

答案

提高经济效益的措施，一是在主要原料地(靠海处)建厂；二是同时建造盐酸厂，电解

充分利用电解氯化镁的副产物——氯气。这给我们的启示是，设计工业生产要从整体出发，对各个生产要素和环境保护进行综合设计，既要提高综合经济效益，又要保护环境。

[归纳总结]

由MgCl2·6H2O加热制取无水MgCl2时，要不断通入干燥的HCl气体，防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。

[活学活用]

3．下表是氧化镁和氯化镁的熔、沸点数据：

物质

熔点/℃

沸点/℃

氧化镁

2 852 3 600 氯化镁

714 1 412 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――→Mg(OH)2――→Mg B．海水――→MgCl2溶液―→MgCl2晶体――→Mg C．海水――→Mg(OH)2――→MgO――→Mg D．海水――→Mg(OH)2――→MgCl2溶液――→MgCl2(熔融)――→Mg 答案

D 解析

本题要求学生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．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：

石灰乳HClHCl气流电解石灰乳灼烧电解HCl电解NaOH电解

下列说法不正确的是(

) A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富

B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气

C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水

D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应

答案

B 解析

海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，选项A正确；电解熔融MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁，选项B错误。因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，为此将MgCl2·6H2O晶体在HCl气氛中加热脱水，其目的是抑制MgCl2水解生成Mg(OH)2，选项C正确；步骤①涉及CaCO3发生分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解，涉及分解

反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。故选B。

当堂检测

1．下列说法正确的是(

) A．海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约

B．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法

C．海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本最低

D．以上说法都正确

答案

B 解析

地球表面咸水多，淡水少，许多国家面临着淡水资源的危机，故不可以随意浪费水资源，A错误；海水淡化中蒸馏法的成本较高，C错误。

2．下列说法不正确的是(

) A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库

B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低

C．从海水中可以提取铀和重水等核原料

D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值

答案

D 3．NaCl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．①②③④

C．①②③⑤

D．①②④⑤

答案

A 解析

在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸电解

电解收可得盐酸。2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3=====Na2CO3＋H2O＋CO2↑。

4．海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按照如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④将所得的产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是(

) A．此法的优点之一是原料来源丰富

B．进行①、②、③步操作的目的是从海水中提取氯化镁

C．第④步电解时会产生氯气

D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应、置换反应和复分解反应

答案

D 5．海带中的碘元素主要以I的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。证明海带中含有碘的实验方法：

①用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩埚中。

②灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。

③将海带灰加蒸馏水溶解，搅拌、煮沸、过滤。

④在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液。(涉及反应的离子方程式为2I＋H2O2＋2H===I2＋2H2O) 在实验过程中用到的玻璃仪器有_____________________________________________。

能证明海带中含有碘的实验操作是________(填序号)，现象是________。

答案

烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯

④

滴入淀粉溶液后变蓝

40分钟课时作业

[基础过关]

一、海水水资源的利用

1．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是(

) A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质

B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化

C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2

D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能

答案

C 解析

海水中的钾元素是以化合态形式存在，化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，A不正确；海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，B错误；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。

2．随着人口增长、工业发展，淡水供应出现危机。若实行海水淡化来供应饮用水，下列方法－＋－△

在原理上完全不可行的是(

) A．加入明矾，使海水中的泥沙沉淀并淡化

B．利用太阳能，将海水蒸馏淡化

C．将海水通过离子交换膜除去其所含的盐分

D．利用电渗析法使海水淡化

答案

A 3．据报道，挪威和荷兰正在开发一种新能源——盐能。当海水和淡水混合时，温度将升高0.1 ℃，世界所有入海口的这种能源相当于电力需求的20%。海水和淡水混合时，温度升高最可能的原因是(

) A．发生了盐分解反应

B．发生了水分解反应

C．由于浓度差产生放热

D．盐的溶解度增大

答案

C 解析

海水与淡水混合时，不可能发生化学反应，故A、B两项错误；温度升高可以使盐的溶解度增大，而盐的溶解度增大不可能使温度升高，所以D选项错误。

4．下列说法正确的是(

) A．海水中含量最高的元素是氯

B．海水中含量最高的物质是氯化钠

C．加碘食盐溶液遇淀粉溶液显蓝色

D．加碘食盐中的碘是含碘元素的化合物

答案

D 解析

海水中含量最高的物质是水，含量最高的元素是氧；目前来看，加碘食盐中的碘是KIO3；碘单质遇淀粉溶液显蓝色，含碘元素的化合物遇淀粉溶液不显蓝色。

二、从海水中提取溴

5．海水提溴过程中将Br氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是(

) A．酸性KMnO4溶液

B．氯水

C．FeCl3溶液

D．碘水

答案

B 解析

Fe3和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br，但＋－－不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。

6．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(

) A．Cl2、Br2、I2

B．Na、Mg、Al

C．食盐、淡水

D．NaOH、H2

答案

C 解析

A、B、D中的物质必须经过化学变化才能够从海水中获取。

7．从海水中可获得的在常温下为液体的单质是(

) A．Mg

B．Na C．I2

D．Br2

答案

D 解析

海水中含有Br，Br2单质在常温下为液态。

三、从海水中提取镁

8．从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶

②加熟石灰

③加盐酸

④过滤

⑤熔融电解，正确的操作顺序是(

) A．①②③④⑤

B．⑤④③①②

C．②④③①⑤

D．③④②①⑤

答案

C 解析

海水中含有Mg2，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀：Mg2＋2OH===Mg(OH)2↓，＋＋－－过滤可得到Mg(OH)2固体。再将Mg(OH)2转化为MgCl2，MgCl2熔点低，电解熔融MgCl2可得金属镁：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。

9．海水中可以提取镁，其方法是首先使海水中的Mg2转化为Mg(OH)2沉淀。从化学知识的＋电解角度和经济效益的角度考虑，可在海水中加入的物质是(

) A．NaOH

B．KOH C．CaO

D．Na2O 答案

C 解析

若使Mg2转化为Mg(OH)2沉淀，须在海水中加入碱，理论上加入NaOH、KOH、CaO、＋Na2O都可实现上述转化，但NaOH、KOH、Na2O为重要的化工原料，其成本较高，而CaO可由石灰石或贝壳等分解而获得，原料易得，成本较低，故可加入CaO，CaO＋H2O===Ca(OH)2，从而使Mg2转化为Mg(OH)2沉淀。

＋[能力提升]

10．从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题：

(1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO24等杂质离子，精制时所用试剂为A.盐酸；B.BaCl2溶液；＋＋－C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。则加入试剂的顺序是__________(填序号)。

(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式：

________________________________________________________________________。

(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2，其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为____________________________________________________________。

(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2，而不从异地山中开凿石灰石制取，主要考虑到什么问题？________________________________________________________________________。

(5)从经济效益角度看，该化工厂厂址应选在__________________________________ ________________________________________________________________________。

答案

(1)B—C—D—A或C—B—D—A或B—D—C—A (2)CaCO3=====CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2

(3)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (4)经济效益

(5)海边

解析

化工生产是综合利用化学知识解决实际问题的过程，在此过程中，除运用到我们所学的化学知识外，还要从环境保护、能源利用、经济效益等方面考虑。

(1)该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2、Mg2、SO24时，不能带入新的杂质离子。＋＋－高温2所以，解此题的关键是把握好加入离子的顺序：①Ba2必须在CO23之前加入；②CO3、OH＋－－－必须在H之前加入，所以B、C不分先后，而D、A本身既分先后，又必须放在B、C之＋后才能满足条件。

(2)由贝壳→Ca(OH)2的反应为CaCO3→CaO→Ca(OH)2。

(3)漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2，可将Cl2通入石灰乳中制得。

(4)海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件，不用运输，就地取材，从经济效益角度考虑是有利的。

(5)由此可见，应在海滩建化工厂或在沿海陆地建厂。

11．海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr形式存在)及综合利用的生产流程简图：

请回答：

(1)Mg(OH)2中加入盐酸后，要获得MgCl2·6H2O晶体，需要进行的实验操作依次为________。

A．蒸馏

B．灼烧

C．过滤

D．蒸发

E．冷却结晶

(2)母液中常含有MgCl2、NaCl、MgSO4、KCl等，可进一步加工制得一些重要的产品。下图是上述四种物质的溶解度曲线图，若将母液加热升温到60 ℃以上，随着水分的蒸发，会逐渐析出晶体，此晶体的主要成分是________________。

(3)过滤上述晶体后，将滤液降温到30 ℃以下，又逐渐析出晶体，用一定量的冷水洗涤该晶体，最后可得到比较纯净的________晶体。

答案

(1)DEC (2)MgSO4、NaCl (3)KCl 解析

(1)从溶液中提纯易溶于水的晶体，常用蒸发、冷却结晶、过滤的方法。(2)将母液加热升温到60 ℃以上，由图可知MgSO4的溶解度随着温度的升高而降低，NaCl的溶解度基本保持不变，所以随着水分的蒸发，会有MgSO4晶体和NaCl晶体析出。(3)将滤液降温到30 ℃以下，析出的晶体主要是MgCl2、KCl，用冷水洗涤该晶体，由于MgCl2的溶解度较大，最后可得到比较纯净的KCl晶体。

[拓展探究]

12．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，其目的是_________________ ________________________________________________________________________。

－

(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_______ ________________________________________________________________________，

由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_______________ ________________________________________________________________________。

(4)某化学研究性学习小组为了了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料知：Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒并有强腐蚀性。他们参观生产过程后，画了如下装置简图：

请你参与分析讨论：

①图中仪器B的名称是__________；

②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是________________________________________________________________________；

③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件？

________________________________________________________________________。

④C中液体颜色为________________。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是__________；

答案

(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种

(2)富集溴元素

(3)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋SO24＋2Br

强酸对设备的严重腐蚀

＋－－(4)①冷凝管

②Br2腐蚀橡胶

③控制温度计b的温度，并收集59 ℃的馏分

④深红棕色

分液(或蒸馏) 解析

橡胶中含有碳碳双键，可以与溴发生加成反应而被腐蚀。