2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第4章第5节　海水资源的开发利用　环境保护和绿色化学

第5节　海水资源的开发利用　环境保护和绿色化学

[考试说明]　1.了解海水提溴和海水资源的开发利用。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.理解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。

[命题规律]　本节内容是高考的常考点。考查方式一般是以海水资源的开发利用为背景设计工艺流程图，结合环境保护和绿色化学的思想考查反应原理在化工生产中的综合应用。

考点1　海水资源的开发利用

知识梳理

1.海水水资源的利用

2．海水中化学资源的开发利用

(1)氯碱工业

①电解饱和NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)

2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

②产物制盐酸：H2＋Cl22HCl。

③制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

(2)镁的提取

①工艺流程

②基本步骤及主要反应

a．制熟石灰：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2。

b．沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。

c．酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。

d．蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O。

e．脱水：在氯化氢气流中加热使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。

f．电解：电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。

(3)溴的提取

①工艺流程

②基本步骤及主要反应

a．浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。

b．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Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。

c．富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。

d．提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴：Cl2＋2HBr===Br2＋2HCl。

(4)碘的提取

①工艺流程

②两种原理

主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

主要物理原理：单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。

3．海水其他资源的开发利用

(1)海水中提取的铀和重水可用于核能的开发利用。

(2)潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。

 (1)海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质，精制后得到NaCl饱和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节pH至中性即可。

(2)从海水中提取氯化镁的工艺流程中，MgCl2·6H2O脱水制取无水MgCl2是在HCl的气流中加热氯化镁晶体，以防MgCl2发生水解而得到Mg(OH)2。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)向海水中加入明矾可使海水淡化从而解决淡水危机。(×)

错因：明矾可以净水，但不能除去海水中的盐分使海水淡化。

(2)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。(×)

错因：从海水中获得NaCl，可利用蒸发原理，为物理过程。

(3)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。(×)

错因：碘以离子形式存在，需要加氧化剂氧化，则从海带提取单质碘的方法是：取样→灼烧→溶解→过滤→氧化→萃取。

(4)海水中含有钾元素，只需要经过物理变化就可以得到钾单质。(×)

错因：海水中含有的钾元素为钾离子，需发生氧化还原反应得到钾单质。

题组训练

1.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

答案　C

2．某校化学兴趣小组设计如下实验从浓缩的海水中提取溴。装置示意图和实验步骤如下(已知Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性)：

实验步骤：

①连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通入Cl2至反应结束；

②关闭活塞a、c，打开活塞b、d，向A中鼓入足量热空气；

③进行步骤②的同时，向B中通入足量SO2；

④关闭活塞b，打开活塞a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl2；

⑤将B中所得液体进行蒸馏，收集液溴。

回答下列问题：

(1)实验室中用KMnO4和浓盐酸制备氯气的化学方程式为

____________________________________________________。

(2)步骤②中鼓入热空气的作用为________________________________。

(3)步骤③B中发生的主要反应的离子方程式为____________________________。

(4)此实验中尾气可用________(填字母序号)吸收处理。

a．水  B．浓硫酸 

c．NaOH溶液  D．饱和NaCl溶液   

e．饱和Na2CO3溶液

答案　(1)2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O

(2)使A中生成的Br2随热空气进入B中

(3)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO

(4)ce

考点2　环境保护和绿色化学

知识梳理

1.常见的环境污染问题

(1)酸雨(pH<5.6)：主要是SO2和氮氧化合物造成的。

(2)光化学烟雾：主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。

(3)臭氧空洞：主要是氟氯代烃和氮氧化合物等的排放引起的。

(4)温室效应：主要是大气中CO2等含量的升高造成的。

(5)白色污染：主要是聚乙烯、聚氯乙烯等难降解的塑料等大量使用引起的。

(6)赤潮、水华：含磷洗衣粉的大量使用、工农业及城市生活污水的任意排放引起的。

(7)居室污染：建筑、装修材料挥发出的甲醛、苯、甲苯等引起的。

(8)雾霾：SO2、氮氧化物和可吸入颗粒物(PM2.5)等引起的。

2．绿色化学

(1)CO2不属于污染性气体，但对环境会造成影响，如：温室效应。

(2)环境污染的防治措施有：合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；控制“三废(废水、废渣、废气)”的排放，工业“三废”排放时要净化处理，达标后再排。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化。(×)

错因：含磷洗衣粉的使用只是造成水体富营养化的原因之一。

(2)将废电池深埋，可以避免其中的重金属污染。(×)

错因：深埋废旧电池，会造成地下水、土壤的污染。

(3)CO2、NO2和SO2都会导致酸雨的形成。(×)

错因：CO2过多会引起温室效应，与酸雨无关。

(4)CO2、CH4、N2都是造成温室效应的气体。(×)

错因：N2不会产生温室效应。

(5)酸雨是pH<7的雨水。(×)

错因：pH<5.6的雨水称为酸雨。

(6)田间焚烧秸秆可减少土壤废弃物污染。(×)

错因：田间焚烧秸秆，不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。

2．“生态文明，青山绿水”是我们发展的追求，下列对应关系不正确的是(　　)

答案　C

题组训练

1.酸雨形成的示意图如图。下列说法中，不正确的是(　　)

A．汽车尾气是导致酸雨的原因之一

B．酸雨会使土壤、湖泊酸化

C．酸雨形成中不涉及氧化还原反应

D．燃煤中加入石灰石可防治酸雨

答案　C

解析　空气中的N2先转化为NO，再转化为NO2，最终转化为HNO3，发生的都是氧化还原反应，C错误。

2．下列生产工艺能体现“绿色化学”“节能环保”思想的是(　　)

A．火力发电：在燃煤中加入适量生石灰

B．工业制硫酸：提高尾气排放的烟囱高度

C．工业制氢气：用天然气发电再电解水

D．工业制胆矾：将浓硫酸与铜反应后的溶液蒸发、结晶

答案　A

解析　在燃煤中加入适量生石灰，能够起到固硫的作用，减少SO2的排放，只有A符合。

高考真题实战

1.(2019·天津高考)化学在人类社会发展中发挥着重要作用，下列事实不涉及化学反应的是(　　)

A．利用废弃的秸秆生产生物质燃料乙醇

B．利用石油生产塑料、化纤等高分子材料

C．利用基本的化学原料生产化学合成药物

D．利用反渗透膜从海水中分离出淡水

答案　D

解析　A、B、C三项均有新物质生成，所以属于化学变化，而D中利用反渗透膜从海水中分离出淡水只是物质分离过程，没有新物质生成。

2．(2018·全国卷Ⅱ)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是(　　)

A．雾和霾的分散剂相同

B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵

C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂

D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关

答案　C

解析　雾的分散剂是空气，分散质是水。霾的分散剂是空气，分散质是固体颗粒。因此雾和霾的分散剂相同，A正确；由于氮氧化物和二氧化硫转化为铵盐形成无机颗粒物，因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵，B正确；NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，因此NH3不是形成无机颗粒物的催化剂，C错误；氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，由于氮肥会释放出氨气，因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关，D正确。

3．(2017·全国卷Ⅲ)化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)

A．PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物

B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染

C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放

D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料

答案　C

解析　燃煤中加入CaO是为了除去煤燃烧生成的SO2，可减少酸雨的形成，但不能减少温室气体的排放。

4．(2017·江苏高考)2017年世界地球日我国的主题为“节约集约利用资源，倡导绿色简约生活”。下列做法应提倡的是(　　)

A．夏天设定空调温度尽可能的低

B．推广使用一次性塑料袋和纸巾

C．少开私家车多乘公共交通工具

D．对商品进行豪华包装促进销售

答案　C

解析　A项，夏天空调温度设定的越低，耗电越多，不应提倡。B项，一次性塑料袋难以降解，会污染环境，使用一次性纸巾不能节约资源，均不应提倡。C项，少开私家车多乘公共交通工具可以节能减排，应提倡。D项，豪华包装浪费资源，不应提倡。

5．(2016·全国卷Ⅱ)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

答案　B

解析　燃料燃烧产生的CO2是导致温室效应的主要气体之一，A正确；化石燃料完全燃烧生成的SO2属于大气污染物，B错误；液化石油气含碳量比燃油低，燃烧更充分燃烧产生的CO少，用液化石油气代替燃油能减少大气污染，C正确；CO是大气污染物之一，D正确。

6．(2016·浙江高考)为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：

下列说法不正确的是(　　)

A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3

B．X可以是空气，且需过量

C．捕获剂所捕获的气体主要是CO

D．处理含NH废水时，发生反应的离子方程式为NH＋NO===N2↑＋2H2O

答案　B

解析　根据题中的流程，可以得出固体1为CaCO3、CaSO3和过量的Ca(OH)2的混合物，A正确；气体1为N2、NO、CO的混合物，因为存在反应NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，通入X，然后再与NaOH溶液反应生成的产物为NaNO2，故X具有氧化性，若为空气，一定不能过量，否则会生成NaNO3，B错误；气体2

为N2、CO，因“无污染气体”为N2，故捕获的气体主要是CO，C正确；NH与NO能够发生归中反应生成氮气，离子方程式为NH＋NO===N2↑＋2H2O，D正确。