人教版 (新课标)必修2第四章 化学与自然资源的开发利用第一节 开发利用金属矿物和海水资源教案配套课件ppt
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第一节 开发利用金属矿物和海水资源第2课时 海水资源的开发利用
●学习目标1.了解海水资源及其利用。2.了解海水淡化的方法,掌握海水的蒸馏。3.掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐,海水提溴,海带提碘。
●新知预习1.海水水资源的利用(1)海水水资源的利用主要包括______________和_______________________________等。(2)海水淡化的途径及方法:从海水中提取________或从海水中把__________出去都可以达到淡化海水的目的。淡化的方法主要有____________、______________、____________等。
直接利用海水进行循环冷却
2.海水化学资源的开发利用海水中溶解和悬浮着大量的__________________和__________________,H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、Br、Sr等13种元素超过总量的__________;其他为微量元素,总计含有__________多种元素,虽然海水中的元素种类__________,总储量__________但富集程度却________。(1)海水制盐从海水中制得的NaCl除用于食用外,还用作__________。
(2)海水提溴在预先经过酸化的浓缩海水中用氯气置换溴离子使之成为__________单质,其离子方程式为:___________________。3.海水中能量的开发和利用(1)从海水中提取核能开发的重要原料__________和__________。(2)__________、__________等是有待开发的新型能源。
●自主探究1.在海底发现的大量多金属核矿是人类重要的金属资源,思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么?体会保护金属资源的重要意义。请将你的看法同大家交流。提示:目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟,要投入使用更面临许多问题。除了成本比陆地高以外,还存在破坏生态环境等问题。有资料表明,开采海底矿藏作为一个产业将在2010年至2030年才能形成。
2.进行海水的蒸馏实验时应注意哪些事项?提示:①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石,防止液体暴沸;②蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于1/3;③冷凝管中冷却水从下口进,从上口出;④温度计的水银球在支管口部。
●教材点拨1.海水资源的广阔性在浩瀚的海洋中,蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源、药物资源,其经济价值可观,开发前景十分诱人。
2.海水资源的特点(1)多样性:由于与岩石、大气和生物的相互作用,海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物,按含量计,H2O中的H、O两种元素,加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素超过总量的99%。(2)分散性:虽然海水中元素种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度却很低。
3.海水资源的利用(1)直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化:通常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。
(3)常见的海水淡化方法及原理
温馨提示:海水淡化中蒸馏法设备简单、易操作,但是耗能大,成本较高。将发电厂等工业余热用于海水淡化是一种经济合理的途径。
4.海水中化学资源的开发利用(1)海水制盐①方法:把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到食盐。②原理:蒸发海水,使食盐浓缩结晶。③食盐用途
(2)从海带中提取碘实验探究
温馨提示:(1)海带中含有碘元素的检验①关键反应的反应原理:2H++2I-+H2O2===I2+2H2O②实验步骤及证明方法(2)海带中提碘①流程海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质②主要的化学原理:Cl2+2KI===2KCl+I2
5.海水资源的综合利用
下列推断不合理的是( )A.热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质B.SO2吸收溴的反应方程式为SO2+2H2O+Br2―→H2SO4+2HBrC.流程中循环利用的物质有SO2、Br2、Cl2等D.没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能
【解析】 依据Br2的物理、化学性质对流程的各步操作进行分析,知道设计①~③步操作的目的为了富集Br2,即可对各选项作出判断。溴易挥发,所以用热空气将溴吹出,A项正确;SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,B项正确;流程中SO2被氧化为H2SO4,不可能被循环使用,C项错误;“空气吹出”“SO2吸收”“氧化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程,与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高,消耗能源少,成本低,D项正确。【答案】 C
(2015·经典习题选萃)海带是海洋中的一种褐藻,海带中含有丰富的碘,是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验,操作步骤如下:①取3 g左右干海带,除去表面杂质,剪碎,用酒精润湿,放在坩埚中灼烧成灰,冷却;②将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水,搅拌,煮沸2~3 min,使可溶物质溶解,过滤;③向滤液中滴入几滴硫酸,再加入约1 mL H2O2溶液,观察现象;④取少量上述所得溶液,滴加几滴淀粉溶液,观察现象;
⑤向③剩余的滤液中加入1 mL CCl4,振荡静置,观察现象;⑥向加有CCl4的溶液中加入NaOH溶液,充分振荡后,将混合液的下层液体放入指定的容器中。请回答下列问题:(1)海带中碘元素是________(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”),步骤①中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗,原因是____________________________;(2)可说明海带中含有碘的现象有____________;(3)操作⑤叫做________。操作⑥的目的是_______。
【解析】 海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗;实验中④步中加入淀粉溶液后变蓝;⑤步中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作⑤是萃取碘水中的碘,操作⑥是为了回收CCl4。【答案】 (1)碘离子 防止碘元素的损失(2)④步中加入淀粉溶液后变蓝;⑤步中下层液体呈紫红色(3)萃取 回收CCl4
除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气,应该采用的方法是( )A.加入适量的KI溶液B.通入溴蒸气C.加氢氧化钠溶液D.加入适量的溴化钠溶液【解析】 A项Cl2和Br2均与KI反应且引入了I2杂质;B项,溴蒸气无法除去氯气;C项,氯气和液溴均能与氢氧化钠反应;D项发生反应:Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,既除去了氯气,又不会引入新的杂质。【答案】 D
某课外小组将灼烧海带的灰浸泡后过滤,得到澄清的滤液,他们设计了如下几个方案,你认为能证明海带灰中含有碘元素的是( )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、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
【解析】 海带灰中碘元素以I-形式存在,应先加入氧化剂将其氧化为I2,再加入淀粉溶液检验。【答案】 D
●教材点拨物质的分离是指通过适当的方法,把混合物中的几种物质分开(要还原成原来的形式),分别得到几种比较纯净的物质。1.蒸馏法:适用于分离互溶,但沸点不同的液态混合物。如酒精与水的分离、海水淡化等。(1)主要仪器:铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝器、锥形瓶。
(2)装置图(如下图)。
(3)注意事项:①蒸馏烧瓶需垫石棉网加热或水浴加热。②蒸馏烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的1/2。③需向蒸馏烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片,以防液体暴沸。④温度计的量程应高于馏分的最高沸点,要使温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。⑤若对馏分在冷凝器里用自来水冷却,自来水要从冷凝器的水口的低口进、高口出。
2.结晶法:适用分离各组分均溶于水,但溶解度随温度变化差别较大的固体混合物。如NaCl与KNO3的分离。3.过滤法:适用于一种可溶,另一种不溶的固态混合物。如NaCl与BaSO4的分离。4.分液法:适用于分离两种互不相溶的液态混合物。如苯和水的分离。
5.萃取法:适用于分离溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同的混合物。如用CCl4提取碘水中的碘。6.洗气法:适用各气体与吸收剂作用不同来分离气态混合物。如CO2与CO的分离。7.升华法:适用于分离其中一组分有升华特征的固体混合物。如碘与沙子的分离。
(2015·河北衡水第三次联考)下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是( )
【解析】 A项,乙醇和水混溶,不能用作萃取剂,应用四氯化碳或苯萃取;B项,乙酸乙酯和乙醇混溶,不能用分液的方法分离,应用蒸馏的方法分离;C项,用重结晶法除去KNO3固体中混杂的NaCl,是利用了NaCl随温度升高溶解度变化不大,KNO3随温度升高溶解度变化很大的原理;D项,丁醇和乙醚混溶,二者的沸点不同,且相差较大,可用蒸馏的方法分离。【答案】 D
(2015·经典习题选萃)下列分离混合物的方法中不正确的是( )A.从酒精和水的混合物中分离出酒精——蒸馏法B.使浑浊的食盐水变澄清——过滤法C.从溴水中分离出溴——分液法D.把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来——蒸发结晶法
【解析】 A.酒精与水互溶为均匀的液态混合物;酒精的沸点比水的沸点明显的低。应用蒸馏法可以把酒精从酒精与水的混合物中分离出来。B.食盐水浑浊,说明食盐水里混着固体混合物,过滤法可以除去混在液体里的固体物质,使液体由浑浊变澄清。C.溴水是溴和水形成的均匀液态混合物,分液法不能使溴从溴水中分离出。要用分液法从溴水中分离出来,需先用萃取剂(如四氯化碳、苯、直馏汽油)将溴从溴水中萃取出来,然后再进行分液。
D.硝酸钾和氯化钾都易溶于水;硝酸钾的溶解度受温度的影响较大,氯化钾的溶解度受温度的影响较小。由此,可以用蒸发结晶法把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来。混合物分离或提纯的方法是由混合物的性质决定的,要先分析混合物的性质再确定分离或提纯的方法。【答案】 C
1.(2015·福建泉州3月质检)下列物质无法从海水中获得的是( )A.硫酸 B.氯化钠C.溴 D.氢氧化钠【解析】 海水晒盐得到NaCl,通过氯碱工业获得NaOH,溴是海洋元素,海水提溴已经应用于工业生产,无法从海水中获得硫酸,故选A。【答案】 A
2.(2015·北京石景山一模)下列有关海水综合利用的说法中,不正确的是( )A.用氯气从海水中提溴的关键反应是:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2B.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质C.海水中的Na+、Cl-结晶成NaCl的过程,形成了化学键D.从海水中可以得到氯化镁,再经过电解可制金属镁
【解析】 A项,溴在海水中主要以Br-形式存在,因此从海水中提溴的关键是Br-―→Br2;B项,海水中的钾元素是以K+形式存在的,只经过物理变化无法得到钾单质;C项,Na+、Cl-结晶成NaCl的过程中形成了离子键;D项,海水中含有Mg2+,经过处理可以得到氯化镁,电解熔融的氯化镁可制得金属镁。【答案】 B
【解析】 制取镁时电解的是MgCl2,A错;海水直接蒸发,里面还有很多杂质,电解时制得的镁杂质较多,B错;制取镁时电解的是MgCl2,C错;D过程制得的镁较纯净,对,选D。【答案】 D
4.下列实验操作或方案正确的是( )A.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀B.将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HClC.用图1所示装置和CCl4提取溴水中的Br2D.用图2所示装置除去乙醇中的苯酚
【解析】 过滤时,应使用玻璃棒引流,A项错误;将混有HCl的Cl2通过饱和NaHCO3溶液中会产生杂质CO2,且Cl2也能被NaHCO3溶液吸收,B项错误;Br2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,且CCl4和水不互溶,应采取分液的方法分离,C项正确;乙醇和苯酚混溶,不能采取过滤的方法分离,D项错误。【答案】 C
(2)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是______(填序号)。A.酒精(沸点78 ℃)B.四氯化碳(沸点77 ℃)C.甘油(沸点290 ℃)D.苯(沸点80 ℃)(3)在操作②中,溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气),以消除此杂质,使碘全部游离出来,应加入适量________(填字母)溶液,反应的离子方程式为____________。A.KIO3 B.HClO C.KI D.Br2
(4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是____________。【解析】 从碘水中提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳,酒精和甘油均溶于水,不能作萃取剂,然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液,再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂,采用水浴加热蒸馏,其中在操作②中,为使少量的ICl中的碘全部游离出来,应加入还原剂,故只有C项符合,发生的化学反应为ICl+KI===I2+KCl。【答案】 (1)萃取分液 分液漏斗 (2)B、D(3)C ICl+I-===I2+Cl- (4)蒸馏法
无机化合物转化为有机化合物历史上曾经有人认为,有机化合物只能由生物的细胞在一种特殊力量——生命力的作用下产生,人工合成有机物是不可能的。1828年,德国化学家维勒(F.Wöhler,1800~1882)通过蒸发氰酸铵(NH4CNO,一种无机化合物,由氯化铵和氰酸银反应制得)水溶液得到了尿素[CO(NH2)2]。尿素的人工合成,揭开了人工合成有机物的序幕。
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