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高中化学第一节 自然资源的开发利用备课ppt课件
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这是一份高中化学第一节 自然资源的开发利用备课ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了2基本操作，2工艺流程，答案B等内容，欢迎下载使用。
一、海水水资源的开发利用1.海水资源的特点。
2.海水水资源的利用。(1)海水水资源的分布和成分。
(2)海水水资源的利用方法。
微训练海水淡化是海岛地区获得淡水的重要手段,海水淡化指的是除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程。下列方法中不可用来进行海水淡化的是( )。A.蒸馏法B.过滤法C.电渗析法 D.反渗透法答案:B解析:通过过滤不能把海水中的氯化钠等物质除去,不能使海水淡化。
二、海水化学资源的开发利用1.海水化学资源的开发利用。
微解读从海带中提取单质碘的过程如下:
发生的主要反应为2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。
2.新能源的开发。(1)从海水中提取的铀和重水是开发核能的重要原料。(2)潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用。
微判断(1)海水中各种化学资源的开发必须都要发生化学反应。( )(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→结晶。( )(3)海水中含有储量巨大的金属元素,可以直接富集获取。( )(4)海带中含有碘,能使淀粉变蓝。( )(5)用SO2水溶液吸收溴蒸气,是利用了SO2的还原性。( )
一 海水水资源的开发利用
问题探究水是生命之源,地球上可供人类饮用的淡水很少,97%以上的是海水,海水必须经过淡化才能饮用。蒸馏法是海水淡化历史久远且技术成熟的重要方法。乌拉尔联邦大学的工程师开发了一种新的海水淡化技术,使用旋转中空圆柱体和太阳能收集器来提高太阳能蒸馏器内的蒸发效率,所提议的方法将显著降低海水淡化成本,并将产量提高四倍。
(1)利用太阳能蒸馏淡化海水的原理是什么?提示:利用太阳能将海水中的水从液态转化为气态,再将气态冷却成为液态,以获得淡水。(2)利用太阳能淡化海水有哪些突出的优点?提示:利用太阳能进行海水淡化使用的是可再生能源,且操作简单。该方法不需要化学品或其他能源,没有污染物的释放。(3)利用太阳能进行海水淡化必将面临哪些实际困难?提示:一些设备需要大量的维护,且成本较高;该技术海水淡化的效率受到天气的影响等。
重难归纳1.海水水资源的利用。(1)利用途径:海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化:海水淡化的方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。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。
(3)海水淡化三种方法的原理。
2.海水蒸馏。(1)海水蒸馏实验的操作步骤。连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷凝水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷凝水→整理仪器。
典例剖析【例1】下图是实验室蒸馏装置示意图,可利用此装置将海水淡化。下列说法中不正确的是( )。
A.蒸馏时温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处B.蒸馏时冷却水的流向应由上而下C.利用此法淡化海水获得淡水质量高,但能耗大D.蒸馏法需使用直形冷凝管答案:B
解析:蒸馏时温度计测量的是水蒸气的温度,而不是溶液的温度,所以温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处;冷却水流向是由下而上,以提高冷凝效果;蒸馏法需要消耗大量能源;蒸馏法需使用直形冷凝管。
学以致用1.海水淡化可使用蒸馏法。以自来水为原料制取蒸馏水的实验装置如图所示,请回答下列问题。
(1)图中的两处明显错误是① ;② 。 (2)仪器A的名称是 ,仪器B的名称是 。(3)实验时A中除加入自来水外,为防止液体暴沸还需加入少量 。 答案:(1)①温度计的水银球插入液体中 ②冷凝水进出口方向反了(2)蒸馏烧瓶 直形冷凝管(3)碎瓷片(或沸石)
二 海水中其他化学资源的开发利用
问题探究海水中溶解和悬浮着大量的无机盐和有机物。目前,从海水中获取食盐仍主要采用盐田蒸发法。海带中含有丰富的碘元素,利用海带制取单质碘是目前获取碘的重要途径。(1)利用风能和太阳能使盐田中海水蒸发,得到粗食盐。这种古老方法有什么优点?提示:盐田蒸发法具有产量高、耗能少、成本低、运输方便等优点。
(2)下面的流程图为检验海带中碘元素的实验步骤。
①写出加入稀硫酸酸化的H2O2时发生反应的离子方程式。②根据什么现象证明海带中有碘元素?提示:①反应的离子方程式为2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。②当加入淀粉溶液时,溶液变蓝,证明有I2生成,从而说明海带中含有碘元素。
重难归纳1.海水提溴。(1)工艺流程。
2.从海带中提取碘。(1)海带中碘元素的检验。①反应原理:2I-+2H++H2O2═I2+2H2O,淀粉遇I2变蓝色。②流程:
(2)海带中提碘。①工艺流程:
②主要化学原理:Cl2+2I-═2Cl-+I2。
3.海水制盐及其重要应用。(1)海水制盐的原理。先将海水引入盐田,在太阳能和风力的作用下蒸发水,食盐等结晶析出,即制得粗盐。粗盐中含泥沙等不溶性杂质和氯化镁等可溶性杂质,经溶解、过滤将泥沙除去,然后利用化学反应除去可溶性杂质。
(2)食盐的综合应用原理。
(3)食盐的综合应用示意图。
4.海水提镁。(1)主要反应的原理。
典例剖析【例2】海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图。
(1)步骤①反应的离子方程式是 。 (2)步骤③反应的化学方程式是 。 从理论上考虑,下列也能吸收Br2的是 。 A.NaOHD.H2O(3)步骤⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80~90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。 (4)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴? 。
答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O══H2SO4+2HBr ABC(3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了
学以致用2.下列说法不正确的是( )。A.工业上可利用海水制取镁B.实验室以海带为原料可获得碘C.工业上可用还原剂还原赤铁矿(含Fe2O3)获得铁D.从海水中提取溴元素(以Br-形式存在),可以考虑向其中加入NaOH固体答案:D
解析:海水中含大量Mg2+,海带中含碘元素,因此工业上可利用海水制镁,实验室中可用海带制碘,A、B两项正确;赤铁矿主要成分为Fe2O3,可用还原剂如焦炭还原Fe2O3获得铁,C项正确;Br-与NaOH不反应,D项错误。
3.某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答下列问题。(1)第1步:灼烧。将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有 (填字母,限填3项)。A.试管B.瓷坩埚C.坩埚钳D.铁三脚架E.泥三角F.酒精灯G.烧杯H.量筒(2)第2步:I-溶液的获取。操作是 。
(3)第3步:氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用 (填字母)。 A.浓硫酸B.新制氯水C.KMnO4溶液D.H2O2理由是 。 (4)第4步:碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液,滴加 溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中含碘。
答案:(1)BEF(2)将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,过滤(3)D 过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质、不产生污染(或不会进一步氧化单质碘)(4)淀粉
解析:本题给出实验任务和步骤,考查学生对实验原理的理解,并考查学生根据实验目的选择正确试剂和操作完成规定实验的能力。灼烧固体通常在坩埚中进行,所以涉及的硅酸盐质仪器应有瓷坩埚、酒精灯、泥三角。灼烧所得灰烬含有可溶性的碘盐,欲得其溶液需溶解、过滤,滤液即为含I-的溶液。将I-氧化为I2,最好选用过氧化氢,因为过氧化氢作氧化剂,还原产物为H2O且无杂质生成,2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O,加少量稀酸会促进反应。碘单质的检验常用淀粉溶液,淀粉遇碘单质变蓝色。
1.某同学设计实验从海带中提取碘。①滴加稀硫酸和过氧化氢溶液 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加四氯化碳振荡、分液 ④过滤 ⑤蒸馏该实验的合理操作顺序是( )。A.①③⑤②④B.②①③④⑤C.②④①③⑤D.③①②⑤④答案:C
2.从海水中提取镁的工艺流程可表示如下: 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④加盐酸的离子方程式为OH-+H+══H2OC.步骤②结晶、过滤可制得粗盐D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
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,A项正确;步骤④中加入的盐酸,与氢氧化镁反应生成氯化镁与水,反应的离子方程式为Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O,B项错误;步骤②是通过把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,制得粗盐,C项正确;步骤①涉及CaCO3的分解反应得到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发生的复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2,D项正确。
3.从淡化海水中提取溴的流程如图所示,下列有关说法错误的是( )。 A.X为SO2气体,也可将SO2换成Na2SO3B.设备Y为蒸馏塔C.在提取溴的过程中一定有Br-被氧化D.工业上每获得1 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最少为22.4 L(标准状况下)答案:D
解析:亚硫酸钠与二氧化硫都具有还原性,A项正确;设备Y就是用来进行溴的蒸馏的,B项正确;要得到溴单质,一定要将溴离子氧化为溴单质,C项正确;因为溴离子要经过二次氧化,因此工业上每获得1 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最少为44.8 L (标准状况下),D项错误。
5.海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请写出一种海水淡化的方法: 。 (2)步骤Ⅰ获取Br2的离子方程式为 。 (3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O══H2SO4+2HBr,在该反应中,还原剂是 (填化学式)。若反应中生成4 ml HBr,则消耗 ml SO2。 答案:(1)蒸馏法(或电渗析法,反渗透法等)(2)Cl2+2Br-══Br2+2Cl- (3)SO2 2
一、海水水资源的开发利用1.海水资源的特点。
2.海水水资源的利用。(1)海水水资源的分布和成分。
(2)海水水资源的利用方法。
微训练海水淡化是海岛地区获得淡水的重要手段,海水淡化指的是除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程。下列方法中不可用来进行海水淡化的是( )。A.蒸馏法B.过滤法C.电渗析法 D.反渗透法答案:B解析:通过过滤不能把海水中的氯化钠等物质除去,不能使海水淡化。
二、海水化学资源的开发利用1.海水化学资源的开发利用。
微解读从海带中提取单质碘的过程如下:
发生的主要反应为2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。
2.新能源的开发。(1)从海水中提取的铀和重水是开发核能的重要原料。(2)潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用。
微判断(1)海水中各种化学资源的开发必须都要发生化学反应。( )(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→结晶。( )(3)海水中含有储量巨大的金属元素,可以直接富集获取。( )(4)海带中含有碘,能使淀粉变蓝。( )(5)用SO2水溶液吸收溴蒸气,是利用了SO2的还原性。( )
一 海水水资源的开发利用
问题探究水是生命之源,地球上可供人类饮用的淡水很少,97%以上的是海水,海水必须经过淡化才能饮用。蒸馏法是海水淡化历史久远且技术成熟的重要方法。乌拉尔联邦大学的工程师开发了一种新的海水淡化技术,使用旋转中空圆柱体和太阳能收集器来提高太阳能蒸馏器内的蒸发效率,所提议的方法将显著降低海水淡化成本,并将产量提高四倍。
(1)利用太阳能蒸馏淡化海水的原理是什么?提示:利用太阳能将海水中的水从液态转化为气态,再将气态冷却成为液态,以获得淡水。(2)利用太阳能淡化海水有哪些突出的优点?提示:利用太阳能进行海水淡化使用的是可再生能源,且操作简单。该方法不需要化学品或其他能源,没有污染物的释放。(3)利用太阳能进行海水淡化必将面临哪些实际困难?提示:一些设备需要大量的维护,且成本较高;该技术海水淡化的效率受到天气的影响等。
重难归纳1.海水水资源的利用。(1)利用途径:海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化:海水淡化的方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。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。
(3)海水淡化三种方法的原理。
2.海水蒸馏。(1)海水蒸馏实验的操作步骤。连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷凝水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷凝水→整理仪器。
典例剖析【例1】下图是实验室蒸馏装置示意图,可利用此装置将海水淡化。下列说法中不正确的是( )。
A.蒸馏时温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处B.蒸馏时冷却水的流向应由上而下C.利用此法淡化海水获得淡水质量高,但能耗大D.蒸馏法需使用直形冷凝管答案:B
解析:蒸馏时温度计测量的是水蒸气的温度,而不是溶液的温度,所以温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处;冷却水流向是由下而上,以提高冷凝效果;蒸馏法需要消耗大量能源;蒸馏法需使用直形冷凝管。
学以致用1.海水淡化可使用蒸馏法。以自来水为原料制取蒸馏水的实验装置如图所示,请回答下列问题。
(1)图中的两处明显错误是① ;② 。 (2)仪器A的名称是 ,仪器B的名称是 。(3)实验时A中除加入自来水外,为防止液体暴沸还需加入少量 。 答案:(1)①温度计的水银球插入液体中 ②冷凝水进出口方向反了(2)蒸馏烧瓶 直形冷凝管(3)碎瓷片(或沸石)
二 海水中其他化学资源的开发利用
问题探究海水中溶解和悬浮着大量的无机盐和有机物。目前,从海水中获取食盐仍主要采用盐田蒸发法。海带中含有丰富的碘元素,利用海带制取单质碘是目前获取碘的重要途径。(1)利用风能和太阳能使盐田中海水蒸发,得到粗食盐。这种古老方法有什么优点?提示:盐田蒸发法具有产量高、耗能少、成本低、运输方便等优点。
(2)下面的流程图为检验海带中碘元素的实验步骤。
①写出加入稀硫酸酸化的H2O2时发生反应的离子方程式。②根据什么现象证明海带中有碘元素?提示:①反应的离子方程式为2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O。②当加入淀粉溶液时,溶液变蓝,证明有I2生成,从而说明海带中含有碘元素。
重难归纳1.海水提溴。(1)工艺流程。
2.从海带中提取碘。(1)海带中碘元素的检验。①反应原理:2I-+2H++H2O2═I2+2H2O,淀粉遇I2变蓝色。②流程:
(2)海带中提碘。①工艺流程:
②主要化学原理:Cl2+2I-═2Cl-+I2。
3.海水制盐及其重要应用。(1)海水制盐的原理。先将海水引入盐田,在太阳能和风力的作用下蒸发水,食盐等结晶析出,即制得粗盐。粗盐中含泥沙等不溶性杂质和氯化镁等可溶性杂质,经溶解、过滤将泥沙除去,然后利用化学反应除去可溶性杂质。
(2)食盐的综合应用原理。
(3)食盐的综合应用示意图。
4.海水提镁。(1)主要反应的原理。
典例剖析【例2】海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图。
(1)步骤①反应的离子方程式是 。 (2)步骤③反应的化学方程式是 。 从理论上考虑,下列也能吸收Br2的是 。 A.NaOHD.H2O(3)步骤⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80~90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。 (4)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴? 。
答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O══H2SO4+2HBr ABC(3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了
学以致用2.下列说法不正确的是( )。A.工业上可利用海水制取镁B.实验室以海带为原料可获得碘C.工业上可用还原剂还原赤铁矿(含Fe2O3)获得铁D.从海水中提取溴元素(以Br-形式存在),可以考虑向其中加入NaOH固体答案:D
解析:海水中含大量Mg2+,海带中含碘元素,因此工业上可利用海水制镁,实验室中可用海带制碘,A、B两项正确;赤铁矿主要成分为Fe2O3,可用还原剂如焦炭还原Fe2O3获得铁,C项正确;Br-与NaOH不反应,D项错误。
3.某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答下列问题。(1)第1步:灼烧。将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有 (填字母,限填3项)。A.试管B.瓷坩埚C.坩埚钳D.铁三脚架E.泥三角F.酒精灯G.烧杯H.量筒(2)第2步:I-溶液的获取。操作是 。
(3)第3步:氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用 (填字母)。 A.浓硫酸B.新制氯水C.KMnO4溶液D.H2O2理由是 。 (4)第4步:碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液,滴加 溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中含碘。
答案:(1)BEF(2)将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,过滤(3)D 过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质、不产生污染(或不会进一步氧化单质碘)(4)淀粉
解析:本题给出实验任务和步骤,考查学生对实验原理的理解,并考查学生根据实验目的选择正确试剂和操作完成规定实验的能力。灼烧固体通常在坩埚中进行,所以涉及的硅酸盐质仪器应有瓷坩埚、酒精灯、泥三角。灼烧所得灰烬含有可溶性的碘盐,欲得其溶液需溶解、过滤,滤液即为含I-的溶液。将I-氧化为I2,最好选用过氧化氢,因为过氧化氢作氧化剂,还原产物为H2O且无杂质生成,2I-+H2O2+2H+═I2+2H2O,加少量稀酸会促进反应。碘单质的检验常用淀粉溶液,淀粉遇碘单质变蓝色。
1.某同学设计实验从海带中提取碘。①滴加稀硫酸和过氧化氢溶液 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加四氯化碳振荡、分液 ④过滤 ⑤蒸馏该实验的合理操作顺序是( )。A.①③⑤②④B.②①③④⑤C.②④①③⑤D.③①②⑤④答案:C
2.从海水中提取镁的工艺流程可表示如下: 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④加盐酸的离子方程式为OH-+H+══H2OC.步骤②结晶、过滤可制得粗盐D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
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,A项正确;步骤④中加入的盐酸,与氢氧化镁反应生成氯化镁与水,反应的离子方程式为Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O,B项错误;步骤②是通过把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,制得粗盐,C项正确;步骤①涉及CaCO3的分解反应得到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发生的复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2,D项正确。
3.从淡化海水中提取溴的流程如图所示,下列有关说法错误的是( )。 A.X为SO2气体,也可将SO2换成Na2SO3B.设备Y为蒸馏塔C.在提取溴的过程中一定有Br-被氧化D.工业上每获得1 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最少为22.4 L(标准状况下)答案:D
解析:亚硫酸钠与二氧化硫都具有还原性,A项正确;设备Y就是用来进行溴的蒸馏的,B项正确;要得到溴单质,一定要将溴离子氧化为溴单质,C项正确;因为溴离子要经过二次氧化,因此工业上每获得1 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最少为44.8 L (标准状况下),D项错误。
5.海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请写出一种海水淡化的方法: 。 (2)步骤Ⅰ获取Br2的离子方程式为 。 (3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O══H2SO4+2HBr,在该反应中,还原剂是 (填化学式)。若反应中生成4 ml HBr,则消耗 ml SO2。 答案:(1)蒸馏法(或电渗析法,反渗透法等)(2)Cl2+2Br-══Br2+2Cl- (3)SO2 2
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