高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 开发利用金属矿物和海水资源导学案

这是一份高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 开发利用金属矿物和海水资源导学案，共6页。

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。重难点
4.了解海水综合利用的重要方向。
[基础·初探]
教材整理 海水水资源的利用——物理过程
1．海水水资源的利用类型
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．海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
3．海水的蒸馏原理
(1)主要仪器：A：圆底烧瓶；B：冷凝管；C：锥形瓶。
(2)冷凝水的流向：a口进，b口出。
(3)A中加入碎瓷片的目的是防止海水暴沸。
(4)原理
将海水加热，海水中的水分受热变成气态(其余成分因沸点较高，不易汽化，留在烧瓶中)，经过冷凝管后又冷凝成液态水。经过蒸馏冷凝得到的液态水即为淡水。
[题组·冲关]
题组 海水淡化和食盐提取
1．下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法，其中原理上完全不可行的是( )
【解析】 海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A，明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，加明矾不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。
【答案】 A
2．中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是( )
A．蒸馏B．蒸发
C．过滤D．搅拌
【解析】 实验室中的“蒸发”操作是利用水受热易挥发的特点，其中的溶质因溶剂减少而析出的过程，这与海水晒盐的原理是类似的。
【答案】 B
【题后归纳】 海水淡化的方法和原理
[基础·初探]
1．海水中的化学元素
(1)
(2)特点：种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度很低。
2．海水化学资源的开发利用
[题组·冲关]
题组1 海水中提取Na、Mg
1．NaCl是从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(物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A．①②③④⑤B．①②③④
C．①②③⑤D．①②④⑤
【解析】 电解NaCl的水溶液可制得NaOH、H2、Cl2；H2、Cl2可合成HCl；NaCl溶液又可与CO2、NH3反应来制取NaHCO3；NaHCO3热分解可得Na2CO3，电解熔融的NaCl可制备金属钠。
【答案】 A
2．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＋、SOeq \\al(2－,4)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________(填字母)。
(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
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
【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＋、SOeq \\al(2－,4)时，不能带入新的杂质离子。所以，解此题的关键是把握好加入离子的顺序：①Ba2＋必须在COeq \\al(2－,3)之前加入；②COeq \\al(2－,3)、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，A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。
【答案】 (1)BCDA(或CBDA)
(2)CaCO3eq \(=====,\s\up14(锻烧))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
题组2 海水中提取溴与碘
3．某课外小组将灼烧海带产生的灰烬浸泡后过滤，得到澄清的滤液。他们设计了如下的几个方案，你认为能证明海带的灰烬中含有碘元素的是( )
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】 海带的灰烬中含有的碘元素，是以I－形式存在的，不是以单质形式存在，所以A、B、C均不正确；D中发生了氧化还原反应：H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，产生了I2，使淀粉溶液呈蓝色。
【答案】 D
4．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示：
(1)请列举海水淡化的一种方法
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(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%，该反应的离子方程式为_______________________________________________________________，
由此反应可知，除保护环境外，在工业生产中还应解决的问题是
_______________________________________________________________。
【解析】 步骤 Ⅰ 中Br2的浓度很小，多次用SO2反复吸收，最终用Cl2处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性，可以氧化SO2生成H2SO4，因此要注意强酸和溴对设备的腐蚀问题。
【答案】 (1)蒸馏法(或电渗析法、离子交换法)
(2)富集Br2，提高Br2的浓度
(3)SO2＋2H2O＋Br2===4H＋＋2Br－＋SOeq \\al(2－,4) 强酸和溴对设备的腐蚀
海水水资源的利用
方法
原理
蒸馏法
将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水
电渗析法
在外加直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的
离子交换法
用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子，得到去离子水
海水化学资源的开发利用
海水
提碘
①流程：海带灼烧→浸泡→过滤→氧化→萃取→提纯→碘单质
②主要的化学原理：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O(写出离子方程式)
海水提溴
①方法：在预先经过酸化的浓缩海水中，用Cl2氧化溴离子使之成为溴单质
②主要的化学原理：Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl
其他能量的利用
①提取核能开发中的重要原料铀和重水
②开发海洋药物
③潮汐能、波浪能等有待开发的新型能源