高中人教版化学必修二专题26 海水资源的开发利用(教师版)

专题26 海水资源的开发利用1．海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的总量超过99%，其他为微量元素，共计含有80多种。

2．海水制盐海水――→日晒结晶粗盐――→提纯精盐。

3．海带提碘（1）流程：海带―→灼烧―→浸泡―→过滤――→Cl 2氧化―→提纯―→碘单质。

（2）原理：2I －＋Cl 2===I 2＋2Cl －。

4．海水提溴（1）过程：浓缩―→氧化―→富集―→提取。

（2）原理：2Br －＋Cl 2===Br 2＋2Cl －。

5．海水提镁（1）过程：浓缩――→CaO 沉淀―→过滤――→盐酸溶解―→结晶(MgCl 2·6H 2O)――→脱水MgCl 2晶体――→电解金属镁。

（2）原理：①Mg 2＋＋2OH －===Mg(OH)2↓。

②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O 。

③MgCl 2·6H 2O=====HCl△MgCl 2＋6H 2O 。

④MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑。

6．新能源的开发（1）从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。

（2）潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。

【典例1】海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是( )A ．利用潮汐发电是将化学能转化为电能B ．海水蒸发制海盐的过程中发生了化学变化C ．从海水中可以得到MgCl 2，电解熔融MgCl 2可制备MgD ．海水中含有溴元素，只需经过物理变化就可以得到溴单质 【答案】C【解析】A 中，潮汐发电是将潮汐能转化为电能；B 中，海水蒸发制海盐过程中只有物理变化；D 中，海水中溴元素以溴离子(Br －)形式存在，要得到单质溴必须发生化学变化才能实现。

海水的蒸馏实验1．原理2．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→接通冷却水→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却水→整理仪器。

3．海水蒸馏实验的注意事项（1）烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸裂。

（2）烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容积的23。

（3）冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果最好。

（4）加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。

（5）实验前认真检查装置的气密性。

（6）当烧瓶中有少量液体时，停止加热。

（7）实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。

【典例2】海水淡化可使用蒸馏法。

如图所示为以自来水为原料制取蒸馏水的实验装置，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冷却水进出口方向反了（2）蒸馏烧瓶直形冷凝管（3）沸石(或碎瓷片)【解析】（1）蒸馏时，温度计测量的是水蒸气的温度，而不是溶液的温度，所以温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处；根据题图，冷却水应“下进上出”。

（2）观察题图可知，A是蒸馏烧瓶，B是冷凝管。

（3）由于需要加热，所以A中还要加入沸石(或碎瓷片)以防止液体暴沸。

海水中提取溴、碘、镁工艺流程1．海水提溴海水提溴的主要方法是空气吹出法。

（1）主要流程：海水――→浓缩酸化浓缩海水(Br －)―――――――――→通入Cl 2、通入空气水蒸气吸收塔(SO 2)――→反应后富集溴HBr 、SO 2－4――→通入Cl 2后提取Br 2Br 2、Cl － （2）主要反应：Cl 2＋2Br －===Br 2＋2Cl －(氧化)Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4(富集) Cl 2＋2Br －===Br 2＋2Cl －(提取) 2．海带中提碘（1）海带中含有碘元素的检验①关键反应的反应原理：2H ＋＋2I －＋H 2O 2===I 2＋2H 2O 。

②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主要的化学反应原理：Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2。

3．海水提镁 （1）主要反应原理：CaCO 3=====煅烧CaO ＋CO 2↑ CaO ＋H 2O===Ca(OH)2Ca(OH)2＋MgCl 2===Mg(OH)2↓＋CaCl 2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑ （2）工艺流程。

【典例3】空气吹出法是目前“海水提溴”使用到的主要方法之一。

其工艺流程如下：（1）步骤③所发生反应的离子方程式是________________________________________________。

（2）溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过________(填化合物名称)溶液，以除去氯气。

（3）步骤⑤的蒸馏过程中，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）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_____________________________________。

（5）提取溴单质时，蒸馏溴水混合物Ⅱ而不是蒸馏溴水混合物Ⅰ，请说明原因：_______________________________________________________________________。

【答案】（1）Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO2－4（2）溴化铁(或其他含Br －的盐)（3）温度过高，大量水蒸气被蒸出；温度过低，溴不能被完全蒸出 （4）酸化可抑制Cl 2、Br 2与水反应（5）将溴水混合物Ⅰ转变为溴水混合物Ⅱ是Br 2的富集浓缩过程，蒸馏溴水混合物Ⅱ可提高效率，减少能耗，降低成本【解析】从海水中提取溴，一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。

步骤①发生的反应是Cl 2＋2Br －===2Cl－＋Br 2，生成的溴仍溶解在海水中，依据溴的沸点比水低，鼓入热空气(步骤②)，使溴和热空气一起挥发出来，再用SO 2水溶液吸收(步骤③)：Br 2＋SO 2＋2H 2O===4H ＋＋2Br －＋SO 2－4，这样可以得到Br －浓度较大的溶液，进一步用氯气氧化(步骤④)，可得到含Br 2的水溶液，然后蒸馏即得到液溴。

1．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是( )A ．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质B ．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能C ．从海水中可以得到NaCl ，电解熔融NaCl 可制备金属钠D ．从海水中提取镁可以采用下列方法：海水―→苦卤――→石灰水 M g(OH)2――→HClM gCl 2溶液―→无水MgCl 2―→MgCl 2(熔融)――→通电Mg【答案】B【解析】海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A 项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B 项错误；从海水中可以得到NaCl 固体，电解熔融NaCl 可制备金属钠，C 项正确；依据海水提取镁的原理分析，卤水中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D 项正确。

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I 2的流程为：海带(加少量酒精)――→灼烧海带灰――→水过滤含I －的水溶液―――――→H 2O 2＋H 2SO 4I 2的水溶液――→CCl 4分液I 2的有机溶液，故正确步骤为②④①③⑤，选C 。

3．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⑥电解MgCl 2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，A 项正确；电解熔融的MgCl 2时，阳极产生Cl 2，阴极产生金属镁，B 项错误；因MgCl 2能水解：MgCl 2＋2H 2OMg(OH)2＋2HCl ，所以将MgCl 2·6H 2O 晶体在HCl 气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl 2水解生成Mg(OH)2，C 项正确；步骤①涉及CaCO 3的分解反应得到CaO ，CaO 与H 2O 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MgCl 2与Ca(OH)2发生的复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl 2，D 项正确。

4．从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是( )【答案】D【解析】灼烧海带应用坩埚，A 选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B 选项错误；苯的密度比水的小，萃取I 2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C 选项错误。

5．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 ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，H 2与Cl 2化合被水吸收可得盐酸。

2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑。

在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl ＋CO 2＋NH 3＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ；2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2↑。

6．从淡化海水中提取溴的流程如下：淡化海水――→通入Cl 2Ⅰ低浓度Br 2――→通入空气吹出Br 2用X 吸收Ⅱ含Br －等的溶液――→通入Cl 2ⅢBr 2的浓溶液――→Ⅳ液溴 下列有关说法不正确的是( )A ．X 试剂可用Na 2SO 3饱和溶液B ．步骤Ⅲ发生的离子反应为2Br －＋Cl 2===2Cl －＋Br 2 C ．工业上每获得1 mol Br 2，至少需要消耗Cl 2 22.4 LD ．步骤Ⅳ可以选择萃取、分液和蒸馏的方法 【答案】C【解析】亚硫酸根离子可以和具有氧化性的溴单质发生氧化还原反应，故可以用Na 2SO 3饱和溶液来吸收溴单质，A 项正确；氯气具有氧化性，可将溴离子氧化为溴单质，即2Br －＋Cl 2===2Cl －＋Br 2，B 项正确；根据离子方程式2Br －＋Cl 2===2Cl －＋Br 2，可知，每获得1 mol Br 2，步骤Ⅰ和步骤Ⅲ至少共需要消耗标准状况下Cl 2 44.8 L ，C 项错误；从溴水中提取溴采用的方法有萃取、分液和蒸馏，D 项正确。