化學(xué)第17講 化學(xué)與STSE 1 海水資源的開發(fā)利用優(yōu)選

非金屬及其化合物第第 四四 章章第第1717講化學(xué)與講化學(xué)與STSESTSE考綱要求考綱要求考情分析考情分析命題趨勢命題趨勢1.了了解解海海水水的的綜綜合合利利用用，以以及及常常見見元元素素單單質(zhì)質(zhì)及及其其重重要要化化合合物物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。2.了了解解科科學(xué)學(xué)、技技術(shù)術(shù)、社社會(huì)會(huì)的的相相互互關(guān)關(guān)系系(如如化化學(xué)學(xué)與與生生活活、材材料料、能能源源、環(huán)環(huán)境境等等)。理理解解在在化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)中中遵遵照照“綠綠色色化化學(xué)學(xué)”思思想想的重要性。的重要性。2016，全國卷甲，全國卷甲，7T2016，天津卷，天津卷，1T2016，浙江卷，浙江卷，7T以以海海水水資資源源開開發(fā)發(fā)利利用用為為背背景景，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)提提取取I2、Br2等等工工藝藝流流程程題題，綜綜合合考考查查化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)原原理理、物物質(zhì)質(zhì)的的分分離離提提純純、綠綠色色化化學(xué)學(xué)的的理理念念等等。預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)2019年年高高考考仍仍將將注注重重化化學(xué)學(xué)在在工工農(nóng)農(nóng)業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)、環(huán)境治理等方面的應(yīng)用。環(huán)境治理等方面的應(yīng)用。分值：分值：26分分欄目導(dǎo)航板板 塊塊 一一板板 塊塊 二二板板 塊塊 三三板板 塊塊 四四1水資源的利用水資源的利用考點(diǎn)一海水資源的開發(fā)利用考點(diǎn)一海水資源的開發(fā)利用淡化淡化 蒸餾法蒸餾法 離子交換法離子交換法 2海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)鎂的提取鎂的提取工藝流程工藝流程基本步驟及主要反應(yīng)基本步驟及主要反應(yīng)a制熟石灰：制熟石灰：_，_。b沉淀：沉淀：_。c酸化：酸化：_。d蒸發(fā)結(jié)晶：析出蒸發(fā)結(jié)晶：析出MgCl26H2O。e脫水：在脫水：在_中使中使MgCl26H2O脫水制得無水氯化鎂。脫水制得無水氯化鎂。f電解：電解熔融氯化鎂制得鎂：電解：電解熔融氯化鎂制得鎂：_。CaOH2O=Ca(OH)2 Mg22OH=Mg(OH)2 Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O 氯化氫氣流氯化氫氣流(2)溴的提取溴的提取工藝流程工藝流程基本步驟及主要反應(yīng)基本步驟及主要反應(yīng)a濃縮：海水曬鹽和海水淡化的過程中濃縮：海水曬鹽和海水淡化的過程中Br得到濃縮。得到濃縮。b氧氧化化：向向濃濃縮縮的的海海水水中中通通入入Cl2，將將Br氧氧化化為為Br2，反反應(yīng)應(yīng)的的離離子子方方程程式式為為_。c富富集集：利利用用溴溴的的揮揮發(fā)發(fā)性性，通通入入熱熱空空氣氣或或水水蒸蒸氣氣，吹吹出出的的溴溴蒸蒸氣氣用用SO2吸吸收收，反應(yīng)的化學(xué)方程式為反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。d提?。涸儆锰崛。涸儆肅l2將將HBr氧化得到產(chǎn)品溴氧化得到產(chǎn)品溴_。Cl22Br=Br22ClBr2SO22H2O=2HBrH2SO4Cl22HBr=Br22HCl(3)碘的提取碘的提取海帶中含有碘元素的檢驗(yàn)海帶中含有碘元素的檢驗(yàn)a反應(yīng)原理：反應(yīng)原理：2H2IH2O2=I22H2O。b實(shí)驗(yàn)步驟及證明方法實(shí)驗(yàn)步驟及證明方法b兩種原理兩種原理主要的化學(xué)原理：主要的化學(xué)原理：_。主主要要的的物物理理原原理理：單單質(zhì)質(zhì)碘碘用用_萃萃取取，分分液液后后用用_將將碘與有機(jī)溶劑分開。碘與有機(jī)溶劑分開。(4)海水中提取海水中提取_和和_可用于核能的開發(fā)利用?？捎糜诤四艿拈_發(fā)利用。Cl22KI=2KClI2苯或四氯化碳苯或四氯化碳蒸餾法蒸餾法鈾鈾重水重水海水淡化的方法和原理海水淡化的方法和原理淡化方法淡化方法原理原理蒸餾法蒸餾法將海水加熱蒸發(fā)汽化，然后將蒸氣冷凝而得到蒸餾水將海水加熱蒸發(fā)汽化，然后將蒸氣冷凝而得到蒸餾水電滲析法電滲析法利用陰陽離子交換膜對(duì)水中陰陽離子的選擇透過性，在外加直流電利用陰陽離子交換膜對(duì)水中陰陽離子的選擇透過性，在外加直流電場作用下，使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽的場作用下，使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽的目的目的離子離子交換法交換法用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂除去海水中的陰陽離子得到去用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂除去海水中的陰陽離子得到去離子水的方法離子水的方法 2海海藻藻中中含含有有豐豐富富的的、以以離離子子形形式式存存在在的的碘碘元元素素。下下圖圖是是實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室從從海海藻藻里里提提取碘的流程中的一部分。下列判斷正確的是取碘的流程中的一部分。下列判斷正確的是()A步驟步驟的操作分別是過濾、萃取的操作分別是過濾、萃取B可用淀粉溶液檢驗(yàn)步驟可用淀粉溶液檢驗(yàn)步驟的反應(yīng)是否進(jìn)行完全的反應(yīng)是否進(jìn)行完全C步驟步驟中加入的有機(jī)溶劑是裂化汽油或乙醇中加入的有機(jī)溶劑是裂化汽油或乙醇D步驟步驟的操作是過濾的操作是過濾A解解析析通通過過過過濾濾除除去去海海藻藻灰灰懸懸濁濁液液中中的的難難溶溶性性雜雜質(zhì)質(zhì)而而得得到到含含有有I的的溶溶液液，向向該該溶溶液液中中通通入入Cl2將將I氧氧化化為為I2，經(jīng)經(jīng)萃萃取取、分分液液后后即即得得含含碘碘有有機(jī)機(jī)溶溶液液，A項(xiàng)項(xiàng)正正確確；淀淀粉粉只只能能檢檢驗(yàn)驗(yàn)生生成成了了I2，而而不不能能說說明明I已已反反應(yīng)應(yīng)完完全全，B項(xiàng)項(xiàng)錯(cuò)錯(cuò)誤誤；裂裂化化汽汽油油中中含含有有不不飽飽和和烴烴，能與能與I2發(fā)生反應(yīng)，乙醇能與水互溶，發(fā)生反應(yīng)，乙醇能與水互溶，C項(xiàng)錯(cuò)誤；步驟項(xiàng)錯(cuò)誤；步驟的操作是蒸餾，的操作是蒸餾，D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。(1)制制取取MgCl2時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)該該在在干干燥燥的的HCl氣氣流流氛氛圍圍中中加加熱熱MgCl26H2O，目目的的是是防防止止MgCl26H2O在加熱脫水時(shí)水解產(chǎn)生在加熱脫水時(shí)水解產(chǎn)生Mg(OH)2或或Mg(OH)Cl。(2)Mg蒸氣應(yīng)在蒸氣應(yīng)在H2或稀有氣體中冷卻，不能在空氣中冷卻?；蛳∮袣怏w中冷卻，不能在空氣中冷卻。(3)提提取取溴溴的的過過程程中中要要用用硫硫酸酸酸酸化化海海水水，防防止止溴溴單單質(zhì)質(zhì)與與堿堿(因因?yàn)闉楹：Ｋ食嗜跞鯄A堿性性)反應(yīng)而消耗。反應(yīng)而消耗。1在在制制備備過過程程中中往往往往用用到到結(jié)結(jié)晶晶、過過濾濾、萃萃取取、分分液液、蒸蒸餾餾等等實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)操操作作，注注意意這些操作的使用條件和操作方法的規(guī)范性。這些操作的使用條件和操作方法的規(guī)范性。2在制備過程中，涉及氧化還原反應(yīng)、電解反應(yīng)、水解平衡等化學(xué)原理。在制備過程中，涉及氧化還原反應(yīng)、電解反應(yīng)、水解平衡等化學(xué)原理。3讀懂流程圖，抓住物質(zhì)的流入、流出、挖掘反應(yīng)條件和重要數(shù)據(jù)。讀懂流程圖，抓住物質(zhì)的流入、流出、挖掘反應(yīng)條件和重要數(shù)據(jù)。4綠色化學(xué)，使用無污染的物質(zhì)、減少或不排放污染物、物質(zhì)的循環(huán)使用。綠色化學(xué)，使用無污染的物質(zhì)、減少或不排放污染物、物質(zhì)的循環(huán)使用。解答海水的工藝流程題目應(yīng)注意的四點(diǎn)解答海水的工藝流程題目應(yīng)注意的四點(diǎn) 例例11 空氣吹出法是目前空氣吹出法是目前“海水提溴海水提溴”的最主要方法之一。其工藝流程如圖：的最主要方法之一。其工藝流程如圖：(1)寫出步驟寫出步驟的離子方程式：的離子方程式：_。(2)步步驟驟中中溴溴蒸蒸氣氣冷冷凝凝后后得得到到液液溴溴與與溴溴水水的的混混合合物物，可可利利用用它它們們的的相相對(duì)對(duì)密密度度相差很大的特點(diǎn)進(jìn)行分離。分離儀器的名稱是相差很大的特點(diǎn)進(jìn)行分離。分離儀器的名稱是_。分液漏斗分液漏斗(3)溴溴水水混混合合物物中中溶溶有有一一定定量量的的Cl2，因因此此在在步步驟驟中中可可將將蒸蒸餾餾產(chǎn)產(chǎn)生生的的氣氣體體通通過過_(填試劑名稱填試劑名稱)溶液，以除去溶液，以除去Cl2。(4)步步驟驟的的蒸蒸餾餾過過程程中中，溫溫度度應(yīng)應(yīng)控控制制在在8090 。溫溫度度過過高高或或過過低低都都不不利利于于生生產(chǎn)產(chǎn)，請(qǐng)請(qǐng)解解釋釋原原因因：_ _。(5)步步驟驟中中用用硫硫酸酸酸酸化化可可提提高高Cl2的的利利用用率率，理理由由是是_ _。(6)提提取取溴溴單單質(zhì)質(zhì)，采采用用蒸蒸餾餾“溴溴水水混混合合物物”而而不不是是蒸蒸餾餾“溴溴水水混混合合物物”，請(qǐng)請(qǐng)說說明明原原因因：_ _。溴化鈉溴化鈉(或其他含或其他含Br的鹽類物質(zhì)的鹽類物質(zhì))溫溫度度過過高高，大大量量水水蒸蒸氣氣被被蒸蒸出出，溴溴蒸蒸氣氣中中水水增增加加；溫溫度度過過低，溴不能被完全蒸出，效率低低，溴不能被完全蒸出，效率低酸酸化化可可抑抑制制Cl2、Br2與與水反應(yīng)水反應(yīng)將將“溴溴水水混混合合物物”轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為“溴溴水水混混合合物物”是是Br2的的濃濃縮縮過過程程，可可提提高高效率，減少能耗，降低成本效率，減少能耗，降低成本 例例11 海水開發(fā)利用的部分過程如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是海水開發(fā)利用的部分過程如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A向苦鹵中通入向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴是為了提取溴B粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過程提純粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過程提純C工業(yè)生產(chǎn)中常選用工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑作為沉淀劑D富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用SO2將其還原吸收將其還原吸收 答答題題送送檢檢 來自閱卷名師報(bào)告來自閱卷名師報(bào)告錯(cuò)誤錯(cuò)誤致錯(cuò)原因致錯(cuò)原因扣分扣分A對(duì)對(duì)“提提取取溴溴”的的含含義義沒沒正正確確的的理理解解。通通入入Cl2，能能將將Br氧氧化化成成Br2，Br2沒有從原溶液中分離出來沒有從原溶液中分離出來6 解解析析 A項(xiàng)項(xiàng)，苦苦鹵鹵中中含含有有Br，通通入入Cl2可可將將Br氧氧化化生生成成Br2，正正確確；B項(xiàng)項(xiàng)，粗粗鹽鹽中中含含有有Ca2、SO等等雜雜質(zhì)質(zhì)離離子子，故故先先除除雜雜得得NaCl和和KCl的的混混合合溶溶液液，而而NaCl的的溶溶解解度度隨隨溫溫度度變變化化不不大大，故故采采用用重重結(jié)結(jié)晶晶可可以以析析出出較較純純的的NaCl，正正確確；C項(xiàng)項(xiàng)，工工業(yè)業(yè)上上沉沉淀淀海海水水中中的的Mg2，采采用用Ca(OH)2，因因?yàn)闉镹aOH的的價(jià)價(jià)格格較較貴貴，錯(cuò)錯(cuò)誤誤；D項(xiàng)項(xiàng)，Br2易易揮揮發(fā)發(fā)，用用熱熱氣氣吹吹出出后后，用用SO2吸吸收收，生生成成H2SO4和和HBr，等等富富集集后后再再用用Cl2處處理理HBr生生成成Br2，正確。，正確。答案答案 C1溴溴主主要要以以Br形形式式存存在在于于海海水水中中，海海水水呈呈弱弱堿堿性性。工工業(yè)業(yè)上上制制備備Br2的的操操作作步步驟為：驟為：一定條件下，將一定條件下，將Cl2通入濃縮的海水中，生成通入濃縮的海水中，生成Br2；利用熱空氣將利用熱空氣將Br2吹出，并用濃吹出，并用濃Na2CO3溶液吸收，生成溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等；等；用硫酸酸化步驟用硫酸酸化步驟得到的混合物。得到的混合物。完成下列填空：完成下列填空：(1)Cl2氧氧化化Br應(yīng)應(yīng)在在_條條件件下下進(jìn)進(jìn)行行，目目的的是是為為了了避避免免_ _。(2)Br2可用熱空氣吹出，其原因是可用熱空氣吹出，其原因是_。(3)寫寫出出步步驟驟所所發(fā)發(fā)生生的的化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)方方程程式式：_ _；用用 硫硫 酸酸 而而 不不 用用 鹽鹽 酸酸 酸酸 化化 的的 原原 因因 可可 能能 是是_，步步驟驟的的產(chǎn)產(chǎn)品品有有時(shí)時(shí)運(yùn)運(yùn)輸輸?shù)降侥磕康牡牡氐睾蠛笤僭偎崴峄?，主主要要是是因?yàn)橐驗(yàn)開。酸性酸性Cl2在堿性或在堿性或中性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)中性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)Br2沸點(diǎn)較低，易揮發(fā)沸點(diǎn)較低，易揮發(fā)3H2SO4 5NaBrNaBrO3=3Na2SO4 3Br23H2O溴酸能將溴酸能將Cl氧化為氯氣氧化為氯氣溴具有強(qiáng)氧化性溴具有強(qiáng)氧化性(4)為了除去工業(yè)為了除去工業(yè)Br2中微量的中微量的Cl2，可向工業(yè)，可向工業(yè)Br2中中_(填字母填字母)。a通入通入HBr氣體氣體b加入加入Na2CO3溶液溶液c加入加入NaBr溶液溶液d加入加入Na2SO3溶液溶液解解析析(1)Cl2、Br2都都能能與與堿堿性性物物質(zhì)質(zhì)反反應(yīng)應(yīng)，故故Cl2氧氧化化Br應(yīng)應(yīng)在在酸酸性性條條件件下下進(jìn)進(jìn)行行。(3)步步驟驟所所發(fā)發(fā)生生的的反反應(yīng)應(yīng)是是歸歸中中反反應(yīng)應(yīng)，5價(jià)價(jià)的的溴溴氧氧化化1價(jià)價(jià)的的溴溴，生生成成溴溴單單質(zhì)質(zhì)；鹽鹽酸酸有有還還原原性性，NaBrO3有有氧氧化化性性，二二者者可可發(fā)發(fā)生生氧氧化化還還原原反反應(yīng)應(yīng)。(4)利利用用NaBr溶溶液液與與Cl2反應(yīng)，然后分液即得到純凈的反應(yīng)，然后分液即得到純凈的Br2；通入；通入HBr氣體可以除去氣體可以除去Br2中微量的中微量的Cl2。ac