2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 第二單元 化學(xué)與資源開(kāi)發(fā)利用 課題2 海水的綜合利用教學(xué)案 新人教版選修2.doc

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課題2 海水的綜合利用 海水中鹽的開(kāi)發(fā)和利用 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．海水制鹽 (1)海水制鹽的方法有三種：蒸發(fā)法、電滲析法和冷凍法。 (2)目前，海水制鹽的方法仍以蒸發(fā)法(鹽田法)為主，其原理是海水經(jīng)蒸發(fā)濃縮，達(dá)到飽和后析出食鹽晶體，分離后所得到的母液叫苦鹵。 (3)鹽田選擇的條件： 作為鹽田必須符合的條件有三個(gè)。 ①有平坦空曠的海灘，潮汐落差大 ②空氣干燥、多風(fēng)、少雨 ③遠(yuǎn)離江河入?？? (4)流程： 2．食鹽資源的利用 (1)電解飽和食鹽水的反應(yīng)原理： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑。 陰極：2H＋＋2e－===H2↑。 總反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 (2)氯堿工業(yè)： ①生產(chǎn)裝置：離子交換膜電解槽。 ②生產(chǎn)過(guò)程： 精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室，純水(加入一定量的NaOH溶液)加入陰極室。通電時(shí)，H2O在陰極表面放電生成H2，Na＋穿過(guò)離子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室，導(dǎo)出的陰極液中含有NaOH；Cl－在陽(yáng)極表面放電生成Cl2。 [跟隨名師解疑難] (1)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而阻止陰離子和氣體通過(guò)，避免了兩極產(chǎn)物混合，從而得到較純凈的NaOH、Cl2、H2。 (2)采用飽和食鹽水是為了減少Cl2的溶解。 (3)充入陰極區(qū)的水中加入少量NaOH，是為了增強(qiáng)導(dǎo)電性。 (4)工業(yè)生產(chǎn)中常用石墨作陽(yáng)極，用鐵作陰極。 [剖析典例探技法] [例1]　氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖為： 依據(jù)示意圖完成下列填空： (1)在電解過(guò)程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH________(填“不變”、“升高”或“下降”)。 (2)工業(yè)食鹽含Ca2＋、Mg2＋等雜質(zhì)。精制過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果粗鹽中SO含量較高，必須添加鋇試劑除去SO，該鋇試劑可以是________(選填a，b，c)。 a．Ba(OH)2　　　b．Ba(NO3)2　　　 c．BaCl2 (4)為有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO ，加入試劑的合理順序?yàn)開(kāi)_______(選填a、b、c)。 a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加鋇試劑 b．先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3 c．先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3 (5)脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過(guò)________、冷卻、________(填寫(xiě)操作名稱(chēng))除去NaCl。 (6)在隔膜法電解食鹽水時(shí)，電解槽分隔為陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cl2與NaOH反應(yīng)；采用無(wú)隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 [名師解析]　(1)電解食鹽水時(shí)，與電源正極相連的電極發(fā)生的反應(yīng)是2Cl－－2e－===Cl2↑，與電源負(fù)極相連的電極發(fā)生的反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑，消耗H＋，即產(chǎn)生OH－，所以溶液的pH升高。 (2)精制過(guò)程中，加入Na2CO3除去Ca2＋(Ca2＋＋CO===CaCO3↓)；加入NaOH除去Mg2＋(Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓)，由于Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，所以Mg2＋與OH－、CO混合時(shí)，主要生成Mg(OH)2沉淀。 (3)除去SO應(yīng)選擇Ba2＋，如加入Ba(NO3)2，溶液中會(huì)引入雜質(zhì)NO，而加入BaCl2或Ba(OH)2均不會(huì)增加新的雜質(zhì)。 (4)除雜質(zhì)時(shí)加入Ba2＋和OH－無(wú)先后之分，但Na2CO3一定在BaCl2之后加入，因?yàn)镃O還要除去多余的Ba2＋。 (5)脫鹽工序的目的是分離NaOH和NaCl，由于NaCl溶解度小，因而NaCl首先析出，其操作過(guò)程是蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶，經(jīng)過(guò)濾得到NaCl晶體。 (6)如無(wú)隔膜會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，電解食鹽水溶液的化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，兩反應(yīng)的化學(xué)方程式相加得NaCl＋H2O NaClO＋H2↑。 [答案]　(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　升高 (2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓， Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (3)ac (4)bc (5)蒸發(fā)　過(guò)濾 (6)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑ [名師點(diǎn)睛]　粗鹽的精制 (1)目的：除去泥沙，使Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等離子的含量達(dá)到要求。 (2)原因：Ca2＋、Mg2＋等會(huì)在堿液中形成沉淀，破壞離子交換膜；同時(shí)雜質(zhì)的存在會(huì)使制得的產(chǎn)品不純。 (3)試劑：BaCl2(除去SO)、NaOH(除去Mg2＋、Fe3＋)、Na2CO3溶液(除去Ca2＋及Ba2＋)、稀鹽酸(除去OH－、CO)。試劑的加入順序：純堿須加在鋇試劑后，稀鹽酸加在過(guò)濾后。 海水提溴 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．方法 常用的一種海水提溴技術(shù)叫做吹出法。 2．原理 Br－Br2 3．過(guò)程 (1)氯化(填化學(xué)方程式)：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。 (2)吹出：產(chǎn)生的Br2用空氣吹出或用水蒸氣使Br2與其一起蒸出。 (3)吸收(填化學(xué)方程式)： SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr； Cl2＋2HBr===2HCl＋Br2。 4．注意事項(xiàng) (1)海水中的Br－濃度太低，一般不直接利用海水提溴，而是利用海水曬鹽后的母液提溴。 (2)氯氣氧化Br－在pH＝3.5的條件下效果最好。 [剖析典例探技法] [例2]　海水中溴含量約為65 mgL－1，從海水中提取溴的工業(yè)流程如下： (1)以上步驟Ⅰ中已獲得游離態(tài)的溴，步驟Ⅱ又將之轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的溴，其目的是________。 (2)步驟Ⅱ通入熱空氣或水蒸氣吹出Br2，利用了溴的________。 A．氧化性 B．還原性 C．揮發(fā)性 D．腐蝕性 (3)以上流程Ⅱ中涉及的離子反應(yīng)如下，請(qǐng)?jiān)谙旅娑叹€上填入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù)： ________Br2＋________CO===________BrO＋________Br－＋________CO2↑ (4)上述流程中吹出的溴蒸氣，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯氣氧化后蒸餾。寫(xiě)出溴與二氧化硫水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)室分離溴還可以用溶劑萃取法，下列可以用做溴的萃取劑的是________。 A．乙醇 B．四氯化碳 C．燒堿溶液 D．苯 [名師解析]　(1)由于海水中Br－的含量低，步驟Ⅰ中獲得游離態(tài)的溴后，步驟Ⅱ中又將其轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的溴，其目的是富集溴。(2)步驟Ⅱ中用熱空氣或水蒸氣吹出Br2，主要是利用了溴的揮發(fā)性。(3)利用得失電子守恒、電荷守恒和質(zhì)量守恒配平該離子方程式。(4)溴與二氧化硫水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。(5)乙醇能與水互溶，不能用做萃取劑。 [答案]　(1)富集(或濃縮)溴　(2)C (3)3　3　1　5　3 (4)SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4　(5)BD [名師點(diǎn)睛] 用空氣或H2O(g)將溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，經(jīng)濟(jì)效益低且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。 海水提鎂、海水提重水 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．海水提鎂的基本反應(yīng)原理 海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl26H2O晶體―→MgCl2Mg (1)所加試劑：①石灰乳，③鹽酸。 (2)所用操作方法：②過(guò)濾，④濃縮，⑤電解。 (3)所發(fā)生的反應(yīng)： ①M(fèi)g2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓； ③Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O； ⑤MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 2．從海水中提取重水 (1)提取重水(D2O)的方法有蒸餾法、電解法、化學(xué)交換法和吸附法等，較為常用的方法是化學(xué)交換法。 (2)硫化氫——水雙溫交換法，反應(yīng)的化學(xué)方程式為： H2O(l)＋HDS(g)===HDO(l)＋H2S(g)。 [跟隨名師解疑難] (1)因?yàn)镸g2＋發(fā)生水解，所以直接蒸干MgCl2溶液得不到MgCl2。應(yīng)該先將MgCl2溶液蒸發(fā)濃縮，先得到MgCl26H2O晶體，然后在氯化氫的氣氛中加熱脫水，得到無(wú)水氯化鎂。 (2)工業(yè)上不用電解熔融MgO來(lái)制取Mg，是因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)高，使其熔化時(shí)耗能大。 [剖析典例探技法] [例3]　海水綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如圖所示。 (1)寫(xiě)出從海水中Mg2＋到金屬鎂的化學(xué)方程式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________。 (3)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [名師解析]　(1)由工藝流程圖各步得到的物質(zhì)可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (2)根據(jù)Cl、H、O三元素守恒可知，在空氣中加熱MgCl26H2O除生成Mg(OH)Cl或MgO外還生成HCl和H2O。 (3)Mg(OH)2難溶于水，Ca(OH)2微溶于水，故要除去Mg(OH)2中的Ca(OH)2，需加入試劑讓Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì)，經(jīng)攪拌、過(guò)濾、洗滌即可達(dá)到目的。所加入試劑一般為MgCl2或Mg(NO3)2。 [答案]　(1)Mg2＋＋Ca(OH)2===Ca2＋＋Mg(OH)2↓， Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O， MgCl2Mg＋Cl2↑ (2)MgCl26H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O或MgCl26H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O (3)加入MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢?，過(guò)濾、沉淀用水洗滌 [名師點(diǎn)睛]　 海水提鎂中化學(xué)平衡原理的應(yīng)用 (1)沉淀轉(zhuǎn)化時(shí)的應(yīng)用： ①向海水中加入沉淀劑Ca(OH)2，由于c(OH－)增大，Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，則最大程度地將Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀。 ②向Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸，使沉淀Mg(OH)2完全溶解。 (2)脫水時(shí)的應(yīng)用： 在MgCl26H2O脫水變?yōu)镸gCl2時(shí)，由于MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl水解平衡的存在，提供HCl氣體環(huán)境，增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。 海水的綜合利用 (1)海水淡化。 (2)海水中鹽的開(kāi)發(fā)和利用： (3)海水提溴： (4)海水提鎂： 電極產(chǎn)物的判斷及電解的計(jì)算方法 (1)電極產(chǎn)物的判斷： ①陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷：首先看電極，如果是活性電極(金屬活動(dòng)順序表Ag以前)，則電極材料失電子，電極溶解。如果是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則要看溶液中離子的失電子能力。陰離子放電順序如下：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>SO>NO>F－。 ②陰極產(chǎn)物的判斷：直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>(H＋)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>K＋。 注：此處(H＋)表示c(H＋)很小時(shí)的放電能力。 (2)有關(guān)電解的計(jì)算方法：有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)以及溶液的物質(zhì)的量濃度等。解答此類(lèi)題的方法有兩種：一是根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式，列比例式求解；二是利用各電極、線路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目守恒，列等式求解。以電子守恒進(jìn)行計(jì)算較為簡(jiǎn)便，應(yīng)注意運(yùn)用。 1．下列關(guān)于用離子膜電解槽電解飽和食鹽水的敘述不正確的是(　　) A．精制飽和食鹽水注入陽(yáng)極室 B．Cl－和OH－透過(guò)陽(yáng)離子膜進(jìn)入陽(yáng)極室 C．陰極區(qū)溶液使酚酞試液顯紅色 D．陽(yáng)極產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氣體 解析：離子交換膜的功能是只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)而不允許陰離子和氣體通過(guò)，因此Cl－不能透過(guò)離子交換膜，B不正確。 答案：B 2．從海水中可以提取溴，主要反應(yīng)為2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．溴離子具有氧化性 B．氯氣是還原劑 C．該反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng) D．氯氣的氧化性比溴單質(zhì)強(qiáng) 解析：該反應(yīng)為置換反應(yīng)，氧化劑是Cl2，還原劑是Br－，氧化產(chǎn)物是Br2，氧化性：Cl2>Br2，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 答案：D 3．海水是鎂的主要來(lái)源之一。從海水中提取鎂可按如下步驟進(jìn)行：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗滌、過(guò)濾沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物；④電解得到產(chǎn)物。下列關(guān)于提取鎂的說(shuō)法中，不正確的是(　　) A．此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料取自大海 B．進(jìn)行①②③步驟的目的是富集MgCl2 C．可用電解熔融氧化鎂的方法制取鎂 D．電解法冶煉金屬要消耗大量的電能 解析：氧化鎂熔點(diǎn)較高，電解時(shí)需消耗大量電能，故一般電解熔融氯化鎂制取金屬鎂，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 4．根據(jù)海水綜合利用的工業(yè)流程圖(如圖所示)，判斷下列說(shuō)法正確的是(　　) 已知：MgCl26H2O受熱生成Mg(OH)Cl和HCl氣體等。 A．過(guò)程①的提純是物理過(guò)程，過(guò)程②通過(guò)氧化還原反應(yīng)可產(chǎn)生2種單質(zhì) B．在過(guò)程③中將MgCl26H2O灼燒即可制得無(wú)水MgCl2 C．在過(guò)程④、⑥反應(yīng)中每氧化0.2 mol Br－需消耗0.1 mol Cl2 D．過(guò)程⑤在生產(chǎn)中無(wú)需解決其對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕問(wèn)題 解析：過(guò)程①需加入化學(xué)試劑通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀后過(guò)濾除去雜質(zhì)，故A不正確；將MgCl26H2O灼燒生成MgCl2需要在干燥的HCl氣流中加熱，B不正確；在過(guò)程⑤中發(fā)生反應(yīng)Br2＋SO2＋2H2O2===2HBr＋H2SO4，需要解決酸對(duì)設(shè)備的強(qiáng)腐蝕性問(wèn)題，D不正確。 答案：C 5．海水中含有豐富的化學(xué)元素，下面是某化工廠從海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及綜合利用的生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖： 請(qǐng)回答： (1)海水制鹽常用的方法是_______________________________________________。 (2)Mg(OH)2中加入鹽酸后，要獲得MgCl26H2O晶體，需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作依次為_(kāi)_______。 A．蒸餾B．灼燒　C．過(guò)濾 D．蒸發(fā)　E．冷卻結(jié)晶 (3)利用MgCl26H2O可制得無(wú)水氯化鎂，應(yīng)采取的措施是_______________________ ________________________________________________________________________。 (4)目前工業(yè)上主要采用離子交換膜法電解飽和食鹽水，下列關(guān)于隔膜電解槽的敘述錯(cuò)誤的是________。 A．離子交換膜的作用是防止氯氣和氫氧化鈉、氯氣和氫氣接觸而發(fā)生反應(yīng) B．電解之前應(yīng)除去Ca2＋、Mg2＋以防止電解時(shí)生成Ca(OH)2、Mg(OH)2堵塞離子交換膜 C．陰極產(chǎn)物為氫氧化鈉和氫氣 D．電解槽的陽(yáng)極用金屬鐵網(wǎng)制成 (5)采用“空氣吸出法”由母液提溴時(shí)，要經(jīng)過(guò)氯化、吹出、吸收三個(gè)過(guò)程，常用吸收劑是SO2。在吸收過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________。 解析：(1)海水制鹽的方法有蒸發(fā)法(鹽田法)、電滲析法、冷凍法等，其中以蒸發(fā)法為主。 (2)由溶液中提純易溶于水的晶體，常用蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶的方法。 (3)由MgCl26H2O制無(wú)水MgCl2，如果直接加熱MgCl26H2O不能得到無(wú)水MgCl2，應(yīng)將MgCl26H2O在干燥的HCl氣流中加熱得無(wú)水MgCl2。 (4)高子交換膜電解槽的陽(yáng)極用碳棒制成，陰極為鐵網(wǎng)，所以D錯(cuò)誤。 (5)用SO2作還原劑，使Br2轉(zhuǎn)化為HBr，再用Cl2將HBr氧化得到溴產(chǎn)品。 答案：(1)蒸發(fā)法(鹽田法)　(2)DEC　(3)在HCl氣流中脫水，防止MgCl2水解　(4)D　(5)SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr,2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2 [高考感悟] 1．(新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ改編)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的是(　　) A．用混凝法獲取淡水 B．提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量 C．優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 D．改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝 解析：混凝法僅能除去海水中懸浮雜質(zhì)，無(wú)法獲取淡水。 答案：A 2．(安徽高考)我省盛產(chǎn)礦鹽(主要成分是NaCl，還含有SO等其他可溶性雜質(zhì)的離子)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．由礦鹽生產(chǎn)食鹽，除去SO最合適的試劑是Ba(NO3)2 B．工業(yè)上通過(guò)電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣 C．室溫下，AgCl在水中的溶解度小于在食鹽水中的溶解度 D．用酚酞試液可鑒別飽和食鹽水和飽和純堿溶液 解析：運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行分析判斷。 A．可以用氯化鋇除去氯化鈉中的硫酸根離子，如果選用硝酸鋇，則會(huì)引入硝酸根離子。B.電解氯化鈉溶液時(shí)，生成物包括氫氣、氯氣和氫氧化鈉，沒(méi)有金屬鈉生成，要生成金屬鈉和氯氣必須電解熔融的氯化鈉，而不是氯化鈉溶液。C.由于食鹽水中含有一定濃度的氯離子，根據(jù)溶解平衡可知，氯化銀在食鹽水中的溶解度應(yīng)小于在水中的溶解度。D.飽和純堿溶液中，由于碳酸根離子能夠發(fā)生水解而使溶液顯堿性，能使酚酞變紅；而飽和食鹽水顯中性，不能使酚酞變色，所以可以區(qū)分開(kāi)。 答案：D 3．(江蘇高考)NaCl 是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．25℃時(shí)，NaHCO3在水中的溶解度比 Na2CO3的大 B．石灰乳與 Cl2 的反應(yīng)中，Cl2 既是氧化劑，又是還原劑 C．常溫下干燥的 Cl2 能用鋼瓶貯運(yùn)，所以 Cl2 不與鐵反應(yīng) D．圖示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 解析：A項(xiàng)，25 ℃時(shí)，NaHCO3在水中的溶解度比 Na2CO3小，故不正確；B項(xiàng)，正確；C項(xiàng)，氯氣與鐵在加熱或潮濕的環(huán)境下易反應(yīng)，干燥和常溫環(huán)境下反應(yīng)速率較慢，不正確；D項(xiàng)，制備碳酸氫鈉和碳酸氫鈉分解的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，故不正確。 答案：B [課時(shí)跟蹤訓(xùn)練] 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．下列海水綜合利用的過(guò)程中，可不涉及化學(xué)變化的是(　　) A．海水制淡水　　　　　 B．海水制純NaCl C．海水制鎂 D．海水制溴 解析：A項(xiàng)海水蒸餾可制得淡水，屬物理變化；B項(xiàng)除去海水中的許多金屬雜質(zhì)離子時(shí)，需發(fā)生化學(xué)變化；C、D項(xiàng)都是化學(xué)變化。 答案：A 2．以鹵水為原料，用下列方法制取鎂，其中可行的是(　　) A．直接電解鹵水在陰極得鎂 B．向鹵水里加鈉可置換出鎂 C．鹵水與石灰水混合，過(guò)濾，洗滌，取沉淀煅燒得氧化鎂，用氫氣還原氧化鎂得鎂 D．鹵水與石灰水混合，過(guò)渡，洗滌，取沉淀加鹽酸溶解得MgCl2溶液，將溶液加熱蒸發(fā)濃縮，再冷卻結(jié)晶，晶體在氯化氫氣氛中加熱脫水得無(wú)水MgCl2。電解熔融MgCl2得鎂 解析：A項(xiàng)電解，陰極生成H2；B項(xiàng)中Na首先與水反應(yīng)，不能置換出Mg；C項(xiàng)中H2不能把Mg還原出來(lái)；所以只有D合理。 答案：D 3．海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源庫(kù)，下列有關(guān)海水綜合利用的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．歷史最悠久的海水淡化方法是蒸餾法 B．海水中的氘(含HDO 0.03‰)發(fā)生聚變的能量，足以保證人類(lèi)上億年的能源消費(fèi)，HDO與H2O化學(xué)性質(zhì)不同 C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備金屬鈉 D．從海水中提取鎂可以采用下列方法：海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2―→MgCl2(熔融)Mg 解析：氕(H)與氘(D)屬于同種元素——?dú)湓兀訦DO與H2O均屬于水，化學(xué)性質(zhì)相同，B錯(cuò)誤。 答案：B 4．離子膜法制燒堿示意圖如下圖所示，有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)口進(jìn)水 B．b口進(jìn)精制飽和食鹽水 C．c口出的是Cl－，是由b口進(jìn)入的 D．d口出的是H2 解析：a口進(jìn)入的是精制飽和NaCl溶液；b口進(jìn)入的是含少量NaOH的水；c口出的是淡鹽水；d口出的是H2。 答案：D 5．在氯堿工業(yè)中，原料鹽中的雜質(zhì)離子危害很高，能破壞離子膜，以下對(duì)Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO除去順序不合理的是(　　) A．BaCl2、NaOH、Na2CO3 B．BaCl2、Na2CO3、NaOH C．NaOH、BaCl2、Na2CO3 D．Na2CO3、BaCl2、NaOH 解析：除雜原則是每一種試劑必須過(guò)量，不能引入雜質(zhì)離子，或者引入的雜質(zhì)離子利用后加試劑能除去。而D選項(xiàng)加入BaCl2后，再加NaOH時(shí)不能將過(guò)多的鋇離子除去，從而引入新的雜質(zhì)。 答案：D 6．[雙選題]從海水中提取的溴占世界產(chǎn)溴量的1/3。已知溴水呈橙色，將SO2氣體通入溴水時(shí)，可以觀察到溴水褪色。則下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) A．SO2使溴水褪色，顯示了SO2的漂白性 B．SO2使溴水褪色，顯示了SO2的還原性 C．從溴水中提取單質(zhì)溴，可以用乙醇進(jìn)行萃取 D．從海水中提取溴過(guò)程中多次涉及了氧化還原反應(yīng) 解析：將SO2氣體通入溴水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，顯示了SO2的還原性，故A錯(cuò)、B正確；乙醇與水互溶，不能從溴水中萃取單質(zhì)溴，C錯(cuò)；從海水中提取溴過(guò)程中氯化過(guò)程、SO2吸收過(guò)程、再氯化過(guò)程都發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，D正確。 答案：BD 7．從海水中提取鎂，可按如下步驟進(jìn)行： ①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過(guò)濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶過(guò)濾、在HCl氣體氛圍中干燥產(chǎn)物；④將得到的產(chǎn)物熔融電解得到鎂。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來(lái)源豐富 B．第④步電解時(shí)陰極產(chǎn)生氯氣 C．①②③步驟的目的是從海水中提取MgCl2 D．以上提取鎂的過(guò)程中涉及化合、分解和復(fù)分解反應(yīng) 解析：本題考查海水中提取鎂的過(guò)程，原料是海水，來(lái)源豐富，A選項(xiàng)正確。涉及的化學(xué)反應(yīng)有Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，MgCl2＋6H2O===MgCl26H2O，MgCl26H2OMgCl2＋6H2O↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，在第④步電解時(shí)，陰極產(chǎn)生的是金屬鎂。從以上分析可知，B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C和D選項(xiàng)正確。 答案：B 8．海洋約占地球表面積的71%，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用的部分流程如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．可用BaCl2溶液除去粗鹽中的SO B．從苦鹵中提取Br2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為： 2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2 C．試劑1可以選用石灰乳 D．工業(yè)上，電解熔融Mg(OH)2冶煉金屬鎂 解析：工業(yè)上采用電解熔融MgCl2的方法來(lái)冶煉金屬鎂，D不正確。 答案：D 9．下列關(guān)于海水綜合利用的敘述不正確的是(　　) A．利用空氣吹出SO2吸收法從海水中提溴時(shí)，直接將海水氯化，然后再進(jìn)行吹出、吸收可得到溴產(chǎn)品 B．從海水中提取的重水可作原子能反應(yīng)堆的中子減速劑和傳熱介質(zhì) C．鹽田法制鹽時(shí)，所用的鹽田一般分成貯水池、蒸發(fā)池、結(jié)晶池三部分 D．利用電滲析法、冷凍法制鹽，同時(shí)也可以得到淡水 解析：利用空氣吹出SO2吸收法從海水中提溴時(shí)，氯氣氧化溴離子在pH＝3.5的酸性條件下效果最好；所以在氯化之前要將海水酸化，故A項(xiàng)不正確。 答案：A 10．如圖所示，利用海水可提取很多重要的化工原料。 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．第①步中除去粗鹽中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì)，加入的藥品順序?yàn)椋篘a2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過(guò)濾后加鹽酸 B．第②步中工業(yè)上可采用石墨為陰極，鐵為陽(yáng)極，采用陽(yáng)離子交換膜的電解裝置 C．第③步中結(jié)晶出的MgCl26H2O可在空氣中受熱分解制無(wú)水MgCl2 D．在第④步中溴元素被氧化，第⑤⑥步中既有溴元素被氧化也有溴元素被還原 解析：BaCl2應(yīng)在Na2CO3之前加入，以便除去過(guò)量的Ba2＋，A不正確；電解飽和食鹽水用鐵作陰極，B不正確；MgCl26H2O在空氣中加熱會(huì)發(fā)生水解，C不正確。 答案：D 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(10分)全球海水中溴的儲(chǔ)量豐富，約占地球溴總儲(chǔ)量的99%，故溴有“海洋元素”之稱(chēng)，海水中溴含量為65 mgL－1，其工業(yè)提取法有： (1)空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入到富含溴離子的海水中，使溴置換出來(lái)，再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到單質(zhì)溴。該方法涉及的反應(yīng)有： ①________________________(寫(xiě)出化學(xué)方程式)； ②3Br2＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑； ③BrO＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O。 其中反應(yīng)②和③的氧化劑分別是________、________。 (2)空氣吹出SO2吸收法。該方法基本同(1)，只是將吹出的溴用SO2來(lái)吸收，使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質(zhì)溴。寫(xiě)出溴與二氧化硫反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (3)溶劑萃取法。該法是利用單質(zhì)溴在水中和萃取劑中溶解度不同的原理來(lái)進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)室中萃取用到的實(shí)驗(yàn)儀器名稱(chēng)是____________________，下列可以用海水中的溴萃取的試劑是________(填序號(hào))。 ①乙醇?、谒穆然肌、巯跛? 解析：工業(yè)提取溴的原理：將氯氣通入到富含溴離子的海水中，使溴置換出來(lái)，然后被某些溶液吸收，再提純即可。方法(3)是利用物理方法，用有機(jī)溶劑溶解，因?yàn)殇逡兹苡谟袡C(jī)溶劑，作為海水中溴的萃取劑的只能是②四氯化碳。 答案：(1)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2　Br2　BrO (2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4 (3)分液漏斗、燒杯?、? 12．(12分)海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示： (1)若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是 Mg(OH)Cl或MgO，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ________________________________________________________________________。 用電解法制取金屬鎂時(shí)，需要無(wú)水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl26H2O時(shí)，能得到無(wú)水MgCl2，其原因是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過(guò)程中，在溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說(shuō)明在這三種情況下使用玻璃棒的目的： 溶解時(shí)：______________________________________。 過(guò)濾時(shí)：______________________________________。 蒸發(fā)時(shí)：______________________________________。 解析：(1)海水提取鎂的關(guān)鍵是制得無(wú)水MgCl2，由于MgCl2為強(qiáng)酸弱堿鹽，故MgCl26H2O晶體加熱脫水時(shí)，因Mg2＋的水解不能得到無(wú)水MgCl2，工業(yè)生產(chǎn)中通常采用的方法是在不斷通入干燥HCl氣流的條件下加熱脫水，以抑制Mg2＋的水解。 (2)除去Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2時(shí)，可根據(jù)Mg(OH)2與Ca(OH)2溶解度的差異，向混合物中加入MgCl2溶液，使溶解度相對(duì)較大的Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的Mg(OH)2和易溶的CaCl2而除去。 (3)實(shí)驗(yàn)室中玻璃棒的主要用途為：①攪拌，目的是加快物質(zhì)的溶解，或使物質(zhì)混合均勻；當(dāng)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作時(shí)目的是防止因局部過(guò)熱而導(dǎo)致液滴或晶體飛濺。②引流，目的是使液體沿玻璃棒流入接收儀器中，防止外灑，如：過(guò)濾、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等。 答案：(1)MgCl26H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑。 MgCl26H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑ 或Mg(OH)ClMgO＋HCl↑　干燥的HCl氣流抑制了MgCl2的水解，且?guī)ё進(jìn)gCl26H2O受熱產(chǎn)生的水蒸氣，故能得到無(wú)水MgCl2 (2)加入MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢?、過(guò)濾，沉淀用水洗滌 (3)攪拌，加速溶解 引流，防止外灑 攪拌，防止因局部過(guò)熱使液滴或晶體飛濺 13．(14分)海水中鎂的總儲(chǔ)量約為2.11015 t，目前世界上60%的鎂來(lái)自海水。工業(yè)規(guī)模海水提鎂的流程如圖所示： 試回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出海水提鎂的過(guò)程中①②反應(yīng)的化學(xué)方程式： ①______________________________________________________________________， ②______________________________________________________________________。 (2)由氯化鎂溶液制取無(wú)水氯化鎂固體，其操作過(guò)程是 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________。 (3)為了使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，則加入的生石灰須過(guò)量，然后分離得Mg(OH)2沉淀，考慮Ca(OH)2溶解度，應(yīng)該用______________法分離。 (4)金屬鎂、鋁的工業(yè)冶煉方法既有相似之處，又有不同之處，下表是氧化鎂和氯化鎂的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)： 物質(zhì) 氧化鎂 氯化鎂 熔點(diǎn)(℃) 2 852 714 沸點(diǎn)(℃) 3 600 1 412 工業(yè)上煉鎂采用電解熔融氯化鎂，而冶煉鋁則用電解熔融的Al2O3，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)貝殼的主要成分是CaCO3，高溫CaCO3分解生成CaO和CO2，CaO與H2O生成的Ca(OH)2又與Mg2＋生成Mg(OH)2，Mg(OH)2和鹽酸反應(yīng)生成MgCl2溶液，進(jìn)一步制得無(wú)水MgCl2，電解MgCl2(熔融)在陰、陽(yáng)極上分別得Mg和Cl2。 (2)對(duì)MgCl2溶液加熱蒸發(fā)得到MgCl26H2O，由于MgCl26H2O在受熱條件下易水解，為防止水解應(yīng)在HCl氣氛中加熱脫水轉(zhuǎn)化為無(wú)水MgCl2。 (3)因?yàn)镃a(OH)2的溶解度是隨溫度升高而降低，為了減少Ca(OH)2與Mg(OH)2共沉，所以在低溫下過(guò)濾，所得Mg(OH)2純度較高。 (4)AlCl3是共價(jià)化合物，熔化后不導(dǎo)電，故可電解熔化的Al2O3得鋁單質(zhì)；而從表中可看出MgO的熔點(diǎn)較MgCl2高，雖然電解兩種物質(zhì)均可得到單質(zhì)鎂，但熔化MgO比熔化MgCl2消耗更多的能量，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，一般熔化用電解熔融MgCl2法制Mg。 答案：(1)①CaCO3CaO＋CO2↑ ②MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ (2)先加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到MgCl26H2O，然后在HCl氣氛中加熱得到無(wú)水MgCl2 (3)低溫過(guò)濾 (4)MgCl2的熔點(diǎn)較MgO的熔點(diǎn)低，熔融MgCl2消耗較少的能量，節(jié)約能源，降低成本；AlCl3是共價(jià)化合物，熔融不導(dǎo)電，只能電解熔融(熔于冰晶石中)Al2O3生產(chǎn)鋁 14．(14分)海水資源的利用具有廣闊前景。海水中主要離子的含量如下： 成分 含量/(mgL－1) 成分 含量/(mgL－1) Cl－ 18 980 Ca2＋ 400 Na＋ 10 560 HCO 142 SO 2 560 Br－ 64 Mg2＋ 1 272 (1)電滲析法淡化海水示意圖如上圖所示，其中陰(陽(yáng))離子交換膜僅允許陰(陽(yáng))離子通過(guò)。 ①陽(yáng)極主要電極反應(yīng)式是_________________________________________________。 ②在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，其成分有________和CaCO3，生成CaCO3的離子方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③淡水的出口為_(kāi)_______(填“a”“b”或“c”)。 (2)利用海水可以提取溴和鎂，提取過(guò)程如下： ①提取溴的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)2次Br－→Br2轉(zhuǎn)化的目的是________________________，吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是____________________________________。用平衡移動(dòng)原理解釋通空氣的目的是________。 ②從MgCl2溶液中得到MgCl26H2O晶體的主要操作是________、________、過(guò)濾、洗滌、干燥。 ③依據(jù)上述流程，若將10 m3海水中的溴元素轉(zhuǎn)化為工業(yè)溴，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl2的體積為_(kāi)_______L(忽略Cl2溶解) 解析：(1)電解海水時(shí)，陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)陰極產(chǎn)生的OH－與Mg2＋、HCO等離子反應(yīng)從而生成Mg(OH)2、CaCO3沉淀。 (2)10 m3海水中含有Br－的質(zhì)量為： 10103 L0.064 g/L＝640 g， n(Br－)＝8 mol， 根據(jù)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－和2次氧化可知消耗Cl2的總物質(zhì)的量為8 mol，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl2的體積為179.2 L。 答案：(1)①2Cl－－2e－===Cl2↑?、贛g(OH)2　Ca2＋＋OH－＋HCO===CaCO3↓＋H2O?、踒 (2)①對(duì)溴元素進(jìn)行富集　SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO　通入空氣將Br2蒸氣帶出，使Br2(g)Br2(aq)或Br2＋H2OHBr＋HBrO平衡向左移動(dòng)?、诩訜釢饪s　冷卻結(jié)晶　③179.2