人教版選修2 第二單元 課題2 海水的綜合利用 學案.doc

課題2海水的綜合利用海水中鹽的開發(fā)和利用自讀教材夯基礎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，其原理是海水經蒸發(fā)濃縮，達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。有平坦空曠的海灘，潮汐落差大空氣干燥、多風、少雨遠離江河入?？?4)流程：2食鹽資源的利用(1)電解飽和食鹽水的反應原理：陽極：2cl2e=cl2。陰極：2h2e=h2?？偡磻幕瘜W方程式：2nacl2h2o2naohh2cl2。(2)氯堿工業(yè)：生產裝置：離子交換膜電解槽。生產過程：精制的飽和食鹽水進入陽極室，純水(加入一定量的naoh溶液)加入陰極室。通電時，h2o在陰極表面放電生成h2，na穿過離子交換膜由陽極室進入陰極室，導出的陰極液中含有naoh；cl在陽極表面放電生成cl2。跟隨名師解疑難(1)離子交換膜只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過，避免了兩極產物混合，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，是為了增強導電性。(4)工業(yè)生產中常用石墨作陽極，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：依據示意圖完成下列填空：(1)在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應的離子方程式為_。與電源負極相連的電極附近，溶液ph_(填“不變”、“升高”或“下降”)。(2)工業(yè)食鹽含ca2、mg2等雜質。精制過程發(fā)生反應的離子方程式為_。(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)。aba(oh)2bba(no3)2 cbacl2(4)為有效除去ca2、mg2、so ，加入試劑的合理順序為_(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na2co3c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_、冷卻、_(填寫操作名稱)除去nacl。(6)在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止cl2與naoh反應；采用無隔膜電解冷的食鹽水時，cl2與naoh充分接觸，產物僅是naclo和h2，相應的化學方程式為_。名師解析(1)電解食鹽水時，與電源正極相連的電極發(fā)生的反應是2cl2e=cl2，與電源負極相連的電極發(fā)生的反應是2h2e=h2，消耗h，即產生oh，所以溶液的ph升高。(2)精制過程中，加入na2co3除去ca2(ca2co=caco3)；加入naoh除去mg2(mg22oh=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，主要生成mg(oh)2沉淀。(3)除去so應選擇ba2，如加入ba(no3)2，溶液中會引入雜質no，而加入bacl2或ba(oh)2均不會增加新的雜質。(4)除雜質時加入ba2和oh無先后之分，但na2co3一定在bacl2之后加入，因為co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，其操作過程是蒸發(fā)、冷卻、結晶，經過濾得到nacl晶體。(6)如無隔膜會發(fā)生如下反應cl22naoh=naclnacloh2o，電解食鹽水溶液的化學方程式為2nacl2h2o2naohh2cl2，兩反應的化學方程式相加得naclh2o nacloh2。答案(1)2cl2e=cl2升高(2)ca2co=caco3，mg22oh=mg(oh)2(3)ac(4)bc(5)蒸發(fā)過濾(6)naclh2onacloh2名師點睛粗鹽的精制(1)目的：除去泥沙，使ca2、mg2、fe3、so等離子的含量達到要求。(2)原因：ca2、mg2等會在堿液中形成沉淀，破壞離子交換膜；同時雜質的存在會使制得的產品不純。(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，稀鹽酸加在過濾后。海水提溴自讀教材夯基礎1方法常用的一種海水提溴技術叫做吹出法。2原理brbr23過程(1)氯化(填化學方程式)：cl22br=br22cl。(2)吹出：產生的br2用空氣吹出或用水蒸氣使br2與其一起蒸出。(3)吸收(填化學方程式)：so2br22h2o=h2so42hbr；cl22hbr=2hclbr2。4注意事項(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ph3.5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 mgl1，從海水中提取溴的工業(yè)流程如下：(1)以上步驟中已獲得游離態(tài)的溴，步驟又將之轉變成化合態(tài)的溴，其目的是_。(2)步驟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)以上流程中涉及的離子反應如下，請在下面短線上填入適當?shù)幕瘜W計量數(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。寫出溴與二氧化硫水溶液反應的化學方程式：_。(5)實驗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，步驟中獲得游離態(tài)的溴后，步驟中又將其轉化為化合態(tài)的溴，其目的是富集溴。(2)步驟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、電荷守恒和質量守恒配平該離子方程式。(4)溴與二氧化硫水溶液反應的化學方程式為so2br22h2o=h2so42hbr。(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)33153(4)so2br22h2o=2hbrh2so4(5)bd名師點睛用空氣或h2o(g)將溴吹出，而不用ccl4萃取，因后者工藝復雜，設備投資大，經濟效益低且對環(huán)境污染嚴重。海水提鎂、海水提重水自讀教材夯基礎1海水提鎂的基本反應原理海水 mg(oh)2mgcl2溶液mgcl26h2o晶體mgcl2mg(1)所加試劑：石灰乳，鹽酸。(2)所用操作方法：過濾，濃縮，電解。(3)所發(fā)生的反應：mg22oh=mg(oh)2；mg(oh)22h=mg22h2o；mgcl2(熔融)mgcl2。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、化學交換法和吸附法等，較為常用的方法是化學交換法。(2)硫化氫水雙溫交換法，反應的化學方程式為：h2o(l)hds(g)=hdo(l)h2s(g)。跟隨名師解疑難(1)因為mg2發(fā)生水解，所以直接蒸干mgcl2溶液得不到mgcl2。應該先將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，得到無水氯化鎂。(2)工業(yè)上不用電解熔融mgo來制取mg，是因為mgo的熔點高，使其熔化時耗能大。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)寫出從海水中mg2到金屬鎂的化學方程式。_。(2)若在空氣中加熱mgcl26h2o，生成的是mg(oh)cl或mgo，寫出相應的化學方程式：_。(3)mg(oh)2沉淀中混有ca(oh)2應怎樣除去？寫出實驗步驟：_。名師解析(1)由工藝流程圖各步得到的物質可寫出反應的化學方程式。(2)根據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轉化為易溶于水的物質，經攪拌、過濾、洗滌即可達到目的。所加入試劑一般為mgcl2或mg(no3)2。答案(1)mg2ca(oh)2=ca2mg(oh)2，mg(oh)22hcl=mgcl22h2o，mgcl2mgcl2(2)mgcl26h2omg(oh)clhcl5h2o或mgcl26h2omgo2hcl5h2o(3)加入mgcl2溶液，充分攪拌，過濾、沉淀用水洗滌名師點睛海水提鎂中化學平衡原理的應用(1)沉淀轉化時的應用：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轉化為mg(oh)2沉淀。向mg(oh)2沉淀中加入鹽酸，使沉淀mg(oh)2完全溶解。(2)脫水時的應用：在mgcl26h2o脫水變?yōu)閙gcl2時，由于mgcl22h2omg(oh)22hcl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)海水中鹽的開發(fā)和利用：(3)海水提溴：(4)海水提鎂：電極產物的判斷及電解的計算方法(1)電極產物的判斷：陽極產物的判斷：首先看電極，如果是活性電極(金屬活動順序表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：s2ibrclohsonof。陰極產物的判斷：直接根據陽離子放電順序進行判斷，陽離子放電順序：aghg2fe3cu2hpb2sn2fe2zn2(h)al3mg2nak。注：此處(h)表示c(h)很小時的放電能力。(2)有關電解的計算方法：有關電解的計算通常是求電解后某產物的質量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的物質的量濃度等。解答此類題的方法有兩種：一是根據電解方程式或電極反應式，列比例式求解；二是利用各電極、線路中轉移的電子數(shù)目守恒，列等式求解。以電子守恒進行計算較為簡便，應注意運用。1下列關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極室bcl和oh透過陽離子膜進入陽極室c陰極區(qū)溶液使酚酞試液顯紅色d陽極產生使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{的氣體解析：離子交換膜的功能是只允許陽離子和水分子通過而不允許陰離子和氣體通過，因此cl不能透過離子交換膜，b不正確。答案：b2從海水中可以提取溴，主要反應為2brcl2=2clbr2，下列說法正確的是()a溴離子具有氧化性b氯氣是還原劑c該反應屬于復分解反應d氯氣的氧化性比溴單質強解析：該反應為置換反應，氧化劑是cl2，還原劑是br，氧化產物是br2，氧化性：cl2br2，故a、b、c錯誤，d正確。答案：d3海水是鎂的主要來源之一。從海水中提取鎂可按如下步驟進行：把貝殼制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗滌、過濾沉淀物；將沉淀物與鹽酸反應，結晶、過濾、干燥產物；電解得到產物。下列關于提取鎂的說法中，不正確的是()a此法的優(yōu)點之一是原料取自大海b進行步驟的目的是富集mgcl2c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：氧化鎂熔點較高，電解時需消耗大量電能，故一般電解熔融氯化鎂制取金屬鎂，c項錯誤。答案：c4根據海水綜合利用的工業(yè)流程圖(如圖所示)，判斷下列說法正確的是()已知：mgcl26h2o受熱生成mg(oh)cl和hcl氣體等。a過程的提純是物理過程，過程通過氧化還原反應可產生2種單質b在過程中將mgcl26h2o灼燒即可制得無水mgcl2c在過程、反應中每氧化0.2 mol br需消耗0.1 mol cl2d過程在生產中無需解決其對金屬設備的腐蝕問題解析：過程需加入化學試劑通過發(fā)生化學反應生成沉淀后過濾除去雜質，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；在過程中發(fā)生反應br2so22h2o2=2hbrh2so4，需要解決酸對設備的強腐蝕性問題，d不正確。答案：c5海水中含有豐富的化學元素，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)及綜合利用的生產流程簡圖：請回答：(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，需要進行的實驗操作依次為_。a蒸餾 b灼燒 c過濾d蒸發(fā) e冷卻結晶(3)利用mgcl26h2o可制得無水氯化鎂，應采取的措施是_。(4)目前工業(yè)上主要采用離子交換膜法電解飽和食鹽水，下列關于隔膜電解槽的敘述錯誤的是_。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b電解之前應除去ca2、mg2以防止電解時生成ca(oh)2、mg(oh)2堵塞離子交換膜c陰極產物為氫氧化鈉和氫氣d電解槽的陽極用金屬鐵網制成(5)采用“空氣吸出法”由母液提溴時，要經過氯化、吹出、吸收三個過程，常用吸收劑是so2。在吸收過程中發(fā)生反應的化學方程式為_。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)、冷卻結晶的方法。(3)由mgcl26h2o制無水mgcl2，如果直接加熱mgcl26h2o不能得到無水mgcl2，應將mgcl26h2o在干燥的hcl氣流中加熱得無水mgcl2。(4)高子交換膜電解槽的陽極用碳棒制成，陰極為鐵網，所以d錯誤。(5)用so2作還原劑，使br2轉化為hbr，再用cl2將hbr氧化得到溴產品。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)so2br22h2o=h2so42hbr,2hbrcl2=2hclbr2高考感悟1(新課標全國卷改編)下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設想和做法無法實現(xiàn)的是()a用混凝法獲取淡水b提高部分產品的質量c優(yōu)化提取產品的品種d改進鉀、溴、鎂等的提取工藝解析：混凝法僅能除去海水中懸浮雜質，無法獲取淡水。答案：a2(安徽高考)我省盛產礦鹽(主要成分