《2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 第二單元 化學(xué)與資源開發(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》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 第二單元 化學(xué)與資源開發(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（19頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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(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。 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遠離江河入海口 (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(dǎo)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(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，是為了增強導(dǎo)電性。 (4)工業(yè)生產(chǎn)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(jù)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(yīng)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(zhì)。精制過程發(fā)生反應(yīng)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)。 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________、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(yīng)；采用無隔膜電解冷的食鹽水時，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________________________________________________________________________。 [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(yīng)是2Cl－－2e－===Cl2↑，與電源負極相連的電極發(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，主要生成Mg(OH)2沉淀。 (3)除去SO應(yīng)選擇Ba2＋，如加入Ba(NO3)2，溶液中會引入雜質(zhì)NO，而加入BaCl2或Ba(OH)2均不會增加新的雜質(zhì)。 (4)除雜質(zhì)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(jié)晶，經(jīng)過濾得到NaCl晶體。 (6)如無隔膜會發(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)　過濾 (6)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑ [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(zhì)的存在會使制得的產(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 (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，請在下面短線上填入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)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(yīng)的化學(xué)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(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過濾，④濃縮，⑤電解。 (3)所發(fā)生的反應(yīng)： ①Mg2＋＋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)因為Mg2＋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(xué)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(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？寫出實驗步驟： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [名師解析]　(1)由工藝流程圖各步得到的物質(zhì)可寫出反應(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)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，充分攪拌，過濾、沉淀用水洗滌 [名師點睛]　 海水提鎂中化學(xué)平衡原理的應(yīng)用 (1)沉淀轉(zhuǎn)化時的應(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)脫水時的應(yīng)用： 在MgCl26H2O脫水變?yōu)镸gCl2時，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算方法 (1)電極產(chǎn)物的判斷： ①陽極產(chǎn)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：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>SO>NO>F－。 ②陰極產(chǎn)物的判斷：直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷，陽離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>(H＋)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>K＋。 注：此處(H＋)表示c(H＋)很小時的放電能力。 (2)有關(guān)電解的計算方法：有關(guān)電解的計算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的物質(zhì)的量濃度等。解答此類題的方法有兩種：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。以電子守恒進行計算較為簡便，應(yīng)注意運用。 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極室 B．Cl－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(chǎn)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：B 2．從海水中可以提取溴，主要反應(yīng)為2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，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(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng) D．氯氣的氧化性比溴單質(zhì)強 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錯誤，D正確。 答案：D 3．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：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、過濾沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶、過濾、干燥產(chǎn)物；④電解得到產(chǎn)物。下列關(guān)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：C 4．根據(jù)海水綜合利用的工業(yè)流程圖(如圖所示)，判斷下列說法正確的是(　　) 已知：MgCl26H2O受熱生成Mg(OH)Cl和HCl氣體等。 A．過程①的提純是物理過程，過程②通過氧化還原反應(yīng)可產(chǎn)生2種單質(zhì) B．在過程③中將MgCl26H2O灼燒即可制得無水MgCl2 C．在過程④、⑥反應(yīng)中每氧化0.2 mol Br－需消耗0.1 mol Cl2 D．過程⑤在生產(chǎn)中無需解決其對金屬設(shè)備的腐蝕問題 解析：過程①需加入化學(xué)試劑通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀后過濾除去雜質(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；在過程⑤中發(fā)生反應(yīng)Br2＋SO2＋2H2O2===2HBr＋H2SO4，需要解決酸對設(shè)備的強腐蝕性問題，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(jié)晶 (3)利用MgCl26H2O可制得無水氯化鎂，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．電解槽的陽極用金屬鐵網(wǎng)制成 (5)采用“空氣吸出法”由母液提溴時，要經(jīng)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(yīng)的化學(xué)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(jié)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(yīng)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(wǎng)，所以D錯誤。 (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．(新課標全國卷Ⅱ改編)下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)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(chǎn)品的質(zhì)量 C．優(yōu)化提取產(chǎn)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(zhì)，無法獲取淡水。 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：運用基礎(chǔ)知識進行分析判斷。 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，則會引入硝酸根離子。B.電解氯化鈉溶液時，生成物包括氫氣、氯氣和氫氧化鈉，沒有金屬鈉生成，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。 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。下列說法正確的是(　　) A．25℃時，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，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，25 ℃時，NaHCO3在水中的溶解度比 Na2CO3小，故不正確；B項，正確；C項，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，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項海水蒸餾可制得淡水，屬物理變化；B項除去海水中的許多金屬雜質(zhì)離子時，需發(fā)生化學(xué)變化；C、D項都是化學(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水MgCl2。電解熔融MgCl2得鎂 解析：A項電解，陰極生成H2；B項中Na首先與水反應(yīng)，不能置換出Mg；C項中H2不能把Mg還原出來；所以只有D合理。 答案：D 3．海水是一個巨大的化學(xué)資源庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法錯誤的是(　　) 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，足以保證人類上億年的能源消費，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——氫元素，所以HDO與H2O均屬于水，化學(xué)性質(zhì)相同，B錯誤。 答案：B 4．離子膜法制燒堿示意圖如下圖所示，有關(guān)說法正確的是(　　) A．a(chǎn)口進水 B．b口進精制飽和食鹽水 C．c口出的是Cl－，是由b口進入的 D．d口出的是H2 解析：a口進入的是精制飽和NaCl溶液；b口進入的是含少量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選項加入BaCl2后，再加NaOH時不能將過多的鋇離子除去，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，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，可以用乙醇進行萃取 D．從海水中提取溴過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，發(fā)生反應(yīng)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，顯示了SO2的還原性，故A錯、B正確；乙醇與水互溶，不能從溴水中萃取單質(zhì)溴，C錯；從海水中提取溴過程中氯化過程、SO2吸收過程、再氯化過程都發(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、過濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶過濾、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。下列說法不正確的是(　　) A．此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富 B．第④步電解時陰極產(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程，原料是海水，來源豐富，A選項正確。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，陰極產(chǎn)生的是金屬鎂。從以上分析可知，B選項錯誤，C和D選項正確。 答案：B 8．海洋約占地球表面積的71%，對其進行開發(fā)利用的部分流程如下圖所示。下列說法不正確的是(　　) 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，直接將海水氯化，然后再進行吹出、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，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，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)，加入的藥品順序為：Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸 B．第②步中工業(yè)上可采用石墨為陰極，鐵為陽極，采用陽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)全球海水中溴的儲量豐富，約占地球溴總儲量的99%，故溴有“海洋元素”之稱，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，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進行的，實驗室中萃取用到的實驗儀器名稱是____________________，下列可以用海水中的溴萃取的試劑是________(填序號)。 ①乙醇　②四氯化碳?、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，然后被某些溶液吸收，再提純即可。方法(3)是利用物理方法，用有機溶劑溶解，因為溴易溶于有機溶劑，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，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ________________________________________________________________________。 用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl26H2O時，能得到無水MgCl2，其原因是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫出實驗步驟。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的： 溶解時：______________________________________。 過濾時：______________________________________。 蒸發(fā)時：______________________________________。 解析：(1)海水提取鎂的關(guān)鍵是制得無水MgCl2，由于MgCl2為強酸弱堿鹽，故MgCl26H2O晶體加熱脫水時，因Mg2＋的水解不能得到無水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，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)實驗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)進行蒸發(fā)結(jié)晶操作時目的是防止因局部過熱而導(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gCl26H2O受熱產(chǎn)生的水蒸氣，故能得到無水MgCl2 (2)加入MgCl2溶液，充分攪拌、過濾，沉淀用水洗滌 (3)攪拌，加速溶解 引流，防止外灑 攪拌，防止因局部過熱使液滴或晶體飛濺 13．(14分)海水中鎂的總儲量約為2.11015 t，目前世界上60%的鎂來自海水。工業(yè)規(guī)模海水提鎂的流程如圖所示： 試回答下列問題： (1)寫出海水提鎂的過程中①②反應(yīng)的化學(xué)方程式： ①______________________________________________________________________， ②______________________________________________________________________。 (2)由氯化鎂溶液制取無水氯化鎂固體，其操作過程是 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________。 (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數(shù)據(jù)： 物質(zhì) 氧化鎂 氯化鎂 熔點(℃) 2 852 714 沸點(℃) 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，進一步制得無水MgCl2，電解MgCl2(熔融)在陰、陽極上分別得Mg和Cl2。 (2)對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)化為無水MgCl2。 (3)因為Ca(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，所以在低溫下過濾，所得Mg(OH)2純度較高。 (4)AlCl3是共價化合物，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氣氛中加熱得到無水MgCl2 (3)低溫過濾 (4)MgCl2的熔點較MgO的熔點低，熔融MgCl2消耗較少的能量，節(jié)約能源，降低成本；AlCl3是共價化合物，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)離子交換膜僅允許陰(陽)離子通過。 ①陽極主要電極反應(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________(填“a”“b”或“c”)。 (2)利用海水可以提取溴和鎂，提取過程如下： ①提取溴的過程中，經(jīng)過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，至少需要標準狀況下Cl2的體積為________L(忽略Cl2溶解) 解析：(1)電解海水時，陽極：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，故標準狀況下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對溴元素進行富集　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　②加熱濃縮　冷卻結(jié)晶?、?79.2