1、海水资源的开发利用(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.海水是一个巨大的化学资源宝库,下列有关海水综合利用的说法正确的是()A.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Cl2D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能【解析】选C。海水中钾元素以化合态形式存在,必须经过化学变化才能得到钾单质,A错误;海水蒸发制海盐的过程是物理变化,B错误;2NaCl(熔融)2Na+Cl2,C正确;利用潮汐发电,没有发生化学变化,而是机械能转化为电能,D错误。【补偿训练】海洋中蕴藏着
2、丰富的化学资源,下列有关海水综合利用的说法正确的是()A.蒸发海水可以生产单质碘B.蒸馏海水可以得到淡水C.电解海水可以得到单质镁D.电解海水可以制得金属钠【解析】选B。海水中的碘元素以碘离子的形式存在,可以先加氧化剂将碘离子氧化为碘单质,再萃取蒸馏得到碘单质,A错误;利用蒸馏法使水变为蒸汽,再通过冷凝得到蒸馏水,能使海水淡化,B正确;电解熔融的氯化镁可以获得金属镁,电解海水得不到金属镁,C错误;电解熔融的氯化钠可以获得金属钠,电解海水得不到金属钠,D错误。2.下列有关工业生产的叙述不正确的是()A.用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴B.在太阳能资源相对充足的沿海地区建造海水淡化厂C.利用“海
3、水氯化钠金属钠氢氧化钠”的工艺流程生产烧碱D.利用“海水氢氧化镁氯化镁金属镁”的工艺流程生产金属镁【解析】选C。A项,用海水淡化后的浓缩海水作原料提取溴,正确;B项,在太阳能资源相对充足的沿海地区建造海水淡化厂,正确;C项,工业上通过电解饱和食盐水来生产烧碱,错误;D项,利用“海水氢氧化镁氯化镁金属镁”的工艺流程生产金属镁,正确。3.从海水中可以提取溴,主要反应为2Br-+Cl22Cl-+Br2。下列说法正确的是()A.溴离子具有氧化性B.氯气是还原剂C.该反应属于复分解反应D.氯气的氧化性比溴单质强【解析】选D。该反应是置换反应,说明氯气的氧化性比溴单质的强。4.从化学原理和经济利益角度分析
4、,下列从海水中提取镁单质的方法最可行的是()A.海水Mg(OH)2MgB.海水MgCl2MgC.海水Mg(OH)2MgD.海水Mg(OH)2MgCl2Mg【解析】选D。A项,沉淀Mg2+用石灰乳而不是NaOH,制取镁时电解的是MgCl2,错误;B项,海水直接蒸发不能得到MgCl2,错误;C项,制取镁时电解的是MgCl2,错误。【补偿训练】海水中含有的氯化镁是镁的重要资源之一,从海水中提取镁,可按如下步骤进行:把贝壳制成石灰乳;在引入的海水中加入石灰乳,沉降,过滤,洗涤沉淀物;将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物;将产物熔融后电解。关于提取镁,下列说法中不正确的是()A.此方法的优点之一是原
5、料的来源丰富B.进行步骤的目的是从海水中提取MgCl2C.第步通电时会产生氯气D.涉及的反应有化合反应、复分解反应和置换反应【解析】选D。海水提镁的反应有:CaCO3CaO+CO2,CaO+H2OCa(OH)2,MgCl2+Ca(OH)2CaCl2+Mg(OH)2,Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O,MgCl2(熔融)Mg+Cl2,反应中无置换反应。5.海藻中含有丰富的、以离子形式存在的碘元素。下图是实验室从海藻里提取碘的流程中的一部分。下列判断正确的是()A.步骤的操作分别是过滤、萃取B.可用淀粉溶液检验步骤的反应是否进行完全C.步骤中加入的有机溶剂是四氯化碳或乙醇D.步骤的操作是
6、过滤【解析】选A。通过过滤除去海藻灰悬浊液中难溶性杂质而得到含有I-的溶液,向该溶液中通入Cl2将I-氧化为I2,经萃取、加热、蒸发等操作后即得晶体I2,A正确,D错误;用淀粉不能检验溶液中是否仍含有I-,B错误;乙醇能与水互溶,C错误。6.用空气吹出法从海水中提取溴所涉及的化学反应可能有()Cl2+2Br-2Cl-+Br2Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4Br2+2I-I2+2Br-2I-+H2O2+2H+I2+2H2OA.B.C.D.【解析】选A。空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法,其中一种工艺是在预先经过酸化的浓缩海水中用氯气置换溴离子使之成为单质溴,继而通入空气和水蒸
7、气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO2发生作用转化成氢溴酸以达到富集的目的。然后,再用氯气将其氧化得到产品溴。7.某同学设计实验从海带中提取碘:滴加稀硫酸和双氧水;在海带中加入少量酒精,点燃使其燃烧成为灰烬,在灰烬中加水搅拌;加四氯化碳并振荡;过滤;分液。该实验的合理操作顺序是()A.B.C.D.【解析】选C。从海带中提取I2的流程:海带(加少量酒精)海带灰含I-的水溶液I2的水溶液I2的有机溶液,故正确步骤为,故选C。8.从海水中提取镁,最基本的方法是往海水里加碱,得到Mg(OH)2沉淀,将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成MgCl2,经浓缩、干燥、电解,即可得到金属镁。下列对从海水中提取
8、镁的有关说法中,正确的是()A.整个过程中没有涉及置换反应B.往海水里加碱是指直接加入NaOHC.电解MgCl2溶液即可得到金属镁D.电解时得到的镁蒸气应在CO2氛围中冷却【解析】选A。提取镁过程中发生的反应依次为MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2,Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O,MgCl2(熔融)Mg+Cl2。反应中无置换反应,A正确;加入的碱为Ca(OH)2,B错误;电解熔融的MgCl2制镁,不是溶液,C错误;镁与CO2反应生成MgO和C,不能在CO2氛围中冷却,D错误。【补偿训练】海水提镁的主要流程如图:下列说法正确的是()试剂M是盐酸流程中的反应全部都是
9、非氧化还原反应操作b只是过滤用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2电解熔融的MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量A.B.C.D.【解析】选D。电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,是错误的;操作b应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,是错误的。故选D。9.(2019青岛高一检测)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收【解析】选C。苦卤中含有Br-,通入Cl2可将Br-氧化生成Br2,A正确;粗盐中含有
10、Ca2+、S等杂质离子,故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液,而NaCl的溶解度随温度变化不大,故采用重结晶可以得到纯净的NaCl,B正确;工业上沉淀海水中的Mg2+,采用Ca(OH)2,不用NaOH,因为NaOH的价格较贵,C错误;Br2易挥发,用热蒸气吹出后,用SO2吸收,生成H2SO4和HBr,富集后再用Cl2处理HBr生成Br2,D正确。二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.(12分)(2020惠州高一检测)海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行了以下实验:请填写下列空白:(1)步骤灼烧海带时,除需要三脚架外,还需要用到的实验仪器是_(填字母)。A.
11、烧杯B.坩埚C.表面皿D.泥三角E.酒精灯F.干燥器(2)步骤的实验操作名称是_;步骤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯,该步骤的实验操作名称是_。(3)步骤反应的离子方程式是_。(4)步骤中,某学生选择用苯来提取碘的理由是_。(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法:_。【解析】 (1)步骤对干海带加热灼烧,与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。(2)步骤是由海带灰悬浊液得含碘离子的溶液,因此一定要进行过滤。步骤是从含碘苯溶液中分离碘和回收苯,用蒸馏的方法。(3)结合“含碘离子的溶液含碘水溶液”,再联想实验室中Cl2的制备不难写出步骤中发生反应的离子方
12、程式为2I-+MnO2+4H+Mn2+I2+2H2O。(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯中,且苯与水互不相溶,所以可用苯来提取碘。(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象,可以取少量提取碘之后的溶液,加入淀粉看是否变蓝来检验。答案:(1)BDE(2) 过滤蒸馏(3) 2I-+MnO2+4H+Mn2+I2+2H2O(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯中,且苯与水互不相溶(5)取少量提取碘之后的溶液,加入淀粉看是否变蓝来检验【补偿训练】 (北京西城区20182019学年期末)某同学设计以下实验方案,从海带中提取I2。I2的悬浊液粗碘(1)操作的名称是_。(2)向滤液中加入双氧水的作用是_。(3)试
13、剂a可以是_(填序号)。四氯化碳苯酒精乙酸(4)I-和I在酸性条件下生成I2的离子方程式是_。(5)上图中,含I2的溶液经3步转化为I2的悬浊液,其目的是_。【解析】分离难溶性固体与可溶性液体混合物的方法为过滤。海带灰中含KI,该物质易溶于水,具有还原性,在酸性条件下被H2O2氧化为I2,I2易溶于有机溶剂而在水中溶解度较小,可以通过萃取分离碘水。向含有I2的有机物中加入NaOH溶液,发生歧化反应生成碘化钠、碘酸钠,进入到水溶液中,向其中加入稀硫酸酸化,I-、I、H+发生反应产生I2的悬浊液,过滤,分离得到粗碘。(1)操作是分离难溶性固体与可溶性KI水溶液的操作方法,名称是过滤;(2)向滤液中
14、加入双氧水的作用是将I-氧化为I2;(3)试剂a是从I2的水溶液中分离得到I2,可以根据I2在有机溶剂苯、四氯化碳中溶解度大而在水中溶解度较小,苯或四氯化碳与水互不相容,且与I2不反应的性质,通过萃取分离得到,因此可以是四氯化碳、苯,而不能使用与水互溶的或易溶于水的乙醇、乙酸,故合理选项是;(4)I-和I在酸性条件下生成I2和水,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得反应的离子方程式是5I-+I+6H+3I2+3H2O;(5)上图中,含I2的溶液经3步转化为I2的悬浊液,其目的是提高I2的浓度,达到富集碘元素的目的。答案:(1)过滤(2)将I-氧化为I2(3)(4)5I-+I+6H+3I2+3
15、H2O(5)富集碘元素11.(13分)把海水过滤除杂后,又提取出了氯化钠、溴、镁等化学物质。剩余的富碘卤水采用下面的工艺流程生产单质碘:回答下列问题:(1)丁溶液中的溶质为_(填化学式)。(2)第步的操作中用稀硫酸浸洗的目的是_。(3)第步的操作中提取I2的方法是_和_(写出操作名称,不要求写出具体步骤)。(4)检验得到I2的方法是_。【解析】富碘卤水中I-与Ag+反应生成AgI(甲),AgI、铁粉在水中不断搅拌,会缓慢发生反应生成Ag和FeI2,在第步加入稀硫酸的目的是溶解多余的铁屑而提纯银,再把银溶于硝酸制取AgNO3,从而使AgNO3重新与I-反应。而FeI2溶液中通入稍过量Cl2,可生
16、成FeCl3溶液(丁)和I2单质,用萃取的方法可从碘水中提取碘。答案:(1)FeCl3(2)用稀硫酸除去银中过量的铁屑(3)加热升华萃取(4)取少量的产物加入淀粉溶液,若变蓝色,则说明得到了单质碘;若不变蓝色,则说明没有得到单质碘(20分钟30分)1.(6分)(双选)用海水制盐工业中的母液来生产金属镁的一种工艺流程如下:下列说法错误的是()A.上述工艺流程中未涉及置换反应B.设计步骤、的主要目的是富集MgCl2C.沉镁的过程可以用氢氧化钠代替石灰乳作沉淀剂D.电解得到的炽热镁粉可在二氧化碳气氛中冷却【解析】选C、D。由上述分析可知,涉及化合反应、复分解反应、分解反应,不涉及置换反应,故A正确;
17、海水中镁离子浓度较小,步骤、的主要目的是富集MgCl2,故B正确;氢氧化钠价格高,得不偿失,故C错误;Mg为活泼金属,且Mg与二氧化碳反应,则电解熔融氯化镁冶炼Mg,不能在二氧化碳气氛中冷却,故D错误。2.(6分)(2019武汉高一检测)从淡化海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是()A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液B.步骤的离子反应:2Br-+Cl22Cl-+Br2C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 LD.步骤包含萃取、分液和蒸馏【解析】选C。Na2SO3+Br2+H2ONa2SO4+2HBr,A正确;步骤利用氯的非金属性比溴强,可以利用置换反应制取Br2
18、,B正确;反应和反应均使用Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D正确。【补偿训练】除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气,应该采用的方法是()A.加入适量的KI溶液B.通入溴蒸气C.加氢氧化钠溶液D.加入适量的溴化钠溶液【解析】选D。A项,Cl2和Br2均与KI反应且引入了I2杂质;B项,溴蒸气无法除去氯气;C项,氯气和液溴均能与氢氧化钠反应;D项,发生反应:Cl2 +2NaBr2NaCl+Br2,既除去了氯气,又不会引入新的杂质。3.(9分)海
19、洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在,实验室从海藻中提取碘的流程如图所示:(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称:_,。反应的离子方程式为_。(2)为使含碘的水溶液转化为含碘的有机溶液,实验室里有烧杯、玻璃棒等仪器,尚缺少的主要玻璃仪器是_。【解析】本题考查I2的性质及分离物质的方法:过滤、萃取、分液、蒸馏等。(1)为了从悬浊液中分离出I-,应用过滤;从I2的水溶液中把I2转移到有机溶液中,应用萃取分液。(2)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗。答案:(1)过滤萃取分液2I-+Cl2I2+2Cl- (2)分液漏斗【方法规律】(1)混合物的分离方法。分离悬浊液中离子的方法
20、过滤。从溶液中分离出热稳定性好的溶质(如NaCl溶液)的方法蒸发。从溶液中分离出热稳定性差的溶质(如NH4Cl溶液)的方法加热浓缩、冷却结晶。分离沸点不同液体混合物的方法蒸馏。从溴水中提取Br2,从碘水中提取I2的方法萃取。分离互不相溶、密度不同的液体混合物的方法分液。(2)因为I2易升华,故从碘的有机溶液中提取碘时采用水浴加热,由于水温度最高只有100 ,可避免高温下I2的升华。4.(9分)(2019福州高一检测)福建有广阔的海岸线,建设海峡两岸经济区,海水的综合利用大有可为。海水中溴含量约为65 mgL-1,从海水中提取溴的工艺流程如下:(1)以上步骤中已获得游离态的溴,步骤又将之转变成化
21、合态的溴,其目的是_。(2)步骤通入热空气吹出Br2,利用了溴的_。A.氧化性B.还原性C.挥发性D.腐蚀性(3)步骤中涉及的离子反应如下,请在下面方框内填入适当的化学计量数:(4)上述流程中吹出的溴蒸气,也可先用二氧化硫水溶液吸收,再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式:_。(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法,下列可以用作溴的萃取剂的是_。A.乙醇B.四氯化碳C.烧碱溶液 D.苯【解析】(1)由于海水中Br-的含量低,步骤中获得游离态的溴后,步骤中又将其转化为化合态的溴,其目的是富集溴元素。(2)步骤中用热空气吹出Br2,主要是利用了溴的挥发性。(3)利用得失电子守恒、
22、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。(4)溴与SO2的水溶液反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr。(5)乙醇能与水互溶,不能用作萃取剂,烧碱可与溴反应,不能分离溴。答案:(1)富集(或浓缩)溴元素(2)C(3)33153(4)SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4(5)BD【补偿训练】从海水中可提取多种化工原料,如图是工业上对海水的几项综合利用的示意图。试回答下列问题:(1)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式:_。(2)以上海水的综合利用过程中,写出发生的氧化还原反应的化学方程式:_。(3)电解熔融MgCl2可制取镁和氯气,其中副产品氯气和粉末状熟石
23、灰可制得漂白粉,制取漂白粉的化学方程式为_。(4)从经济效益角度看,该化工厂厂址应选在_。【解析】(1)贝壳的主要成分为CaCO3,对其高温煅烧制得CaO,CaO加水即可制得Ca(OH)2。(2)电解饱和食盐水和熔融MgCl2属于氧化还原反应。(3)制漂白粉的反应为2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。(4)在工业生产中主要考虑经济效益问题,该化工厂需用大量海水作原料,故厂址应选在海边。答案:(1)CaCO3CaO+CO2、CaO+H2OCa(OH)2(2)2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2、MgCl2(熔融)Mg+Cl2(3)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(4)海边