1、海水资源的开发利用(40分钟70分)一、选择题(本题8小题,每小题5分,共40分)1.(2020北京市东城区高一检测)海冰是海水冻结而成的咸水冰。海水冻结时,部分来不及流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶之间,形成“盐泡”(假设盐分以一个NaCl计),其大致结构如图所示,若海冰的冰龄达到1年以上,融化后的水为淡水。下列叙述正确的是()A.海冰内层“盐泡”越多,密度越小B.海冰冰龄越长,内层的“盐泡”越多C.海冰内层“盐泡”内的盐分主要以NaCl分子的形式存在D.海冰内层NaCl的浓度约为10-4 molL-1(设冰的密度为0.9 gcm-3)【解析】选D。 “盐泡”中盐与水的比值不变,则内层“盐
2、泡”越多时,密度不变,故A错误;若海冰的冰龄达到1年以上,融化后的水为淡水,则海冰冰龄越长,内层的“盐泡”越少,故B错误;“盐泡”内的盐分为NaCl,由离子构成,不存在NaCl分子,故C错误;冰的密度为0.9 gcm-3,设海水1 L时,水的质量为900 g,由个数比为1500 000,含NaCl为=10-4 mol,可知海冰内层NaCl的浓度约为c=10-4 molL-1,故D正确。2.海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法不正确的是()A.海水中含有丰富的碘元素B.使用蒸馏法可以将海水淡化C.海水蒸发制海盐的过程中发生了化学变化D.从海水中得到的NaCl除食用外,还用作工业
3、原料【解析】选C。海带及海产品中均含碘元素,可知海水中含有丰富的碘元素,故A正确;海水中水的沸点较低,则使用蒸馏法可以将海水淡化,故B正确;海水蒸发制海盐的过程中,利用水加热转化为水蒸气分离,则为物理变化,故C错误;NaCl溶液电解生成NaOH、氢气、氯气,为重要的化工原料,故D正确。【加固训练】(2020衡阳高一检测)下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法,其中原理上完全不可行的是()【解析】选A。海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A,明矾的主要成分是KAl(SO4)212H2O,加明矾不能使海水中的盐沉淀出来,所以不能使海水淡化。3.海水提镁是镁的重要来源,其步骤
4、是MgCl2Mg(OH)2MgCl26H2OMgCl2Mg。其中没有发生的反应类型是()A.氧化还原反应B.化合反应C.中和反应D.分解反应【解析】选B。MgCl2Mg(OH)2的反应需要加入碱,是复分解反应;Mg(OH)2MgCl26H2O的反应中需要加入酸,是中和反应;MgCl26H2OMgCl2是在加热条件下的分解反应;MgCl2Mg是通电条件下的分解反应,同时也是氧化还原反应。【加固训练】1.(2020黄冈高一检测)大自然几乎把99%的溴都存放在海洋中。在海水的综合利用中,海水提溴工业是一个重要组成部分,其中一种提溴的工艺是在预先浓缩并酸化的海水中,通入足量氯气,然后使生成的溴与吸收剂
5、SO2反应转化为氢溴酸以达到富集溴元素的目的。在有关上述工艺流程涉及的以下化学用语中,错误的是()【解析】选A。HBr为共价化合物,A项写成离子化合物的形式,故A错误;溴离子带一个单位的负电荷,B正确;氯气的氧化性强于溴,C正确;Cl-最外层有8个电子,D正确。2.从淡化的海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是()A.X试剂可用饱和Na2SO3溶液B.步骤 的离子方程式: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。X试剂具有还原性,能把Br2还原为Br-,X试剂可用饱和Na2SO3溶液,A正
6、确;Cl2的氧化性比Br2的强,能把Br-从溶液中置换出来,B正确;未指明Cl2所处的状态,故无法确定Cl2的体积,C错误;从浓溴水中提取Br2需要萃取、分液、蒸馏操作,D正确。4.某课外小组将灼烧海带产生的灰烬浸泡后过滤,得到澄清的滤液。他们设计了如下的几个方案,你认为能证明海带的灰烬中含有碘元素的是()A.取适量滤液,蒸干,观察是否有紫色固体生成B.取适量滤液,加入苯,振荡,静置,苯层无色,证明不含碘元素C.取适量滤液,向其中加入淀粉溶液,无明显现象,证明不含碘元素D.取适量滤液,加入酸化的H2O2,再加入淀粉溶液,呈蓝色,证明含有碘元素【解析】选D。海带的灰烬中含有的碘元素,是以I-形式
7、存在的,不是以单质形式存在,所以A、B、C均不正确;D中发生了氧化还原反应:H2O2+2I-+2H+I2+2H2O,产生了I2,使淀粉溶液呈蓝色。5.(2020贵阳高一检测)下列关于海水资源利用的认识,错误的是()A.海水中金、锶、碳、铜、铁等元素属于微量元素B.海底多数金属结核矿含有铁、锰、钴等多种金属元素C.通过蒸馏法、电渗析法、离子交换法等可以实现海水的淡化D.海水提溴过程溴元素依次发生氧化反应、还原反应、氧化反应【解析】选A。A项,锶和碳元素属于常量元素;B项和C项说法正确;D项,海水提溴的过程涉及以下反应:Br-Br2Br-Br2。【加固训练】NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物
8、质,如图所示。下列说法正确的是()A.石灰乳与Cl2的反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂B.25 时,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3大C.Cl2与过量的铁反应生成FeCl2D.图示转化反应都是氧化还原反应【解析】选A。石灰乳与Cl2反应的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,只有氯元素化合价发生改变,Cl2既是氧化剂又是还原剂,故A正确;25 ,NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3要小,如在饱和Na2CO3溶液中通入CO2会生成NaHCO3沉淀,故B错误;Cl2为强氧化剂,与Fe反应时,无论铁过量、少量,均生成FeCl3,故C错误;NaCl
9、NaHCO3Na2CO3,两步转化均没有化合价的改变,属于非氧化还原反应,故D错误。6.(2020昆明高一检测)为了从海带浸取液中提取碘,某同学设计了如图实验方案:下列说法正确的是()A.中反应的离子方程式为2I-+H2O2I2+2OH-B.中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出C.中得到的上层溶液中含有I-D.操作Z的名称是加热【解析】选C。中反应的离子方程式为2I-+2H+H2O2I2+2H2O,A错误;四氯化碳的密度比水的密度大,在下层,中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口放出,B错误;中I2与NaOH反应生成的NaI的水溶液密度比CCl4的小,位于上层,所以上层溶液中含有
10、I-,C正确;操作Z的名称是过滤,D错误。7.(教材二次开发原创题)海水中含有的氯化镁是镁的重要来源之一,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。海水提镁过程中的反应有CaCO3CaO+CO2,CaO+H2OCa(OH)2,MgCl2+Ca(OH)2CaCl2+Mg(OH)2,M
11、g(OH)2+2HClMgCl2+2H2O,MgCl2Mg+Cl2,上述反应中无置换反应。8.海水中含有丰富的碘。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:下列叙述不正确的是()A.步骤灼烧海带时,需要三脚架、坩埚、泥三角、酒精灯B.步骤、的实验操作名称分别是过滤、蒸馏C.步骤反应的离子方程式是2I-+H2O2+2H+I2+2H2OD.步骤中,也可选用乙醇来提取碘【解析】选D。灼烧需要的仪器有三脚架、坩埚、泥三角、酒精灯,A正确;步骤的目的是从浊液中得到溶液,所以用过滤的方法,步骤是把碘与溶剂苯分开,应用蒸馏的方法,B正确;步骤是用H2O2把I-氧化成I2,离子方程式为2I-+
12、H2O2+2H+I2+2H2O,C正确;乙醇与水互溶,不能从水溶液中萃取碘,D错误。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(14分)海洋植物如海带、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下:(已知沸点:苯80 、四氯化碳77 )(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)提取碘的过程中,可供选择的有机溶剂是 。a.苯、酒精b.四氯化碳、苯c.苯、乙酸(3)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 。(4)从含碘的有机溶液中提取碘,还要经过蒸馏,指出如图蒸馏装置中的错
13、误之处: 。(5)进行蒸馏操作时,使用水浴加热的原因是 ,最后晶态碘留在中。【解析】(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。(2)a中酒精、c中乙酸,都是易溶于水的物质,所以不能用于萃取碘。(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗。(4)蒸馏装置的三点错误:没有用石棉网;温度计插入液面以下;冷凝管进、出水方向颠倒。(5)根据苯和四氯化碳两种萃取剂的沸点数据:苯80 、四氯化碳77 ,用水浴加热即可使之沸腾,而避免高温下I2的升华。最后I2留在烧瓶中。答案:(1)过滤萃取分液2I-+Cl2I2+2Cl-(2)b(3)分液漏斗(4)没有用石棉网;温度
14、计插入液面以下;冷凝管进、出水方向颠倒(5)萃取剂沸点较低,水浴加热即可使之沸腾,避免高温时I2的升华蒸馏烧瓶10.(16分)以浓缩海水为原料提取溴的部分过程如下:实验室模拟上述过程设计以下装置进行实验(所有橡胶制品已被保护,夹持装置已略去) (1)A装置中通入a气体的目的是(用离子方程式表示) ;(2)A装置中先通入a气体后改通热空气。通入热空气的目的是 ;(3)B装置中b气体是 ,目的是富集溴,此处化学方程式为 ;(4)C装置的作用是 。【解析】由流程可知,氯气与浓缩海水中溴离子发生氧化还原反应生成溴,在吹出塔中将溴蒸气吹出,然后在吸收塔中溴、二氧化硫和水发生氧化还原反应生成硫酸和HBr。
15、由实验装置可知,装置A中通入的a为氯气,将Br-氧化为Br2,用热空气可将生成的Br2吹出,B装置中通入SO2,进行富集溴,装置C中NaOH溶液吸收尾气,防止污染空气。(1)A装置中通入a气体为氯气,目的是将Br-氧化为Br2,反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2;(2)A装置中先通入a气体后改通热空气。通入热空气的目的是吹出Br2;(3)B装置中b气体是SO2,目的是富集溴,反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4;(4)C装置的作用是吸收未反应的Cl2、Br2和SO2,防止污染空气。答案:(1)Cl2+2Br-2Cl-+Br2(2)吹出Br2(3)SO2
16、Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4(4)吸收未反应的Cl2、Br2和SO2,防止污染空气(20分钟30分)一、选择题(本题2小题,每小题8分,共16分)11.海水提镁的主要流程如下,下列说法正确的是()试剂M是盐酸流程中的反应全部都是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采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼A.B.C.D.【解析】选D。流程分析生石灰溶于水生成石灰乳,加入沉淀池沉淀镁离子生成氢氧化镁,过滤后得到氢氧化镁沉淀,加入的试剂M为盐酸,氢氧化镁溶解得到氯化镁溶液,通过蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到氯化镁晶体,在氯化氢气体中加热失去结晶水得到固体
17、氯化镁,通电电解生成镁;M是盐酸用来溶解氢氧化镁沉淀,故正确;电解氯化镁生成镁和氯气的反应是氧化还原反应,流程中的反应不全部都是非氧化还原反应,故错误;操作b是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到氯化镁晶体的过程,故错误;用海水晒盐后的饱和溶液中主要是氯化镁,加石灰乳可以制Mg(OH)2,故正确;由金属冶炼原理可知,较活泼金属用电解法冶炼,电解熔融MgCl2制金属镁,故正确。【加固训练】海藻中含有丰富的、以离子形式存在的碘元素。如图所示是实验室从海藻中提取碘的工艺流程的一部分。下列判断正确的是()A.步骤的操作是萃取、分液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乙醇D.
18、步骤的操作是过滤【解析】选A。只要步骤的反应已发生,就会有碘单质生成,淀粉溶液遇碘会变成蓝色,故用淀粉溶液无法检验步骤的反应是否进行完全,B错误;因乙醇与水能以任意比例互溶,故不能用乙醇作萃取剂,C错误;步骤的操作是蒸馏,D错误。12.(2020宝鸡高一检测)海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示)。下列有关说法正确的是()A.大量的氮、磷废水排入海洋,易引发赤潮B.工段中加入盐酸溶解得到MgCl2溶液,再直接蒸发得到MgCl26H2OC.在工段中溴元素均被氧化D.工段中除去粗盐中的S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入药品的顺序为Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl
19、2溶液过滤后加盐酸【解析】选A。废水中含有大量的氮、磷等元素,排入海洋,能引起赤潮,A项正确;MgCl2溶液直接蒸发得不到MgCl26H2O,得到的是Mg(OH)2,B选项错误;反应为Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,溴元素被还原,C选项错误;粗盐提纯的顺序中要注意两点,一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入,二是盐酸最后加入,D选项错误。【加固训练】利用海洋资源获得的部分物质如图所示。下列说法正确的是()A.从海水中获取淡水,历史最悠久的方法是离子交换法B.从海带中获得I2需要用到的主要仪器有蒸发皿、漏斗、烧杯、分液漏斗等C.用SO2溶液吸收从苦卤中吹出的单质溴时,发生的离子
20、反应是Br2+SO2+2H2O4H+S+2Br-D.用石灰石、盐酸等从苦卤中提取镁时,电解MgCl2溶液制镁【解析】选C。A项,历史最悠久的海水淡化方法是蒸馏法;B项,海带灼烧需要的是坩埚不是蒸发皿;D项,需电解熔融MgCl2。二、非选择题(本题包括1小题,共14分)13.(2020长春高一检测)海水是巨大的资源宝库,海水淡化及其综合利用具有重要意义。(1)氯碱工业主要以食盐为原料。为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S及泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列操作,正确的操作顺序是。过滤;加过量的NaOH溶液;加适量的盐酸;加过量的Na2CO3溶液;加过量的BaCl2溶液。a.b.c.d.(2)在
21、实验室中可以用萃取的方法提取溴,可选用的试剂是,所用主要仪器的名称是。(3)步骤中用硫酸酸化可提高Cl2利用率的原因是。(4)步骤反应的离子方程式是 。(5)海水提溴蒸馏过程中,温度应控制在8090 ,温度过高或过低都不利于生产,请解释原因 。(6)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2,可选用 溶液进行洗涤除去。如直接加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,你 (选填“同意”或“不同意”)该说法,理由是 。【解析】(1)除去硫酸根离子用过量的氯化钡溶液,除去钙离子用过量的碳酸钠溶液,除去镁离子用过量的氢氧化钠溶液,若先除去硫酸根离子,则过量的钡离子必须用碳
22、酸钠除去,所以一定在之后,过滤后再加稀盐酸除去过量的碳酸根离子和氢氧根离子,所以答案选ad;(2)溴易溶于有机溶剂,如四氯化碳或苯,所以用二者萃取溴,所用的主要仪器是分液漏斗;(3)酸化可以增大溶液中氢离子的浓度,减小氯气、溴与水的反应,利用率提高;(4)溴水与二氧化硫发生氧化还原反应,生成两种强酸:硫酸和氢溴酸,离子方程式为Br2+SO2+2H2O4H+S+2Br-;(5)温度过高,水蒸气随溴蒸出,溴中含有大量水蒸气;过低,溴不能完全蒸出,所以需要控制温度在8090 ;(6)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2,可选用氯化镁除去,因为氢氧化镁比氢氧化钙更难溶,加入氯化镁后氢氧化钙沉淀转化为氢氧化镁沉淀,从而过滤除去氯化钙;不同意用电解熔融氧化镁来制取单质镁,因为氧化镁的熔点很高,熔融时耗能高,增加生产成本。答案:(1)ad(2)CCl4或苯分液漏斗(3)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应(4)Br2+SO2+2H2O4H+S+2Br-(5)温度过高,大量水蒸气随之排出,溴气中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低(6)MgCl2不同意MgO熔点很高,熔融时耗能高,增加生产成本
