1、成才之路 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 必修化学与自然资源的开发利用 第四章 第一节 开发利用金属矿物和海水资源第2课时 海水资源的开发利用第四章 新知识预习探究2新思维名师讲堂3新考题随堂自测4新视点专家博客6新提升达标作业5新情境激趣入题1新情境激趣入题海洋是人类可持续发展的重要基地。浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资金短缺和环境恶化等一系列难题的可靠途径。在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。我国大陆海岸线长达 18000 km，海岛海岸线长达 14
2、000 km，这为我们开发利用海水资源提供了良好的自然条件。那么，海水的开发利用都包括哪些方面呢？你知道怎样才能开发出海洋中的这些资源吗？新知识预习探究学习目标1了解海水资源及其利用。2了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏。3掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提溴，海带提碘。新知预习1海水水资源的利用(1)海 水 水 资 源 的 利 用 主 要 包 括 _ 和_等。(2)海水淡化的途径及方法：从海水中提取_或从海水中把_出去都可以达到淡化海水的目的。淡化的方法主要有_、_、_等。海水的淡化直接利用海水进行循环冷却淡水盐分离蒸馏法离子交换法电渗析法2海水化学资源的开发利用海 水 中 溶
3、 解 和 悬 浮 着 大 量 的 _ 和_，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、Br、Sr等13种元素超过总量的_；其他为微量元素，总计含有_多种元素，虽然海水中的元素种类_，总储量_但富集程度却_。(1)海水制盐从 海 水 中 制 得 的 NaCl 除 用 于 食 用 外，还 用 作_。无机物有机物99%80 很多很大很低工业原料(2)海水提溴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，其离子方程式为：_。3海水中能量的开发和利用(1)从 海 水 中 提 取 核 能 开 发 的 重 要 原 料 _ 和_。(2)_、_等是有待开发的新型能源。溴Cl22Br=Br22C
4、l铀重水潮汐能波浪能自主探究1在海底发现的大量多金属核矿是人类重要的金属资源，思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么？体会保护金属资源的重要意义。请将你的看法同大家交流。提示：目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入使用更面临许多问题。除了成本比陆地高以外，还存在破坏生态环境等问题。有资料表明，开采海底矿藏作为一个产业将在2010年至2030年才能形成。2进行海水的蒸馏实验时应注意哪些事项？提示：在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，防止液体暴沸；蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3，也不能少于1/3；冷凝管中冷却水从下口进，从上口出；温度计的水银球在支管口部。新思维名
5、师讲堂教材点拨1海水资源的广阔性在浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源、药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。海水资源的开发利用2海水资源的特点(1)多样性：由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素超过总量的99%。(2)分散性：虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。3海水资源的利用(1)直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化：通常从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。(3)常见的
6、海水淡化方法及原理淡化方法原理蒸馏法将海水加热至105，蒸发汽化，然后使蒸汽冷凝得到蒸馏水电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法温馨提示：海水淡化中蒸馏法设备简单、易操作，但是耗能大，成本较高。将发电厂等工业余热用于海水淡化是一种经济合理的途径。4海水中化学资源的开发利用(1)海水制盐方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。食盐用途相关化学反应：氯碱工业：2NaCl2H
7、2O=电解 2NaOHH2Cl2制钠和氯气：2NaCl(熔融)=电解 2NaCl2制盐酸：H2Cl2=点燃 2HCl制漂白剂：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O制 纯 碱：NaCl CO2 H2O NH3=NaHCO3 NH4Cl,2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O(2)从海带中提取碘实验探究实验步骤实验现象结论或解释取3g左右的干海带，把干海带表面的附着物用刷子刷净(不要用水冲洗)，用剪刀剪碎后，用酒精润湿，放入坩埚中。点燃酒精，灼烧海带至完全成灰烬，停止加热，冷却将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10 mL蒸馏水，搅拌、煮沸23 min，过滤得无色透明溶液碘在海带中不是以碘单
8、质形式存在在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1 mL H2O2溶液，观察现象溶液由无色变为深黄色化学方程式：2KIH2O2H2SO4=I2K2SO42H2O，I2的水溶液为深黄色取少量上述滤液，加入几滴淀粉溶液，观察现象溶液变为深蓝色I2遇淀粉变蓝色温馨提示：(1)海带中含有碘元素的检验关键反应的反应原理：2H2IH2O2=I22H2O实验步骤及证明方法(2)海带中提碘 流程海带浸泡氧化过滤提纯碘单质 主要的化学原理：Cl22KI=2KClI2(4)从海水中提取溴工艺流程：海水 除去悬浮杂质浓缩 氧化剂氧化 提取 Br2(g)。实验步骤：实验操作化学方程式浓缩：用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的
9、海水酸化氧化：向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质2NaBrCl2=Br22NaCl富集：向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内Br2SO22H2O=2HBrH2SO4提取：向吸收塔中的溶液通入适量的氯气，Cl2将HBr氧化得到产品溴2HBrCl2=Br22HCl用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里的溴单质(5)海水中提取镁：海水(含 MgCl2)CaOH2Mg(OH)2HClMgCl2(aq)结晶MgCl26H2OHCl MgCl2电解Mg。有关反应的化学方程式：MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=Mg
10、Cl22H2OMgCl26H2O=HCl MgCl26H2OMgCl2(熔融)=电解 MgCl25海水资源的综合利用典例透析(2015上海松江一模)目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法，其流程图如下：含Br2的海水空气吹出 含Br2的空气SO2吸收 吸收液 氧化溴水混合物萃取、蒸馏 液溴下列推断不合理的是()A热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质B SO2 吸 收 溴 的 反 应 方 程 式 为 SO2 2H2O Br2H2SO42HBrC流程中循环利用的物质有SO2、Br2、Cl2等D没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能【解析】依据Br2的物理、化学性质对流程的各步操作进行分析，
11、知道设计步操作的目的为了富集Br2，即可对各选项作出判断。溴易挥发，所以用热空气将溴吹出，A项正确；SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，B项正确；流程中SO2被氧化为H2SO4，不可能被循环使用，C项错误；“空气吹出”“SO2吸收”“氧化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高，消耗能源少，成本低，D项正确。【答案】C(2015经典习题选萃)海带是海洋中的一种褐藻，海带中含有丰富的碘，是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验，操作步骤如下：取3 g左右干海带，除去表面杂质，剪碎，用酒精润湿，放在坩埚中灼烧成灰，冷却；将海带灰转移到小烧
12、杯中加蒸馏水，搅拌，煮沸23min，使可溶物质溶解，过滤；向滤液中滴入几滴硫酸，再加入约1 mL H2O2溶液，观察现象；取少量上述所得溶液，滴加几滴淀粉溶液，观察现象；向剩余的滤液中加入1 mL CCl4，振荡静置，观察现象；向加有CCl4的溶液中加入NaOH溶液，充分振荡后，将混合液的下层液体放入指定的容器中。请回答下列问题：(1)海带中碘元素是_(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”)，步骤中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗，原因是_；(2)可说明海带中含有碘的现象有_；(3)操作叫做_。操作的目的是_。【解析】海带中碘元素以碘离子的形式存在，且易溶于水，为防止碘元素的损失，除
13、去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗；实验中步中加入淀粉溶液后变蓝；步中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作是萃取碘水中的碘，操作是为了回收CCl4。【答案】(1)碘离子 防止碘元素的损失(2)步中加入淀粉溶液后变蓝；步中下层液体呈紫红色(3)萃取 回收CCl4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】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：Cl22NaBr=2NaClBr2，既除去了氯气，又不会引入新的
14、杂质。【答案】D某课外小组将灼烧海带的灰浸泡后过滤，得到澄清的滤液，他们设计了如下几个方案，你认为能证明海带灰中含有碘元素的是()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】海带灰中碘元素以I形式存在，应先加入氧化剂将其氧化为I2，再加入淀粉溶液检验。【答案】D教材点拨物质的分离是指通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开(要还原成原来的形式)，分别得到几种比较纯净的物质。1蒸馏法：适用于分离互溶，但
15、沸点不同的液态混合物。如酒精与水的分离、海水淡化等。(1)主要仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝器、锥形瓶。物质分离的几种方法(2)装置图(如下图)。(3)注意事项：蒸馏烧瓶需垫石棉网加热或水浴加热。蒸馏烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的1/2。需向蒸馏烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。温度计的量程应高于馏分的最高沸点，要使温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。若对馏分在冷凝器里用自来水冷却，自来水要从冷凝器的水口的低口进、高口出。2结晶法：适用分离各组分均溶于水，但溶解度随温度变化差别较大的固体混合物。如NaCl与KNO3的分离。3过滤法：适用于一种可溶，另一种不溶的固态混合物
16、。如NaCl与BaSO4的分离。4分液法：适用于分离两种互不相溶的液态混合物。如苯和水的分离。5萃取法：适用于分离溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同的混合物。如用CCl4提取碘水中的碘。6洗气法：适用各气体与吸收剂作用不同来分离气态混合物。如CO2与CO的分离。7升华法：适用于分离其中一组分有升华特征的固体混合物。如碘与沙子的分离。(2015河北衡水第三次联考)下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是()典例透析选项目的分离方法原理A分离溶于水中的碘乙醇萃取碘在乙醇中的溶解度较大B分离乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇的密度不同C除去KNO3固体中混杂的NaCl重结晶NaCl在水中的溶
17、解度很大D除去丁醇中的乙醚蒸馏丁醇与乙醚的沸点相差较大【解析】A项，乙醇和水混溶，不能用作萃取剂，应用四氯化碳或苯萃取；B项，乙酸乙酯和乙醇混溶，不能用分液的方法分离，应用蒸馏的方法分离；C项，用重结晶法除去KNO3固体中混杂的NaCl，是利用了NaCl随温度升高溶解度变化不大，KNO3随温度升高溶解度变化很大的原理；D项，丁醇和乙醚混溶，二者的沸点不同，且相差较大，可用蒸馏的方法分离。【答案】D(2015经典习题选萃)下列分离混合物的方法中不正确的是()A从酒精和水的混合物中分离出酒精蒸馏法B使浑浊的食盐水变澄清过滤法C从溴水中分离出溴分液法D把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来蒸发结晶法【
18、解析】A酒精与水互溶为均匀的液态混合物；酒精的沸点比水的沸点明显的低。应用蒸馏法可以把酒精从酒精与水的混合物中分离出来。B食盐水浑浊，说明食盐水里混着固体混合物，过滤法可以除去混在液体里的固体物质，使液体由浑浊变澄清。C溴水是溴和水形成的均匀液态混合物，分液法不能使溴从溴水中分离出。要用分液法从溴水中分离出来，需先用萃取剂(如四氯化碳、苯、直馏汽油)将溴从溴水中萃取出来，然后再进行分液。D硝酸钾和氯化钾都易溶于水；硝酸钾的溶解度受温度的影响较大，氯化钾的溶解度受温度的影响较小。由此，可以用蒸发结晶法把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来。混合物分离或提纯的方法是由混合物的性质决定的，要先分析混合
19、物的性质再确定分离或提纯的方法。【答案】C新考题随堂自测1(2015福建泉州3月质检)下列物质无法从海水中获得的是()A硫酸B氯化钠C溴D氢氧化钠【解 析】海 水 晒盐 得 到 NaCl，通 过氯 碱 工 业获 得NaOH，溴是海洋元素，海水提溴已经应用于工业生产，无法从海水中获得硫酸，故选A。【答案】A2(2015北京石景山一模)下列有关海水综合利用的说法中，不正确的是()A用氯气从海水中提溴的关键反应是：Cl22Br=2ClBr2B海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质C海水中的Na、Cl结晶成NaCl的过程，形成了化学键D从海水中可以得到氯化镁，再经过电解可制金属镁【解析】A
20、项，溴在海水中主要以Br形式存在，因此从海水中提溴的关键是BrBr2；B项，海水中的钾元素是以K形式存在的，只经过物理变化无法得到钾单质；C项，Na、Cl结晶成NaCl的过程中形成了离子键；D项，海水中含有Mg2，经过处理可以得到氯化镁，电解熔融的氯化镁可制得金属镁。【答案】B3(2015安徽省濉溪县高一期末)从化学原理和经济利益角度分析，下列从海水中提取镁单质的方法最可行的是()A海水NaOHMg(OH)2电解 MgB海水蒸发 MgCl2电解 MgC海水石灰乳Mg(OH)2电解 MgD海水石灰乳Mg(OH)2盐酸 MgCl2电解 Mg【解析】制取镁时电解的是MgCl2，A错；海水直接蒸发，里
21、面还有很多杂质，电解时制得的镁杂质较多，B错；制取镁时电解的是MgCl2，C错；D过程制得的镁较纯净，对，选D。【答案】D4下列实验操作或方案正确的是()A将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀B将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HClC用图1所示装置和CCl4提取溴水中的Br2D用图2所示装置除去乙醇中的苯酚【解析】过滤时，应使用玻璃棒引流，A项错误；将混有HCl的Cl2通过饱和NaHCO3溶液中会产生杂质CO2，且Cl2也能被NaHCO3溶液吸收，B项错误；Br2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，且CCl4和水不互溶，应采取分液的方法分离，
22、C项正确；乙醇和苯酚混溶，不能采取过滤的方法分离，D项错误。【答案】C5(2015经典习题选萃)海藻中含有丰富的碘元素(以 I形式存在)。实验室中提取碘的流程如下：海藻 灼烧海藻灰 浸泡悬浊液 含I的溶液适量Cl2 含I2的溶液 碘的有机溶液 晶体碘(1)实验操作的名称是_，所用主要仪器名称为_。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是_(填序号)。A酒精(沸点78)B四氯化碳(沸点77)C甘油(沸点290)D苯(沸点80)(3)在操作中，溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气)，以 消 除 此 杂 质，使 碘 全 部 游 离 出 来，应 加 入 适 量_(填字母)溶液，反应的离子方程
23、式为_。AKIO3 BHClO CKI DBr2(4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是_。【解析】从碘水中提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳，酒精和甘油均溶于水，不能作萃取剂，然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液，再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂，采用水浴加热蒸馏，其中在操作中，为使少量的ICl中的碘全部游离出来，应加入还原剂，故只有C项符合，发生的化学反应为IClKI=I2KCl。【答案】(1)萃取分液 分液漏斗(2)B、D(3)C IClI=I2Cl(4)蒸馏法新提升达标作业（点此链接）新视点专家博客无机化合物转化为有机化合物历史上曾经有人认为，有机化合物只能由生物的细胞在一种特殊力量生命力的作用下产生，人工合成有机物是不可能的。1828年，德国化学家维勒(F.Whler,18001882)通过蒸发氰酸铵(NH4CNO，一种无机化合物，由氯化铵和氰酸银反应制得)水溶液得到了尿素CO(NH2)2。尿素的人工合成，揭开了人工合成有机物的序幕。