第一节 自然资源的开发利用
课时2 海水资源的开发利用
(一)基础巩固
1.地球淡水资源严重短缺,而海水中的水储量约占地球上总水量的97%,海水淡化可作为补充淡水的途径之一。下列有关说法正确的是 ( )
A.蒸馏法是目前技术成熟且低成本的海水淡化方法
B.海水用铁盐淡化后可直接用于农田灌溉
C.海水用离子交换法淡化后其pH不变
D.蒸馏法淡化海水可获得NaCl、MgCl2以及I2等副产品
解析:蒸馏法技术虽成熟,但成本较高,A项错误;铁盐只能净化海水,不能淡化海水,净化后的海水中NaCl的浓度不变,不能用于农田灌溉,B项错误;离子交换法淡化海水,是用H+交换其他阳离子,用OH-交换其他阴离子,H+和OH-结合生成H2O,海水中H+和OH-的浓度均不变,则pH不变,C项正确;海水中不含碘单质,蒸馏海水时不能获得I2,D项错误。
答案:C
2.许多国家十分重视海水资源的综合利用,下列不需要经过化学变化就能从海水中获得的物质是 ( )
A.Cl2、Br2、I2 B.Na、Mg、Al
C.食盐、淡水 D.NaOH、H2
答案:C
3.(2023·广东深圳,改编)广东省海洋资源丰富。下列有关说法正确的是 ( )
A.提取海水中的电解质,只能使用化学方法
B.海带等海藻类植物中富含I2
C.潮汐能属于生物质资源
D.海水晒盐时主要发生物理变化
解析:可以通过物理方法提取海水中的电解质,如食盐,主要成分为电解质,可以通过蒸发的方式获取,故A项错误;海带等海藻类植物中含有丰富的碘元素,不是碘单质,故B项错误;潮汐能是指海水周期性涨落运动中所具有的能量,其水位差表现为势能,不属于生物质资源,故C项错误;海水晒盐是通过阳光和风力使水分蒸发,没有新物质生成,属于物理变化,故D项正确。
答案:D
4.(2022·广东广州)海水是巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法正确的是 ( )
A.从海水中获得淡水的过程发生了化学变化
B.海水中含有溴单质,通入空气和水蒸气可将溴单质吹出
C.海水晒盐可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备金属Na
D.利用海水、铝、空气制成航标灯的原理是将电能转化为化学能
解析:A项,从海水中获得淡水是利用蒸馏的方法,该过程属于物理变化,并未发生化学变化,错误;B项,海水中并不含有溴单质,而是含有大量的溴离子,需先通入氯气将溴离子氧化为溴单质,然后通入空气和水蒸气可将溴单质吹出,错误;C项,海水晒盐可以得到NaCl,电解熔融NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,可制备金属Na,正确;D项,利用海水、铝、空气制成航标灯是利用原电池的原理,将化学能转化为电能,错误。
答案:C
5.(2022·广东江门)浩瀚的海洋是一个巨大的资源宝库,工业上常用浓缩海水提取溴。
浓缩海水粗产品溴溴蒸气物质X…产品溴
下列说法错误的是 ( )
A.海水的淡化方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等
B.步骤②中体现了溴易挥发的性质
C.①~④目的是富集溴元素
D.步骤③反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O2HBr+2H++S
解析:A项,海水的淡化方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等,正确;B项,步骤②中热空气能将溴吹出,体现了溴易挥发的性质,正确;C项,①~④过程溴的浓度逐渐增大,是溴元素的富集过程,正确;D项,溴化氢是强酸,所以步骤③反应的离子方程式应为Br2+SO2+2H2O2Br-+4H++S,错误。
答案:D
6.(2023·广东惠州校考期末)海带中含有碘元素。从海带中提取碘的实验过程如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.灼烧海带时用到的仪器有:酒精灯、蒸发皿、泥三角
B.向含I-溶液中加入H2O2和稀硫酸时发生反应:2I-+H2O2+2H+I2+2H2O
C.步骤①是过滤,可将海带灰中的硫酸盐、碳酸盐等与含I-溶液分离
D.步骤②是蒸发,可将单质I2从I2的CCl4溶液中提取出来
解析:灼烧海带时用到的仪器有酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角,不需要蒸发皿,A项错误;H2O2在酸性条件下将I-氧化为I2,离子方程式为2I-+H2O2+2H+I2+2H2O,B项正确;步骤①是过滤,可将海带灰中的不溶性的硫酸盐、碳酸盐等与含I-溶液分离,可溶性的硫酸盐、碳酸盐则进入溶液中,C项错误;步骤②是蒸馏,是利用两者沸点不同进行分离,D项错误。
答案:B
7.溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量约为 65 mg·L-1。在实验室模拟海水中溴的提取,实验方法:将适量新制氯水加入20 mL富含溴离子的海水中(海水可以用0.1 mol·L-1的NaBr溶液代替),把溴置换出来。氯水中的氯气作 剂,涉及反应的离子方程式为 。得到的单质溴可以用有机溶剂在 (填仪器名称)中实现萃取富集,萃取试剂用 、苯等,得到的有机层显 色。
答案:氧化 Cl2+2Br-2Cl-+Br2 分液漏斗 四氯化碳 橙
(二)拓展提高
8.(2022·广东东莞)利用海水提取溴和镁的过程如下图,下列说法错误的是 ( )
A.工业上常利用电解熔融MgCl2冶炼金属镁
B.工业溴中含有少量Cl2,可用NaOH溶液除去
C.富集溴元素过程中,空气吹出法利用了溴易挥发的性质
D.若提取1 mol工业溴,至少需要标准状况下44.8 L的Cl2
解析:A项,Mg为活泼金属,工业上常利用电解熔融MgCl2冶炼金属Mg,正确;B项,溴、氯气均与NaOH溶液反应,不能除杂,错误;C项,溴易挥发,因此在富集溴元素过程中,可以用空气吹出法,正确;D项,由流程可知,若提取1 mol溴,需要通入两次氯气,则至少需要标准状况下氯气为
2 mol×22.4 L·mol-1= 44.8 L,正确。
答案:B
9.(2024·广东惠州高一期末)海洋是一座巨大的化学资源宝库,如图所示为从海水中提取若干种化学物质的流程,已知粗盐中含有S、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,则下列说法正确的是 ( )
A.③④⑤中溴元素均被氧化
B.SO2的水溶液可以用饱和Na2SO3溶液替代
C.②中包含制取MgCl2溶液及电解MgCl2溶液几个阶段
D.①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
解析:第③步将Br-氧化为Br2,第④步中Br2被还原为Br-,第⑤步中Br-被氧化为Br2,A项错误;饱和Na2SO3溶液中含有S,也能与Br2发生氧化还原反应,能吸收Br2生成Br-,B项正确;第②步中先是Mg(OH)2与HCl反应生成MgCl2溶液,浓缩结晶得到MgCl2·6H2O,再在HCl气流中加热获得无水MgCl2,电解熔融MgCl2制取Mg,C项错误;Na2CO3溶液的作用是除去Ca2+和过量的Ba2+,故Na2CO3溶液必须在BaCl2溶液之后加入,加入试剂的正确顺序为BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸或NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸,D项错误。
答案:B
(三)挑战创新
10.空气吹出法工艺是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下图所示:
(1)步骤③的离子方程式: 。
(2)步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是 。
(3)溴水混合物 Ⅱ 中溶有一定量的氯气,因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过 (填试剂名称)溶液,以除去氯气。
(4)步骤⑤的蒸馏过程中,温度应控制在80~90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。
(5)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是 。
(6)提取溴单质,采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”,请说明原因: 。
解析: (1)溴单质具有氧化性,二氧化硫具有还原性,Br2与二氧化硫在水溶液中发生氧化还原反应生成硫酸和氢溴酸。(2)因液溴与溴水分层,可用分液漏斗通过分液操作分离。(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气,氯气具有强氧化性,可以氧化溴离子生成溴单质,因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过溴化钾(或其他含Br-的盐类物质)溶液,以除去氯气。(4)溴的沸点是58.78 ℃,温度应控制在80~90 ℃最佳,温度控制过高,水会沸腾,溴蒸气中有水,温度过低,溴蒸气不易挥发。(5)氯气、溴单质与水之间能发生反应,酸化可抑制它们与水的反应。(6)海水中溴元素较少,从“溴水混合物Ⅰ”到“溴水混合物Ⅱ”过程中的目的是增大溴单质的浓度,富集溴元素,可提高效率,减少能耗,降低成本。
答案: (1)Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S
(2)分液漏斗
(3)溴化钾(或其他含Br-的盐类物质)
(4)温度过高,大量水蒸气随溴被蒸出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低
(5)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
(6)将“溴水混合物Ⅰ”转变为“溴水混合物Ⅱ”是Br2的浓缩过程,可提高效率,减少能耗,降低成本
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第八章 化学与可持续发展
2
2门世2有
3厚
提取
苦卤
硫酸酸化
含Br2的
海水
空气
含Br2的
粗盐
氯气置换
海水
吹出
空气
S02
吸收
冷凝分离
液溴
溴蒸气
蒸馏
含Br2的
水溶液
C12
吸收液
粗溴水
晒干
①水
含I厂的
海带
海带
灼烧
灰
②加热
水溶液
滴人H2O2
过滤
溶液(H)
淀粉
变蓝色
L2、H20
贝壳
煅烧
Ca0
水
石灰乳
海水
引入
沉淀池
过滤
Mg(OH)2
Mg+C12
电解
MgCl2
脱水
MgCl2·6H20
盐酸、浓缩
循环
盐酸
课堂建构
用海水进行循环冷却
海水水资
蒸馏法
源的利用
海水淡化
反渗透法
海水资
源的开
电渗析法
发利用
食盐一
饱和食盐水一氯
海水化学资
日晒
碱工业
源的利用
盐卤一制取溴、镁等化工
产品
