第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第2课时 海水资源的开发利用
1．海洋是一个远未充分开发的巨大化学资源宝库。以海水为原料可进行“海水淡化”“海水制盐”“海水提溴”“海水制镁”等。下列说法错误的是（ ）。
A．“海水淡化”方法有蒸馏法、离子交换法等，其中蒸馏法最为经济
B．“海水制盐”：从海水获得粗盐是采取蒸发结晶方法
C．“海水提溴”(吹出法)：“氯气氧化”时离子方程式为
D．“海水制镁”时，电解熔融制备单质镁
2．海水中蕴藏的元素高达80多种，是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源的综合利用的示意图，下列说法正确的是（ ）。
A．由晶体得到无水需要在空气中加热
B．电解熔融氯化镁所得的镁蒸气可在的环境里冷却为固体镁
C．上述转化过程中，有分解反应、置换反应和复分解反应，并涉及四个氧化还原反应
D．在吸收塔中被溶液还原，在蒸馏塔中被硫酸氧化，实现了的富集
3．工业上常用“吹出法”从海水中提溴，工艺流程示意图如下：
下列说法错误的是（ ）。
A．海水中经氧化、吹出、吸收后，可实现溴的富集
B．“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
C．“吸收塔”内发生反应的离子方程式为
D．“吹出塔”内热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质
4．海水淡化有许多新工艺，某工艺的流程示意图如图所示。以下说法不正确的是（ ）。
A．由于连续的热交换，a处海水的温度更高
B．减压蒸馏时的压强二级闪蒸室内更低
C．广泛使用太阳能、风能和发电厂的余热以及热交换可降低海水淡化成本
D．淡化后的盐水常用于生产食盐、钾、铝、碘等化工产品
5．海藻中含碘元素。从海藻中提取碘的实验过程如图所示。关于该实验的说法正确的是（ ）。
A．①灼烧海藻用到的仪器是酒精灯，蒸发皿，玻璃棒
B．取少量含碘离子的溶液加入淀粉，溶液变蓝
C．换成硫酸和过氧化氢，更符合绿色化学
D．③用萃取后，得到上层为紫色的含碘有机溶液
6．海水资源的开发利用部分过程如图所示。
下列说法错误的是（ ）。
A．“电解”时，发生了氧化还原反应
B．海水晒盐前，需将海水中的、和等杂质离子除去
C．设计步骤①②③的目的是富集溴元素
D．“还原吸收”时，发生反应的离子方程式为
7．海水开发利用的部分过程如图所示，下列有关说法正确的是（ ）。
A．除去粗盐中的、、，加入试剂的顺序是：过滤后加盐酸
B．工业上通过电解饱和食盐水制取金属钠
C．步骤②在工业生产中常选用石灰乳作的沉淀剂
D．第⑤步反应的离子方程式为：
8．海水是一项取之不尽的资源。下列关于海水资源的利用，有明显错误的是（ ）。
A．海带灰滤液碘水I2的CCl4溶液水层I2
B．海水Br2溶液HBr溶液溴单质
C．海水或苦卤溶液 Mg
D．海水粗盐→粗盐水→精盐水
9．海洋是一个巨大的化学资源宝库，请回答下列问题：
Ⅰ．综合利用海水资源，可以从海水中提取液溴的同时制取晶体，其流程如图：
(1)流程中通氯气后，用水蒸气吹出溴的原因为 (填标号)。
a．溴的氧化性较强 b．溴的熔点较低
c．溴的挥发性较强 d．溴在水中的溶解度较低
(2)、吸收时，发生反应的离子方程式为 。
(3)粗盐中含有泥沙、、以及可溶性硫酸盐等杂质，可以依次通过溶解、过滤、 (填标号，所加试剂均过量)、结晶等一系列流程得到精盐。
a．加入溶液→加入溶液→加入溶液→过滤→加入稀盐酸
b．加入溶液→加入溶液→加入溶液→加入稀盐酸→过滤
c．加入溶液→加入溶液→加入溶液→过滤→加入稀盐酸
Ⅱ．海带中含有丰富的碘，某研究性学习小组按如下实验流程进行实验：
(4)步骤①到③的操作中无须使用的仪器是 (填标号)。
(5)实验发现，海带灼烧(灰化)的时间会影响步骤③所获得的溶液中的浓度，研究小组将实验结果绘制成如图所示灰化时间-吸光度图像(已知：溶液的浓度越大吸光度越大)。步骤④中发生反应的离子方程式为 ；灰化时间超过时，曲线呈现图中变化趋势的原因是 。
(6)步骤⑤为将含溶液转移至 (填仪器名称)中，并向其中加入适量的苯，振荡、静置一段时间，观察到 的现象。
10．海洋是一个巨大的化学资源宝库，利用海洋资源进行海水提溴，空气吹出法是工业规模提溴的常用方法，其流程如图：
(1)流程图中步骤④的实验室装置如题图，虚线框内玻璃仪器的名称为 。
(2)海水提溴技术涉及反应：，是利用了的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(3)“循环利用物质”为、 (填化学式)。
(4)步骤①后并未直接用含的海水进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”“水溶液吸收”“氧化”后再蒸馏，这样操作的原因是 。
(5)吸收后的空气进行循环利用，“吹出塔”中吹出率与“吸收塔”中流量的关系如图所示。由图可知，流量增大，吹出率反而下降，原因是 。
高考真题
1．（2024·新课标卷）对于下列过程中发生的化学反应，相应离子方程式正确的是
A．试管壁上的银镜用稀硝酸清洗：
B．工业废水中的用去除：
C．海水提溴过程中将溴吹入吸收塔：
D．用草酸标准溶液测定高锰酸钾溶液的浓度：第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第2课时 海水资源的开发利用
1．海洋是一个远未充分开发的巨大化学资源宝库。以海水为原料可进行“海水淡化”“海水制盐”“海水提溴”“海水制镁”等。下列说法错误的是（ ）。
A．“海水淡化”方法有蒸馏法、离子交换法等，其中蒸馏法最为经济
B．“海水制盐”：从海水获得粗盐是采取蒸发结晶方法
C．“海水提溴”(吹出法)：“氯气氧化”时离子方程式为
D．“海水制镁”时，电解熔融制备单质镁
【答案】A
【解析】我们知道实验室的常规蒸馏需要加热，工业上蒸馏法淡化海水时虽然与实验室的常规蒸馏不等同，但总体上说，蒸馏法淡化海水成本较高，A错误；的溶解度随温度变化小，故采用蒸发结晶方法获得粗盐，B正确；吹出法“海水提溴”时的氧化反应，是氯气把溴离子氧化为溴单质，则离子方程式为，C正确；镁是活泼金属，工业上通过电解熔融制取镁、同时得到副产物氯气，D正确。
2．海水中蕴藏的元素高达80多种，是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源的综合利用的示意图，下列说法正确的是（ ）。
A．由晶体得到无水需要在空气中加热
B．电解熔融氯化镁所得的镁蒸气可在的环境里冷却为固体镁
C．上述转化过程中，有分解反应、置换反应和复分解反应，并涉及四个氧化还原反应
D．在吸收塔中被溶液还原，在蒸馏塔中被硫酸氧化，实现了的富集
【答案】C
【解析】综合利用海水的目的，一方面制得工业溴，另一方面制得金属镁。首先将海水与石灰乳反应，将海水中的Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，然后过滤、盐酸溶解、蒸发结晶获得，在HCl气流中加热去除结晶水，然后熔融电解得Mg；滤液中通入Cl2，生成的Br2用热空气吹出后，用Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等，加入硫酸酸化，NaBr、NaBrO3再转化为Br2，蒸馏便可获得工业溴。由晶体得到无水时，为防止Mg2+水解，应在HCl气流中加热，A不正确；镁蒸汽与氮气可发生反应，因此不能将镁在氮气环境中冷却，B不正确；上述转化过程中，有分解反应(MgCl2熔融电解)、置换反应(Cl2与NaBr反应)和复分解反应(沉淀Mg2+、盐酸溶解Mg(OH)2等)，并涉及四个氧化还原反应(Cl2与NaBr反应、Na2CO3吸收Br2、加入硫酸时NaBr、NaBrO3发生的归中反应、电解熔融MgCl2)，C正确；在吸收塔中，Br2在Na2CO3溶液中发生歧化反应，在蒸馏塔中，NaBr、NaBrO3在硫酸提供的酸性溶液中发生归中反应，并实现了Br2的富集，D不正确。
3．工业上常用“吹出法”从海水中提溴，工艺流程示意图如下：
下列说法错误的是（ ）。
A．海水中经氧化、吹出、吸收后，可实现溴的富集
B．“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
C．“吸收塔”内发生反应的离子方程式为
D．“吹出塔”内热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质
【答案】C
【解析】由流程可知，酸化的海水中通入氯气发生：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，吹出塔中通入热空气吹出溴单质，在吸收塔中用二氧化硫和水吸收发生：SO2+Br2+2H2O=4H++SO+2Br-，再通入氯气和水蒸气，发生Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，达到富集溴的目的，冷凝蒸馏分离出产品（液溴）。海水中经氧化、吹出、吸收后，可实现溴的富集，A正确；“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节，B正确；“吸收塔”内发生反应的离子方程式为，C错误；溴易挥发，所以热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质，D正确。
4．海水淡化有许多新工艺，某工艺的流程示意图如图所示。以下说法不正确的是（ ）。
A．由于连续的热交换，a处海水的温度更高
B．减压蒸馏时的压强二级闪蒸室内更低
C．广泛使用太阳能、风能和发电厂的余热以及热交换可降低海水淡化成本
D．淡化后的盐水常用于生产食盐、钾、铝、碘等化工产品
【答案】D
【解析】a处的海水被2次加热，所以海水的温度：a>b，A正确；盐水能够从一级闪蒸室流入二级闪蒸室，说明一级闪蒸室中的压强大于二级闪蒸室的压强，B正确；广泛使用太阳能、风能和发电厂的余热以及热交换可降低海水淡化成本，C正确；铝、碘并非从海水提取，D错误。
5．海藻中含碘元素。从海藻中提取碘的实验过程如图所示。关于该实验的说法正确的是（ ）。
A．①灼烧海藻用到的仪器是酒精灯，蒸发皿，玻璃棒
B．取少量含碘离子的溶液加入淀粉，溶液变蓝
C．换成硫酸和过氧化氢，更符合绿色化学
D．③用萃取后，得到上层为紫色的含碘有机溶液
【答案】C
【解析】晒干的海藻在坩埚中灼烧得到海藻灰，浸泡后得到悬浊液，过滤得到含有碘离子的溶液，通入适量的Cl2得到含碘水溶液，用有机溶剂萃取得到含碘有机溶液，再经过后期处理得到晶体碘；①灼烧海藻应该在坩埚中进行，用到的仪器有：三脚架、瓷坩埚、泥三角、酒精灯、坩埚钳等，A错误；碘离子的溶液不能使淀粉变蓝，单质碘能使淀粉溶液变蓝，B错误；换成硫酸和过氧化氢，过氧化氢无毒，还原产物是水，更符合绿色化学，C正确；的密度比水大，③用萃取后，得到下层为紫色的含碘有机溶液，D错误。
6．海水资源的开发利用部分过程如图所示。
下列说法错误的是（ ）。
A．“电解”时，发生了氧化还原反应
B．海水晒盐前，需将海水中的、和等杂质离子除去
C．设计步骤①②③的目的是富集溴元素
D．“还原吸收”时，发生反应的离子方程式为
【答案】B
【解析】由流程可知，海水通过“精制”得到NaCl溶液，再电解其溶液得到Cl2；母液中含有溴化钠，通入氯气将溴离子氧化为溴单质，得到低浓度的溴单质，通入热空气吹出溴单质，用二氧化硫水溶液吸收得到含HBr的溶液，再次通入氯气将溴离子氧化为溴单质，达到富集溴元素的目的，据此解答。“电解”时发生反应：，Cl元素化合价升高，H元素化合价降低，发生了氧化还原反应，A正确；粗盐提纯时，才需要将、和等杂质离子除去，B错误；根据分析可知，设计步骤①②③的目的是富集溴元素，C正确；“还原吸收”时，SO2和Br2、H2O反应生成H2SO4和HBr，发生反应的离子方程式为，D正确。
7．海水开发利用的部分过程如图所示，下列有关说法正确的是（ ）。
A．除去粗盐中的、、，加入试剂的顺序是：过滤后加盐酸
B．工业上通过电解饱和食盐水制取金属钠
C．步骤②在工业生产中常选用石灰乳作的沉淀剂
D．第⑤步反应的离子方程式为：
【答案】C
【解析】除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、，加入Na2CO3的目的是除去Ca2+、Ba2+，所以在加入Na2CO3溶液之前加BaCl2，加入试剂的顺序可以是： NaOH→BaCl2→Na2CO3→过滤后加盐酸；母液中加热石灰乳将镁离子转化为氢氧化镁沉淀，过滤后加入盐酸得到氯化镁溶液，在氯化氢气流中蒸发结晶得到无水氯化镁；溴化钠溶液通入氯气发生反应③，第④步反应，第⑤步反应：。除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、，加入Na2CO3的目的是除去Ca2+、Ba2+，所以在加入Na2CO3溶液之前加BaCl2，加入试剂的顺序可以是： NaOH→BaCl2→Na2CO3→过滤后加盐酸，A错误；工业上通过电解熔融氯化钠制取金属钠，B错误；Mg2+和OH-反应生成氢氧化镁沉淀，步骤②在工业生产中常选用石灰乳作Mg2+的沉淀剂，C正确；酸性条件下反应，不能生成氢氧根离子，第⑤步反应的离子方程式为：，D错误。
8．海水是一项取之不尽的资源。下列关于海水资源的利用，有明显错误的是（ ）。
A．海带灰滤液碘水I2的CCl4溶液水层I2
B．海水Br2溶液HBr溶液溴单质
C．海水或苦卤溶液 Mg
D．海水粗盐→粗盐水→精盐水
【答案】D
【解析】海带灰浸泡过滤，向滤液中加入双氧水溶液将碘离子氧化为碘，离子方程式为，加入四氯化碳萃取碘，分液得到含有碘的有机溶液，溶液使用碱液反应使得碘单质成为盐溶液进入水层，酸化得到碘单质，A正确；海水中通入氯气使得溴离子氧化为溴，用热空气将溴吹出溴单质，用二氧化硫水溶液吸收溴单质得到氢溴酸，向氢溴酸中通入氯气后蒸馏制得溴单质，B正确；海水或苦卤加入氢氧化钙生成氢氧化镁沉淀，过滤分离出沉淀加入盐酸得到氯化镁溶液，在氯化氢气流中得到无水氯化镁，电解熔融无水氯化镁得到镁单质，C正确；饱和氨盐水和二氧化碳生成碳酸氢钠晶体，精盐水和二氧化碳不能反应生成碳酸氢钠，D错误。
9．海洋是一个巨大的化学资源宝库，请回答下列问题：
Ⅰ．综合利用海水资源，可以从海水中提取液溴的同时制取晶体，其流程如图：
(1)流程中通氯气后，用水蒸气吹出溴的原因为 (填标号)。
a．溴的氧化性较强 b．溴的熔点较低
c．溴的挥发性较强 d．溴在水中的溶解度较低
(2)、吸收时，发生反应的离子方程式为 。
(3)粗盐中含有泥沙、、以及可溶性硫酸盐等杂质，可以依次通过溶解、过滤、 (填标号，所加试剂均过量)、结晶等一系列流程得到精盐。
a．加入溶液→加入溶液→加入溶液→过滤→加入稀盐酸
b．加入溶液→加入溶液→加入溶液→加入稀盐酸→过滤
c．加入溶液→加入溶液→加入溶液→过滤→加入稀盐酸
Ⅱ．海带中含有丰富的碘，某研究性学习小组按如下实验流程进行实验：
(4)步骤①到③的操作中无须使用的仪器是 (填标号)。
(5)实验发现，海带灼烧(灰化)的时间会影响步骤③所获得的溶液中的浓度，研究小组将实验结果绘制成如图所示灰化时间-吸光度图像(已知：溶液的浓度越大吸光度越大)。步骤④中发生反应的离子方程式为 ；灰化时间超过时，曲线呈现图中变化趋势的原因是 。
(6)步骤⑤为将含溶液转移至 (填仪器名称)中，并向其中加入适量的苯，振荡、静置一段时间，观察到 的现象。
【答案】(1)c (2) (3)c (4)D
(5) 灰化时间过长，被氧化生成的升华导致碘元素损失 (6)分液漏斗 液体分成两层，上层为紫色，下层为无色
【解析】向苦卤中加入氧化剂氯气把溴离子氧化为单质溴，单质溴用SO2、H2O吸收，把单质溴还原为溴离子，通入氯气氧化溴离子得到单质溴，利用水蒸气把单质溴吹出，再经过蒸馏得到Br2。海带灼烧得到海带灰，海带灰浸泡得到海带灰悬浊液，经过过滤得到含碘离子的溶液，往其中加入MnO2和稀硫酸，I-被氧化为I2，随后萃取碘水中的碘单质，得到碘的苯溶液，最后经过蒸馏得到单质碘。据此解答。（1）液溴易挥发，流程中可用水蒸气吹出溴是利用了溴易挥发的特点，答案选c。（2）吸收塔中Br2、SO2、H2O反应生成Br-、硫酸根离子和氢离子，离子方程式为。（3）粗盐提出过程中，第一步先溶解粗盐，随后加入过量NaOH溶液除去镁离子，加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子，再加入过量碳酸钠溶液除去钙离子和多余的钡离子，随后过滤，最后加入盐酸调节溶液至中性，蒸发可得精盐。加入NaOH溶液的顺序可以调整在过滤前即可，但是为了除去过量的钡离子，碳酸钠溶液加入顺序一定在BaCl2溶液之后，且过滤一定在加入盐酸之前，因此答案选c。（4）步骤①为灼烧，需要用到坩埚，步骤②为浸泡，需要烧杯，步骤③是过滤，需要漏斗，步骤①到③的操作中无须使用的仪器是直形冷凝管，故选D。（5）步骤④中加入MnO2和稀硫酸，I-被氧化为I2，MnO2被还原为Mn2+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：，灰化时间超过时，曲线呈现图中变化趋势的原因是灰化时间过长，被氧化生成的升华导致碘元素损失。（6）步骤⑤为萃取碘水中的I2，将含I2溶液转移至分液漏斗中，并向其中加入适量的苯，振荡、静置一段时间，I2在苯中的溶解度较大，且苯的密度比水大，则观察到液体分成两层，上层为紫色，下层为无色。
10．海洋是一个巨大的化学资源宝库，利用海洋资源进行海水提溴，空气吹出法是工业规模提溴的常用方法，其流程如图：
(1)流程图中步骤④的实验室装置如题图，虚线框内玻璃仪器的名称为 。
(2)海水提溴技术涉及反应：，是利用了的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(3)“循环利用物质”为、 (填化学式)。
(4)步骤①后并未直接用含的海水进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”“水溶液吸收”“氧化”后再蒸馏，这样操作的原因是 。
(5)吸收后的空气进行循环利用，“吹出塔”中吹出率与“吸收塔”中流量的关系如图所示。由图可知，流量增大，吹出率反而下降，原因是 。
【答案】(1)直形冷凝管 (2)氧化性 (3)
(4)富集溴的作用 (5)过量的随吸收了的空气一起进入“吹出塔”，在“吹出塔”中与反应导致的吹出率反而下降
【解析】从海水提取溴的流程为：将海水提盐后的浓缩液通入在酸性环境中把氧化为：，再用空气将易挥发的吹出进入吸收塔用从还原为：，将吸收之后的空气循环到吹出塔再次利用，再通入蒸馏塔中再次用把氧化为，最后通过蒸馏方式得到液溴，据此分析解答。
（1）根据蒸馏装置图可知，虚线框内的玻璃仪器为直形冷凝管。故答案为：直形冷凝管。
（2）根据反应：可知，的化合价从单质的0价降低为中的价，被还原，作氧化剂，具有氧化性。故答案为：氧化性。
（3）进入蒸馏塔的物质为：和，在蒸馏塔中发生：，将多余的和生成气体经过循环进入氧化池重复利用，再把蒸馏出来。故答案为：。
（4）氧化海水产生的浓度很低，直接蒸馏产率低，将氧化产生的经过“空气吹出”“水溶液吸收”“再氧化”后再蒸馏可以提高的浓度，起到对的富集作用。故答案为：富集溴的作用。
（5）用空气将吹出进入吸收塔用吸收还原为，如流量过大，过量的会随着吸收了的空气一起进入“吹出塔”，在“吹出塔”中与提前反应导致被消耗使吹出率反而下降。故答案为：过量的随吸收了的空气一起进入“吹出塔”，在“吹出塔”中与反应导致的吹出率反而下降。
高考真题
1．（2024·新课标卷）对于下列过程中发生的化学反应，相应离子方程式正确的是
A．试管壁上的银镜用稀硝酸清洗：
B．工业废水中的用去除：
C．海水提溴过程中将溴吹入吸收塔：
D．用草酸标准溶液测定高锰酸钾溶液的浓度：
【答案】C
【解析】试管壁上的银镜用稀硝酸清洗，银溶于稀硝酸生成硝酸银和一氧化氮 气体，该反应的离子方程式为，A不正确；由于的溶解度远远小于，因此，工业废水中的用去除，该反应的离子方程式为，B不正确；海水提溴过程中将溴吹入吸收塔，在水溶液中将还原为，该反应的离子方程式为，C正确；用草酸标准溶液测定高锰酸钾溶液的浓度，被氧化为，属于弱酸，该反应的离子方程式为，D不正确。
