第2课时海水资源的开发利用专项讲练
文档属性
| 名称 | 第2课时海水资源的开发利用专项讲练 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 179.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-07-13 22:02:32 | ||
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文档简介
第2课时海水资源的开发利用专项讲练
1．以下说法正确的是( )
A．海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约
B．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法
C．海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本比较低
D．以上说法都正确
答案 B
解析 海水含盐量高，无法直接饮用，而淡水资源非常有限，因此要节约水资源；海水淡化的各种方法中，蒸馏法历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。
2．工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示：
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_______________________________________________________________。
电解槽中的阳极材料为__________________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？________，原因是___________________________________________________。
(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)阳离子(或Na＋) 金属钛网(或石墨)
(2)否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯
(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重
解析 离子膜只允许阳离子通过，隔膜只允许溶液通过，气体分子不能通过，为了减少阳极本身的腐蚀，工业上一般采用钛合金制作阳极材料，使用石墨也可，但使用寿命较短。
3．铀是一种带有银白色光泽的金属，化学性质很活泼，自然界中不存在游离的金属铀。铀是核反应最重要的燃料，其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平，一些核拥有国往往不愿意其他国家获得这种技术，伊朗的铀浓缩就一直受到联合国原子能机构和一些国家的反对。
(1)铀的冶炼首先要把矿石加工成含铀60%～70%的化学浓缩物，进一步纯化转变成三氧化铀，再用炭在高温下还原成二氧化铀，其化学方程式为________________________________________________________________________；
再将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________；
最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，得到最终产品金属铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)在海水淡化和硬水软化中都经常使用离子交换膜有选择地交换溶液中的某些离子，如除去硬水中的Ca2＋，其反应的离子方程式：2HR＋Ca2＋===CaR2＋2H＋。海水中铀以UCl4形式存在，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但海水总量极大，铀总量还是相当巨大的，所以不少国家正在探索海水提铀的方法。现在，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的铀，而不吸附其他元素，其反应原理：________________________________________________________________________
(树脂用HR代替)；发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理： _________________________________________________________。
答案 (1)UO3＋CUO2＋CO↑
UO2＋4HF===UF4＋2H2O
UF4＋2Ca===U＋2CaF2(或UF4＋2Mg===U＋2MgF2)
(2)4HR＋U4＋===UR4＋4H＋
UR4＋4H＋===4HR＋U4＋
解析 炭在高温下还原三氧化铀应该得到二氧化铀和CO；二氧化铀与无水氟化氢反应得到四氟化铀和水；金属钙还原四氟化铀，得到金属铀和氟化钙，写出符合要求的化学方程式即可；根据硬水软化的离子方程式迁移到此，注意铀离子带4个正电荷，酸处理又得到铀
离子和树脂。
课时训练
1．下列各组元素中既包括海水中的常量元素，又包括海水中的微量元素的是( )
A．Cl、Na、C、F B．S、Ca、U、I
C．B、F、H、Sr D．Cl、Na、Li
答案 BD
解析 海水中的常量元素包括H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等13种元素，其他元素为微量元素。
2．水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是( )
A．蒸馏法是海水淡化的方法之一
B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D．0℃以上，温度越高，水的密度越小
答案 D
解析 A对；B对，淡水的密度小于海水的密度，因为海水中含NaCl等；C对，雪水是软水，而深井水中的水是硬水，一般含Ca2＋、Mg2＋等；D错，因为水在4℃时密度最大。故答案为D。
3．NaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③⑤ D．①②④⑤
答案 A
解析 在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。
4．下列说法不正确的是( )
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
答案 D
解析 海水中，Br和F元素均为常量元素。
5．广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是( )
A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应
B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输
C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的
D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg等金属
答案 D
解析 海带中提取碘需将I－氧化为I2，A正确；B是可用的方法，B正确；赤潮是富营养化造成的，C正确；D中Fe的提取不属于海洋经济专属区的资源开发。
6．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是( )
A．酸性KMnO4溶液 B．氯水 C．FeCl3溶液 D．碘水
答案 B
解析 Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。
7．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案 B
解析 海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，选项A正确；电解熔融的MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁，选项B错误；因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，所以将MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，选项C正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。
8．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用如图所示的工艺流程生产单质碘：
试回答：
(1)乙、丁中溶质的化学式：乙__________，丁__________。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母编号)。
A．除去未反应的NO B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是____________和_________(不要求写具体步骤)。
(4)实验室检验I2的方法是_______________________________________________。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)__________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)FeI2 FeCl3 (2)C (3)升华 萃取 (4)用淀粉溶液 (5)2AgI2Ag＋I2
解析 先理解从富碘卤水中提取碘的过程，再结合Ag、Fe、Cl2等单质、化合物的性质、操作目的即可解答相关问题。
根据提取I2的过程：首先I－＋Ag＋===AgI↓，甲即AgI。加入Fe粉后，在水中发生反应生成FeI2和Ag；在FeI2溶液中通入足量Cl2，则3Cl2＋2FeI2===2I2＋2FeCl3；用H2SO4浸洗是除去未反应的Fe，使Ag回收利用。提取I2可以用升华或萃取的方法。
9．假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁，在前期考察过程中你将遇到许多问题，请根据背景材料的提示，按要求完成相关问题：
背景材料1：下面所示为海水中各元素含量情况(mg/L)
元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L)
钠 10 770 氯 19 350
镁 1 290 硫 885
钾 380 溴 67
钙 400 碘 0.06
背景材料2：部分化学试剂的市场价格
试剂 氢氧化钾 氢氧化钠 氢氧化钙 氧化钙
价格(元/吨) 5 238.00 2 300.00 1 200.00 700.00
请完成下列问题：
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：
方案一：直接往海水中加入沉淀剂；
方案二：加热蒸发海水再加入沉淀剂；
方案三：在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。
你认为方案________最合理。
不选方案________的理由是________________________________________________
________________________________________________________________________。
不选方案________的理由是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)应该选择________试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用，沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为________。
(3)为了节省成本，考虑以海边上的贝壳为原料，试简述其理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)三 一 海水中镁离子浓度太低，要沉淀必须加入大量的沉淀剂，浪费原料 二 要加热海水需耗费很多的能源 (2)CaO 230∶49 (3)贝壳中含碳酸钙，加热分解生成的氧化钙可用沉淀剂，节省了成本
解析 (1)从海水中提取镁首先要对海水进行浓缩，然后加入沉淀剂，显然方案一浪费原料，方案二浪费能量，最合理的是方案三。
(2)根据市场价格，CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。假设沉淀a mol镁离子，需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为：2a×40×2 300∶(a×56×700)＝230∶49。
(3)贝壳的主要成分为碳酸钙，可以通过高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙，作为镁离子的沉淀剂，降低成本。
1．以下说法正确的是( )
A．海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约
B．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法
C．海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本比较低
D．以上说法都正确
答案 B
解析 海水含盐量高，无法直接饮用，而淡水资源非常有限，因此要节约水资源；海水淡化的各种方法中，蒸馏法历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。
2．工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示：
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_______________________________________________________________。
电解槽中的阳极材料为__________________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？________，原因是___________________________________________________。
(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)阳离子(或Na＋) 金属钛网(或石墨)
(2)否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯
(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重
解析 离子膜只允许阳离子通过，隔膜只允许溶液通过，气体分子不能通过，为了减少阳极本身的腐蚀，工业上一般采用钛合金制作阳极材料，使用石墨也可，但使用寿命较短。
3．铀是一种带有银白色光泽的金属，化学性质很活泼，自然界中不存在游离的金属铀。铀是核反应最重要的燃料，其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平，一些核拥有国往往不愿意其他国家获得这种技术，伊朗的铀浓缩就一直受到联合国原子能机构和一些国家的反对。
(1)铀的冶炼首先要把矿石加工成含铀60%～70%的化学浓缩物，进一步纯化转变成三氧化铀，再用炭在高温下还原成二氧化铀，其化学方程式为________________________________________________________________________；
再将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________；
最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，得到最终产品金属铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)在海水淡化和硬水软化中都经常使用离子交换膜有选择地交换溶液中的某些离子，如除去硬水中的Ca2＋，其反应的离子方程式：2HR＋Ca2＋===CaR2＋2H＋。海水中铀以UCl4形式存在，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但海水总量极大，铀总量还是相当巨大的，所以不少国家正在探索海水提铀的方法。现在，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的铀，而不吸附其他元素，其反应原理：________________________________________________________________________
(树脂用HR代替)；发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理： _________________________________________________________。
答案 (1)UO3＋CUO2＋CO↑
UO2＋4HF===UF4＋2H2O
UF4＋2Ca===U＋2CaF2(或UF4＋2Mg===U＋2MgF2)
(2)4HR＋U4＋===UR4＋4H＋
UR4＋4H＋===4HR＋U4＋
解析 炭在高温下还原三氧化铀应该得到二氧化铀和CO；二氧化铀与无水氟化氢反应得到四氟化铀和水；金属钙还原四氟化铀，得到金属铀和氟化钙，写出符合要求的化学方程式即可；根据硬水软化的离子方程式迁移到此，注意铀离子带4个正电荷，酸处理又得到铀
离子和树脂。
课时训练
1．下列各组元素中既包括海水中的常量元素，又包括海水中的微量元素的是( )
A．Cl、Na、C、F B．S、Ca、U、I
C．B、F、H、Sr D．Cl、Na、Li
答案 BD
解析 海水中的常量元素包括H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等13种元素，其他元素为微量元素。
2．水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是( )
A．蒸馏法是海水淡化的方法之一
B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D．0℃以上，温度越高，水的密度越小
答案 D
解析 A对；B对，淡水的密度小于海水的密度，因为海水中含NaCl等；C对，雪水是软水，而深井水中的水是硬水，一般含Ca2＋、Mg2＋等；D错，因为水在4℃时密度最大。故答案为D。
3．NaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③⑤ D．①②④⑤
答案 A
解析 在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。
4．下列说法不正确的是( )
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
答案 D
解析 海水中，Br和F元素均为常量元素。
5．广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是( )
A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应
B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输
C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的
D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg等金属
答案 D
解析 海带中提取碘需将I－氧化为I2，A正确；B是可用的方法，B正确；赤潮是富营养化造成的，C正确；D中Fe的提取不属于海洋经济专属区的资源开发。
6．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是( )
A．酸性KMnO4溶液 B．氯水 C．FeCl3溶液 D．碘水
答案 B
解析 Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。
7．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案 B
解析 海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，选项A正确；电解熔融的MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁，选项B错误；因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，所以将MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，选项C正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。
8．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用如图所示的工艺流程生产单质碘：
试回答：
(1)乙、丁中溶质的化学式：乙__________，丁__________。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母编号)。
A．除去未反应的NO B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是____________和_________(不要求写具体步骤)。
(4)实验室检验I2的方法是_______________________________________________。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)__________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)FeI2 FeCl3 (2)C (3)升华 萃取 (4)用淀粉溶液 (5)2AgI2Ag＋I2
解析 先理解从富碘卤水中提取碘的过程，再结合Ag、Fe、Cl2等单质、化合物的性质、操作目的即可解答相关问题。
根据提取I2的过程：首先I－＋Ag＋===AgI↓，甲即AgI。加入Fe粉后，在水中发生反应生成FeI2和Ag；在FeI2溶液中通入足量Cl2，则3Cl2＋2FeI2===2I2＋2FeCl3；用H2SO4浸洗是除去未反应的Fe，使Ag回收利用。提取I2可以用升华或萃取的方法。
9．假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁，在前期考察过程中你将遇到许多问题，请根据背景材料的提示，按要求完成相关问题：
背景材料1：下面所示为海水中各元素含量情况(mg/L)
元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L)
钠 10 770 氯 19 350
镁 1 290 硫 885
钾 380 溴 67
钙 400 碘 0.06
背景材料2：部分化学试剂的市场价格
试剂 氢氧化钾 氢氧化钠 氢氧化钙 氧化钙
价格(元/吨) 5 238.00 2 300.00 1 200.00 700.00
请完成下列问题：
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：
方案一：直接往海水中加入沉淀剂；
方案二：加热蒸发海水再加入沉淀剂；
方案三：在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。
你认为方案________最合理。
不选方案________的理由是________________________________________________
________________________________________________________________________。
不选方案________的理由是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)应该选择________试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用，沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为________。
(3)为了节省成本，考虑以海边上的贝壳为原料，试简述其理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)三 一 海水中镁离子浓度太低，要沉淀必须加入大量的沉淀剂，浪费原料 二 要加热海水需耗费很多的能源 (2)CaO 230∶49 (3)贝壳中含碳酸钙，加热分解生成的氧化钙可用沉淀剂，节省了成本
解析 (1)从海水中提取镁首先要对海水进行浓缩，然后加入沉淀剂，显然方案一浪费原料，方案二浪费能量，最合理的是方案三。
(2)根据市场价格，CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。假设沉淀a mol镁离子，需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为：2a×40×2 300∶(a×56×700)＝230∶49。
(3)贝壳的主要成分为碳酸钙，可以通过高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙，作为镁离子的沉淀剂，降低成本。