2020高考化学总复习 第四章 非金属及其化合物 14 海水资源的综合利用 环境保护与绿色化学课件

第四章非金属及其化合物第14讲海水资源的综合利用环境保护与绿色化学微考点•大突破微充电•提素养微真题•大揭秘考纲微解读考向微预测1.了解海水的综合利用2．了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响3．了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境等)4．理解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性高考的主要考查点有：一是海水中镁、溴、碘的提取和生产的工艺流程；二是环境污染与防治，绿色化学的内容和要求。微考点•大突破A基础篇微考点1海水资源的综合利用1．海水水资源的利用(2)海水淡化的方法和原理2.海水中化学资源的开发利用(1)氯碱工业海水―→粗盐――――→精制饱和食盐水――――→电解阳极产物：Cl2阴极产物：H2、NaOH①电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)。②产物制盐酸：H2＋Cl2=====点燃2HCl。③制漂白液：。2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(2)镁的提取①工艺流程②基本步骤及主要反应a．制熟石灰：，。b．沉淀：。c．酸化：。d．蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O。e．脱水：在中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。f．电解：电解熔融氯化镁制得镁：。CaCO3=====高温CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O氯化氢气流MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑(3)溴的提取①工艺流程②基本步骤及主要反应a．浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。b．氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为。c．富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收，反应的化学方程式为。d．提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴：。Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4Cl2＋2HBr===Br2＋2HCl(4)碘的提取①海带中含有碘元素的检验a．反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。b．实验步骤及证明方法②海带中提取碘a．工艺流程b．两种原理主要的化学原理：。主要物理原理：单质碘用萃取，分液后用将碘与有机溶剂分开。(5)海水中提取和可用于核能的开发利用。Cl2＋2KI===2KCl＋I2苯或四氯化碳蒸馏法铀重水微助学一个原理海水蒸馏原理我的警示1．注意在海水中钠、镁、溴和碘都以化合态形式存在且含量较低，需要先富集再提取，提取过程中要通过发生氧化还原反应获得它们的单质。2．提取海水中NaCl、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、萃取和分液等实验操作，要注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。3．海水中铀和重水的提取，潮汐能、波浪能的开发对于新能源的开发具有重要意义。微诊断判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．从海带提取碘的过程中，可以用酸化的H2O2将溶液中的I－氧化成I2。()2．海水蒸馏装置中冷却水的流向高进低出。()√提示2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O，产物无污染、易分离。×提示海水蒸馏装置中冷却水的流向是低进高出，目的是保证冷凝管中充满冷却水，冷却效果更好和冷凝水的利用效率更高。3．电解氯化钠、氯化镁的水溶液，可以制得钠和镁。()4．理想的原子经济性的合成反应仅需要催化剂。()5．提取海水中的镁、钾、溴、碘等化工产品需要解决物质的富集问题。()√提示钠、镁的冶炼是通过电解熔融盐(氯化物)来完成的。×提示理想的原子经济性的合成反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，仅需要无损耗的催化剂。√提示海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集问题。海洋中蕴藏着丰富的资源，对它的开发利用有利于缓解当前资源紧张的困局，工业上从海水中提取某些无机物的简易流程可以用下图所示：下列有关说法不正确的是()A．氯碱工业中采用阳离子交换膜电解槽，可以防止氯气与碱的反应B．第②步中结晶出的MgCl2·6H2O不能采用直接在空气中受热分解的方法制无水MgCl2C．第①步常采用往母液中加浓NaOH溶液来获取Mg(OH)2D．从第③步到第⑤步的目的是获得含溴单质浓度较高的溶液【错解】本题易错选B。【错因】忘记Mg2＋的水解因素。【正解】氯碱工业中采用阳离子交换膜电解槽，只允许阳离子通过，而阴离子、分子不能通过，可以防止氯气与碱的反应，A项正确；利用MgCl2·6H2O可制得无水氯化镁，但要防止镁离子的水解，应在HCl气氛中脱水，不能直接在空气中受热分解制无水MgCl2，B项正确；煅烧贝壳可以得到氧化钙，而氧化钙与水反应可制得氢氧化钙，第①步常采用往母液中加石灰乳的方法来获取Mg(OH)2，C项错误；从第③步到第⑤步的目的是获得含溴单质浓度较高的溶液，D项正确。故答案选C。【学法点睛】(1)应记忆的知识：工业制取镁的原理为电解熔融MgCl2。(2)应理解的概念：由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2，应在HCl气体的氛围中加热。(3)应学习的方法：从海水中提取MgCl2，最终获取金属Mg的工业流程。(4)应训练的题目：海水综合利用题目。微练一从海水中提取镁1．从海水中提取镁，正确的方法是()A．海水――――→NaOHMg(OH)2――――→电解MgB．海水――――→HClMgCl2溶液―→MgCl2晶体――――→电解MgC．海水――――→石灰乳Mg(OH)2――――→灼烧MgO――――→电解MgD．海水――――→石灰乳Mg(OH)2――――→HClMgCl2溶液―→MgCl2·6H2O―→MgCl2(熔融)――――→电解Mg解析从海水中提取镁时，首先用石灰乳将海水中的Mg2＋沉淀出来，然后再用盐酸将其溶解得到MgCl2溶液，从MgCl2溶液中冷却结晶得到MgCl2·6H2O，在HCl气流中加热MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，最后电解熔融MgCl2得到单质Mg。答案D2．海水中蕴藏着丰富的资源，海水综合利用的示意图如下：下列说法正确的是()①通过氯碱工业可生产的产品有NaOH、NaClO、盐酸等②除去粗盐中的SO2－4、Ca2＋、Mg2＋等杂质，加入试剂及相关操作顺序可以是NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤→盐酸③可将MgCl2·6H2O晶体在空气中直接加热脱水得到较纯净的无水MgCl2④电解MgCl2溶液可制取金属镁A．①③B．②④C．③④D．①②解析①氯碱工业的主要产品是氢氧化钠和氯气、氢气，延伸产品可以有NaClO、盐酸等，正确；②加入过量的氢氧化钠溶液可以将镁离子沉淀，加入过量的氯化钡溶液可以将硫酸根离子沉淀，加入过量的Na2CO3溶液可以将Ca2＋、Ba2＋沉淀，正确；③若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是MgO，错误；④镁是活泼金属，工业上用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误。答案D微练二从海水中提取碘3．从海带中提取碘的实验过程涉及下列操作，其中正确的是()解析灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C项错误。答案D微练三从海水中提取溴4．溴主要以Br－形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备Br2的操作步骤为①一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2②利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等③用硫酸酸化步骤②得到的混合物完成下列填空：(1)Cl2氧化Br－应在________条件下进行，目的是避免________________________________________。(2)Br2可用热空气吹出，其原因是_____________________________。酸性氯气与碱发生歧化反应(或Br2歧化)Br2易挥发(或Br2沸点低)(3)写出步骤③所发生反应的化学方程式：________________________________________________________。用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是________________________________________________________________。步骤②的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为____________________________________。5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O防止在酸性条件下，溴酸钠将Cl－氧化为氯气，影响生成溴的纯度溴具有强氧化性(或强腐蚀性)解析(1)存在Br－的海水呈弱碱性，在碱性条件下Cl2及生成的Br2易发生歧化反应，故Cl2氧化Br－应在酸性条件下进行。(2)因溴沸点低、易挥发，故可用热空气吹出。(3)发生归中反应生成硫酸钠、溴单质、水；盐酸能被溴酸钠氧化，故不能利用盐酸酸化。微练四海水资源的综合利用5．海水是取之不尽的化工原料资源，可以从海水中提取各种化工原料。下图是工业上对海水的几项综合利用的示意图：试回答下列问题：(1)电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为____________________。与电源负极相连的电极附近溶液pH________(填“变大”“不变”或“变小”)。若欲将电解后饱和食盐水恢复至电解前，则可采取的方法是____________________________________。(2)由MgCl2·6H2O晶体脱水制无水MgCl2时，MgCl2·6H2O晶体在________气氛中加热脱水，该气体的作用是________________________________________________。(3)电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列______(填选项字母)气体中冷却。A．H2B．N2C．CO2D．O22Cl－－2e－===Cl2↑变大向电解液中通入一定量的HCl气体HCl抑制MgCl2水解MgCl2＋H2OMg(OH)Cl＋HClA解析(1)电解饱和食盐水时，与正极相连的阳极发生的反应是2Cl－－2e－===Cl2↑，与负极相连的阴极发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑，H＋不断消耗，使得溶液中c(OH－)增大，pH变大。电解中逸出的是Cl2、H2，所以要确保原溶液浓度不变，只能向体系中通入一定量的HCl气体。(2)由MgCl2·6H2O晶体直接加热时MgCl2易水解，为了抑制水解应在HCl气流中加热。(3)镁在加热条件下与N2、CO2、O2反应。解答海水的工艺流程题目应注意的几点1．在过程中往往用到结晶、过滤、萃取、分液、蒸馏等实验操作，注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。2．在制备过程中，涉及氧化还原反应、电解反应、水解平衡等化学原理。3．读懂流程图，抓住物质的流入、流出、挖掘反应条件和重要数据。4．绿色化学，使用无污染的物质、减少或不排放污染物、物质的循环使用。微考点2环境保护与绿色化学1．环境问题的含义主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的。生态环境环境污染2．常见的环境污染3.环境保护(1)空气质量日报：主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”。目前计入的污染物主要是。(2)三废污染：是指。(3)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料等无污染的新材料等。二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物废水、废气、废渣4．绿色化学(1)核心：利用化学原理从源头上工业生产对环境造成的污染。(2)特征：①采用的原料；②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；③产品应该是环境友好的；④具有理想的“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。(3)原子经济性：原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝期望产品的总质量生成物的总质量×100%。减少和消除无