45《海水资源的开发利用环境保护与绿色化学》课件

第4.5讲海水资源的开发利用环境保护与绿色化学授课人：张梅花欢迎指导明考纲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照“绿色化学”思想的重要性。析考情高考中对本节内容的主要考查点有：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。海水资源的开发利用1.海水资源的利用:(1)利用方式:海水的淡化和直接利用海水进行_________。(2)海水的淡化。①途径:主要是从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。循环冷却②方法和原理。淡化方法原理蒸馏法将海水加热蒸发汽化,然后将蒸气_____而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____________,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_______________________________除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法冷凝选择透过性阳离子交换树脂和阴离子交换树脂海水蒸馏原理示意图海水水资源的利用——海水淡化太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发装置[高考链接](2014·新课标全国卷Ⅰ)在下图的蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是________(填标号)。见导与练高考源于教材海水粗盐滤液沉淀NaCl苦卤（Mg2+、Br-、I-…）BaCl2、NaOH、Na2CO3过滤蒸发结晶适量盐酸蒸发结晶Na氯碱工业纯碱工业粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除杂试剂：基本原则：BaCl2在Na2CO3之后加，盐酸在过滤之后加氯碱工业简介冶金工业等氢气合成农药等氯气造纸、玻璃等氢氧化钠饱和食盐水盐酸漂白剂2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑电解原理：原料：产品：用途：2.海水化学资源的综合利用:(1)氯碱工业。①电解食盐水(写出化学方程式,下同)。_______________________________。②产物制盐酸:_______________。③制漂白液:___________________________。④制漂白粉电解====2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑点燃====H2+Cl22HClCl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O苦卤（Mg2+、Br-、I-…[要点精析]1．从海水中提取镁的方法(1)工艺流程：化学资源的开发利用(2)基本步骤及主要反应：①制熟石灰：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2。②沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。③酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。④蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O。⑤脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。⑥电解：电解熔融氯化镁制得镁。例题．世界上60%的镁是从海水中提取的，其提取步骤如下：①把贝壳制成生石灰②在海水中加入生石灰，过滤，洗涤沉淀物③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤④在氯化氢热气流中加热晶体⑤电解上述所得盐(熔融条件下)下列说法正确的是()A．向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净B．上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型C．在氯化氢热气流中干燥晶体是为了加快干燥速度D．步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法B2．从海水中提取溴的方法(1)工艺流程(2)基本步骤及主要反应①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。②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：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。③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：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。(2013·上海高考)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得到的混合物见导与练高考题组完成下列填空：(1)Cl2氧化Br－应在_______________条件下进行，目的是为了避免___________________________________。(2)Br2可用热空气吹出，其原因是______________。(3)写出步骤③所发生的化学反应方程式_________。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______________________________________。(4)为了除去工业Br2中微量的Cl2，可向工业Br2中____。a．通入HBrb．加入Na2CO3溶液c．加入NaBr溶液d．加入Na2SO3溶液3．海带中碘元素的检验和从海带中提取碘的方法(1)海带中含有碘元素的检验①反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O②实验步骤及证明方法(2)海带中提碘①工艺流程。②两种原理。a．主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。b．主要物理原理：单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。A海水中提取碘例题．某同学按如下实验流程提取海带中的碘，请回答相关问题。(1)第①步是将海带放入________(填仪器名称)中，用酒精灯充分加热灰化。(2)第②步为了加快溶解速度并使碘离子充分进入溶液，可以采取的措施是____________________(写出两条)。(3)实验进行到某一步骤时应检验碘的存在，具体方法是____________________________________________。(4)海带灰中还含有其他无机盐类(硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等)，这些盐类是在流程图中的第________步(填编号)与碘分离的。【解析】(1)物质的灼烧应在坩埚内进行。(2)充分搅拌，加热煮沸均有利于碘离子溶解。(3)I－的检验，可取样氧化后，用淀粉进行检验。(4)海带灰中含有的其他无机盐类(硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等)不能在前面步骤的过滤操作中分离，应该在⑤萃取时与I2分离。【答案】(1)坩埚(2)充分搅拌，加热煮沸(3)取氧化后的溶液少量于试管中，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝证明含碘(或：取过滤后的溶液少量于试管中，滴加几滴氯水再滴加淀粉溶液，若溶液变蓝证明含碘)(4)⑤【高考警示】(1)注意在海水中镁、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。菜单切脉搏考点突破高三总复习·化学提素养实验探究课时提升练【典题通关】(2014·南昌模拟)海水资源的利用将走综合开发的道路,一次提取海水,同时提取多种物质。如图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。菜单切脉搏考点突破高三总复习·化学提素养实验探究课时提升练试回答下列问题:(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、等杂质,精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液,过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性。请写出下列操作中发生反应的离子方程式:①粗盐中加入过量的Na2CO3溶液:______________________。②滤液中加入盐酸至溶液呈中性:。24SO菜单切脉搏考点突破高三总复习·化学提素养实验探究课时提升练(2)对精制饱和食盐水进行电解的化学方程式是___________。(3)提纯粗盐后的母液中含有K+、Mg2+、Na+等阳离子,对母液进行一系列的加工可以制得金属镁。①从充分利用当地海洋化学资源,提高生产与经济效益的角度考虑,制取石灰乳的原料是。②从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳的目的是___。菜单切脉搏考点突破高三总复习·化学提素养实验探究课时提升练③电解氯化镁的化学方程式是_________________________。④在生产中,常涉及反应MgCl2·6H2O====MgCl2+6H2O,该反应需要在HCl气氛中才能顺利完成,其理由是。菜单切脉搏考点突破高三总复习·化学提素养实验探究课时提升练(4)提取Mg(OH)2后在剩余母液中加入一种常见的气态氧化剂,又可制取重要的化工原料溴单质。①生成溴单质的化学反应的离子方程式是_______________;生产中将溴单质从混合物中分离出来的方法是___________,这种方法的成功应用是基于溴单质具有性。菜单切脉搏考点突破高三总复习·化学提素养实验探究课时提升练②以下是对生产溴单质所用的气态氧化剂寻找提供货源的设想,其中合理的是。A.从外地购买B.从本厂生产烧碱处循环C.从本厂生产镁单质处循环D.在当地新建生产工厂③从多种经营综合开发,打造大而强的现代化企业及本厂生产所需要的原料等方面来看,你认为该厂还可以再增加的生产项目是。[要点精析]1．常见的环境污染成因(1)酸雨——SO2及NOx的排放。(2)光化学烟雾——主要是NOx、碳氢化合物造成的。(3)臭氧空洞——氟氯代烃、NOx的排放。(4)温室效应——大气中CO2、CH4含量的增加造成的。(5)白色污染——聚乙烯等难降解的塑料制品。(6)水华、赤潮——含磷洗衣粉的大量使用、工农业及城市污水的任意排放造成水体富营养化。2．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”。(2)三废污染：是指废水、废气、废渣。(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。3．绿色化学(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。(2)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望得到的最终产物，即原子利用率为100%。3.绿色化学(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：a.采用无毒、无害的原料；B.在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；c.产品应该是环境友好的；d.具有“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”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。(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＝期望产物的总质量生成物的总质量×100%。上述两反应的原子利用率为100%的是，其特点为：反应物中的原子。原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。①全部转化为期望的最终产物1.环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染无关的是________。①温室效应②赤潮③酸雨④光化学烟雾⑤臭氧层空洞⑥潮汐⑦大脖子病⑧水华提示：⑥⑦⑥潮汐是由于地球与月球之间的引力变化造成的，⑦大脖子病是由于缺碘造成的，与环境污染无关。2.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化。()(2)将废电池深埋，可以避免其中的重金属污染。()(3)CO2、NO2和SO2都会导致酸雨的形成。()(4)CO2、CH4、N2都是造成温室效应的气体。()(5)酸雨是pH7的雨水。()(6)田间焚烧秸秆可减少土壤废弃物污染。()提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×二|递进题组题组一环境问题和解决措施1.[2014·郑州模拟]下列说法不正确的是()A.在空气质量报告的各项指标中，有二氧化硫和二氧化氮的指数B.对煤燃烧后形成的烟气脱硫是防治酸雨的措施之一，石灰法是目前应用最广泛的废气脱硫方法C.大气中二氧