第4節(jié)海水中的元素

考點一綠色化學(xué)與環(huán)境保護

【核心自主排查】1.主要的大氣污染物及其危害:大氣污染物主要成分危害可吸入顆粒物大氣中液體、固體狀顆粒物，又稱飄塵加重呼吸道疾病，其他有害氣體轉(zhuǎn)化的催化劑S的氧化物SO2、SO3_____酸雨大氣污染物主要成分危害N的氧化物_______光化學(xué)煙霧、酸雨、破壞臭氧層C的氧化物___降低血液的輸氧能力碳氫化合物CH4、C2H6等_____________________氟氯代烴CF3Cl(氟利昂)等___________NO、NO2CO溫室效應(yīng)、光化學(xué)煙霧破壞臭氧層2.綠色化學(xué):減少和消除100%全部【思維診斷】(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)改進汽車尾氣凈化技術(shù),減少大氣污染物的排放。

(

)提示:√。汽車尾氣中含有氮氧化物等有害氣體,改進凈化技術(shù),可以減少污染物的排放,有利于社會可持續(xù)發(fā)展。(2)開發(fā)利用可再生能源,減少化石燃料的使用。

(

)提示:√。化石燃料是不可再生資源,且化石燃料使用過程中易產(chǎn)生污染,減少化石燃料的使用有利于社會可持續(xù)發(fā)展。(3)酸雨是pH小于7的雨水。(

)提示:×。酸雨是pH小于5.6的降雨。(4)CO2、NO2或SO2都會導(dǎo)致酸雨的形成。(

)提示:×。酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的,二氧化碳會引起溫室效應(yīng)而不是酸雨。(5)和CO2反應(yīng)生成可降解聚合物,該反應(yīng)符合綠色化學(xué)的原則。(

)提示:√。

與二氧化碳在一定條件下反應(yīng)生成

,原子利用率達到100%,生成的聚碳酸酯易降解生成無毒無害物質(zhì),所以此反應(yīng)符合綠色化學(xué)原則。【方法點撥】減少污染環(huán)境的八項措施(1)將煤與適量生石灰混合后燃燒或?qū)煹罋膺M行處理,可減少廢氣中SO2的排放。(2)推廣使用無鉛汽油,在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器,使用燃料電池、乙醇汽油作為汽油替代品,發(fā)展電動車等措施,可減少汽車等機動車尾氣的污染。(3)禁止氟氯代烷的生產(chǎn)和使用以保護臭氧層。(4)使用無磷洗衣粉以減少水華和赤潮的發(fā)生。(5)使用合格環(huán)保型建筑材料和裝飾材料等,以減少甲醛的釋放,降低居室裝修污染。(6)發(fā)展低碳經(jīng)濟、倡導(dǎo)低碳生活、增大植被面積等,以減少二氧化碳的排放量,從而減弱溫室效應(yīng)。(7)適當減少塑料的使用量并開發(fā)使用可降解塑料以減少白色污染。(8)回收利用廢舊電池以防止土壤污染和水污染。【基礎(chǔ)小題快練】1.環(huán)境污染已成為人類社會面臨的重大威脅,各種污染數(shù)不勝數(shù)。下列各詞與環(huán)境污染無關(guān)的是(

)①溫室效應(yīng)②赤潮③酸雨④光化學(xué)煙霧⑤臭氧層空洞⑥潮汐⑦大脖子病⑧水華A.僅⑦⑧B.僅⑥⑦C.⑥⑦⑧

D.②⑤⑦【解析】選B。②赤潮與⑧水華均屬水體富營養(yǎng)化引起的水體污染現(xiàn)象;①溫室效應(yīng)指大量CO2的排放引起的大氣變暖現(xiàn)象;④光化學(xué)煙霧則是由汽車尾氣大量排放有害氣體所導(dǎo)致的一種空氣污染現(xiàn)象;③酸雨是化石燃料的燃燒等引起的污染現(xiàn)象;⑦大脖子病是缺碘引起的癥狀,與環(huán)境污染無關(guān);⑤臭氧層空洞的形成,則是由釋放的氟氯烴等物質(zhì)導(dǎo)致臭氧層被破壞的大氣污染現(xiàn)象;⑥潮汐是一種自然現(xiàn)象。2.在綠色化學(xué)工藝中,理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物,即原子利用率為100%。在用CH3C≡CH合成CH2＝C(CH3)COOCH3的過程中,欲使原子利用率達到最高,還需要的其他反應(yīng)物有(

)A.CO2和H2O

B.CO和CH3OHC.CH3OH和H2 D.H2和CO2【解析】選B。由于在“綠色化學(xué)”工藝中,原子利用率為100%,故生成的產(chǎn)品CH2＝

C(CH3)COOCH3與原料之間元素種類和原子數(shù)目都完全相同,即原子守恒。用CH3C≡CH(丙炔)合成CH2＝

C(CH3)COOCH3,要把一個C3H4分子變成一個C5H8O2分子,還必須增加2個碳原子、4個氫原子、2個氧原子,即原料中另外的物質(zhì)中C、H、O的原子個數(shù)比為1∶2∶1。A.CO2和H2O,兩種物質(zhì)分子里三種原子不論怎樣組合也都不能使C、H、O的原子個數(shù)比為1∶2∶1,故A錯誤;B.CO和CH3OH,兩種物質(zhì)如果按照分子個數(shù)比1∶1組合,則C、H、O的原子個數(shù)比為1∶2∶1,故B正確;C.CH3OH和H2,兩種物質(zhì)分子里三種原子不論怎樣組合都不能使C、H、O的原子個數(shù)比為1∶2∶1,故C錯誤;D.H2和CO2,兩種物質(zhì)分子里三種原子不論怎樣組合也都不能使C、H、O的原子個數(shù)比為1∶2∶1,故D錯誤。【高考模擬預(yù)測】1.下列有關(guān)燃料的說法錯誤的是(

)A.燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體之一B.化石燃料完全燃燒不會造成大氣污染C.以液化石油氣代替燃油可減少大氣污染D.燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一【解析】選B。燃料燃燒產(chǎn)物CO2是溫室氣體,A正確;化石燃料即使完全燃燒也會產(chǎn)生SO2以及氮氧化物等大氣污染物,B錯誤;液化石油氣的主要成分是烴類,完全燃燒的主要產(chǎn)物是水和二氧化碳,可以減少大氣污染,C正確;CO有毒,是大氣污染物,D正確。2.綠色化學(xué)實驗是指化學(xué)實驗要符合綠色化學(xué)思想,如減少污染,防止浪費等。下列符合綠色化學(xué)實驗的是(

)A.用銅與濃硫酸反應(yīng)制取CuSO4,并用少量品紅溶液吸收尾氣B.將CO還原Fe2O3后的尾氣直接排入空氣中C.用CCl4進行萃取操作實驗時,將溴水改成碘水D.將Zn和稀硫酸制H2后的廢液倒入下水道后,再清洗玻璃儀器【解析】選C。品紅溶液可以用來檢驗SO2氣體,但不能用來吸收尾氣,A錯誤;CO還原Fe2O3后的尾氣中含有少量CO氣體,直接排放到空氣中會造成污染,B錯誤;溴易揮發(fā),而碘不易揮發(fā),C正確;鋅與稀硫酸制氫氣后的廢液倒入下水道會污染環(huán)境,D錯誤。3.下列有關(guān)環(huán)境問題的說法不正確的是(

)A.燃煤時加入適量石灰石,可減少廢氣中SO2的含量B.京津冀、長三角、珠三角霧霾的形成與煤的燃燒、化工廠大量排放含硫、含氮氧化物、顆粒物和汽車排放的尾氣等有關(guān)C.pH小于7.0的降雨通常稱為酸雨D.使用潔凈能源、為汽車安裝尾氣轉(zhuǎn)化裝置、對硝酸廠排放的廢氣進行堿處理能有效控制氮氧化物對空氣的污染【解析】選C。煤燃燒時應(yīng)加入適量的石灰石,以減少廢氣中的二氧化硫,煤燃燒時生成的二氧化硫能和它們反應(yīng)生成硫酸鈣或亞硫酸鈣等物質(zhì),A正確;京津冀、長三角、珠三角工業(yè)發(fā)達,煤的燃燒、化工廠大量排放含硫、含氮氧化物、顆粒物和汽車排放的尾氣,造成了霧霾,B正確;pH小于5.6的降水屬于酸雨,而不是小于7.0,C錯誤;汽車安裝尾氣轉(zhuǎn)化裝置使NO和CO反應(yīng),生成CO2和N2,變成無污染的氣體,D正確。【加固訓(xùn)練】1.保護環(huán)境是我國的基本國策。下列做法不應(yīng)該提倡的是(

)A.采取低碳、節(jié)儉的生活方式B.按照規(guī)定對生活廢棄物進行分類放置C.深入農(nóng)村和社區(qū)宣傳環(huán)保知識D.經(jīng)常使用一次性筷子、紙杯、塑料袋等【解析】選D。低碳、節(jié)儉的生活方式有利于節(jié)省資源和保護環(huán)境,A項正確;對生活廢棄物進行分類放置有利于資源的回收利用,B項正確;深入農(nóng)村和社區(qū)宣傳環(huán)保知識有助于人們環(huán)保意識的提高,C項正確;使用一次性筷子、紙杯、塑料袋等不僅會造成自然資源的浪費,還會引起環(huán)境污染,D項錯誤。2.下表中解決相對應(yīng)的環(huán)境問題所采取的措施不科學(xué)的是(

)環(huán)境問題措施A臭氧空洞限制氟氯烴類物質(zhì)的生產(chǎn)量和消耗量B酸雨改變能源結(jié)構(gòu),減少二氧化硫和氮氧化物的排放量環(huán)境問題措施C白色污染回收利用廢舊塑料,開發(fā)可降解塑料D水體富營養(yǎng)化禁止使用含磷洗衣粉及施用氮肥【解析】選D。氟氯烴是造成臭氧空洞的主要原因;減少二氧化硫、氮氧化物的排放有利于控制酸雨的產(chǎn)生;對廢舊塑料回收利用及開發(fā)可降解塑料制品均有利于減少白色污染;禁止施用氮肥不符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀,故D項不科學(xué)。考點二海水資源的開發(fā)利用【核心自主排查】1.水資源的利用:淡化蒸餾法離子交換法2.氯堿工業(yè):(1)生產(chǎn)流程。燒堿氯氣氫氣(2)有關(guān)反應(yīng)。①電解NaCl溶液:(寫出化學(xué)方程式,下同)______________________________;②產(chǎn)物制鹽酸:______________;③制漂白液:___________________________。點燃====電解====2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑H2+Cl22HClCl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O3.海水提鎂:(1)生產(chǎn)流程。(2)基本步驟及主要反應(yīng)。①制熟石灰:__________________,CaO+H2O====Ca(OH)2。②沉淀:Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓。③酸化:__________________________。高溫====CaCO3CaO+CO2↑Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O④蒸發(fā)結(jié)晶:析出MgCl2·6H2O。⑤脫水:在氯化氫環(huán)境中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂。⑥電解:電解熔融氯化鎂:_________________。MgCl2Mg+Cl2↑電解====4.海水提溴:(1)生產(chǎn)流程。(2)主要過程及反應(yīng)原理。①濃縮:海水曬鹽和海水溴化的過程中副產(chǎn)物Br-得到濃縮。②氧化:向濃縮的海水中通入Cl2,將Br-氧化成Br2,離子方程式為___________________。2Br-+Cl2====2Cl-+Br2③富集:利用溴的揮發(fā)性,通入熱空氣和水蒸氣,吹出的溴蒸氣用SO2吸收,反應(yīng)的離子方程式為。④提取:再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴:2HBr+Cl2====2HCl+Br2。5.海帶中碘的提取:(1)工藝流程。(2)主要反應(yīng):2I-+H2O2+2H+====I2+2H2O。6.海水其他資源的開發(fā)利用:(1)從海水中提取核能開發(fā)的重要原料:_________。(2)潮汐能、波浪能是有待開發(fā)的新型能源。鈾和重水【高考命題探究】【模擬母題示例1】(海水提溴)溴主要以Br-形式存在于海水中,海水呈弱堿性。工業(yè)上制備Br2的操作步驟為①一定條件下,將Cl2通入濃縮的海水中,生成Br2②利用熱空氣將Br2吹出,并用濃Na2CO3溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3等③用硫酸酸化步驟②得到的混合物完成下列填空:

(1)Cl2氧化Br-應(yīng)在__________條件下進行,目的是避免__________。(2)Br2可用熱空氣吹出,其原因是__________。(3)寫出步驟③所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。用硫酸而不用鹽酸酸化的原因可能是__________。步驟②的產(chǎn)品有時運輸?shù)侥康牡睾笤偎峄?主要是因為__________。(4)為了除去工業(yè)Br2中微量的Cl2,可向工業(yè)Br2中__________。a.通入HBr

b.加入Na2CO3溶液c.加入NaBr溶液 d.加入Na2SO3溶液【解析】(1)若在堿性條件下,Cl2可與堿反應(yīng)生成氯化物和次氯酸鹽,因此Cl2氧化Br-應(yīng)在酸性條件下進行。(2)Br2容易揮發(fā),可用熱空氣加熱,使溶液中的Br2變?yōu)殇逭魵?冷凝可得液溴。(3)在酸性條件下NaBr和NaBrO3可反應(yīng)生成單質(zhì)溴。溴易揮發(fā)、有毒、不易運輸。(4)除去工業(yè)Br2中微量的Cl2,可利用Cl2與Br-的反應(yīng),加入溴化鈉溶液,反應(yīng)完后,溴與水溶液分層。答案:(1)酸性Cl2與堿發(fā)生反應(yīng)(2)Br2易揮發(fā),用熱空氣加熱可把溶液中的溴變?yōu)殇逭魵?冷凝可得液溴(3)5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Na2SO4+3Br2+3H2O,Na2CO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+CO2↑鹽酸易揮發(fā),用鹽酸酸化會使制得的Br2中混有少量HCl溴易揮發(fā),有毒,具有較強的腐蝕性,不易運輸,而NaBr和NaBrO3溶液容易儲存運輸(4)c【模擬母題變式】(1)上題步驟①②③的目的是____________。提示:將溴富集。(2)實驗室中從步驟③的產(chǎn)物中獲得單質(zhì)溴的操作為__________。提示:將步驟③的產(chǎn)物與四氯化碳(或苯)混合,進行萃取,再將溴的四氯化碳溶液蒸餾,得到單質(zhì)溴。【模擬母題示例2】(海帶提碘)海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘,某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計并進行了以下實驗:(1)步驟①的實驗操作名稱是__________。(2)現(xiàn)有燒杯、玻璃棒、集氣瓶、酒精燈、導(dǎo)管、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)以及必要的夾持儀器、物品。完成該實驗尚缺少的玻璃儀器是__________。(3)步驟③中能選用CCl4從碘水中萃取碘的原因是__。A.CCl4與水不互溶B.CCl4可與I2發(fā)生取代反應(yīng)C.CCl4的密度比水大D.CCl4不易燃燒,可作滅火劑E.碘在CCl4中的溶解度比在水中大很多(4)步驟③中還可選擇__________作萃取劑。(5)步驟②中反應(yīng)的離子方程式是_____________。(6)請設(shè)計一種簡單的實驗方法,檢驗提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘:__________。【解析】(1)分離難溶性物質(zhì)與溶液的方法是過濾。(2)根據(jù)實驗流程圖可以看出,完成實驗需要經(jīng)過灼燒、浸泡、過濾、氧化、萃取、分液、蒸餾等步驟,由此可以判斷出實驗尚缺少的玻璃儀器是漏斗和分液漏斗。(3)萃取劑需要滿足的條件:①與原溶劑互不相溶;②溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度大于在原溶劑中的溶解度且不與萃取劑反應(yīng),CCl4符合萃取劑的選擇條件。(6)檢驗水溶液中是否含有單質(zhì)碘的試劑是淀粉溶液,看兩種溶液相遇是否變藍來確定是否含有單質(zhì)碘。答案:(1)過濾(2)漏斗、分液漏斗(3)A、E

(4)苯(5)Cl2+2I-====2Cl-+I2(6)取少量待測液注入試管中,滴加淀粉溶液,若溶液變藍色,說明水溶液中存在I2,否則水溶液中無I2【高考模擬預(yù)測】1.海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B.粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過程提純C.工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑D.富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴,再用SO2將其還原吸收【解析】選C。氯氣具有強氧化性,能和溴離子反應(yīng)生成溴單質(zhì),向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴,A正確;提純粗鹽可以采用除雜、重結(jié)晶的方法,B正確;工業(yè)上常選用石灰乳作為沉淀劑,用氫氧化鈉不經(jīng)濟,C錯誤;富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴,再用SO2將其還原吸收,D正確。2.我國科學(xué)家已實現(xiàn)利用海水提取鎂的研究(如圖所示)。根據(jù)上述流程分析,下列敘述中不正確的是(

)A.提取鎂的過程中①反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3CaO+CO2↑B.提取鎂的過程中⑤反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑C.上述制鎂的流程中,在降低成本、減少污染方面做出一些工作高溫====電解====D.從MgCl2溶液中得到MgCl2固體,可以直接在空氣中蒸發(fā)結(jié)晶【解析】選D。貝殼的主要成分為CaCO3,CaCO3在高溫下分解生成CaO、CO2,A正確;電解熔融的MgCl2可得到Mg、Cl2,B正確;利用貝殼制備CaO可降低成本,電解熔融的MgCl2時產(chǎn)生有毒氣體Cl2用于合成鹽酸,這樣就能實現(xiàn)氯元素循環(huán)而不會對環(huán)境造成污染,C正確;制取無水氯化鎂,必須通入一定的氯化氫氣流,防止MgCl2水解,D錯誤。3.在已經(jīng)提取氯化鈉、溴、鎂等化學(xué)物質(zhì)的富碘鹵水中,采用下面的工藝流程生產(chǎn)單質(zhì)碘:(1)步驟③加鐵粉的目的是__________。(2)寫出步驟④中反應(yīng)的離子方程式:__________。(3)上述生產(chǎn)流程中,可以循環(huán)利用的副產(chǎn)物是__。(4)操作⑤的名稱是________________,選用的試劑是______________。(5)AgI見光易變黑,其原因(用化學(xué)方程式表示)是______________,寫出AgI的兩種主要用途:________和________。【解析】(1)富碘鹵水中含有I-,加入硝酸銀發(fā)生反應(yīng):Ag++I-====AgI↓,過濾水洗后加入鐵粉攪拌,可得Ag和FeI2。(2)FeI2具有還原性,與足量氯氣反應(yīng)生成I2和FeCl3,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++4I—+3Cl2====2I2+2Fe3++6Cl-。(3)由流程圖可以看出,副產(chǎn)物為Ag,銀與稀硝酸反應(yīng)生成AgNO3,Ag(或AgNO3)可循環(huán)利用。(4)碘易溶于有機溶劑,可用CCl4萃取溶液中的碘,分液得到碘的CCl4溶液。(5)AgI見光容易分解生成單質(zhì)銀,變?yōu)楹谏gI可用于人工降雨、感光材料等。答案:(1)使碘化銀轉(zhuǎn)化成碘化亞鐵(FeI2)和單質(zhì)銀(或?qū)㈦y電離的碘化銀轉(zhuǎn)化成可溶的碘化亞鐵)(2)2Fe2++4I—+3Cl2====2I2+2Fe3++6Cl—(3)Ag(或AgNO3)(4)萃取分液CCl4(答案合理即可)(5)2AgI2Ag+I2人工降雨感光材料(答案合理即可)光照====【加固訓(xùn)練】1.利用海洋資源獲得的部分物質(zhì)如圖所示,有關(guān)說法正確的是(

)A.在化學(xué)反應(yīng)中H2O可轉(zhuǎn)變?yōu)镈2OB.“加碘食鹽”生產(chǎn)中碘添加劑為單質(zhì)碘C.實驗室用帶玻璃塞的棕色瓶貯存液溴D.電解飽和MgCl2溶液時在陰極得到Mg【解析】選C。海水中存在重水,海水蒸餾是物理變化,化學(xué)反應(yīng)不能實現(xiàn)水變化為重水,故A錯誤;加碘食鹽是添加了碘酸鉀,不是碘單質(zhì),故B錯誤;溴單質(zhì)具有強氧化性和腐蝕性,不能用橡膠塞而用玻璃塞,易揮發(fā),密度比水大,所以應(yīng)保存在棕色瓶中,避免光照,放在陰涼處,同時在液溴表層加水,就是所謂的液封,防止其揮發(fā),實驗室用帶玻璃塞的棕色瓶貯存液溴,故C正確;依據(jù)電解原理分析,電解氯化鎂溶液,陽離子是氫離子在陰極得到電子生成氫氣,鎂離子不能放電,工業(yè)上是電解熔融氯化鎂得到金屬鎂,故D錯誤。2.世界上60%的鎂是從海水中提取的,其提取步驟如下:①把貝殼制成生石灰;②在海水中加入生石灰,過濾,洗滌沉淀物;③將沉淀物與鹽酸反應(yīng),結(jié)晶、過濾;④在氯化氫氣流中加熱晶體;⑤電解上述所得鹽(熔融條件下)。下列說法正確的是(

)A.向洗滌液中滴加碳酸鈉溶液