高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第5节 海水资源的开发利用 环境保护与绿色化学学案

第五节　海水资源的开发利用　环境保护与绿色化学

考点1| 海水资源的开发利用

(对应学生用书第86页)

[考纲知识整合]

1．海水资源的利用

(1)海水资源的利用

海水水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。

(2)海水淡化方法及原理

2. 氯碱工业

(1)生产流程

(2)反应原理

①电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)

2NaCl＋2H2Oa35b93261c5bb503d79bac08a9d193e0.png2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；其中阴极产物是NaOH和H2，阳极产物是Cl2。

②产物制盐酸：H2＋Cl2c97089b0de5dc68392cb7bac5d7d92d9.png2HCl。

③制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

3．海水提溴

(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应

4．海带中碘的提取

(1)工艺流程

(2)两种原理

①主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

②主要的物理原理：单质碘用CCl4或苯萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。

提醒：检验海带中含有碘元素的方法

5．海水中其他资源的开发利用

(1)从海水中提取核能开发的重要原料：铀和重水。

(2)潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。

[高考命题点突破]

命题点　海水资源的开发利用

1．(2015·全国Ⅱ卷)海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是

(　　)

A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴

B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯

C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂

D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收

C　[A项苦卤中含有K＋、Mg2＋、Br－等，通入Cl2可将Br－氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2。B项粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2＋、Mg2＋、SO6a8acfa1b1a0f04be51c0fe594e03c60.png等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体。C项工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH。D项Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，得到浓度较大的含Br－溶液。]

2．海洋是一座巨大的化学资源宝库，如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图，则下列说法正确的是(　　)

A．除去粗盐中的SO4280a8ae00b08363c2756e087bd3b6ec.png、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，①中加入试剂的顺序为

Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸

B．②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶

段

C．③④⑤中溴元素均被氧化

D．SO2水溶液吸收Br2的离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===2H＋＋SO6a8acfa1b1a0f04be51c0fe594e03c60.png＋

2HBr

B　[A项中的加入顺序会导致Ba2＋无法除尽，A错误；单质镁是通过电解熔融MgCl2(无水)的方法制取的，B正确；流程图中的第④步中溴元素被还原，C错误；D项中HBr为强酸，写离子方程式应拆成H＋、Br－，D错误。]

3．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：

干海带04041a45287cbb47e6c0067f42bcabdb.png海带灰b8a956222f874769eb84a56438095b13.png水溶液3cca06b0944b66d78ecb7ef28b6df86b.png 4d9921c9fbd1a46b83f5f3f616125bfc.png d26197ec0a1ed0414d08ee0fa132811d.png ―→碘单质

下列有关叙述正确的是(　　)

A．碘元素在海水中也有游离态存在

B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2

C．操作a是结晶或重结晶

D．b是提纯操作，常用蒸馏或分馏

B　[碘在海水中只以化合态(I－)存在，没有游离态。操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，A、C、D项错误。]

4．我们知道海带中含有碘元素，经常食用海带可以防治甲状腺肿大，所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查有关资料可知碘单质有升华现象。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验，请你完成下列实验。 【导学号：97500080】

(1)将干燥洁净的海带用酒精润湿后在________(填一种仪器名称)中灼烧成灰烬。

(2)将海带灰烬冷却至室温，将其转移到烧杯中，加蒸馏水后，搅拌、煮沸、冷却、________(填一种操作名称)。

(3)在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入一定量的H2O2溶液，此时发生反应的离子方程式为_____________________________________________________

________________________________________________________________。

(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中，然后再加入CCl4，振荡、静置，可以观察到CCl4层呈________色。经分液得到碘的CCl4溶液，在这一实验过程中，CCl4起________作用。

(5)用试管取碘的CCl4溶液用水浴加热，待CCl4挥发完即可得到固体碘单质。不用酒精灯直接加热蒸发CCl4的原因是______________________________。

(6)证明得到的固体是碘单质的化学方法是_____________________________

________________________________________________________________。

【解析】　(1)经酒精润湿后的海带应放在坩埚中灼烧。(3)滤液中先加入稀硫酸酸化，后加入双氧水，发生的反应为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。(4)把(3)中所得溶液加入CCl4中，溶液分层，上层为水溶液，几乎无色，下层为碘的CCl4溶液，呈紫红色，CCl4起萃取作用。(5)用酒精灯加热碘的CCl4溶液，CCl4挥发的同时单质碘也容易升华，从而造成碘的损失。(6)利用淀粉遇碘变蓝色可以检验碘的存在。

【答案】　(1)坩埚　(2)过滤　(3)2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O　(4)紫红　萃取　(5)因为酒精灯直接加热时的温度高，单质碘易升华，会损失碘的质量　(6)取得到的固体少许，将其加入到淀粉溶液中，淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质(其他方法合理也可)

9a2f99ce7fe4b770b3ea899869cd0d5d.png

注意：加BaCl2溶液必须在加过量Na2CO3溶液之前，加NaOH溶液必须在加适量盐酸之前。

考点2| 环境保护与绿色化学

(对应学生用书第87页)

[考纲知识整合]

1．环境污染

(1)环境问题

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生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。

(2)“三废”：主要是指废气、废水和废渣。

(3)当今常见环境污染及其成因

①酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。

②光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。

③臭氧层空洞——主要是氟氯代烃、氮氧化合物等的排放引起的。

④温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。

⑤白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。

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。

⑦PM2.5——大气中直径小于或等于2.5×10－6 m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)。

⑧雾霾——雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物(PM)这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。

2．SO2对大气的污染与防治

(1)酸雨的形成过程

①途径1：SO2ac86a827c9e1adadd6f32e2c1639cdfe.pngSO31efca9173629a800e77199ea1cd0357b.pngH2SO4

②途径2：SO24f08b6a6cb796816649ed6eab6fb3eb2.pngH2SO3383313f354c8c9320e99be686ebf4d1e.pngH2SO4

(2)SO2对大气的污染与防治

3．氮氧化物对环境污染及防治

(1)常见的污染类型

①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。

(2)酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。

(3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

(2)常见的NOx尾气处理方法

①碱液吸收法

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。

②催化转化：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2、CO2)。

4．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”。

绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。

(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：

①采用无毒、无害的原料；

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“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，其定义式可表示为：原子利用率＝d43dbb49134b55c3346e5b13151aefdd.png×100%。

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。

[高考命题点突破]

命题点1　环境污染与保护

1．(2017·全国Ⅲ卷)化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)

A．PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物

B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染

C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放

D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料

C　[燃煤中加入CaO是为了除去煤燃烧生成的SO2，可减少酸雨的形成，但不能减少温室气体的排放。]

2．为建设“蓝天常在、青山常在、绿水常在”的美丽中国，下列做法不利于该目标实现的是(　　)

A．推广使用无磷洗涤剂

B．用O3替代Cl2作饮用水消毒剂

C．用工业污水直接灌溉农田

D．含Cr3＋的废水用适量石灰处理后排放

C　[A项，磷元素可以造成水体富营养化，推广使用无磷洗涤剂可以减少水污染，正确；B项，臭氧作氧化剂，产物是水，没有污染，正确；C项，工业污水含有很多有害物质，可以造成水污染，错误；D项，铬离子和石灰水反应生成氢氧化铬沉淀，除去铬离子的水可以排放，正确。]

3．下列有关描述不合理的是(　　)

A．空气质量状况属于重度污染的地区，所有人的健康都会受到严重影响

B．二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒物(PM)是雾霾的主要污染物，前两者是

气态污染物，PM才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首

C．PM2.5(可吸入颗粒物)成分很复杂，并具有较强的吸附能力，随人们吸入

空气而进入肺部，从而影响健康

D．气象环境报告中新增的PM2.5是一种新的分子

D　[空气重度污染，会严重影响人体健康，A项描述合理；悬浮颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首，B项描述合理；可吸入颗粒物随人们吸入空气而进入肺部，从而影响健康，C项描述合理；PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，D项描述不合理。]

4．为减少雾霾、降低大气中有害气体含量，研究机动车尾气中CO、NOx及CxHy的排放量意义重大(注CxHy为可燃烧的有机物)。机动车尾气污染物的含量与空/燃比(空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示，则下列说法不正确的是(　　)

A．空燃比的增大使氧气的含量增大，因而CO、CxHy的含量会慢慢变小

B．当空燃比达到15后由于燃油气含量减少，燃油气燃烧放出的热量相应减

少，环境温度降低，故NOx减少

C．空燃比的增大，燃烧产生的高温及火花塞放电能促使空气中的氮气与氧

气直接生成NO2

D．在机动车尾气出口处使用催化剂能将CO、NOx转化为无害的N2和CO2

C　[根据图像可知随空燃比增大，CO和CxHy的含量减少，这是由于空燃比增大，燃油气燃烧更充分，故CO、CxHy含量减少，A正确；当空燃比达到15后，NOx减少的原因可能是因为反应N2(g)＋O2(g) 2NO(g)是吸热反应，当空燃比大于15后，由于燃油气含量减少，燃油气燃烧放出的热量相应减少，环境温度降低，使该反应不易进行，故NOx减少，B正确；氮气与氧气不能直接转化为NO2，C错误；在机动车尾气出口处使用催化剂能将CO、NOx转化为无害的N2和CO2，D正确。]

命题点2　绿色化学

5．绿色化学实验是指化学实验要符合绿色化学思想，如减少污染，防止浪费等。下列符合绿色化学实验的是(　　)

A．用铜与浓硫酸反应制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气

B．将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中

C．用CCl4进行萃取操作练习时，将溴水改成碘水

D．将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后，再清洗玻璃仪器

C　[品红溶液可以用来检验SO2气体，但不能用来吸收尾气，A错误；CO还原Fe2O3后的尾气中含有少量CO气体，直接排放到空气中会造成污染，B错误；溴易挥发，而碘不易挥发，C正确；锌与稀硫酸制氢气后的废液倒入水槽会污染环境，D错误。]

6．(2018·唐山质量检测)“绿色化学”实验已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是(　　)

①实验室中收集氨气采用图甲所示装置

②实验室中做氯气与钠反应实验时采用图乙所示装置

③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验

④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应

A．②③④　 B．①②③

C．①②④ D．①③④

C　[因为氨气的密度比空气小，实验室用向下排空气法收集氨气，氨气溶于水呈弱碱性，可以使滴有酚酞的水变红，①符合“绿色化学”；氯气有毒，与钠反应后，多余的氯气被碱液吸收，②符合“绿色化学”；铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒，一氧化氮可以用气球收集，④符合“绿色化学”；浓盐酸和浓氨水都易挥发，③不符合“绿色化学”。]

7．在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率由高到低的顺序为________________(填字母)。 【导学号：97500081】

【解析】　A项原子利用率：98b651c6354de99aeb242ee63050ed37.png×100%≈42.3%；B项原子利用率：e37ddce1fb5baef1b3008053a10c9014.png×100%≈25.4%；C项原子利用率：1c151622a4757b89a2f71c602977a277.png×100%＝100%；D项原子利用率：d9c6e902da2f017310d0c269f04de5fa.png×100%≈23.7%。所以原子利用率由高到低的顺序：C>A>B>D。

【答案】　C>A>B>D

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/9893a03750e79b89680203d8ce2f0066f43364c2.html