海洋化学资源复习教案(鲁教版)
一、海水中的物质
1.海水中最多的物质是水,最多的盐是氯化钠。
2.海水制镁的原理:海水或卤水氢氧化镁氯化镁镁。
转化中的化学方程式:①MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2;②Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;③MgCl2Mg+Cl2↑。
海水中本来就有氯化镁,为什么还要经过这些反应提取呢?
答案:海水中氯化镁的含量很低,经过这些反应可以将氯化镁富集并除去其中的杂质。
二、海底矿物
1.海底矿产资源:海底蕴藏着大量的煤、石油、天然气等化石燃料,还有锰结核、海滨矿砂和沙砾等矿产以及未来的新能源——可燃冰。
2.保护海洋资源:为保护人类共有的海洋资源,世界各国采取了多种措施,如海洋环境立法、建立海洋自然保护区、加强海洋环境监测、提高消除污染的技术水平等。
三、海水淡化
最常用的海水淡化方法是蒸馏,目前多采用多级闪急蒸馏法。
一、海水提镁
海水提镁大体包括3个环节:(1)碱的制取——贝壳高温分解产生CaO,再与水反应得碱。(2)Mg2+的浓缩——海水加碱,得氢氧化镁沉淀,将沉淀分离出来,再加盐酸,得到浓的MgCl2溶液。(3)Mg的制取——MgCl2溶液经过蒸发、浓缩、干燥,得到MgCl2固体,电解熔融的MgCl2得到Mg。
【例题1】 下列是海水制镁的工业过程:
氢氧化镁氯化镁
下列有关叙述错误的是( )。
A.转化①是物理变化
B.转化①和②实际上是从海水中提纯氯化镁的过程
C.转化①发生的反应为MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2
D.因为海水中也含有氯化镁,所以将海水直接通电也可以制得金属镁
解析:第一步反应的化学方程式为MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2,第二步反应的化学方程式为Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O,第三步反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
答案:AD
二、海水淡化法
(1)蒸馏:通过加热蒸发而将液体从溶液中分离出来的一种方法,用于分离液体混合物。
实验室蒸馏中注意的问题:①检验装置气密性;②
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为了使水蒸气迅速冷凝,可将从导管中出来的水蒸气通入试管中,然后将试管放入盛有冷水的烧杯冷凝。
(2)多级闪急蒸馏法:利用水的沸点随压强减小而降低,设计了一种压强逐渐降低的蒸发室,将它们连通在一起。当高温海水从它们中间穿过时,就会被瞬间蒸发,变为水蒸气,水蒸气经冷凝成为淡水。
【例题2】 用下图所示装置进行的实验是( )。
A.过滤 B.蒸发 C.蒸馏 D.溶解
思路点拨:海水淡化实际上是混合物的分离,解题中要注意混合物分离方法的使用范围。例如蒸馏是利用液体沸点的不同而实现液体间的分离的。
解析:海水淡化常用方法是蒸发海水法,工业上是多级闪急蒸馏法,其原理都是利用物质的沸点不同而实现物质分离的。蒸馏需要蒸馏烧瓶、酒精灯、温度计以及冷凝管和接收器等。
答案:C
1.被科学家誉为“21世纪能源”的是( )。
A.煤 B.石油 C.天然气 D.可燃冰
2.海水淡化最常用的方法是( )。
A.过滤法 B.蒸馏法 C.结晶法 D.膜淡化法
3.海洋是人类丰富的资源宝库。下列措施不属于保护海洋环境,也不属于合理利用海洋资源的是( )。
A.禁止向大海排放污水 B.建立海洋自然保护区
C.海水淡化 D.船舶垃圾直接倾倒入海中
4.水是生命之源,海洋是生命的摇篮。请回答下面关于海洋的几个问题。
(1)海水中资源丰富,其中含量最多的金属元素是________(填元素符号)。
(2)海水淡化是国际上研究的热点问题,我国科学家在利用高分子膜进行海水淡化的研究上取得了一些成绩。如图所示,右侧为海水,左侧为经过一段时间后由右侧经高分子膜渗透得到的淡水,分析高分子膜必须具有的性质是________(填一条即可)。
5.利用海水可以制备金属单质,其流程如下图所示:
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(1)步骤③中涉及的化学反应方程式为______________________________________
____________________。
(2)通过以下步骤可以制取金属Y:
―→
步骤④中涉及的化学反应方程式为________________;该反应的类型为________。
参考答案
1. 答案:D
2. 答案:B
3. 答案:D
4. 答案:(1)Na (2)只能让水分子通过
5. 答案:(1)Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
(2)MgCl2Mg+Cl2↑ 分解反应
1.水是生命的源泉,是人类宝贵的资源。它有时能幻作朵朵白云,有时能化为绵绵细雨。下列过程中,你认为水分子发生了变化的是( )。
A.水蒸气遇冷凝结成水
B.蔗糖和水混合后得到糖水
C.水通电变成氢气和氧气
D.多级闪急蒸馏法淡化海水
2.为使湖泊的水质进一步改善,水变得更清,保护好现有的水资源。作为一名中学生,你认为下列做法中不合理的是( )。
A.向居民宣传生活污水集中处理、排放的重要性
B.游玩时将吃剩的食品连同包装袋丢入湖内喂鱼
C.在湖边多种植树木
D.使用无磷洗衣粉
3.下列关于海水提取镁盐来制取镁的过程中,叙述正确的是( )。
A.直接蒸发海水得到氯化镁
B.将石灰乳加入海水或卤水中沉淀出氢氧化镁
C.电解氯化镁溶液
D.利用钠将氯化镁中的镁置换出来
4.为了区别海水和淡水,可分别加入下列试剂中的( )。
A.澄清石灰水 B.硝酸银溶液
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C.酚酞试液 D.石蕊试液
5.中国倡导构建“和谐海洋”,与世界共享发展,保护海洋环境是构建“和谐海洋”的一部分。下列措施符合这一主题的是( )。
①增建污水处理厂 ②加大沿海及河流两岸的绿化 ③禁止企业以煤炭为燃料进行生产 ④严禁停靠在港口的运煤、运油船舶将清洗船舱的水直接排入海中 ⑤禁止海洋捕捞和海水养殖
A.①②③ B.②③④ C.②③⑤ D.①②④
6.下图表示的是海水中溶解的盐分中各种离子的质量分数。请你根据图示回答下列问题:
海水中溶解的盐分
(1)海水中含量最多的金属离子是________________离子。
(2)镁离子的含量为________________。
(3)其中含量最多的非金属离子和含量第二(金属元素中)的金属离子形成的化合物的化学式是________________。
(4)图中给出的六种离子可以形成________________种盐,含量最多的盐是____________。
7.某自来水厂用源水处理成自来水的流程如下:
(1)加入活性炭的作用是________;如果没有活性炭,常加入________来净水。
(2)实验室中,静置、吸附、过滤、蒸馏等操作中可以降低水硬度的是________。
(3)若该地区源水中含有较多的MgCl2,请写出在源水处理流程中加入CaO时有关化学方程式:①________________;②________________。
8.海洋是人类的宝库,其中海水占地球总水量的96.53%。对海水进行科学的处理,能为人类提供许多有益的产品。
(1)海水属于________(选填“纯净物”或“混合物”)。
(2)蒸馏法是海水淡化的主要技术之一,即将海水汽化,水蒸气经冷却而得到高纯度淡水,由此可判断蒸馏是________(选填“物理”或“化学”)变化。
(3)将海水经过处理变成不含其他杂质的饱和食盐水,通过电解可制得烧碱等化工产品,化学反应为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。若需要通过电解制得烧碱400 t,理论上应消耗食盐多少吨?
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9.下列说法正确的是( )。
A.从海水中提取金属镁,涉及的反应类型有复分解反应和分解反应
B.“可燃冰”是在低温、低压条件下形成的冰状固体,是一种化合物
C.蒸馏法和煤的焦化类似,都属物理变化
D.“可燃冰”燃烧后几乎不产生任何残渣和废弃物
10.地球上的大部分水是以海水的形式存在的,若能找到海水淡化的大规模生产方法,将会极大地缓解目前人类面临的水资源日益紧张的状况。下列关于海水淡化的方法在原理上最可行的是( )。
A.加明矾使海水的盐分沉淀而淡化
B.利用太阳能将海水蒸馏淡化
C.在一定条件下将海水缓慢凝固获取淡水
D.选择一种特殊的膜,在一定条件下使海水中较小的水分子通过,而其中较大的溶质微粒不能通过,从而使溶剂水与溶质分离
11.据报道,科学家在深海发现了一种外表像冰的固态物质,这种物质的成分是甲烷水合物(CH4·xH2O),称为可燃冰。通常状况下,这种物质不稳定、易分解、易燃,在低温或高压下呈固态。其储量超过煤和石油的总储量,是很有前途的待开发能源。
(1)请你分析可燃冰作为能源有什么优点?
________________________________________________________________________。
(2)科学家对在我国南海海域发现的可燃冰的组分进行研究后,测得其含碳的质量分数为7.5%,则x的值为____________。
(3)测得这种晶体的结构为平均每46个水分子建8个笼,每个笼中容一个甲烷分子或一个单独的水分子,则在这种晶体中共含____________种分子。若每8个笼容有6个甲烷和2个水分子,则在这8个笼组成的整体中,甲烷与水的分子个数比是____________。
12.厦门市正在建设海水淡化厂。下图是小红制作的海水综合利用图,请填空:
(1)海水中还有一种最重要的物质没有在上图中列出,其化学式为________;
(2)选择上图中的物质,将其化学式填入下表(各举一例):
物质类别
酸
碱
盐
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化学式
(3)以上图中的物质为原料(可配合其他化学原料)制取上图中没有的物质,请写出一个符合要求的化学方程式:_________________________________________________;
(4)厦门市年人均水量为871 m3,只有全国年人均的40%,福建省年人均的25%,远低于国际年人均水资源的警戒线1 700 m3,有专家建议该市可从空中和海水中获得水资源;
①从空气中取水是________(填“物理”或“化学”)变化,理由是_________________;
②从海水淡化厂排出的高浓度盐溶液也是污染物,你认为应该如何处理?___________。
参考答案
1. 解析:若水分子发生变化,则表示有新分子生成,即该变化为化学变化。水通电生成氢气和氧气,水分子变成了氢分子和氧分子。
答案:C
2. 解析:将食品连同包装袋丢入水中,会造成湖水污染,不利于保护水资源。
答案:B
3. 解析:海水中溶有多种物质,直接蒸发海水主要得到粗盐,A错误;制镁时电解的是熔融氯化镁,而不是氯化镁溶液,C错误;钠活泼性强,能与水反应,不能用钠置换氯化镁中的镁,D错误。
答案:B
4. 解析:海水中含有氯离子,遇硝酸银溶液会产生白色的氯化银沉淀,据此可检验海水和淡水。
答案:B
5. 答案:D
6. 解析:由图示可知,海水中含量最多的金属离子为Na+,质量分数为30.61%,镁离子的含量为3.69%;含量最多的非金属离子为Cl-,含量第二(金属元素中)的金属离子为Mg2+,它们形成化合物的化学式为MgCl2;图中给出的六种离子可以形成如下八种盐:NaCl、Na2SO4、MgCl2、MgSO4、CaCl2、CaSO4、KCl、K2SO4,其中含量最多的盐为NaCl。
答案:(1)钠或Na+ (2)3.69% (3)MgCl2 (4)8 NaCl
7. 解析:活性炭具有吸附性,可以吸附异味和色素等杂质;明矾有净水作用,可用来沉降部分不溶性杂质;蒸馏过程可除去水中的钙、镁离子,从而降低水的硬度;CaO与水反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2与MgCl2反应生成Mg(OH)2沉淀和CaCl2,依次可写出反应的化学方程式。
答案:(1)吸附杂质 明矾 (2)蒸馏 (3)①CaO+H2O===Ca(OH)2 ②Ca(OH)2+MgCl2===Mg(OH)2↓+CaCl2
8. 答案:(1)混合物 (2)物理
(3)设理论上应消耗食盐的质量为x
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
117 80
x 400 t
,x=585 t
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答:略
9. 解析:从海水中提取镁的反应中,石灰乳与氯化镁以及氢氧化镁与盐酸反应属于复分解反应,电解熔融氯化镁属于分解反应,A正确;“可燃冰”是天然气在海底低温、高压条件下形成的冰一样的固体,属混合物,B错误;焦化是把煤隔绝空气加强热,从而使其分解的过程,属化学变化,C错误;“可燃冰”燃烧产物为二氧化碳和水,几乎不产生任何残渣和废弃物,D正确。
答案:AD
10. 解析:明矾能使海水中的小颗粒不溶性杂质凝聚沉淀,但无法使海水中的可溶性盐分沉淀;利用太阳能蒸馏淡化海水速度慢,操作难度大;将海水缓慢凝固获取淡水需消耗大量能源且不易操作;利用膜法淡化海水操作简便,在原理上最可行。
答案:D
11. 解析:(1)根据题目信息及所学甲烷知识可知,可燃冰在海底储量丰富,易燃烧,燃烧产物为二氧化碳和水,是一种清洁能源,在低温或高压下呈固态,便于运输。(2)根据题意:×100%=7.5%,x=8。(3)这种晶体中含有甲烷分子和水分子;每8个笼由46个水分子构成,笼中还有2个水分子,共48个水分子和6个甲烷分子,故水与甲烷的分子个数比为48∶6=8∶1。
答案:(1)储量大、对环境友好、低温下为固态方便运输、用时易液化,燃烧污染小等 (2)8 (3)两 1∶8
12. 解析:(1)海水中含量最多的物质为水。(2)图中所列出的物质中,盐酸是酸,氢氧化镁为碱,氯化镁、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、溴化钾等均为盐。(3)利用图中物质为原料制取图中没有的物质,比较简单的反应为镁和盐酸制取氢气。(4)从空气中取水是将水蒸气冷凝,该变化过程无新物质生成,属于物理变化;海水淡化厂排出的高浓度盐溶液中含有很多有用物质,如盐类等,可提取出有用的物质进行综合利用。
答案:(1)H2O (2)HCl Mg(OH)2 NaCl(MgCl2或KCl或Na2SO4或KBr)
(3)Mg+2HCl===MgCl2+H2↑(其他合理答案也可)
(4)①物理 没有生成新物质
②提取出有用的物质进行综合利用(答案合理即可)
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