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1、第五节 海水资源的开发利用 环境保护与绿色化学,一、海水资源的综合利用 1.海水水资源的利用 (1)海水淡化 海水 淡水 (2)利用海水进行循环冷却。,2.海水化学资源的综合利用 (1)氯碱工业 电解食盐水的化学方程式为： _。 (2)海水提镁 先将海水中的镁富集，再电解熔融氯化镁。 最后一步反应：_。,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,MgCl2(熔融) Mg+Cl2,(3)海水提溴 先将海水中的溴富集，再通过氧化还原反应将溴提取出来。 最后一步反应：_。,2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,二、环境保护与绿色化学 1.常见的环境污染问题,5.6,SO2,氮氧化物和碳氢 化合物
2、,汽车尾气,NOx和氟氯烃,二氧化碳,废旧塑料,磷,氮,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”。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,3.绿色化学 (1)核心：利用化学原理_ _。 (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_。,从源头上减少和消除工业生产对环,境的污染,100%,1.蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠。( ) 【分析】电解食盐水得
3、到的是NaOH、H2和Cl2，得不到Na，电解熔融氯化钠才能得到钠。 2.海水提溴的过程中不发生氧化还原反应。 ( ) 【分析】海水中的溴以Br-的形式存在，利用氯气将其氧化才能得到Br2。,3.开发核能、太阳能等新能源，推广使用甲醇汽油，使用无磷 洗涤剂都可直接降低碳排放。( ) 【分析】使用无磷洗涤剂不能直接降低碳排放，但可以有效地 减轻水华和赤潮的产生。 4.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理。( ) 【分析】绿色化学的核心是从源头上减少和消除工业生产对环 境的污染。,5.垃圾的焚烧填埋是垃圾处理的发展方向。 ( ) 【分析】垃圾的分类回收、循环利用是垃圾处理的发展方向。,海
4、水资源的综合利用 1.氯碱工业 (1)生产流程,(2)产物及其用途 阴极产物是NaOH和H2，阳极产物是Cl2。 产物可用于制备盐酸、纯碱、农药和漂白剂等。,2.海水提镁 (1)生产流程,+,盐酸、浓缩,循环,(2)基本步骤及主要反应： 制熟石灰：CaCO3 CaO+CO2， CaO+H2O=Ca(OH)2。 沉淀:Mg2+2OH- =Mg(OH)2。 酸化：Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O。 蒸发结晶：析出MgCl26H2O。 脱水：在氯化氢环境中使MgCl26H2O脱水制得无水氯化镁。 电解：电解熔融氯化镁制得镁。,3.海水提溴 (1)生产流程 (2)主要反应 2Br-+Cl
5、2=2Cl-+Br2 SO2+Br2+2H2O=4H+2Br-+,粗溴水,【高考警示钟】 (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。,【典例1】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。,试回答下列问题： (1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+
6、、 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： 粗盐中加入过量的Na2CO3溶液：_ _。 滤液中加入盐酸至溶液呈中性：_ _。,(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。 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_。 从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳的目的是 _。 电解氯化镁的化学方程式是_。,在生产中，常涉及
7、反应MgCl26H2O=MgCl2+6H2O，该反应需要在HCl气氛中才能顺利完成，其理由是_。 (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。 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。,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 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
8、项目是_。,【解题指南】解答本题注意以下两点： (1)精制食盐水的过程中各种试剂的作用。 (2)氯碱工业、海水提镁、海水提溴的生产流程，明确各步的化学反应原理。,【解析】(1)过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的 Na2CO3溶液的作用分别是除 、除Mg2+、除Ca2+和过量的 Ba2+。过滤后在滤液中加入适量盐酸的作用是除去过量的OH- 和 。故粗盐中加入过量的Na2CO3溶液发生的反应为： ；在滤液中 加入盐酸至溶液呈中性发生的反应为： (2)电解饱和食盐水的化学方程式是：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2。,(3)从充分利用当地海洋化学资源，提高生产与经济效益的角
9、度考虑，制取石灰乳的原料是贝壳。 加石灰乳的作用是富集Mg2+，制取Mg(OH)2。 电解熔融氯化镁的化学方程式是 MgCl2(熔融) Mg+Cl2。 MgCl2在加热时水解程度较大，通入HCl可抑制Mg2+水解。,(4)生成溴单质的离子方程式是：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-，利用溴易挥发的性质，通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出。 电解NaCl溶液、电解熔融的MgCl2均可制得Cl2。 利用氯气的性质可增加生产项目：生产盐酸、制漂白粉(或漂粉精)、消毒液等。,答案：(1) (2)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 (3)贝壳 制取氢氧化镁 MgCl2(熔融) Mg+Cl2 抑制
10、MgCl2(Mg2+)水解,(4)2Br-+Cl2=Br2+2Cl- 通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出 挥发 B、C 生产盐酸、制漂白粉或消毒液等(回答一项即可),【互动探究】(1)精制食盐水的过程中，下列操作顺序是否可行？ 过量的NaOH溶液过量的BaCl2溶液过量的Na2CO3溶液过滤适量盐酸 过量的Na2CO3溶液过量的NaOH溶液过量的BaCl2溶液过滤适量盐酸 过量的BaCl2溶液过量的Na2CO3溶液过量的NaOH溶液过滤适量盐酸 提示：可行，不可行。中无法除去过量的Ba2+，Na2CO3溶液必须放在BaCl2溶液之后加入。,(2)若利用萃取、分液的方法提取水溶液中的溴单质下列溶剂可
11、否使用？ 四氯化碳 酒精 苯 直馏汽油 提示：可用，不可用。因为酒精与水互溶不分层，不能用于分液。注意不能使用裂化汽油，其含有的烯烃能与溴发生加成反应。,【变式备选】在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用如图所示的工艺流程生产单质碘：,(1)步骤加铁粉的目的是_。 (2)写出步骤中反应的离子方程式_ _。 (3)上述生产流程中，可以循环利用的副产物是_。 (4)操作的名称是_，选用的试剂是_。,【解析】反应原理为I- AgI FeI2 I2 提纯I2，整个过程中单质Ag可以循环使用。 答案：(1)使碘化银转化成碘化亚铁(FeI2)和单质银(或将难溶的碘化银转化成可溶的碘化亚铁)
12、(2) (3)Ag (4)萃取、分液 CCl4,环境污染的分类与防治、绿色化学 1.环境污染的分类与防治,2.绿色化学思想 (1)绿色化学的含义,反应物,反应产物,反应过程,(2)绿色化学的基本原则 防止污染的产生优于治理产生的污染； 原子经济性(设计的合成方法应将反应过程中所用的材料尽可能全部转化到最终产品中)即原子的利用率达到100%。 原子的利用率= 应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源(在常温、常压下进行)。,【高考警示钟】 (1)绿色化学思想从源头上治理污染。有些治理污染的方法不一定符合绿色化学理念，如在土壤中施加石灰不能避免酸雨，使化石燃料充分燃烧不能减少二氧化
13、硫的排放。 (2)注意下列做法不利于环境保护： 工厂将烟囱建高。 将有污染的工厂迁移到农村。 将垃圾焚烧处理。 不加限制地增加私家车数量。,【典例2】“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的温室气体。因此，控制和治理CO2在大气中的含量是解决温室效应的有效途径。 (1)下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的是_(填序号)。 减少化石燃料的使用 植树造林，增大植被面积 采用节能技术 利用太阳能、风能,(2)将CO2转化成有机物可实现碳循环。CO2转化为有机物有如下反应： a.6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 b.CO2+3H2 CH3OH+H2O c.CO2+CH4 CH3COOH d.2CO2+6H2 H2CCH2+4H2O 以上反应中，最节能的是_，原子利用率最高的是_。(填字母),(3)为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促进燃料循环使用的构想(如图)。,这种构想或方案可用如下反应表示： 2CO2 2CO+O2 2H2O 2H2+O2 CO+2H2 CH3OH CO2+2H2O CH4+2O2 a.根据上述反应历程，该方案的主要目的是 _
