PAGEPAGE9第5節(jié)海水資源的開發(fā)利用環(huán)境愛護(hù)和綠色化學(xué)[考試說明]1.了解海水提溴和海水資源的開發(fā)利用。2.了解常見元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。3.了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的相互關(guān)系(如化學(xué)與生活、材料、能源、環(huán)境等)。4.理解在化工生產(chǎn)中遵照“綠色化學(xué)”思想的重要性。[命題規(guī)律]本節(jié)內(nèi)容是高考的常考點(diǎn)。考查方式一般是以海水資源的開發(fā)利用為背景設(shè)計(jì)工藝流程圖，結(jié)合環(huán)境愛護(hù)和綠色化學(xué)的思想考查反應(yīng)原理在化工生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用?？键c(diǎn)1海水資源的開發(fā)利用學(xué)問梳理1.水資源的利用2．海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)氯堿工業(yè)①電解飽和NaCl溶液：(寫出化學(xué)方程式，下同)eq\o(□,\s\up4(06))2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。②產(chǎn)物制鹽酸：eq\o(□,\s\up4(07))H2＋Cl2eq\o(=,\s\up17(點(diǎn)燃))2HCl。③制漂白液：eq\o(□,\s\up4(08))Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。(2)鎂的提取①工藝流程②基本步驟及主要反應(yīng)a．制熟石灰：eq\o(□,\s\up4(09))CaCO3eq\o(=,\s\up17(高溫))CaO＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)2。b．沉淀：eq\o(□,\s\up4(10))Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓。c．酸化：eq\o(□,\s\up4(11))Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O。d．蒸發(fā)結(jié)晶：析出MgCl2·6H2O。e．脫水：在eq\o(□,\s\up4(12))氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂。f．電解：電解熔融氯化鎂制得鎂：eq\o(□,\s\up4(13))MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up17(電解))Mg＋Cl2↑。(3)溴的提?、俟に嚵鞒挞诨静襟E及主要反應(yīng)a．濃縮：海水曬鹽和海水淡化的過程中Br－得到濃縮。b．氧化：向濃縮的海水中通入Cl2，將Br－氧化為Br2，反應(yīng)的離子方程式為eq\o(□,\s\up4(14))Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。c．富集：利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣或水蒸氣，吹出的溴蒸氣用SO2汲取。反應(yīng)的化學(xué)方程式為eq\o(□,\s\up4(15))Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4。d．提取：再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴：eq\o(□,\s\up4(16))Cl2＋2HBr=Br2＋2HCl。(4)碘的提取①工藝流程eq\x(干海帶)eq\o(→,\s\up17(灼燒))eq\x(海帶灰)eq\o(→,\s\up17(浸泡))eq\x(懸濁液)eq\o(→,\s\up17(過濾))eq\x(含I－的溶液)eq\o(→,\s\up17(適量Cl2))eq\x(含I2的溶液)eq\o(→,\s\up17(加CCl4),\s\do15(萃取、分液))eq\x(碘的有機(jī)溶液)eq\o(→,\s\up17(蒸餾))eq\x(晶體碘)②兩種原理主要的化學(xué)原理：eq\o(□,\s\up4(17))Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2。主要物理原理：單質(zhì)碘用eq\o(□,\s\up4(18))苯或四氯化碳萃取，分液后用eq\o(□,\s\up4(19))蒸餾法將碘與有機(jī)溶劑分開。3．海水其他資源的開發(fā)利用(1)海水中提取的鈾和重水可用于核能的開發(fā)利用。(2)潮汐能、波浪能是有待開發(fā)的新型能源。(1)海水曬鹽得到的是粗鹽，含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)，精制后得到NaCl飽和溶液，精制時(shí)通常在其中依次加入過量的BaCl2溶液、過量的NaOH溶液和過量的Na2CO3溶液，過濾后，再加適量鹽酸調(diào)整至中性即可。(2)從海水中提取氯化鎂的工藝流程中，MgCl2·6H2O脫水制取無水MgCl2是在HCl的氣流中加熱氯化鎂晶體，以防MgCl2發(fā)生水解而得到Mg(OH)2。推斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”，錯(cuò)誤的指明錯(cuò)因。(1)向海水中加入明礬可使海水淡化從而解決淡水危機(jī)。(×)錯(cuò)因：明礬可以凈水，但不能除去海水中的鹽分使海水淡化。(2)從海水中提取物質(zhì)都必需通過化學(xué)反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)。(×)錯(cuò)因：從海水中獲得NaCl，可利用蒸發(fā)原理，為物理過程。(3)試驗(yàn)室從海帶中提取單質(zhì)碘的方法是：取樣→灼燒→溶解→過濾→萃取。(×)錯(cuò)因：碘以離子形式存在，須要加氧化劑氧化，則從海帶提取單質(zhì)碘的方法是：取樣→灼燒→溶解→過濾→氧化→萃取。(4)海水中含有鉀元素，只須要經(jīng)過物理改變就可以得到鉀單質(zhì)。(×)錯(cuò)因：海水中含有的鉀元素為鉀離子，需發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到鉀單質(zhì)。(5)氯化鎂晶體(MgCl2·6H2O)加熱失去結(jié)晶水生成MgCl2時(shí)，要在HCl的氣流中進(jìn)行。(√)錯(cuò)因：__________________________________________________________(6)從海水提取溴的工藝流程中出現(xiàn)了兩次Br－eq\o(→,\s\up17(氧化),\s\do15(Cl2))Br2的過程，這樣設(shè)計(jì)的目的是把海水中的溴元素富集。(√)錯(cuò)因：____________________________________________________________題組訓(xùn)練某?；瘜W(xué)愛好小組設(shè)計(jì)如下試驗(yàn)從濃縮的海水中提取溴。裝置示意圖和試驗(yàn)步驟如下(已知Br2的沸點(diǎn)為59℃試驗(yàn)步驟：①連接A與B，關(guān)閉活塞b、d，打開活塞a、c，向A中緩慢通入Cl2至反應(yīng)結(jié)束；②關(guān)閉活塞a、c，打開活塞b、d，向A中鼓入足量熱空氣；③進(jìn)行步驟②的同時(shí)，向B中通入足量SO2；④關(guān)閉活塞b，打開活塞a，再通過A向B中緩慢通入足量Cl2；⑤將B中所得液體進(jìn)行蒸餾，收集液溴?；卮鹣铝袉栴}：(1)試驗(yàn)室中用KMnO4和濃鹽酸制備氯氣的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________。(2)步驟②中鼓入熱空氣的作用為________________________________。(3)步驟③B中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為_________________________。(4)此試驗(yàn)中尾氣可用________(填字母序號(hào))汲取處理。a．水 b．濃硫酸c．NaOH溶液 d．飽和NaCl溶液e．飽和Na2CO3溶液答案(1)2KMnO4＋16HCl(濃)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O(2)使A中生成的Br2隨熱空氣進(jìn)入B中(3)Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)(4)ce解析(1)試驗(yàn)室中用KMnO4和濃鹽酸制備氯氣時(shí)不需加熱。(2)步驟②鼓入熱空氣的作用為將A中生成的Br2吹入B中。(3)步驟③B中發(fā)生的主要反應(yīng)是Br2被SO2還原為Br－，離子方程式為Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)。(4)尾氣中含可能沒有反應(yīng)完的Cl2、SO2，還有HBr，可用堿性溶液汲取?？键c(diǎn)2環(huán)境愛護(hù)和綠色化學(xué)學(xué)問梳理1.常見的環(huán)境污染問題(1)酸雨(pH<eq\o(□,\s\up4(01))5.6)：主要是eq\o(□,\s\up4(02))SO2和eq\o(□,\s\up4(03))氮氧化合物造成的。(2)光化學(xué)煙霧：主要是eq\o(□,\s\up4(04))氮氧化合物、eq\o(□,\s\up4(05))碳?xì)浠衔镌斐傻摹?3)臭氧空洞：主要是eq\o(□,\s\up4(06))氟氯代烴和氮氧化合物等的排放引起的。(4)溫室效應(yīng)：主要是大氣中eq\o(□,\s\up4(07))CO2等含量的上升造成的。(5)白色污染：主要是eq\o(□,\s\up4(08))聚乙烯、聚氯乙烯等難降解的塑料等大量運(yùn)用引起的。(6)赤潮、水華：含eq\o(□,\s\up4(09))磷洗衣粉的大量運(yùn)用、工農(nóng)業(yè)及城市生活污水的隨意排放引起的。(7)居室污染：建筑、裝修材料揮發(fā)出的eq\o(□,\s\up4(10))甲醛、苯、甲苯等引起的。(8)霧霾：SO2、氮氧化物和可吸入顆粒物(PM2.5)等引起的。2．綠色化學(xué)(1)CO2不屬于污染性氣體，但對(duì)環(huán)境會(huì)造成影響，如：溫室效應(yīng)。(2)環(huán)境污染的防治措施有：合理規(guī)劃工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)布局；調(diào)整能源結(jié)構(gòu)；限制“三廢(廢水、廢渣、廢氣)”的排放，工業(yè)“三廢”排放時(shí)要凈化處理，達(dá)標(biāo)后再排。推斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”，錯(cuò)誤的指明錯(cuò)因。(1)運(yùn)用無磷洗衣粉，可徹底解決水體富養(yǎng)分化。(×)錯(cuò)因：含磷洗衣粉的運(yùn)用只是造成水體富養(yǎng)分化的緣由之一。(2)將廢電池深埋，可以避開其中的重金屬污染。(×)錯(cuò)因：深埋廢舊電池，會(huì)造成地下水、土壤的污染。(3)CO2、NO2和SO2都會(huì)導(dǎo)致酸雨的形成。(×)錯(cuò)因：CO2過多會(huì)引起溫室效應(yīng)，與酸雨無關(guān)。(4)CO2、CH4、N2都是造成溫室效應(yīng)的氣體。(×)錯(cuò)因：N2不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)。(5)酸雨是pH<7的雨水。(×)錯(cuò)因：pH<5.6的雨水稱為酸雨。(6)田間焚燒秸稈可削減土壤廢棄物污染。(×)錯(cuò)因：田間焚燒秸稈，不僅造成資源奢侈、環(huán)境污染，而且極易引發(fā)水災(zāi)等。題組訓(xùn)練1.酸雨形成的示意圖如圖。下列說法中，不正確的是()A．汽車尾氣是導(dǎo)致酸雨的緣由之一B．酸雨會(huì)使土壤、湖泊酸化C．酸雨形成中不涉及氧化還原反應(yīng)D．燃煤中加入石灰石可防治酸雨答案C解析汽車尾氣產(chǎn)生的氮氧化物可形成硝酸型酸雨，A正確；空氣中的N2先轉(zhuǎn)化為NO，再轉(zhuǎn)化為NO2，最終轉(zhuǎn)化為HNO3，發(fā)生的都是氧化還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；燃煤中加入石灰石，SO2最終轉(zhuǎn)化為CaSO4，D正確。2．下列生產(chǎn)工藝能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”“節(jié)能環(huán)保”思想的是()A．火力發(fā)電：在燃煤中加入適量生石灰B．工業(yè)制硫酸：提高尾氣排放的煙囪高度C．工業(yè)制氫氣：用自然氣發(fā)電再電解水D．工業(yè)制膽礬：將濃硫酸與銅反應(yīng)后的溶液蒸發(fā)、結(jié)晶答案A解析在燃煤中加入適量生石灰，能夠起到固硫的作用，削減SO2的排放，只有A符合。高考真題實(shí)戰(zhàn)1.(2024·全國卷Ⅱ)探討表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時(shí)與大氣中的氨有關(guān)(如下圖所示)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．霧和霾的分散劑相同B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨C．NH3是形成無機(jī)顆粒物的催化劑D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān)答案C解析霧的分散劑是空氣，分散質(zhì)是水。霾的分散劑是空氣，分散質(zhì)是固體顆粒。因此霧和霾的分散劑相同，A正確；由于氮氧化物和二氧化硫轉(zhuǎn)化為銨鹽形成無機(jī)顆粒物，因此霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨，B正確；NH3作為反應(yīng)物參與反應(yīng)轉(zhuǎn)化為銨鹽，因此NH3不是形成無機(jī)顆粒物的催化劑，C錯(cuò)誤；氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時(shí)與大氣中的氨有關(guān)，由于氮肥會(huì)釋放出氨氣，因此霧霾的形成與過度施用氮肥有關(guān)，D正確。2．(2024·全國卷Ⅲ)化學(xué)與生活親密相關(guān)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．PM2.5是指粒徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物B．綠色化學(xué)要求從源頭上消退或削減生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染C．燃煤中加入CaO可以削減酸雨的形成及溫室氣體的排放D．自然氣和液化石油氣是我國目前推廣運(yùn)用的清潔燃料答案C解析燃煤中加入CaO是為了除去煤燃燒生成的SO2，可削減酸雨的形成，但不能削減溫室氣體的排放。3．(2024·江蘇高考)2024年世界地球日我國的主題為“節(jié)約集約利用資源，提倡綠色簡約生活”。下列做法應(yīng)提倡的是()A．夏天設(shè)定空調(diào)溫度盡可能的低B．推廣運(yùn)用一次性塑料袋和紙巾C．少開私家車多乘公共交通工具D．對(duì)商品進(jìn)行豪華包裝促進(jìn)銷售答案C解析A項(xiàng)，夏天空調(diào)溫度設(shè)定的越低，耗電越多，不應(yīng)提倡。B項(xiàng)，一次性塑料袋難以降解，會(huì)污染環(huán)境，運(yùn)用一次性紙巾不能節(jié)約資源，均不應(yīng)提倡。C項(xiàng)，少開私家車多乘公共交通工具可以節(jié)能減排，應(yīng)提倡。D項(xiàng)，豪華包裝奢侈資源，不應(yīng)提倡。4．(2024·全國卷Ⅱ)下列有關(guān)燃料的說法錯(cuò)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(huì)造成大氣污染C．以液化石油氣代替燃油可削減大氣污染D．燃料不完全燃燒排放的CO是大氣污染物之一答案B解析燃料燃燒產(chǎn)生的CO2是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w之一，A正確；化石燃料完全燃燒生成的SO2屬于大氣污染物，B錯(cuò)誤；液化石油氣含碳量比燃油低，用液化石油氣代替燃油能削減大氣污染，C正確；CO是大氣污染物之一，D正確。5．(2024·浙江高考)為落實(shí)“五水共治”，某工廠擬綜合處理含NHeq\o\al(＋,4)廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分)，設(shè)計(jì)了如下流程：下列說法不正確的是()A．固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B．X可以是空氣，且需過量C．捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD．處理含NHeq\o\al(＋,4)廢水時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋NOeq\o\al(－,2)=N2↑＋2H2O答案B解析依據(jù)題中的流程，可以得出固體1為CaCO3、CaSO3和過量的Ca