2023统考版高考化学一轮第四章非金属及其化合物第5讲海水资源的开发利用环境保护和绿色化学课件

第5讲　海水资源的开发利用环境保护和绿色化学\n考点一考点二真题演练\n【考纲要求】1.了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。2.了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境、生命过程、信息技术的关系等)。3.了解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。\n考点一　海水资源的综合利用\n基础梳理·自我排查1.水资源的利用淡化循环冷却蒸馏离子交换\n2．海水中化学资源的开发利用(1)氯碱工业①电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)_______________________________________；②产物制盐酸：_______________________________________；③制漂白液：________________________________________。2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑H2＋Cl22HClCl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O\n海水Mg(OH)2______(溶液)MgCl2·6H2O______Mg。(3)海水提溴海水(酸化)____HBrBr2(液)。MgCl2MgCl2Br2\n(4)海带提碘①工艺流程②两种原理a．主要的化学原理：_______________________。b．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。Cl2＋2KI===2KCl＋I2\n3．海水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：________。(2)潮汐能、波浪能是有待开发的新型能源。铀和重水\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等()(2)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现()(3)实验室从海带中提取单质碘的方法是：取样→灼烧→溶解→过滤→萃取()(4)海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应()(5)将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁()(6)碘是人体必需的微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物()××××××\n微点拨海水蒸馏原理装置图及注意事项：注意以下几点：(1)温度计水银球的位置是否位于支管口(2)水流方向是否为自下而上(3)为防止暴沸应加碎瓷片或沸石(4)应垫石棉网对蒸馏烧瓶加热\n考点专练·层级突破练点一提取碘的实验1．从海带中提取碘的实验过程涉及下列操作，其中正确的是()答案：D\n解析：灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C项错误。\n2．为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案，下列说法正确的是()A．①中反应的离子方程式：2I－＋H2O2===I2＋2OH－B．②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出C．③中得到的上层溶液中含有I－D．操作Z的名称是加热答案：C\n解析：A项，反应为酸性环境，①中反应的离子方程式：2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O，故A错误；B项，四氯化碳比水密度大，在下层，②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口倒出，故B错误；D项，操作Z的名称是过滤，故D错误。\n练点二海水综合利用的流程分析\n3．根据如图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是()已知：MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。A．过程①的提纯是物理过程，过程②通过氧化还原反应可产生2种单质B．在过程③中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2C.在过程④、⑥反应中每氧化0.2molBr－需消耗2.24LCl2D．过程⑤反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题答案：D\n解析：A项，过程①涉及Mg2＋、、的沉淀，属于化学过程，错误；B项，由已知条件知直接灼烧MgCl2·6H2O得不到无水MgCl2，错误；C项，未指明温度和压强，错误；D项正确。\n4．从淡化海水中提取溴的流程如下：下列有关说法不正确的是()A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C．工业上每获得1molBr2，需要消耗Cl244.8LD．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏答案：C\n解析：Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正确；步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴的强，利用置换反应制取Br2，B正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2，故制取1molBr2消耗2mol氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得纯净的溴，D正确。\n练后归纳解答海水的工艺流程题目应注意的几点(1)在过程中往往用到结晶、过滤、萃取、分液、蒸馏等实验操作，注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。(2)在制备过程中，涉及氧化还原反应、电解反应、水解平衡等化学原理。(3)读懂流程图，抓住物质的流入、流出、挖掘反应条件和重要数据。(4)绿色化学，使用无污染的物质、减少或不排放污染物、物质的循环使用。\n考点二　环境保护与绿色化学\n基础梳理·自我排查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______，以及工农业生产和人类生活所造成的环境______。(2)“三废”：主要是指______________。(3)大气污染物的来源化石燃料的燃烧和工业生产过程中的废气及其携带的颗粒物。破坏污染废气、废水和废渣\n(4)常见环境污染问题SO2和NOxNOx和碳氢化合物氟氯代烃CO2、CH4\n(5)环境保护的措施①工业废气携带颗粒物的回收利用。②工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含氮、磷洗涤剂。③回收、限制难降解塑料，研制________塑料。可降解\n2．绿色化学减少和消除100%\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)减少CO2的排放，可以减少酸雨的产生()(2)减少机动车尾气的排放，可有效降低雾霾的发生()(3)大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的重要因素()(4)和CO2反应生成可降解聚合物，该反应符合绿色化学的原则()(5)CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体()(6)使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化问题()(7)使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一()(8)采取“静电除尘”“燃烧固硫”“汽车尾气催化净化”等方法，提高空气质量()×××√√√√√\n微点拨1．正常雨水也显酸性，只有pH＜5.6才是酸雨。2．CO2不属于污染性气体，但对环境会造成影响，如：温室效应。3．绿色化学要注意原料、副产物是否污染境，原子利用率是否100%。\n考点专练·层级突破练点一环境问题1．环境污染已严重危害人类的生活。下列对应关系正确的是()选项环境问题造成环境问题的主要物质A酸雨O3B温室效应CO2C南极臭氧层空洞SO3D光化学烟雾N2答案：B解析：造成酸雨的是SO2和氮氧化物，造成温室效应的主要是CO2，造成臭氧层空洞的主要是汽车尾气、氟氯烃气体的排放，造成光化学烟雾的主要是氮氧化合物。\n2.三位美国科学家因在氟利昂和臭氧层方面的工作获得诺贝尔化学奖，他们的研究提示了大气中臭氧层被破坏的机理，由下图可知()A．日光在反应中作催化剂B．过氧化氯是一种很稳定的物质C．过氧化氯的结构式为O—Cl—Cl—OD．臭氧分子最终转变成氧气分子答案：D\n解析：日光只是外因，并不是催化剂，过氧化氯见光分解，并不稳定，过氧化氯的结构式是Cl—O—O—Cl。\n3．当前，汽车尾气已经成为许多城市空气的主要污染源。研究表明，含TiO2的混凝土或沥青可以部分消除汽车尾气中的氮氧化物，其原理如下：下列关于该“消除”过程的叙述不正确的是()A．部分光能转变为化学能B．消除总变化为NOx＋O2＋H2O―→HNO3C．消除反应能全天候发生D．使用纳米TiO2的消除效率更高答案：C\n解析：由流程知，部分光能转变为化学能，故A正确；由流程知，氧气、水和NOx参与反应最后生成硝酸，所以消除总变化为NOx＋O2＋H2O―→HNO3，故B正确；消除反应只能在白天发生，故C错误；使用纳米TiO2能增加接触面积，消除效率更高，故D正确。\n练后归纳1．认识雾霾雾霾——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。\n2．各种非金属元素的化合物对环境的影响元素化合物主要来源对环境的影响CCO2化石燃料燃烧温室效应碳氢化合物石油开采、植物腐败温室效应、光化学烟雾NNOx汽车尾气硝酸型酸雨、臭氧空洞、光化学烟雾铵盐、硝酸盐化肥、农药、洗涤剂水体富营养化：赤潮、水华SSO2、SO3煤的燃烧硫酸型酸雨F、Cl氟氯烃空调、冰箱制冷剂臭氧空洞P磷酸盐洗涤剂水体富营养化：赤潮、水华\n练点二“绿色化学”思想4．在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成===的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有()A．CO和CH3OHB．CO2和H2OC．H2和CO2D．CH3OH和H2答案：A解析：从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3C≡CH＋其他的反应物―→CH2===C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合符合题意。\n5．以下是与绿色化学、环境保护和人类健康息息相关的三个主题，请根据已知信息回答有关问题：(1)下列制备氯乙烷的反应中原子经济性最高的是(可多选)________。A.CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2ClB．CH3CH2OH＋HCl―→CH3CH2Cl＋H2OC．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HClD．CH2===CHCl＋H2CH3CH2Cl由上述四个反应可归纳出，原子经济性高的是________反应(填反应类型)。AD加成\n(2)有毒物质的无害化也是绿色化学研究的内容之一。ClO2是一种性能优良的消毒剂，还可将废水中少量的S2－、和CN－等有毒有害的还原性酸根离子氧化而去除。请写出用ClO2将废水中剧毒的CN－氧化成无毒气体的离子方程式_________________________________，并说明该方法的优点________________________________。2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－产生了无毒的CO2，无毒无害的N2\n(3)下图为某饮用水厂从天然水制备纯净水(去离子水)的工艺流程示意图：活性炭的作用是_________________________________；O3消毒的优点是____________________。吸附水中的有机物(或去除水中的异味)反应产物无毒无害\n练后归纳绿色化学的过程、目标及措施\n真题演练•素养通关\n1.[2021·全国甲卷，7]化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是()A．食品加工时不可添加任何防腐剂B．掩埋废旧电池不会造成环境污染C．天然气不完全燃烧会产生有毒气体D．使用含磷洗涤剂不会造成水体污染答案：C解析：在国家允许的范围内，某些食品加工时，可以适量的使用防腐剂，但不能超量使用，也不能把不可用作防腐剂的物质当成防腐剂使用，A项错误；废旧电池中含有镍、汞等重金属离子，掩埋废旧电池，会造成土壤和水体污染等，B项错误；天然气的主要成分是CH4，不完全燃烧时会产生CO等有毒气体，C项正确；使用含磷洗涤剂，会导致水体富营养化，引起水华和赤潮等环境问题，D项错误。\n2．[2021·全国乙卷，7]我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是()A．将重质油裂解为轻质油作为燃料B．大规模开采可燃冰作为新能源C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D．研发催化剂将CO2还原为甲醇答案：D解析：无论是重质油还是轻质油，燃烧时均会产生大量CO2，不能减少CO2的排放量，不能促进碳中和，A项错误；可燃冰中的甲烷燃烧也会产生大量的CO2，B项错误；减少煤燃烧产生的污染与碳中和无关，C项错误；将CO2转化为甲醇可促进碳中和，D项正确。\n3．[2021·湖南卷，6]一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：下列说法错误的是()A．物质X常选用生石灰B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋COD．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2答案：D\n解析：苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、价格便宜，常用来做沉镁的沉淀剂，A说法正确；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，B说法正确；根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入碳和氯气与氧化镁反应，生成无水氯化镁和一种气体，根据原子守恒和化合价升降可得反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C说法正确；向“煅烧”后所得氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子会发生水解反应Mg2＋＋2H2O⇌Mg(OH)2＋2H＋，直接蒸发MgCl2溶液，生成的HCl挥发，最终得到的是氢氧化镁，而不是无水氯化镁，D说法错误。\n4．[2020·江苏卷]阅读下列资料，完成(1)～(2)题。海水晒盐后精制得到NaCl，氯碱工业电解饱和NaCl溶液得到Cl2和NaOH，以NaCl、NH3、CO2等为原料可得到NaHCO3；向海水晒盐得到的卤水中通Cl2可制溴；从海水中还能提取镁。(1)下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是()A．NaOH的碱性比Mg(OH)2的强B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱C．原子半径r：r(Br)>r(Cl)>r(Mg)>r(Na)D．原子的最外层电子数n：n(Na)<n(Mg)<n(Cl)<n(Br)答案：(1)A\n解析：(1)本题考查元素及其化合物相关知识，考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认知。元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，A项正确；Cl的非金属性强于Br，则Cl2得到电子的能力比Br2强，B项错误；同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径大小顺序为r(Na)>r(Mg)>r(Cl)，C项错误；Na、Mg、Cl、Br原子的最外层电子数分别为1、2、7、7，D项错误。\n(2)下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A．NaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s)B．NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)C．NaBr(aq)Br2(aq)I2(aq)D．Mg(OH)2(s)MgCl2(aq)Mg(s)答案：(2)C\n解析：(2)本题考查物质间的相互转化，考查的化学学科核心素养是变化观念与平衡思想。Cl2与石灰乳反应可制得漂白粉，A项错误；NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，B项错误；由于氧化性Cl2>Br2>I2，则Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，Br2＋2NaI===2NaBr＋I2，C项正确；电解MgCl2溶液不能得到单质镁，要得到单质Mg，需电解熔融态的MgCl2，D项错误。\n5．[2019·全国卷Ⅲ，10]离子交换法净化水过程如图所示。下列说法中错误的是()A．经过阳离子交换树脂后，水中阳离子的总数不变B．水中的、、Cl－通过阴离子树脂后被除去C．通过净化处理后，水的导电性降低D．阴离子树脂填充段存在反应H＋＋OH－===H2O答案：A\n解析：由图可知，经过阳离子交换树脂，Ca2＋、Na＋、Mg2＋被H＋替换，由电荷守恒可知阳离子数目增多，A项错误；再经阴离子交换树脂得到纯净水，则、Cl－、被OH－替换，H＋与OH－结合生成水：H＋＋OH－===H2O，水的导电能力减弱，B、C、D项正确。\n6．[全国卷Ⅲ，7]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2.5μm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答案：C解析：A项，PM2.5是指粒径小于或等于2.5微米的颗粒物，正确；B项，绿色化学就是要从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，正确；C项，煤燃烧可生成二氧化硫和二氧化碳等产物，加入的CaO可与SO2反应生成CaSO3，进一步被氧气氧化为CaSO4，从而减少SO2的排放量，减少酸雨的形成，但CaO与CO2反应生成的CaCO3在高温下又会分解为CaO，故不能吸收CO2，不能减少温室气体的排放量，错误；D项，天然气的主要成分是甲烷，液化石油气的成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等，燃烧产物为CO2和H2O，对环境无污染，所以这两类燃料均是清洁燃料，正确。\n7．[全国卷Ⅱ]海水开发利用的部分过程如图所示。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将其还原吸收答案：C\n解析：本题考查海水开发利用中的化学知识，意在考查考生将化学知识应用到实际生产中的能力。苦卤中含有Br－，通入Cl2可将Br－氧化生成Br2，A项说法正确；粗盐中含有Ca2＋、等杂质离子，故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液，而NaCl的溶解度随温度变化不大，故采用重结晶可以得到纯净的NaCl，B项说法正确；工业上沉淀海水中的Mg2＋，采用Ca(OH)2，不用NaOH，因为NaOH的价格较贵，C项说法错误；Br2易挥发，用热气吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4和HBr，富集后再用Cl2处理HBr生成Br2，D项说法正确。