新教材2022届新高考化学人教版一轮学案：4.5 海水资源的开发利用　环境保护和绿色化学

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[考试要求]
1．结合实例认识海水资源的多样性。2.结合真实情景应用，认识海水所含元素及其化合物的性质及其转化。3.理解海水资源开发利用的社会和环境价值。4.认识化工生产中必须遵循的环保意识和绿色思想的重要性。
考点一 海水资源的综合利用
1 知识梳理
1.水资源的利用
2．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：________________________________________________________________________。
（2）海水提镁
海水 eq \(――→,\s\up10(CaO),\s\d9(过滤)) Mg（OH）2 eq \(――→,\s\up10(盐酸)) （溶液） eq \(―――――→,\s\up10(浓缩结晶)) MgCl2·6H2O eq \(――→,\s\up10(脱水)) eq \(――→,\s\up10(电解)) Mg。
（3）海水提溴
海水（酸化） eq \(――→,\s\up10(Cl2)) eq \(―――→,\s\up10(热空气),\s\d9(吹出)) eq \(――→,\s\up10(SO2),\s\d9(吸收)) HBr eq \(――→,\s\up10(Cl2)) Br2（液）。
（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。
3．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。
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现（ ）
（2）海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等（ ）
（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（ ）
[提醒]
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
2 对点速练
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（ ）
2．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
练点二 海水综合利用的流程分析
3．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MgCl2
C．在过程④、⑥反应中每氧化0.2 ml Br－需消耗2.24 L Cl2
D．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
4．从淡化海水中提取溴的流程如下：
eq \x(\a\al(淡化,海水)) eq \(―――→,\s\up10(通入Cl2),\s\d9(Ⅰ)) eq \x(\a\al(低浓,度Br2)) eq \(―――――――――→,\s\up10(通入热空气吹出Br2),\s\d9(有X吸收Ⅱ)) eq \x(\a\al(含Br－,等的溶液)) eq \(――――→,\s\up10(通入Cl2),\s\d9(Ⅲ)) eq \x(\a\al(Br2的,浓溶液)) eq \(→…→,\s\up10(Ⅳ)) eq \x(液溴)
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－＋Br2
C．工业上每获得1 ml Br2，需要消耗Cl2 44.8 L
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
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。
考点二 环境保护与绿色化学
1 知识梳理
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。
（4）常见环境污染问题
（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。
2．绿色化学
[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（ ）
[提醒]
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、副产物是否污染环境，原子利用率是否100%。
2对点速练
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（ ）
2.三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—O
D．臭氧分子最终转变成氧气分子
3．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―→HNO3
C．消除反应能全天候发生
D．使用纳米TiO2的消除效率更高
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。
2．各种非金属元素的化合物对环境的影响
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CH2===C（CH3）COOCH3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CH3OH B．CO2和H2O
C．H2和CO2 D．CH3OH和H2
5．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―→CH3CH2Cl
B．CH3CH2OH＋HCl―→CH3CH2Cl＋H2O
C．CH3CH3＋Cl2 eq \(――→,\s\up12(光照)) CH3CH2Cl＋HCl
D．CH2===CHCl＋H2 eq \(――→,\s\up12(催化剂)) CH3CH2Cl
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）。
（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－、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（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________________________________________________________________________。
练后归纳
绿色化学的过程、目标及措施
本讲真题研练
1．[2020·全国卷Ⅱ，11]据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．OH－参与了该催化循环
B．该反应可产生清洁燃料H2
C．该反应可消耗温室气体CO2
D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化
2．[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）（2）下列选项所示的物质间转化均能实现的是（ ）
A.NaCl（aq） eq \(――→,\s\up10(电解)) Cl2（g） eq \(――→,\s\up10(石灰水)) 漂白粉（s）
B.NaCl（aq） eq \(――→,\s\up10(CO2（g）)) NaHCO3（s） eq \(――→,\s\up10(加热)) Na2CO3（s）
C.NaBr（aq） eq \(――→,\s\up10(Cl2（g）)) Br2（aq） eq \(――→,\s\up10(NaI（aq）)) I2（aq）
D.Mg（OH）2（s） eq \(――→,\s\up10(HCl（aq）)) MgCl2（aq） eq \(――→,\s\up10(电解)) Mg（s）
3．[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NO3-、SO42-、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
4．[2017·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2.5 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
5．[2017·浙江卷，1]2017年世界地球日我国的主题为“节约集约利用资源，倡导绿色简约生活”。下列做法应提倡的是（ ）
A.夏天设定空调温度尽可能的低
B.推广使用一次性塑料袋和纸巾
C.少开私家车多乘公共交通工具
D.对商品进行豪华包装促进销售
6．[2015·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
第5讲 海水资源的开发利用 环境保护和绿色化学
考点一
1知识梳理
1．淡化 循环冷却 蒸馏 离子交换
2．（1）2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up12(电解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ H2＋Cl2 eq \(=====,\s\up12(点燃)) 2HCl Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O （2）MgCl2 MgCl2 （3）Br2 （4）Cl2＋2KI===2KCl＋I2
3．铀和重水
判断 答案：（1）× （2）× （3）× （4）× （5）× （6）×
2对点速练
1．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。
答案：D
2．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。
答案：C
3．解析：A项，过程①涉及Mg2＋、CO32-、SO42-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。
答案：D
4．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1 ml Br2消耗2 ml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。
答案：C
考点二
1知识梳理
1．（1）破坏 污染 （2）废气、废水和废渣 （4）SO2和NOx NOx和碳氢化合物 氟氯代烃 CO2、CH4 （5）可降解
2．减少和消除 100%
判断 答案： （1）× （2）√ （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）√ （8）√
2对点速练
1．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。
答案：B
2．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。
答案：D
3．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。
答案：C
4．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。
答案：A
5．答案：（1）AD 加成
（2）2ClO2＋2CN－===2CO2↑＋N2↑＋2Cl－ 产生了无毒的CO2，无毒无害的N2
（3）吸附水中的有机物（或去除水中的异味） 反应产物无毒无害
本讲真题研练
1．解析：由题给反应机理图可知，Fe(CO)5和OH－为催化剂，参与了该催化循环，A项正确；该过程的总反应方程式为CO＋H2Oeq \(=====,\s\up7(催化剂))CO2＋H2，B项正确，C项错误；由题图中含铁物质的结构可知Fe的成键数目发生了变化，D项正确。
答案：C
2．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。
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，2NaHCO3 eq \(=====,\s\up12(△)) Na2CO3＋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。
答案：（1）A （2）C
3．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NO3-、Cl－、SO42-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。
答案：A
4．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。
答案：C
5．解析：A项，空调温度低，能源消耗增多，错误；B项，一次性塑料袋使用易引起“白色污染”，纸巾的大量使用会造成森林的乱砍乱伐，错误；C项，少开私家车，一是减少汽车尾气污染，二是节约能源，正确；D项，过度包装会引起资源浪费，错误。
答案：C
6．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＋、SO42-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。
答案： C选项
环境问题
造成环境问题的主要物质
A
酸雨
O3
B
温室效应
CO2
C
南极臭氧层空洞
SO3
D
光化学烟雾
N2
元素
化合物
主要来源
对环境的影响
C
CO2
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
N
NOx
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
S
SO2、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