资源描述
海水资源的开发利用
考点
对应题号
基本目标
发展目标
1.海水资源与利用
2,3,5,8
2.海水提溴(碘)原理与工艺
6
13
3.海水提镁原理与工艺
9
12
4.综合应用
1,4,7
10,11
[基本目标]
1．下列说法中正确的是( )
A．糖、油脂、蛋白质都是天然有机高分子化合物
B．人们常用的调味剂味精的成分是谷氨酸钠
C．海水淡化能解决淡水供应危机，向海水中加净水剂明矾可以使海水淡化
D．“日照香炉生紫烟”是指日光照射，香炉受热使碘升华变成紫色蒸气
B 解析 淀粉、纤维素和蛋白质都是天然有机高分子化合物，单糖、二糖以及油脂不属于高分子化合物，A项错误；人们常用的调味剂味精的成分是谷氨酸钠，B项正确； 海水淡化能解决淡水供应危机，明矾可以净水，但不适用于淡化海水，C项错误；“日照香炉生紫烟”的意思是说“由于瀑布飞泻，水气蒸腾而上，在阳光照耀下，仿佛香炉峰冉冉升起了团团紫烟”，由此可见这个“烟”实际上是水产生的雾气，不是碘升华的现象，D项错误。
2．下列说法中不正确的是( )
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金元素的储存量很大，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
D 解析 海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库；海水中金元素的总储量约为5×107 t，但1 t海水中的含量仅为4×10－6 g，故它的富集程度很低；可从海水中提取铀和重水等核原料，故A、B、C项正确；海水中的溴、氟元素为常量元素，D项错误。
3．海洋中蕴藏着巨大的化学资源，下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A．蒸发海水可以生产单质碘
B．蒸馏海水可以得到淡水
C．电解海水可以制得单质镁
D．电解海水可以制得金属钠
B 解析 A项，海水中的碘元素以I－的形式存在，可以加氧化剂将I－氧化为I2，最后再萃取蒸馏即可得到碘单质，错误；B项，利用蒸馏法使水变为水蒸气，然后通过冷凝得到蒸馏水，能使海水淡化，正确；C项，电解熔融MgCl2可以获得金属Mg，电解海水得不到金属Mg，错误；D项，电解熔融NaCl可以获得金属Na，电解海水得不到金属Na，错误。
4．下列化工生产过程中，未涉及氧化还原反应的是( )
A．海带提碘 B．氯碱工业
C．氨碱法制碱 D．海水提溴
C 解析 A项，海带提碘是由KI变为I2，有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，错误；B项，氯碱工业是由NaCl的水溶液在通电时反应产生NaOH、Cl2、H2，有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，错误；C项，氨碱法制取碱的过程中没有元素化合价的变化，是非氧化还原反应，正确；D项，海水提溴是由溴元素的化合物变为溴元素的单质，有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，错误。
5．若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是( )
A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B．利用太阳能使海水蒸馏淡化
C．将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水
D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
A 解析 明矾净水是利用Al3＋在水中生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些悬浮物，并不能使海水淡化。利用太阳能使海水蒸馏淡化，是有研究价值的一种淡化方法。海水缓慢凝固后可结成冰，在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化。将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。
6．从海带中提取碘的实验过程中涉及的下列操作正确的是( )
A．海带灼烧成灰 B．过滤得到含I－的溶液
C．放出碘的苯溶液 D．分离碘并回收苯
D 解析 A项，应在坩埚中灼烧；B项，应用玻璃棒引流；C项，碘的苯溶液在上层，应从上口倒出。
7．海水淡化可采用膜分离技术，如图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水。对加压后淡化膜右侧海水成分的变化进行分析，正确的是( )
A．溶质质量增加 B．溶液质量不变
C．溶剂质量减少 D．溶质质量分数不变
C 解析 右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离子不能通过淡化膜，故溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分数增大。
8．我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务。下列有关海水综合利用的说法不正确的是( )
A．从海水中提炼出的氘(含 HDO 0.03‰)进行核聚变，放出巨大的能量以解决能源问题，成为一条新的科学思路。HDO与H2O化学性质相同
B．从海水中提取镁可以采用下列方法：
海水Mg(OH)2MgCl2·6H2OMgCl2(熔融)Mg
C．从海水获得的碘，可以跟氧气反应生成多种化合物，其中一种称为碘酸碘，已知该化合物中碘元素呈＋3和＋5两种价态，则这种化合物的化学式是I4O9
D．除去粗盐中的 SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液―→NaOH溶液―→BaCl2溶液―→过滤后加盐酸
D 解析 加入除杂试剂Na2CO3溶液在BaCl2溶液之后加入，否则过量的钡离子除不去。
9．镁及其合金是用途很广泛的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下：
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用________，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂的量应________。
(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的操作方法是________。
(3)试剂②选用________，(填名称)写出反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后产生镁和氯气，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析 (1)工业上常加入廉价的石灰乳使海水中的MgSO4转化为Mg(OH)2；为使MgSO4完全转化为Mg(OH)2，应加入过量石灰乳。(2)加入石灰乳产生Mg(OH)2，通过过滤将Mg(OH)2分离出来。(3)用盐酸溶解Mg(OH)2，反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。(4)工业上电解熔融MgCl2来制取Mg，反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
答案 (1)石灰乳 过量(或足量) (2)过滤 (3)盐酸
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
[发展目标]
10．(双选)“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其基本过程如图所示(部分条件及物质未标出)：
下列有关该方法的叙述正确的是( )
A．能耗大是该方法的一大缺点
B．整个过程中，只有一种物质可以循环利用
C．“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶、过滤
D．该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品
AD 解析 A项，该方法中从高温反应炉分离出CO2，需要消耗较多能量；B项，整个过程中NaOH和CaO均可循环利用；C项，从捕捉室得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通过过滤的方法即可分离；D项，捕捉到的CO2可与H2反应制备甲醇：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。
11．海水约占地球总储水量的97%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。
(1)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，又称为“氯碱工业”。也可以电解熔融氯化钠制得钠和氯气，该反应方程式为______________________________________。
(2)近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法。该方法流程如下：
试写出相应反应的化学方程式：
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
解析 (1)电解熔融NaCl的化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。(2)该流程较清晰地展示了氯碱工业产品及NaCl循环治理含SO2的废气并回收SO2的原理，根据要求写出化学方程式即可。
答案 (1)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
(2)②NaOH＋SO2===NaHSO3 ③H2＋Cl22HCl
④NaHSO3＋HCl===NaCl＋SO2↑＋H2O
12．假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁。请根据下列表中信息，按要求完成相关问题：
表1 海水中部分元素的含量
元素
浓度/(mg·L－1)
元素
浓度/(mg·L－1)
钠
10 770
氯
19 350
镁
1 290
硫
885
钾
380
溴
67
钙
400
碘
0.06
表2 部分化学试剂的市场价格
试剂
氢氧化钾
氢氧化钠
氢氧化钙
氧化钙
价格/(元/吨)
5 238
2 300
1 200
700
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：
方案一：直接往海水中加入沉淀剂。
方案二：加热蒸发海水后再加入沉淀剂。
方案三：在晒盐后所得的卤水中加入沉淀剂。
你认为方案________最合理。不选方案________的理由是________________；不选方案________的理由是__________________。
(2)应该选择________(填化学式)作为镁离子的沉淀剂。若不考虑其他费用，则沉淀等量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格之比为________。
(3)在海水提镁的过程中，可考虑以海边的贝壳为原料，理由是____________________。
解析 (1)海水提镁首先要对海水进行浓缩，然后加入沉淀剂，由于方案一浪费原料，方案二浪费能源，故最合理的是方案三。(2)根据部分化学试剂的市场价格，可判断出CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。若沉淀 a mol 镁离子，则所用氢氧化钠和氧化钙的价格之比为(2a×40×10－6×2 300)∶(a×56×10－6×700)＝230∶49。(3)贝壳的主要成分为碳酸钙，可以采用高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙，氧化钙作为镁离子的沉淀剂，降低成本。
答案 (1)三 一 海水中镁离子的浓度太低，必须加入大量的沉淀剂才能沉淀Mg2＋，浪费原料 二 要加热蒸发海水需耗费大量能源(方案不选的理由对应即可，顺序可变)
(2)CaO 230∶49
(3)贝壳中含有碳酸钙，加热分解，生成的氧化钙可用作沉淀剂，降低成本
13．如图是人类从海水资源获取某些重要化工原料的流程示意图：
回答下列问题：
(1)操作A是___________________________________和过滤(填实验基本操作名称)。
(2)操作B需加入下列试剂中的一种，最合适的是______(选填编号)。
a．氢氧化钠溶液 b．澄清石灰水
c．石灰乳 d．碳酸钠溶液
(3)工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为________________________。
(4)0.25 mol Cl2缓慢通入含有0.1 mol FeBr2、0.1 mol FeI2的混合溶液中，充分反应，试用一个离子方程式表示总反应：_________________________________________________。
(5)某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液100 mL，将其平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g铜粉；向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化关系如图所示(假设硝酸的还原产物为NO气体)。则原混合溶液中NO的物质的量为________，硫酸的物质的量浓度为________。
解析 (1)操作A为从海水中获得粗盐和苦卤，由于NaCl的溶解度随温度升高变化不明显，操作A为蒸发结晶和过滤。
(2)操作B为向苦卤中加入一种试剂使苦卤中Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀。a项，NaOH溶液能使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，但NaOH比较昂贵；b项，澄清石灰水能使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，但Ca(OH)2微溶于水；c项，石灰乳能使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，且石灰乳比较便宜；d项，碳酸钠溶液能使Mg2＋转化为MgCO3沉淀，MgCO3的溶解度大于Mg(OH)2；最合适的试剂是石灰乳，答案选c。
(3)工业上电解熔融MgCl2制Mg，反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
(4)0.1 mol FeBr2、0.1 mol FeI2的混合溶液中含n(Fe2＋)＝0.2 mol、n(Br－)＝0.2 mol、n(I－)＝0.2 mol；还原性I－>Fe2＋>Br－，Cl2先与I－发生反应Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，0.2 mol I－消耗0.1 mol Cl2生成0.1 mol I2；与I－反应后余下Cl2为0.25 mol－0.1 mol＝0.15 mol，接着发生反应Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，0.2 mol Fe2＋消耗0.1 mol Cl2生成0.2 mol Fe3＋；Fe2＋完全反应后余下Cl2为0.15 mol－0.1 mol＝0.05 mol，Cl2继续与Br－发生反应Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2,0.05 mol Cl2消耗0.1 mol Br－生成0.05 mol Br2；反应中消耗的Cl2、I－、Fe2＋、Br－物质的量之比为0.25 mol∶0.2 mol∶0.2 mol∶0.1 mol＝5∶4∶4∶2，反应的离子方程式为5Cl2＋4I－＋4Fe2＋＋2Br－===10Cl－＋2I2＋4Fe3＋＋Br2。
(5)向稀硫酸和稀硝酸的混合液中加入铁粉，随着铁粉的加入依次发生的反应为Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。根据图像OA段加入5.6 g铁粉时NO完全反应，5.6 gFe粉物质的量为0.1 mol，根据离子反应Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，此过程中消耗的NO、H＋物质的量依次为0.1 mol、0.4 mol；BC段加入5.6 g(14.0 g－8.4 g＝5.6 g)铁粉将溶液中的H＋完全反应，5.6 g Fe粉物质的量为0.1 mol，根据离子反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，此过程中消耗H＋物质的量为0.2 mol；50 mL稀硫酸和稀硝酸的混合液中含NO物质的量为0.1 mol、含H＋物质的量为(0.4 mol＋0.2 mol)＝0.6 mol；则原混合溶液中NO物质的量为0.1 mol×2＝0.2 mol，硫酸物质的量为(0.6 mol×2－0.2 mol)÷2＝0.5 mol，硫酸物质的量浓度为0.5 mol÷0.1 L＝5 mol/L。
答案 (1)蒸发结晶 (2)c
(3)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(4)4I－＋4Fe2＋＋2Br－＋5Cl2===2I2＋4Fe3＋＋Br2＋10Cl－
(5)0.2 mol (6)5 mol/L
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