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2022届高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 第4节 海水中的元素教案 鲁科版

2022届高考化学一轮复习 第3章 自然界中的元素 第4节 海水中的元素教案 鲁科版

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- 16 -

第4节　海水中的元素
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1.了解卤素的性质与卤离子的检验。
2.了解海水的综合利用。
3.了解常见元素单质及其重要化合物对环境的影响。
4.了解化学与环境的关系，了解“绿色化学”的重要性。

　卤素的性质与卤素离子的检验

知识梳理
1．卤素的性质
(1)卤素单质的相似性
卤素原子核外最外层电子数均为7，易得到电子，表现非金属性。
①都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。
②都能与H2反应生成HX：X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I，下同)。
③都能与水反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外：2F2＋2H2O===4HF＋O2)。
④都能与碱溶液反应：X2＋2OH－===X－＋XO－＋H2O(F2例外)。
(2)卤素的递变性
卤素(从F→I)的电子层依次增多，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱。
颜色

颜色加深
熔、沸点

逐渐升高
密度

水溶性

氧化性

逐渐减弱
还原性(X－或HX)

(3)卤素及其化合物的特性
氟
①F2氧化性最强，F－的还原性最弱
②与H2反应在暗处即爆炸，F2与盐溶液反应时，F2先与H2O反应
③HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中；有毒
溴
①Br2是红棕色液体，易挥发
②Br2易溶于有机溶剂，CCl4、汽油可作Br2的萃取剂
③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴时不能用橡胶塞
④AgBr具有感光性，见光易分解，可用于制照相底片或感光纸
碘
①I2遇淀粉变蓝色
②I2加热时易升华
③I2易溶于有机溶剂
④食用盐中加入KIO3可用于补碘，防治甲状腺肿大
⑤AgI具有感光性，见光易分解，可用于人工降雨
[辨易错]
(1)F2、Cl2、Br2、I2与Fe反应均生成＋3价铁的化合物。 (　　)
(2)F2、Cl2、Br2与H2O反应的原理相似。 (　　)
(3)F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点和密度均逐渐增大。 (　　)
(4)F2通入NaCl溶液中可生成Cl2。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2．卤素离子的检验
(1)AgNO3溶液——沉淀法

(2)置换——萃取法

(3)氧化——淀粉法检验I－
未知液蓝色溶液，表明有I－
注意：Br2、I2在水、有机溶剂中的颜色比较

Br2
I2
水
橙色→黄色
褐色→黄色
有机溶剂(苯、CCl4、汽油)
橙红色→橙色
紫色→紫红色
[深思考]
已知在酸性条件下，IO与I－反应生成I2，请设计实验检验食盐中是否含IO？
[答案]　将少量食用盐溶于白醋中，然后将溶液滴到淀粉­KI试纸上，若试纸变蓝色，说明此食用盐为加碘食盐(其他合理答案也可)。
知识应用
建筑工地常用的NaNO2因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒。已知NaNO2能发生如下反应：
　NaNO2＋　HI―→　NO↑＋　I2＋　NaI＋　H2O
(1)配平上述反应，将系数填入　中。
(2)根据上述反应，利用试纸与生活中的常见物质①水、②淀粉­碘化钾试纸、③淀粉、④白酒、⑤食醋
鉴别NaNO2和NaCl，实验时最适合的组合为________(填序号)。
[答案]　(1)2　4　2　1　2　2
(2)②⑤

◎命题点1　卤素的性质及应用
1．下列关于卤素(用X表示)的叙述，错误的是 (　　)
A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2OHXO＋HX表示
B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小
C．卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深
D．X－的还原性依次为F－<Cl－<Br－<I－
A　[F2与H2O反应生成HF和O2，A项错误。]
2．(2020·南通模拟)CsICl2常用于化学上的分子筛技术，CaOCl2常用于漂白、消毒。下列判断正确的是(　　)
A．CsICl2、CaOCl2中的卤族元素都显－1价
B．向CaOCl2溶液中滴加稀硫酸可能产生黄绿色气体
C．CsICl2溶液不能使酸性高锰酸钾溶液退色
D．向CsICl2、CaOCl2溶液中分别滴加硫酸亚铁溶液，均无明显颜色变化
B　[A项，CsICl2中的I为＋1价，错误；B项，CaOCl2可写为CaCl2·Ca(ClO)2，加入酸Cl－与ClO－反应生成Cl2，正确；C项，CsICl2中的Cl－能使酸性KMnO4溶液退色，错误；D项，CaOCl2中的ClO－能氧化Fe2＋，错误。]
3．某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是(　　)

A．E处棉花球变成黄色，说明Cl2的氧化性比Br2强
B．F处棉花球变成蓝色，说明Br2的氧化性比I2强
C．E处发生反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
D．G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O
B　[在F处，可能是未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2，使淀粉变蓝色，不能说明Br2的氧化性比I2强。]
◎命题点2　卤素离子的检验
4．下列叙述中正确的是 (　　)
A．能使湿润的淀粉­KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2或Br2
B．用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
C．某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在I－
D．某浅黄色的溴水，加入CCl4振荡静置后，上层显橙红色
B　[还有很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I－氧化为I2，A项错误；碘单质的CCl4溶液显紫色，C项错误；CCl4的密度比水大，应下层显橙红色，D项错误。]
　海水资源的开发利用

知识梳理
1．海水提镁
(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3CaO＋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MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
通电
电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(3)镁的性质
①物理性质：白色固体，导热导电，密度小。
②化学性质

提醒：①因为Mg在加热时与O2、N2、CO2等气体反应，电解熔融MgCl2得到的Mg，应在H2的氛围中冷却。
②Na、Mg等活泼金属着火时，不能用干冰灭火。
2．氯碱工业

(1)电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(2)产物制氯化氢：H2＋Cl22HCl。
(3)制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
3．海水提溴
(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应

4．海带中碘的检验与提取
(1)海带中含有碘元素的检验

主反应离子方程式为2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O。
(2)海带中碘的提取

①化学原理(离子方程式)：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。
②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。
5．海水中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：铀和重水。
(2)潮汐能、波浪能等是有待开发的新型能源。

◎命题点　海水资源的开发利用
1．海洋是一座巨大的化学资源宝库，如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图，则下列说法正确的是(　　)

A．除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
B．②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶段
C．氯碱工业可直接得到H2、O2、NaOH
D．SO2水溶液吸收Br2的离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===2H＋＋SO＋2HBr
B　[A项中的加入顺序会导致Ba2＋无法除尽，A错误；单质镁是通过电解熔融MgCl2(无水)的方法制取的，B正确；氯碱工业的产品中不含O2，C错误；HBr为强酸，写离子方程式应拆为“H＋＋Br－”，D错误。]
2．从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下。下列关于海水制碘的说法，不正确的是(　　)
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2
A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌
B．含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应
C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色
D．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”
A　[灼烧固体时应在坩埚中，A项不正确。]

海水中Br2、I2的一般提取思维模板

注意：提纯方法主要是萃取—分液、蒸馏等。
　环境保护与绿色化学

知识梳理
1．常见环境污染
(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破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。一般说的“三废”：主要是指废气、废水和废渣。
(2)常见环境污染及其成因
①酸雨——有关的物质为SO2和氮氧化合物。
a．硫酸型酸雨
b．硝酸型酸雨：NOx排入大气中后，与空气(O2)、水反应生成HNO3随雨雪降到地面。即NOxHNO3。
②光化学烟雾——主要是氮氧化合物和碳氢化合物造成的。
③臭氧层空洞——主要是氟氯代烃、氮氧化合物等的排放引起的。
④温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。CH4等烃类也能引起温室效应。
⑤白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。
⑥水华、赤潮——含大量氮、磷的生活污水及工农业废污水的任意排放造成水体富营养化。
⑦PM2.5——大气中直径小于或等于2.5×10－6 m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)。
⑧雾霾——雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等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。
⑨居室污染——甲醛、苯、甲苯、氡对空气的污染。来源于建筑、装修材料等。
2．SO2、NOx的消除方法
(1)SO2的消除方法
①钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为CaSO4。
反应原理为CaO＋SO2CaSO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。
②氨水脱硫法：将SO2通过氨水及氧化生成氮肥(NH4)2SO4。
反应原理为：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3，
2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。
(2)NOx的消除
①碱液吸收法
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
3．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SO2、NOx、固体小颗粒。
(2)环境保护的措施
①对工业携带的废气颗粒物进行回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后再排放，限制使用含N、P的洗涤剂。
③回收废弃塑料，研制可降解塑料。
4．绿色化学
(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。
(2)特征
①采用无毒、无害的原料；
②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；
③产品应该是环境友好的；
④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。
(3)原子经济性
①原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义式可表示为：原子利用率＝×100%。
②经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
③最高目标：原子利用率为100%，如化合反应和加成反应。
[辨易错]
(1)化石燃料大量燃烧产生大量的CO2导致酸雨的形成。 (　　)
(2)CO2能够产生温室效应，故CO2为大气污染气体。 (　　)
(3)汽车尾气污染是城市空气污染的重要来源，如果将汽油标准由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”这意味着汽车不再排放氮氧化物。 (　　)
(4)植树造林可以减少大气污染物，属于绿色化学的理念。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
知识应用
原子经济性是绿色化学的重要特征，可以利用反应的原子利用率进行判断，请计算下列制备环氧乙烷()的原子利用率。

[解析]　(1)原子利用率：×100%≈42.3%。(2)原子利用率：×100%≈25.4%。(3)原子利用率：×100%＝100%。(4)原子利用率：×100%≈23.7%。
[答案]　(1)42.3%　(2)25.4%　(3)100%　(4)23.7%

◎命题点　环境污染、保护与绿色化学
1．(2020·开封模拟)汽车尾气含氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、一氧化碳等，直接排放容易造成“雾霾”。因此，不少汽车都安装尾气净化装置(净化处理过程如图)。下列有关叙述，错误的是(　　)

A．尾气造成“雾霾”与汽油未充分燃烧有关
B．尾气处理过程，氮氧化物(NOx)被还原
C．Pt­Rh催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率
D．使用氢氧燃料电池作汽车动力能有效控制雾霾
C　[催化剂不能改变平衡转化率，只能改变反应的速率，C项错误。]
2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。 下列说法正确的是(　　)
A．汽车的排气管上装有“催化转换器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
B．向煤中加入适量石灰石，使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3，可减少对大气的污染
C．在厂区大量植树绿化，净化污染的空气，符合“绿色化学”的理念
D．大量燃烧化石燃料排放的废气中含有CO2、SO2，从而使雨水的pH＝5.6，形成酸雨
A　[向燃煤中加入石灰石，SO2与CaCO3先反应生成CaSO3，进一步被空气氧化为CaSO4，B项错误；净化空气属于治理污染，不符合绿色化学理念，C项错误；化石燃料燃烧排放的废气中的CO2不是产生酸雨的原因，且酸雨的pH<5.6，D项错误。]
3．某研究小组采用如图所示电解法处理石油炼制过程中产生的大量H2S废气的工艺流程。该方法对H2S的吸收率达99%以上，并可制取H2和S。下列说法正确的是(　　)

A．吸收H2S的离子方程式为Fe3＋＋H2S===Fe2＋＋S↓＋2H＋
B．电解过程中的阳极反应主要为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．该工艺流程体现绿色化学思想
D．实验室可用点燃充分燃烧的方法消除H2S对环境的污染
C　[A项，电子不守恒；B项，由循环箭头可知，阳极电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋；D项，H2S完全燃烧的产物SO2仍是大气污染物。]
4．工业上常采用生物硝化法将NH转化为NO来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是(　　)

A．生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降：NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O
B．长期过量使用NH4Cl等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化
C．检验NH所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
D．微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pH
C　[NH4Cl水解呈酸性，长期过量使用会导致土壤酸化，也会导致水体富营养化，B项正确；检验NH应使用红色石蕊试纸，C项错误；生物硝化法处理废水会使水体呈酸性，可以加入石灰石与H＋反应来调节水体的pH，A、D项正确。]

[真题验收]
1．(2020·全国卷Ⅱ，T9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．海水酸化能引起HCO浓度增大、CO浓度减小
B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C．CO2能引起海水酸化，其原理为HCOH＋＋CO
D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
C　[根据图示可知CO2的过量排放，能导致海水中CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO平衡右移；H＋又能与珊瑚礁溶解生成的CO结合生成HCO，促使CaCO3Ca2＋＋CO平衡右移，从而使珊瑚礁减少。
结合上述分析可知海水酸化，海水中H＋和HCO的浓度均增大，使海水中CO的浓度减小，A项正确；H＋可结合珊瑚礁溶解产生的CO，故能促进CaCO3的溶解，使珊瑚礁减少，B项正确；CO2引起海水酸化的原理为CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO，C项错误；使用太阳能、氢能等新能源，能有效减少CO2的排放，利于改善珊瑚的生存环境，D项正确。]
2．(2018·全国卷Ⅱ)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关 (如图所示)。下列叙述错误的是 (　　)

A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
C　[雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。]
3．(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
C　[工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的石灰乳进行沉淀，而不选用NaOH，C项错误。]
[新题预测]
1．碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．向含I－的溶液中通入Cl2，所得溶液加入淀粉后溶液一定变蓝
B．途径Ⅱ中若生成1 mol I2，消耗1 mol NaHSO3
C．氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IO
D．一定条件下，I－与IO反应可能生成I2
D　[向含I－的溶液中通入适量Cl2，可产生碘单质，能使淀粉溶液变蓝，向含I－的溶液中通入过量Cl2，生成IO，不能使淀粉溶液变蓝，故A项错误；根据转化关系2IO～I2～10e－，HSO～SO～2e－，途径Ⅱ中若生成1 mol I2，消耗5 mol NaHSO3，故B项错误；由途径Ⅰ可知氧化性Cl2>I2，由途径Ⅱ可知氧化性I2<IO，由途径Ⅲ可知氧化性Cl2>IO，故氧化性的强弱顺序为Cl2>IO>I2，故C项错误；一定条件下，I－与IO可发生归中反应生成I2，故D项正确。]
2．化学与科技、生产、生活、社会密切相关。下列有关说法不正确的是(　　)
A．2022年冬奥会聚氨酯速滑服，是新型无机非金属材料
B．“加热不燃烧烟草制品(电子烟)”风靡全球，但实际吸电子烟也会产生有害物质危害健康
C．因制作口红时，添加天然矿物云母等着色剂，其中含Pb、Na、Mg、Al、Mn等元素，吃饭前应擦拭干净
D．人们洗发时使用的护发素，其主要功能是调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度
A　[聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯，属于高分子化合物，是有机材料，A错误；电子烟的烟油中含有尼古丁，吸电子烟时，也会产生有害物质，B正确；在制作口红时，为了增加口红的亮度，会添加天然矿物着色，着色剂中含Pb、Na、Mg、Al、Mn等元素，其中铅元素对身体有害，吃饭前应擦拭干净，C正确；人们洗发时使用的护发素，其主要功能是调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度，D正确。]
3．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．在图示的转化中，Fe3＋和CuS是中间产物
B．在图示的转化中，化合价不变的元素只有铜
C．图示转化的总反应是2H2S＋O22S＋2H2O
D．当有1 mol H2S转化为硫单质时，需要消耗O2的物质的量为0.5 mol
B　[图示中Cu、H、Cl的化合价没有变化，B项错误。]