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3-19 海水资源的综合利用
1．从海水中提取镁
（1）涉及反应
①MgSO4＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaSO4
②Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O
③MgCl2·6H2O
MgCl2＋6H2O
④MgCl2(熔融)
Mg＋Cl2↑
（2）问题探讨
①步骤③中加热MgCl2·6H2O 制取无水MgCl2时，为什么要在HCl 的气流中进行？
提示：防止MgCl2水解。
②从海水中提取镁的工艺流程中，涉及哪些反应类型？
提示：分解反应、复分解反应、氧化还原反应。
③步骤④用电解法冶炼镁时，能否用MgO 代替MgCl2?
提示：不能；原因是MgO 的熔点高，浪费能源。
2．从海水中提取溴
（1）涉及反应
①2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－
③Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr
（2）问题探讨
①从海水中提取溴的工艺流程中为什么要设计两步(步骤①、④)将Br－氧化，Br2的过程？
提示：将溴富集。
②步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因。
提示：温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，回收率
低。
③步骤②中用热空气吹出的溴也可以用饱和Na2CO3溶液吸收溴，写出反应过程的化学方程式。
提示：Br2＋H2O=HBr＋HBrO，Na2CO3＋2HBr=2NaBr＋H2O＋CO2↑。
3．海带中碘的提取
（1）涉及反应：
2I－＋Cl2=I2＋2Cl－
（2）问题探讨
①步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需的
仪器，将标号字母填写在空白处)。
A．烧杯 B．坩埚 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精灯 F．干燥器
提示：B、D、E
②步骤⑤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是什么？
提示：蒸馏。
③步骤④中，某同学选择苯来提取碘的理由是什么？
提示：苯与水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯与水溶液易分层。
④设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法。
提示：取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，说明还有单质碘；若溶
液不变蓝，说明溶液不含碘。
【典例1】
【审题要点】
1．（25-26 高一上·江苏盐城·期末）溴及其化合物广泛用于医
药、塑料阻燃剂等产品。溴元素主要以Br-形式存在于海水
中，海水提溴的主要工业生产流程如下图所示。
已知：①海水呈弱碱性；②溴单质的沸点为58.5℃，Br2微溶于
水，Br2有毒性和强腐蚀性。
（1）在吹出塔中，通入热空气吹出Br2，利用了溴的
___________。
A．腐蚀性
B．氧化性
C．还原性
D．挥发性
（2）探究“氧化”适宜的条件。下图为氯元素与海水中溴元素
物质的量之比[
]和不同pH 条件下海水中被氧化的Br-
的百分含量的变化图像。根据下图判断“氧化”适宜的条
件为___________。
（3）“蒸馏塔”中温度应控制在___________。
A．
B．
C．100℃以上
（4）循环后“吹出塔”中Br2吹出率与“吸收塔”中SO2流量
的关系如图所示。由下图可知，SO2流量增大至40kg/h
流程主线：酸化浓缩海水 → 氧化
（Cl₂）→ 吹出（热空气）→ 吸收
（SO₂）→ 再氧化（Cl₂）→ 蒸馏得
Br₂。
关键信息：溴沸点 58.5℃，微溶于水，
有毒；氧化率与 pH、Cl₂/Br⁻ 物质的量
比关系图；SO₂ 流量对吹出率影响图；
聚四氟乙烯气态膜法原理图。
问题类型：操作目的（热空气利用的性
质）、最佳条件选择（图像分析）、温
度控制、SO₂ 过量影响、膜法反应方程
式、膜法优点、浓度计算。
【思路分析】
吹出原理：利用溴的挥发性（沸点
低），用热空气将其从溶液中带出。
氧化条件优化：根据图像，选择氧化率
高且酸耗低的 pH 和 Cl₂ 用量。
蒸馏温度：控制在溴的沸点（58.5℃）
以上，但低于水沸点，避免水蒸气干
扰。
SO₂ 过量影响：过量 SO₂ 会随气流进
入吹出塔，与 Br₂ 反应（SO₂ + Br₂ +
2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr ），降低吹出
率。
膜法吸收：Br₂ 与 NaOH 发生歧化反
应：3Br₂ + 6OH⁻ → 5Br⁻ + BrO₃⁻ +
3H₂O。
膜法优点：工艺简单、吸收效率高、无
SO₂ 污染。
后，Br2吹出率反而下降，原因是___________。
热空气吹出法存在着一些弊端，亟需更优的技术替代。聚四氟
乙烯气态膜法就是其中一种，基本原理如图所示。
（5）经处理后的含Br2海水透过膜孔与NaOH 吸收液发生反
应，离子反应方程式是___________。得到富集液后再加
酸、精馏可得Br2。
（6）聚四氟乙烯气态膜法与热空气吹出法相比，优点是
___________。(任写一条即可)
（7）经该方法处理1m3的海水，最终得到38.4gBr2，若溴的总
提取率为60%，则原海水中Br-的浓度为
___________mol·L-1。
【答案】（1）D
（2）
（3）B
（4）过量的
随“吸收
后的空气”进入“吹出塔”，与
反应，使
的吹出率下降
（5）
（6）工艺简单、吸收效率高；不使用SO2等污染性较强的物
质，比较环保，对环境危害较小等
浓度计算：根据最终 Br₂ 质量、提取率
反推原海水中 Br⁻ 浓度，注意单位换
算。
（7）0.0008 或8×10-4
【解析】由题给流程可知，向酸化的浓缩海水中通入氯气，将
溶液中的溴离子氧化为溴，用热空气将溴吹出，吹出的溴
与二氧化硫和水反应生成氢溴酸和硫酸，向酸溶液中通入
氯气，将氢溴酸氧化为溴，蒸馏得到可以循环使用的盐
酸、硫酸混合溶液和液溴。
（1）在吹出塔中，通入热空气的目的是利用溴单质的挥发性，
将其从溶液中吹出。
（2）从图中可以看出，pH=1 或pH=3 的海水中，氯元素与海水
中溴元素物质的量之比
时，海水中被氧化的
的百分含量大，为减少酸的加入量，可选择pH=3，则“氧
化”适宜的条件为：pH=3、
。
（3）由常压下，溴单质沸点为58.5℃可知，蒸馏塔中温度应控
制在58.5℃以上，但不能高于水的沸点，故选B。
（4）若二氧化硫的量过大，过量的
随“吸收
后的空
气”进入“吹出塔”，与
反应，使
的吹出率下降。
（5）经处理后的含Br2海水透过膜孔与NaOH 吸收液发生反应
生成溴化钠和溴酸钠，离子方程式为
（6）聚四氟乙烯气态膜法与吹出法相比，优点是工艺流程简
单、吸收效率高；不使用
等污染性较强的物质，比较
环保，对环境危害较小等。
（7）最终得到38.4g
，其物质的量为
，
则其中含溴原子的物质的量为
，则原
海水中
的物质的量为
，
海水的体
积为
，则原海水中
的浓度为
。
【典例2】
【审题要点】
2．（25-26 高三上·天津和平·期中）发展海洋化学资源的综合
利用技术，是发展海洋经济、保护海洋生态环境的重要保
三大模块：
粗盐精制（除 Ca²⁺ 、Mg²⁺ 、
障，海水综合利用的部分流程如图所示：
回答下列问题：
Ⅰ.粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、
等杂质，精制步骤如图所
示。
（1）过滤时用到玻璃棒，其作用是_______，试剂a、b 依次为
_______(填字母)。
A．Na2CO3、BaCl2 B．BaCl2、Na2CO3 C．
Ba(NO3)2、Na2CO3
（2）向“滤液”中加入盐酸时发生反应的离子方程式为
_______。
Ⅱ.以MgCO3、NaCl 为主要原料制备小苏打及物质b 的流程如图
所示。
（3）反应①能进行的原因是_______。
（4）反应①的化学方程式为_______。
Ⅲ.用“母液”(含Na+、
、)提取Br2，工艺流程如图所示。
（5）吸收塔中Br2转化为
、
，该反应的离子方程式为
_______。
【答案】（1） 引流 B
（2）
、
SO₄²⁻）
海水提镁（母液 → Mg(OH)₂ →
MgCl₂ → Mg）
海水提溴（母液 → 氧化 → 吹出
→ 吸收 → 酸化得 Br₂）
问题类型：过滤操作（引流）、除杂
试剂顺序、离子方程式、反应进行原
因、化学方程式、吸收反应方程式。
【思路分析】
粗盐精制顺序：
BaCl₂ 除 SO₄²⁻（必须在 Na₂CO₃
之前，以便 Na₂CO₃ 除去过量
Ba²⁺）。
Na₂CO₃ 除 Ca²⁺ 和 Ba²⁺。
NaOH 除 Mg²⁺（可放在任意位
置）。
过滤后加盐酸除去过量 CO₃²⁻ 和
OH⁻。
反应方向：反应①（NaCl + NH₃ + CO₂
+ H₂O → NaHCO₃↓ + NH₄Cl）能进行，
因 NaHCO₃ 溶解度较小，从溶液中析
出。
提溴吸收反应：Br₂ 与 Na₂CO₃ 溶液反
应：3Br₂ + 3CO₃²⁻ → 5Br⁻ + BrO₃⁻ +
3CO₂↑（歧化）。
（3）溶解度小的
从溶液中析出，使反应得以进行
（4）
（5）
【解析】海水淡化得到淡水，另外蒸发溶液得到粗盐和母液，
粗盐通过精制得到精盐；母液加氢氧化钙反应生成氢氧化
镁沉淀，用盐酸将沉淀溶解得氯化镁溶液，氯化镁溶液经
加热浓缩、冷却结晶得氯化镁晶体，氯化镁晶体在HCl 气
流中加热脱水生成无水氯化镁，最后电解熔融的氯化镁得
到金属镁；
Ⅰ．粗盐中含有泥沙、
等杂质， 加水溶解、
过滤除去泥沙，再依次加入过量
溶液、过量
溶液、过量
溶液，过滤除去沉淀，再向滤液加入适
量盐酸得到NaCl 溶液，蒸发结晶得到精盐；
Ⅲ．母液中通入氯气将溴离子氧化为溴单质，吹入空气将溴吹
出，加入纯碱液吸收溴元素，将
转化为
，再
加入稀硫酸使
发生归中反应生成溴，经过吹出、
吸收、酸化重新获得含
的目的是富集溴元素，最后经蒸
馏得到液溴，据此解答。
（1）过滤时用到玻璃棒，其作用是引流；粗盐提纯时，加入的
碳酸钠应在加入的氯化钡之后，一方面除去原溶液中的
，另一方面碳酸钠会除去反应剩余的
，不能用
溶液除去
，因为会引入新杂质，故选B；
（2）滤液中有剩余的NaOH、
，加入盐酸时
先
发生反应，对应离子方程式为：
，氢氧化钠
消耗完后，
继续与盐酸反应，对应离子方程式为：
；
（3）反应①能进行的原因是溶解度小的
从溶液中析
出，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行；
（4）反应①的化学方程式为：
；
（5）
转化为
，根据得失电子守恒和元素守恒，该
反应的离子方程式为
。
1．（25-26 高一上·福建福州·期末）海洋是一座资源的宝库，海水综合利用的部分流程如下。
（1）①实验室灼烧海带时放在______(填标号)中加热。
（2）步骤Ⅱ的操作名称为______。步骤Ⅳ包括萃取等操作，其中可用做萃取剂的物质是______。
（3）试剂1 最好选用煅烧贝壳获得的产物与水作用生成的______(填化学式)。
（4）由氯化镁制取单质镁的化学方程式为______。
（5）已知在酸性条件下，
会和
发生如下反应：
。请根据以上信息，利用
碘化钾淀粉试纸、白醋检验某溶液中
的实验方案：取样于试管中，______。
【答案】（1）b
（2） 过滤 四氯化碳（或苯）
（3）Ca(OH)2
（4）
（5）加入少量白醋酸化，将碘化钾淀粉试纸伸入试管，若试纸变蓝，证明溶液中含
【解析】该海水综合利用流程分为两条主线：一是从海带中提取碘，先将海带在坩埚中灼烧为灰，经浸泡
得到含I-的悬浊液，过滤除去残渣后，通过氧化、萃取等操作最终得到单质碘；二是从海水中提取
镁，向海水加入由煅烧贝壳（CaCO3）与水反应生成的Ca(OH)2，沉淀出Mg(OH)2，经一系列处理得
到无水氯化镁，最后通过电解熔融氯化镁制得金属镁；据此作答。
（1）实验室灼烧海带时，应在坩埚中进行；答案为：b；
（2）步骤Ⅱ是将海带灰悬浊液分离为固体残渣和含I-溶液，操作名称为过滤；
萃取
时，萃取剂需满足不溶于水且
在其中溶解度更大的条件，可用四氯化碳（或苯）等有机溶剂；
（3）煅烧贝壳（CaCO3）生成CaO，CaO 与水反应生成Ca(OH)2，因此试剂1 为Ca(OH)2，可沉淀海水中
的Mg2+生成Mg(OH)2；
（4）工业上通过电解熔融氯化镁制取金属镁，化学方程式为：
；
（5）检验
时，先加入白醋（提供H+）酸化，再加入KI（提供I-），
与I-在酸性条件下反应生成
，
使淀粉试纸变蓝；因此实验方案为：取样于试管中，加入少量白醋酸化，将碘化钾淀粉试纸伸入
试管，若试纸变蓝，证明溶液中含
。
2．（25-26 高一上·河北保定·期末）海洋是一个巨大的资源宝库。回答下列问题：
Ⅰ．海水提溴工业流程如图所示。
（1）步骤①中，加硫酸的目的是___________；步骤②中热空气的温度一般控制在80～90℃，温度过低或
过高有何不妥？___________。
（2）步骤③发生反应的化学方程式为___________。
（3）步骤②③④的目的是___________。
Ⅱ．海藻中含有丰富的碘元素。实验室中提取碘的流程如下：
（4）实验室中步骤①的操作在___________(填仪器名称)中进行。
（5）假设步骤③中加入酸化的双氧水，写出相关反应的离子方程式：___________。
（6）步骤⑤如何将碘单质从碘的四氯化碳溶液中提取出来呢？查阅资料后，实验小组设计了如下流程：
ⅰ．反应1 所得的上层溶液中，碘元素主要以
和
形式存在，写出上述流程中反应2 获得
的离子方
程式：___________；流程中步骤a 实验操作的名称是___________。
ⅱ．本流程中可以循环利用的物质是___________(填化学式)。
ⅲ．实验室常用碘量法测定某溶液中
的含量。取20 mL 该溶液，加入0.2
溶液，充分
反应后，消耗
溶液15 mL。则该溶液中
的含量是___________
。(结果保留2 位有效数
字，离子方程式为
)
【答案】（1） 抑制
、
与水反应 温度过低，溴不易形成蒸气被吹出，温度过高，水会大
量挥发，混入溴蒸气中
（2）
（3）富集溴
（4）坩埚
（5）
（6）
过滤
19
【解析】（1）Cl2和Br2在溶液中会和水发生反应，反应的离子方程式为
、
，加入硫酸增大了H+的浓度，使两个反应平衡逆向移动，抑制
、
与水反应。步骤②中热空气的温度一般控制在80～90℃，温度过低，溴不易形成蒸气被吹出，温度过
高，水会大量挥发，混入溴蒸气中。
（2）反应③发生的是Br2和SO2生成硫酸和氢溴酸的反应，反应的化学方程式为
。
（3）含Br2的海水中含有的Br2较少，通过步骤②③④富集溴。
（4）步骤①进行的是固体加热的操作，应在坩埚中进行。
（5）根据题给流程可知，I-转化为I2，发生氧化反应，双氧水做氧化剂，发生反应的离子方程式为
。
（6）ⅰ．I−和
在酸性条件下会发生归中反应，反应的离子方程式为
；步骤ａ是
分离固体和液体的操作，故为过滤。ⅱ．根据题给流程可知，CCl4能返回流程中继续萃取碘单质，故
可以循环利用的物质是CCl4。ⅲ．根据题给离子方程式可知，
，则20mL 该溶液中I-的含量
是
。
3．（25-26 高一上·青海西宁·月考）I．海水中有丰富的食盐资源，工业上以粗食盐水(含少量
、
杂质)、氨、石灰石等为原料，制备
的流程如图，请回答：
（1）流程图中，X 表示的是_______(填化学式)。
（2）下列说法正确的是_______。
A．第I 步中调节溶液的
最好用
来进行调节
B．优先将
气体通入饱和食盐水，使溶液呈现酸性，更易吸收氨气
C．步骤III 所得到的母液可以拿来作为植物用的肥料
D．等质量的
和
，因
消耗酸更多，更适合作为中和发酵带来的酸味的“碱面”
（3）请写出将
、
通入饱和食盐水中发生反应的化学方程式_______。
II．某兴趣小组设计了如图的实验装置，可实现多种用途。
（4）小组成员利用该装置证明
可在潜水艇和呼吸面具中作供氧剂，为排除干扰和实验的准确性，B
中要加入某种含有
元素的饱和盐溶液，这种盐是_______(写化学式)。
（5）C 装置中
与
反应的化学方程式为_______。
III．某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-，流程如图，“脱氯”步骤中化合价降低的元素仅
元素。请
回答下列问题：
（6）检验溶液中含有
常用的试剂为_______。
（7）“浸铜”时发生反应的化学方程式为_______。
【答案】（1）CO2
（2）C
（3）
（4）NaHCO3
（5）
（6）硝酸酸化的硝酸银溶液
（7）
【解析】向粗盐水中加沉淀剂，过滤，调节滤液pH 去除粗盐水中的杂质离子，得到精盐水，过程Ⅱ蒸发
浓缩得到饱和食盐水，先通入NH3，再通入CO2，CO2来自石灰石的煅烧，X 为CO2，过程Ⅲ发生
，母液主要含NH4Cl，母液中加入CaO，生成的NH3可
以再次被利用，NaHCO3晶体受热分解得到Na2CO3、CO2和水，CO2可以再次利用。
（1）根据分析，NaHCO3晶体受热分解生成Na2CO3、CO2和水，CO2通入可以饱和食盐水中循环利用，即
X 是CO2；
（2）A．第I 步中调节溶液的
不能用
，否则会引入新的杂质离子
，A 错误；
B．应该先通入NH3，再通入
气体，因为二氧化碳难溶于饱和食盐水，NH3易溶于饱和食盐水，且使
水溶液呈碱性，利于CO2的吸收，B 错误；
C．步骤III 所得到的母液主要含NH4Cl，可以拿来作为植物用的肥料，C 正确；
D．等质量的
和
，
消耗的酸更多：1 g
消耗一元酸
，
等质量
消耗的一元酸
，但
更适合作为中和发酵带来的酸味的
“碱面”，因为
碱性更强，若用量稍多，会使面团带有明显的碱味，影响口感，D 错误；
故选C。
（3）将
、
通入饱和食盐水中生成氯化铵和碳酸氢钠晶体，化学方程式为
；
（4）由于稀盐酸具有挥发性，A 装置中稀盐酸和大理石生成的二氧化碳中含有杂质氯化氢，B 吸收挥发出
的HCl，排除干扰，可以用饱和NaHCO3溶液；
（5）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式为
（6）检验溶液中含有Cl-常用的试剂为硝酸酸化的AgNO3溶液，能生成不溶于酸的白色沉淀；
（7）铜屑和硫酸、过氧化氢反应生成硫酸铜和水，反应的化学方程式为
。
