蘇教化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù)專題1第三單元海水淡化

1、第三單元海水淡化第三單元海水淡化課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)第第三三單單元元海海水水淡淡化化學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解蒸餾方法的原理。了解蒸餾方法的原理。2了解電滲析法的原理及其應(yīng)用。了解電滲析法的原理及其應(yīng)用。3了解反滲透淡化海水的原理。了解反滲透淡化海水的原理。4了解冷凍法原理。了解冷凍法原理。課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案海水淡化又稱海水淡化又稱_,它是利用物理、化學(xué)、生它是利用物理、化學(xué)、生物方法將海水中溶解的鹽脫除物方法將海水中溶解的鹽脫除.海水淡化的方法有蒸餾法、膜法、冷凍法、離子海水淡化的方法有蒸餾法、膜法、冷凍法、離子交換法等

2、交換法等,其中蒸餾法、膜法是主要方法其中蒸餾法、膜法是主要方法.脫鹽脫鹽一、蒸餾法一、蒸餾法海水淡化處理多用蒸餾法海水淡化處理多用蒸餾法.蒸餾法是將水加熱至蒸餾法是將水加熱至105 蒸發(fā)汽化蒸發(fā)汽化,然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法.蒸餾法的特點是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易操作、淡水質(zhì)蒸餾法的特點是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易操作、淡水質(zhì)量好量好,缺點是缺點是_.將發(fā)電廠等工業(yè)余熱用于海將發(fā)電廠等工業(yè)余熱用于海水淡化是經(jīng)濟合理的途徑水淡化是經(jīng)濟合理的途徑.能耗大能耗大其中普遍采用的是多級閃急蒸餾法其中普遍采用的是多級閃急蒸餾法,70%的淡化海的淡化海水是用這種方法生產(chǎn)的水是用這種方法

3、生產(chǎn)的.常壓下常壓下,水的沸點是水的沸點是100 ,減壓時水的沸點降低減壓時水的沸點降低.“多級閃急蒸餾法多級閃急蒸餾法”就是設(shè)就是設(shè)計了一種壓強一個比一個低的蒸發(fā)室計了一種壓強一個比一個低的蒸發(fā)室,將它們連通將它們連通在一起在一起,當(dāng)高溫海水從它們中間通過時當(dāng)高溫海水從它們中間通過時,水就會被瞬水就會被瞬間蒸發(fā)變?yōu)樗魵忾g蒸發(fā)變?yōu)樗魵?經(jīng)冷凝成為淡水經(jīng)冷凝成為淡水.思考感悟思考感悟1什么是減壓蒸餾？什么是減壓蒸餾？【提示】【提示】當(dāng)壓強降低時，液體的沸點也降低。當(dāng)壓強降低時，液體的沸點也降低。因此，降低容器內(nèi)的壓強，可使液體在較低溫度因此，降低容器內(nèi)的壓強，可使液體在較低溫度下沸騰。在低于

4、常壓下進行的蒸餾過程，通常稱下沸騰。在低于常壓下進行的蒸餾過程，通常稱為減壓蒸餾。為減壓蒸餾。二、電滲析法二、電滲析法電滲析是指利用陰、陽離子交換膜對陰、陽離子電滲析是指利用陰、陽離子交換膜對陰、陽離子的的_,在外加直流電場作用下在外加直流電場作用下,使水中的使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達到除鹽目的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達到除鹽目的的方法的方法.選擇透過性選擇透過性將具有選擇透過性的將具有選擇透過性的_與與_交替排列交替排列,組成多個相互獨立的隔組成多個相互獨立的隔室室,在外加電場的作用下在外加電場的作用下,陰、陽離子定向移動陰、陽離子定向移動,隔隔室內(nèi)海水被淡化室內(nèi)海水被淡

5、化,而相鄰隔室內(nèi)的海水被濃縮而相鄰隔室內(nèi)的海水被濃縮,淡水淡水與濃縮海水得以分離與濃縮海水得以分離.陽離子交換膜陽離子交換膜(陽膜陽膜)陰離陰離子交換膜子交換膜(陰膜陰膜)思考感悟思考感悟2電滲析法淡化海水的原理是什么？電滲析法淡化海水的原理是什么？【提示】【提示】電滲析法中陰離子交換膜只允許陰離電滲析法中陰離子交換膜只允許陰離子通過子通過,陽離子交換膜只允許陽離子通過陽離子交換膜只允許陽離子通過. 在外加電在外加電場的作用下場的作用下,陰離子透過陰離子交換膜遷移到陽極陰離子透過陰離子交換膜遷移到陽極區(qū)區(qū),陽離子透過陽離子交換膜遷移到陰極區(qū)陽離子透過陽離子交換膜遷移到陰極區(qū).三、反滲透法三、反

6、滲透法利用只允許利用只允許_通過通過,不允許不允許_通過的半透膜通過的半透膜,將海水與淡水分離將海水與淡水分離.利用反滲透技術(shù)可以大量、快利用反滲透技術(shù)可以大量、快速地生產(chǎn)淡水速地生產(chǎn)淡水.尋找更理想的滲透膜尋找更理想的滲透膜,提高海水淡化提高海水淡化效率是目前努力的方向效率是目前努力的方向.溶劑溶劑溶質(zhì)溶質(zhì)思考感悟思考感悟3反滲透法的關(guān)鍵是什么？反滲透法的關(guān)鍵是什么？【提示提示】關(guān)鍵是尋找更理想的滲透膜，提高海關(guān)鍵是尋找更理想的滲透膜，提高海水淡化效率。水淡化效率。四、冷凍法四、冷凍法把冷海水噴入把冷海水噴入_,部分海水蒸發(fā)吸熱使其余部分海水蒸發(fā)吸熱使其余海水冷卻形成冰晶海水冷卻形成冰晶.冰

7、晶中雜質(zhì)含量比原溶液中冰晶中雜質(zhì)含量比原溶液中少少,將冰晶處理后可得到淡水將冰晶處理后可得到淡水.真空室真空室課堂互動講練課堂互動講練海水淡化的方法海水淡化的方法海水淡化的方法已有十幾種海水淡化的方法已有十幾種,主要的有蒸餾法、主要的有蒸餾法、電滲析法、冷凍法、反滲透法、太陽能法、離子電滲析法、冷凍法、反滲透法、太陽能法、離子交換法等交換法等.其中蒸餾法的歷史最久其中蒸餾法的歷史最久,技術(shù)和工藝也技術(shù)和工藝也比較完善比較完善,是目前海水淡化的主要方法是目前海水淡化的主要方法.(內(nèi)容詳見內(nèi)容詳見課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案)【解析】【解析】明礬的成分是明礬的成分是KAl(SO4)212H2O,加入加

8、入到海水中只能除去到海水中只能除去OH或或Ba2等等,對對Na、Cl、Mg2、Ca2等無影響等無影響,起不到淡化的作用起不到淡化的作用.【答案】【答案】A解析：解析：選選D。海水淡化耗能大，成本高，這是傳。海水淡化耗能大，成本高，這是傳統(tǒng)淡化法，現(xiàn)在研究出許多新的方法如離子膜分統(tǒng)淡化法，現(xiàn)在研究出許多新的方法如離子膜分離法、離子交換法等，耗能成本都大為降低，可離法、離子交換法等，耗能成本都大為降低，可以形成規(guī)模化生產(chǎn)。以形成規(guī)?；a(chǎn)。電滲析法淡化海水的原理電滲析法淡化海水的原理現(xiàn)在大規(guī)模淡化海水則采用電滲析法現(xiàn)在大規(guī)模淡化海水則采用電滲析法.如下圖所示如下圖所示:海水進入電滲析裝置后海水進入

9、電滲析裝置后,在電場作用下在電場作用下,鈉離子和氯鈉離子和氯離子都要作定向移動離子都要作定向移動:鈉離子向陰極移動鈉離子向陰極移動,氯離子向氯離子向陽極移動陽極移動,但陽離子選擇性透過膜只能讓鈉離子通但陽離子選擇性透過膜只能讓鈉離子通過過,陰離子選擇性透過膜只能讓氯離子通過陰離子選擇性透過膜只能讓氯離子通過,所以所以,在在電滲析裝置中就出現(xiàn)了電滲析裝置中就出現(xiàn)了“一格海水被濃縮一格海水被濃縮,另一格另一格海水被淡化海水被淡化”的情況的情況,我們只需要將淡水引出即得我們只需要將淡水引出即得淡化水淡化水,而濃縮后的鹵水則可以作為海水加工的原而濃縮后的鹵水則可以作為海水加工的原料得到進一步的利用料得

10、到進一步的利用. 陽離子交換膜能在直流電場的作用下選擇性陽離子交換膜能在直流電場的作用下選擇性地透過電解液中的陽離子使向陰極遷移地透過電解液中的陽離子使向陰極遷移,陰離子交陰離子交換膜則能在直流電場的作用下選擇性地透過電解換膜則能在直流電場的作用下選擇性地透過電解液中的陰離子使向陽極遷移液中的陰離子使向陽極遷移.同時在電解槽同時在電解槽(稱為稱為“電滲析器電滲析器”)中使用合適型號的這兩種膜中使用合適型號的這兩種膜(簡稱簡稱“陽膜陽膜”和和“陰膜陰膜”),可以在直流電場的作用下進可以在直流電場的作用下進行海水的電滲析脫鹽而使海水淡化行海水的電滲析脫鹽而使海水淡化.脫鹽時，各隔室相間流動著脫鹽時

11、，各隔室相間流動著“淡水淡水”和和“濃水濃水”；在流動著在流動著“極水極水”的以石墨為電極材料的兩極發(fā)的以石墨為電極材料的兩極發(fā)生電解反應(yīng)。根據(jù)需要，可將幾臺電滲析器串聯(lián)生電解反應(yīng)。根據(jù)需要，可將幾臺電滲析器串聯(lián)使用。圖中標(biāo)寫的離子符號，提供思考其在電場使用。圖中標(biāo)寫的離子符號，提供思考其在電場中的遷移方向。中的遷移方向。回答下列問題：回答下列問題：(1)分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時所得主要分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時所得主要陽極產(chǎn)物和主要陰極產(chǎn)物的化學(xué)式。用石棉布陽極產(chǎn)物和主要陰極產(chǎn)物的化學(xué)式。用石棉布為隔膜的一般的惰性陽極電解槽來電解海水，為隔膜的一般的惰性陽極電解槽來電解海水，能用來

12、生產(chǎn)能用來生產(chǎn)H2嗎？為什么？嗎？為什么？(2)致力于發(fā)展電滲析法、反滲透法等海水淡化致力于發(fā)展電滲析法、反滲透法等海水淡化新技術(shù)的直接社會效益是什么？新技術(shù)的直接社會效益是什么？(3)已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)和一般的離已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)和一般的離子交換樹脂凈水法，由海水制得純水。又知海洋子交換樹脂凈水法，由海水制得純水。又知海洋水能源水能源(海洋水能發(fā)電海洋水能發(fā)電)有其巨大的開發(fā)前景。你有其巨大的開發(fā)前景。你認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開發(fā)海洋能源，促成人類進入氫認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開發(fā)海洋能源，促成人類進入氫能時代？能時代？【解析解析】(1)陽極陽極:2Cl2e=Cl2;陰極陰極:2H2e

13、=H2.因為氯氣可以和燒堿反應(yīng)因為氯氣可以和燒堿反應(yīng),所以所以不能用于制氯氣不能用于制氯氣,但制氫氣沒有什么問題但制氫氣沒有什么問題.(2)從以上原理看從以上原理看,至少可以得到電解產(chǎn)物氯氣、氫至少可以得到電解產(chǎn)物氯氣、氫氣和高濃度的燒堿氣和高濃度的燒堿,同時得到淡水及可用于進一步同時得到淡水及可用于進一步利用的濃縮海水利用的濃縮海水.【答案答案】(1)Cl2、H2;可以可以;因為陰極發(fā)生的反應(yīng)因為陰極發(fā)生的反應(yīng)可以得到可以得到H2.(2)制氯氣、氫氣和高濃度的燒堿制氯氣、氫氣和高濃度的燒堿,同時得到淡水及同時得到淡水及高濃度鹵水高濃度鹵水.(3)思路提示思路提示:太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電,電滲析

14、電解得氯堿類產(chǎn)電滲析電解得氯堿類產(chǎn)品及淡水品及淡水,鹵水的進一步開發(fā)利用鹵水的進一步開發(fā)利用.變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2自然環(huán)境提供的能夠被人類利用的自然環(huán)境提供的能夠被人類利用的資源并不豐富，而且資源缺乏的形式日益嚴(yán)峻。資源并不豐富，而且資源缺乏的形式日益嚴(yán)峻。地球的海水總量約為地球的海水總量約為1.41018 t，是人類最大的，是人類最大的資源庫。電滲析法是近年發(fā)展起來的一種較好的資源庫。電滲析法是近年發(fā)展起來的一種較好的海水淡化技術(shù)，其原理如下圖：海水淡化技術(shù)，其原理如下圖：電滲析淡化海水原理示意圖電滲析淡化海水原理示意圖(1)電滲析法的主要原理是電滲析法的主要原理是_ _.(2)是是_(填填“淡水淡水”或或“濃水濃水”)室室,由由口口排出的是排出的是_(填填“淡水淡水”或或“濃水濃水”).解析解析:利用電場作用利用電場作用,使海水中陰、陽離子分別向陽、使海水中陰、陽離子分別向陽、陰極定向移動陰極定向移動,但在陽膜和陰膜的離子選擇透過性但在陽膜和陰膜的離子選擇透過性作用下作用下,使有的間隔內(nèi)離子濃度變大使有的間隔內(nèi)離子濃度變大(如如間隔間隔),有有的間隔內(nèi)離子濃度變小的間隔內(nèi)離子濃度變小(如如間隔間隔),這樣就可以在這樣就可以在不同的間隔內(nèi)分別得到濃水和淡水不同的間隔內(nèi)分別得到濃水和淡水.答