海水的綜合利用

高中《化學(xué)》新人教版選修2系列課件化學(xué)與技術(shù)

2.2《海水的綜合利用》教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與能力1．掌握氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學(xué)原理；2．了解海水的綜合利用，認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學(xué)原理。探究建議：1．收集資料：海水資源的綜合利用。2．查閱有關(guān)氯堿工業(yè)發(fā)展的資料，討論科學(xué)技術(shù)對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展所起的作用。

課時(shí)劃分：兩課時(shí)

浩瀚的海洋是個(gè)巨大的資源寶庫(kù)，它不僅孕育著無(wú)數(shù)的生命，還孕育著豐富的礦產(chǎn)，而海水本身含有大量的化學(xué)物質(zhì)，又是寶貴的化學(xué)資源海水中儲(chǔ)有大量的化學(xué)物質(zhì)，儲(chǔ)量可觀的就有80多種化學(xué)元素，其中70多種可以被人類(lèi)提取利用，海洋是地球上最大的礦產(chǎn)資源庫(kù)。全世界每年都要從海洋中提取大量的食鹽、鎂、溴、碘、鉀等有用物質(zhì)，海水素有“液體工業(yè)原料”之美譽(yù)。一、海水中鹽的開(kāi)發(fā)與利用結(jié)晶池蒸發(fā)池

鹽是人類(lèi)日常生活中的必需品，也是很多工業(yè)部門(mén)的原料之一，而海鹽又是鹽的主要來(lái)源之一。海水制鹽的方法主要有三種，即：鹽田法、電滲析法和冷凍法。鹽田法歷史最悠久，而且也是最簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)有效的方法，現(xiàn)在還在廣泛采用。

2、食鹽資源的利用氯堿工業(yè)

以食鹽為原料制取NaOHCl2H2

再進(jìn)一步生產(chǎn)一系列的化工產(chǎn)品的工業(yè)

動(dòng)手、動(dòng)腦：分析圖2-9所示實(shí)驗(yàn)，溶液中離子的運(yùn)動(dòng)，兩極的電極反應(yīng)式（1）電解飽和食鹽水反應(yīng)原理

陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2Cl-=H2↑

+Cl2↑

+2OH-

電解2H2O+2NaCl=H2↑

+Cl2↑

+2NaOH電解思考？上述裝置的弱點(diǎn)：1.H2和Cl2

混合不安全2.Cl2會(huì)和NaOH反應(yīng)，會(huì)使得到的NaOH不純(2)離子交換膜法制燒堿－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)1、生產(chǎn)設(shè)備名稱(chēng)：離子交換膜電解槽陽(yáng)極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物)

陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層)

陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。2、離子交換膜的作用：

(1)防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸

(2)避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量(3)生產(chǎn)流程1．用什么方法除去泥沙？2．用什么試劑除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？3．所用試劑只有過(guò)量才能除凈這些雜質(zhì)，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？思考：粗鹽水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）過(guò)量BaCl2Ba2++SO42-=BaSO4Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+BaSO4Ca2++CO32-=CaCO3Ba2++CO32-=BaCO3CaCO3BaCO3過(guò)量Na2CO3Mg2+、Fe3+、CO32-Mg2++2OH-=Mg(OH)2Fe3++3OH-=Fe(OH)3過(guò)量NaOHFe(OH)3Mg(OH)2OH-、CO32-精制食鹽水粗鹽水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）過(guò)量BaCl2Ba2++SO42-=BaSO4↓Na+、

Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+、

Cl-BaSO4↓Ca2++CO32-=CaCO3↓Ba2++CO32-=BaCO3↓CaCO3↓BaCO3↓過(guò)量Na2CO3Na+、Mg2+、Ca2+

、Ba2+

、

Cl-、

OH-Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓過(guò)量NaOHFe(OH)3↓Mg(OH)2↓Mg2+、Ca2+、Na+、

Cl-、OH-、CO32-精制食鹽水適量HCl,調(diào)節(jié)PH通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂Na+、

Cl-電解食鹽水思考：（1）以惰性材料作電極，電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？（2）以活性材料作電極，電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

由此可得出什么結(jié)論？活性材料作電極陰極上，陽(yáng)離子的放電順序同惰性電極陽(yáng)極上，電極材料的溶解氯堿工業(yè)飽和食鹽水氫氣氯氣氫氧化鈉鹽酸漂白劑冶煉金屬等合成農(nóng)藥等造紙、玻璃、肥皂、紡織等電解飽和食鹽水反應(yīng)原理

陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2Cl-=H2↑

+Cl2↑

+2OH-

電解2H2O+2NaCl=H2↑

+Cl2↑

+2NaOH電解復(fù)習(xí)：－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)復(fù)習(xí)：

1、氧化工業(yè)上從海水中提取溴時(shí)，首先通氯氣于pH為3.5左右曬鹽后留下苦鹵(富含Br-離子)中置換出Br2。

二、海水提溴Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

2、吹出然后用空氣把Br2吹出，也可以用水蒸氣，使溴和水蒸氣一起蒸出。

3、吸收用還原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)镠Br，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

作用：重要的制藥原料，如紅藥水，鎮(zhèn)靜，催眠的三溴片，消炎鎮(zhèn)痛針劑，激素等藥物中都含有溴。溴還可以制造熏蒸劑、殺蟲(chóng)劑、抗爆劑。在汽車(chē)的汽油中加入二溴乙烯，可以降低油耗30％。溴還是精煉石油，制造染料不可缺少的原料。１、如何實(shí)現(xiàn)Mg2+

的富集和分離？可以加入一種試劑使Mg2+

沉淀２、是不是直接往海水中加沉淀劑？不是，因?yàn)楹Ｋ械腗g2+的濃度很小，直接加３、從綜合角度考慮選用哪沉淀劑不利于Mg2+的沉淀，而且會(huì)增大沉淀劑的用量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑種試劑作沉淀劑好？Ca(OH)2三、海水提鎂思考：如何由貝殼制得氫氧化鈣？貝殼(CaCO3)煅燒CaOCa(OH)21、如何制得無(wú)水MgCl2

？2、由MgCl2

到Mg究竟用還原法還是電解法好？思考：用石灰乳代替石灰水先加鹽酸反應(yīng)，再濃縮得MgCl2?6H2O晶體，然后再將MgCl2?6H2O晶體在HCl氣氛中加熱脫水即可得無(wú)水MgCl2

由于鎂本身比較活潑，用還原法比較困難，工業(yè)上常使用電解熔融的氯化鎂得到鎂

過(guò)濾，加鹽酸

加熱

電解海水母液b

c煅燒

a濃縮貝殼石灰乳

a

；

b

；

c

。MgCl2溶液[練習(xí)]根據(jù)討論，在下列方框中填入合適的物質(zhì)的化學(xué)式完成工業(yè)上用海水提鎂的工藝流程，并寫(xiě)出a、b、c三個(gè)步驟的化學(xué)方程式：CaOMg(OH)2MgCl2?6H2OMgCl2MgＭgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)

=

Mg+Cl2通電四、從海水中提取重水海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開(kāi)發(fā)價(jià)值。據(jù)計(jì)算，每立方千米海水中含有3750×104t固體物質(zhì)，其中除氯化鈉約3000×104t外，鎂約450×104t，鉀、溴、碘、釷、鉬、鈾等元素也不少。

中國(guó)海域鎂在海水中含量很高，僅次于氯和鈉，居第3位。溴的濃度較高，平均為67×10-3mL/L，地球上99％以上的溴都儲(chǔ)存在海水里，故溴有“海洋元素”之稱(chēng)。碘在海水中的濃度只有0.06×10-6，屬于微量元素。鉀在海水中的總量為500×1012t以上。海水中所含鉀的儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鉀鹽礦物儲(chǔ)量。鈾海水中的總量非?？捎^，達(dá)45×108t，相當(dāng)于陸地儲(chǔ)量的4500倍。一噸海水中所含重水的核聚變反應(yīng)，可釋放出相當(dāng)于256t石油燃燒所產(chǎn)生的能量。

重水核聚變反應(yīng)可釋放出相當(dāng)能量，海水中約有200×108t重水。提取

氘是氫的同位素。氘的原子核除包含一個(gè)質(zhì)子外，比氫多了一個(gè)中子。氘的化學(xué)性質(zhì)與氫一樣，但是一個(gè)氘原子比一個(gè)氫原子重一倍，所以叫做“重氫”。氫二氧一化合成水，重氫和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要賦存于海水中，總量可達(dá)250億噸。重水現(xiàn)在已是核反應(yīng)堆運(yùn)行不可缺少的輔助材料，也是制取氘的原料。制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大。化學(xué)法：制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大?；瘜W(xué)法：制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大?；瘜W(xué)法：制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大?；瘜W(xué)法：

制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大。化學(xué)法：重水可以通過(guò)多種方法生產(chǎn)。然而只有兩種方法已證明具有商業(yè)意義