《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》(第2課時)

2023/2/51第四章化學與自然資源的開發(fā)利用第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第2課時2023/2/52

從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍色的海洋之中是“歷史留給人類的資源儲備”海洋是美麗的，也是富饒的海水資源的開發(fā)利用2023/2/53

海水中蘊含著豐富的水資源和化學資源，21世紀人類將重點開發(fā)海洋資源。海水資源的開發(fā)利用2023/2/541、海水水資源的利用海洋約占地球表面積71%海洋中的資源：動物:（魚類、海獅、海馬、貝類………植物:（海草、海帶…………礦物:（各種鹽、NaCl、MgCl2、海底金屬結(jié)核礦、石油水:海水中的水約1.3X109

億噸,占地球總水量97%還含有80多種元素海水資源的開發(fā)利用2023/2/55海水的淡化：①蒸餾法（最先使用，技術(shù)成熟，但成本高）②電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）③離子交換法（目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹脂）海水資源的開發(fā)利用2023/2/56蒸餾法所用的裝置及原理原理：加熱到水的沸點，使水汽化變成水蒸氣，再冷凝得淡水。海水資源的開發(fā)利用2023/2/57太陽能蒸發(fā)海水示意圖：

海水資源的開發(fā)利用2023/2/58

它是利用離子交換膜的選擇透過性，在直流電場的作用下使水中的離子有選擇的定向遷移，使溶液中陰陽離子發(fā)生分離的一種理化過程，由于其能耗低、產(chǎn)水量大、脫鹽率高穩(wěn)定性強等特點，現(xiàn)已被廣泛的用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、硬水軟化、海水淡化等方面。

電滲析法：

海水資源的開發(fā)利用2023/2/592、海水化學資源的開發(fā)利用海水綜合利用的重要方向是：海水淡化同化工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)合。如從海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(yè)上的發(fā)展。從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。例如，鈾和重水目前是核能開發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對一個國家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W在開發(fā)海洋藥物方面也將發(fā)揮越來越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來越受到重視和開發(fā)的新型能源。海水資源的開發(fā)利用2023/2/510煮海為鹽（1）從海水中提取NaCl海水資源的開發(fā)利用2023/2/511鹽田法制得的粗鹽中含較多的氯化鎂和氯化鈣及泥沙，請設計實驗除去NaCl中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+離子的方法（需要儀器及實驗步驟）先將樣品溶解，加稍過量的氫氧化鈣，再加入稍過量的碳酸鈉溶液，過濾；在濾液中加入稍過量的鹽酸，蒸發(fā)結(jié)晶即可。思考海水資源的開發(fā)利用2023/2/512海帶中的碘元素主要以I-的形式存在，提取時用適當?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2,再萃取出來。用H2O2做氧化劑，反應的離子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O（2）從海帶中提取碘的實驗①反應原理

海水資源的開發(fā)利用2023/2/513海帶海帶灰溶解過濾灼燒殘渣含I-的溶液稀H2SO4H2O2含I2的溶液含I2的有機溶液萃?、谔崛×鞒毯ＫY源的開發(fā)利用2023/2/514（1）稱取3g干海帶，用刷子把干海帶表面的附著物刷凈（不要用水洗，有I-）。將海帶剪碎，用酒精潤濕（便于灼燒）后，放在坩堝中。

（2）用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝，至海帶完全成灰，停止加熱，冷卻。

（3）將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，再向燒杯中加入10mL蒸餾水，攪拌，煮沸2min－3min，使可溶物溶解，過濾。

（4）向濾液中滴入幾滴稀硫酸，再加入約1mLH2O2溶液，觀察現(xiàn)象。（5）取少量上述濾液，加幾滴淀粉溶液，觀察現(xiàn)象。

③實驗方法海水資源的開發(fā)利用2023/2/515④實驗注意事項

海帶不要用水洗，以免洗去海帶中的碘；用干海帶從而易于燃燒；灼燒海帶的地方要注意通風。

實驗現(xiàn)象：加入H2O2后，溶液由無色變?yōu)辄S色，再加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{色化學方程式：2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O海水資源的開發(fā)利用2023/2/516地球上99%以上的溴蘊藏在大海中,以Br-形式存在，因此溴又被稱為“海洋元素”。海水中溴的提取是將Br-轉(zhuǎn)變?yōu)锽r2是海水提溴中關(guān)鍵的化學反應。液溴(Br2)海水資源的開發(fā)利用2023/2/517（3）海水提溴：主要方法是空氣吹出法主要流程海水濃縮酸化濃縮海水Br-通入氯氣海水Cl-Br2通入空氣水蒸氣(吹入)吸收塔SO2反應后富集溴HBr、SO42－通入Cl2Cl-Br2分離溴單質(zhì)化學方程式：2NaBr＋Cl2===Br2

＋2NaClBr2

＋SO2

＋2H2O===2HBr＋H2SO42HBr＋Cl2===Br2

＋2HCl海水資源的開發(fā)利用2023/2/518從海水中提取溴的主要工藝流程（空氣吹出法）⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的溴單質(zhì)。①用蒸餾法將海水濃縮，用硫酸將濃縮的海水酸化。②向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl③向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4④向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣：

2HBr+Cl2=2HCl+Br2海水資源的開發(fā)利用2023/2/519思考與交流：如何將海水中的溴離子轉(zhuǎn)變成溴單質(zhì)？閱讀教材P91頁資料卡片——海水提溴。1、設計一個實驗方案模擬這一生產(chǎn)過程；2、寫出相關(guān)的化學方程式。濃縮海水Br2HBr溶液Br2通入Cl2①通入空氣，SO2吸收②通入Cl2③海水資源的開發(fā)利用2023/2/5202NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提溴的實驗室模擬裝置海水資源的開發(fā)利用2023/2/521（4）從海水中制金屬鎂海水蒸發(fā)粗鹽水、重結(jié)晶精鹽母液

Mg(OH)2鹽酸、濃縮

MgCl2?H2O

脫水

MgCl2

電解

MgMgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O石灰乳水CaO

煅燒貝殼MgCl2

通電

Mg+Cl2

海水資源的開發(fā)利用2023/2/522引入海水貝殼（CaCO3)過濾網(wǎng)工業(yè)制鎂流程沉降池過濾槽Mg(OH)2鹽酸蒸發(fā)干燥鍛燒產(chǎn)物電解MgCl2金屬鎂MgCl2溶液鍛燒與水反應氯氣海水資源的開發(fā)利用2023/2/523