知識講解-海水資源的開發(fā)利用

海水資源的開發(fā)利用編稿：張燦麗責編：閆玲玲【學(xué)習(xí)目標】1、 了解海水資源及其開發(fā)利用的主要方法；2、 掌握從海水中提取漠和碘的化學(xué)反應(yīng)原理和實驗方法；3、 認識開發(fā)利用海水資源所帶來的環(huán)境問題和預(yù)防措施?！疽c梳理】要點一、海水的淡化水是生命之源，世界上缺水的地區(qū)越來越多，水荒目前已成為世界性的問題，是制約社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。海水淡化已成為獲得淡水資源重要的途徑。海水利用包括海水直接利用、海水淡化和海水綜合利用，以及海水農(nóng)業(yè)等。海水淡化是海水利用的重點。要點詮釋：海水淡化的方法主要有：蒸餾法：把海水燒到沸騰，水蒸發(fā)為蒸汽，鹽留在鍋底，蒸汽冷凝為蒸餾水，即是淡水。這種古老的海水淡化方法，消耗大量能源，產(chǎn)生大量鍋垢，很難大量生產(chǎn)淡水?，F(xiàn)代多級閃急蒸餾淡化使古老的蒸餾法煥發(fā)了青春。水在常規(guī)氣壓下，加熱到100°C才沸騰成為蒸汽。如果使適當加溫的海水進入真空或接近真空的蒸餾室，便會在瞬間急速蒸發(fā)為蒸汽。利用這一原理，做成多級閃急蒸餾海水淡化裝置。此種淡化裝置可以造得比較大，真空蒸發(fā)室可以造得比較多，連接起來，成為大型海水淡化工廠。這種淡化工廠，可以與熱電廠建在一起，利用熱電廠的余熱加熱海水。水電聯(lián)產(chǎn)，可以大大降低生產(chǎn)成本?，F(xiàn)行大型海水淡化廠，大多采用此法。如果太陽能蒸發(fā)淡化法能夠投入實用，古老的蒸餾淡化技術(shù)又會上一個節(jié)能的新臺階。海水蒸餾原理示意圖電滲析法：使用一種特別制造的薄膜來實現(xiàn)。在電力作用下，海水中鹽類的陽離子穿過陽膜跑向陰極方向，不能穿過陰膜而留下來；陰離子穿過陰膜跑向陽極方向，不能穿過陽膜而留下來。這樣，鹽類離子被交換走的管道中的海水就成了淡水，而鹽類離子留下來的管道里的海水就成了被濃縮了的鹵水。反滲透法：使用的薄膜叫“半透膜”，半透膜的性能是只讓淡水通過，不讓鹽分通過。如果不施加壓力，用這種膜隔開咸水和淡水，淡水就自動地往咸水那邊滲透。我們通過高壓泵，對海水施加壓力，海水中的淡水就透過膜到淡水那邊去了，因此叫做反滲透。冷凍法：即冷凍海水使之結(jié)冰，在液態(tài)淡水變成固態(tài)冰的同時鹽被分離出去。這種方法具有難以克服的弊端，需要消耗許多能源，但得到的淡水味道卻不佳，難以使用。此外，離子交換法、太陽能法、壓氣蒸餾法、流通電容吸附法、露點蒸發(fā)法等也是正在發(fā)展中的海水淡化技術(shù)?！靖咔逭n堂：海水資源的開發(fā)利用ID：405152#海水提漠】要點二、從海水中提取漠在海水中，漠總是以漠化鎂和漠化鈉的形式存在。提取漠的方法常用空氣吹出法，即首先濃縮海水，使漠鹽富集；加酸使海水酸化(調(diào)節(jié)化學(xué)平衡，防止氯的各價酸生成)，通入氯氣，漠離子被氧化成單質(zhì)漠；使漠蒸汽和SO2、水蒸汽反應(yīng)產(chǎn)生HBr；再把HBr用氯氣氧化得到Br2。主要反應(yīng)方程式如下：Cl2+2B「=Br2+2C1-B「2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO42HBr+C12=2HC1+b「2【高清課堂：海水資源的開發(fā)利用ID：405152#海水提碘】要點三、從海水中提取碘直接從海水中提取碘，利用曬鹽后的鹵水也可制取碘，所采用的方法有活性炭吸附法、淀粉吸附法、硝酸銀或硫酸銅沉淀法、離子交換樹脂法等。某些海藻具有吸附碘的能力，如干海帶中碘的含量一般為0.3%?0.5%,比海水中碘的濃度高10萬倍。從海帶中提取碘的實驗流程如下：均燉 部解過淀或滴1■懵--*海時■—|■含I的溶液HAn含％的有機溶液一些含卜的溶液涉及到的主要反應(yīng)方程式為：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O要點四、海水資源的開發(fā)前景我國海水制鹽具有悠久的歷史。目前，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、漠及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)上的發(fā)展。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。海水是一個遠未完全開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫，從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。例如：化學(xué)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?！镜湫屠}】類型一：海水的淡化例1、隨著世界人口的急劇增長、工業(yè)的蓬勃發(fā)展，淡水供應(yīng)危機日益成為世界關(guān)注的焦點，海水約占地球現(xiàn)有總水量的95%，海水淡化問題已成為科學(xué)家的主要研究方向，若實行海水淡化來供應(yīng)飲用水，下列方法在原理上完全不可行的（）A-加入明磯，使海水的鹽份沉淀并淡化利用太陽能，將海水蒸餾淡化將海水通過離子交換樹脂，以除去所含的鹽分利用半透膜，采用反滲透法而使海水淡化【思路點撥】現(xiàn)在所用的海水淡化方法有海水凍結(jié)法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法等，其中最常用的有蒸餾法、反滲透法；明磯在溶液中水解生成氫氧化鋁膠體，只能吸附不溶于水的物質(zhì)?！敬鸢浮緼【解析】A.明磯可以凈水，其原理是明磯溶于水產(chǎn)生膠體，膠體能夠吸附水中的懸浮物，從而達到凈水的目的，而明磯不會吸附水中的離子，所以明磯不可以淡化海水，故A錯誤；蒸餾法是工業(yè)上淡化海水的一種常用方法，故B正確；通過離子交換樹脂可以除去海水中的離子，從而達到淡化海水的目的，故C正確；半透膜只會讓水分子透過，而不會使離子透過，采用反滲透法而使海水淡化，故D正確?！舅悸伏c撥】本題考查物質(zhì)的分離、提純，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾椋⒁獍盐瘴镔|(zhì)的性質(zhì)的異同，明磯在溶液中水解生成氫氧化鋁膠體，膠體具有吸附性為解答該題的關(guān)鍵。舉一反三：【變式1】（2016湖北省天門市期末考）不能將海水淡化的是（ ）。A-加入明磯法 B.蒸餾法 C.電滲析法 D.離子交換法【答案】A【解析】A項，明磯水解生成具有吸附性的氫氧化鋁膠體，可除去懸浮物達到凈水的目的，但不能淡化海水，故A錯誤；B項，因水的沸點較低，可用蒸餾法得到蒸餾水，實現(xiàn)海水淡化的目的，故B正確；C項，利用電滲析法可使相應(yīng)的離子通過半透膜以達到淡化水的目的，故C正確；D項，通過離子交換樹脂可以除去海水中的離子，從而達到淡化海水的目的，故D正確。類型二：從海水中提取溴例2、工業(yè)上從海水中提取漠可采取如下方法：（1）向海水中通入Cl2,將海水中的漠化鈉氧化，其化學(xué)方程式為。（2）向上述混合液中吹入熱空氣，將生成的漠吹出用純堿溶液吸收，其化學(xué)方程式為。（3） 將（2）所得溶液用H2SO4酸化，使NaBr、NaBrO3中的漠轉(zhuǎn)化為單質(zhì)漠，再用有機溶劑提取漠后還可得到副產(chǎn)品Na2SO4,寫出這一過程的化學(xué)方程。（4） 這樣得到的漠中還混有少量Cl2,怎樣除去這些Cl2？【思路點撥】本題考查海水提漠的方法，主要涉及一些方程式的書寫?！敬鸢浮浚?）2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl（2） 3Na2CO3+3Br2=5NaBr+NaBrQ+3CO2（3） 5NaBr+NaBrO+3HSO=3NaSO+3Br+3HO3 2 4 2 4 2 2（4） 在所得漠中加適量可溶漠化物（如KBr）充分反應(yīng)后蒸發(fā)，再收集漠蒸氣【解析】（2）Na2CO3溶液顯堿性，Br2與堿發(fā)生歧化反應(yīng)生成漠化物，另外生成的是次漠酸鹽還是更高階態(tài)的漠酸鹽，由（3）的敘述中可知生成的是漠酸鹽，CO32-則轉(zhuǎn)化為CO2；（3）Br-、BrO3-和H+作用生成Br2和H2O；（4）要除去液漠中少量的Cl2,應(yīng)加適量漠化物（如KBr），使Cl2被轉(zhuǎn)化成難揮發(fā)的KCl，再通過蒸發(fā)使漠揮發(fā)即可?！究偨Y(jié)升華】從海水中提取漠的基本原理是使漠離子轉(zhuǎn)變成漠單質(zhì)，過程中經(jīng)歷氧化還原的變化過程，同學(xué)們還應(yīng)掌握如何除去漠單質(zhì)中的雜質(zhì)。舉一反三：【變式1】從海水中可以提取漠，但得到的液漠中常常溶有少量氯氣，除去氯氣應(yīng)該采用的方法是（）A.加適量的KI溶液 B-通入漠蒸氣。加入適量的NaOH溶液 。.加入適量的NaBr溶液【答案】D【變式2】海水提漠過程中將Br-氧化成Br2,可向其中加入氧化劑，合適的是（）A.酸性KMnO4溶液 B.氯水 C.FeCl3溶液 D.碘水【答案】B【解析】Fe3+和I2的氧化性都不如Br2的強，C、D不正確；酸性KMnO4溶液能氧化Br-，但不適合工業(yè)生產(chǎn)用，KMnO4價格比較貴。類型三：從海水中提取碘例3、碘在醫(yī)藥、照相、橡膠、染料、氣象等許多領(lǐng)域都具有廣泛的用途，海洋中雖然碘的濃度相當小，每升海水中平均含碘0.06mg，但海洋里碘的總儲量仍很驚人一9.3x101。t，比陸地上要多得多。由于海水中碘的濃度很低，直接從海水中提取代價很高。因此，目前世界上碘產(chǎn)量的80%是從陸地上的井鹽礦和鹵水中提取的。一般生長在海底的海帶含碘0.3%?0.5%，有的可達1%，比海水中碘的濃度高出十幾萬倍！我國沿海的一些工廠，就是用海帶作原料，采用離子交換樹脂吸附法，將碘提取出來。海帶中的碘一般以I-的狀態(tài)存在。用離子交換法提取海帶中的碘的步驟如下所示。（1）寫出I-轉(zhuǎn)化成I3-的離子方程式（2）將棕褐色的溶液通過氯型陰離子交換樹脂（R—Cl）后，樹脂呈黑紅色，而流出液呈無色，該交換反應(yīng)的離子方程式是

【思路點撥】做本題的關(guān)鍵是看明白題中的方框圖，在問題設(shè)置方面并不難?！敬鸢浮?1)1-+【2 I3-(2)I3-+RCl===Rl3+Cl-【解析】從海帶中提取碘時，首先要把I-氧化為I2(NaClO為強氧化劑)，I2易與I-結(jié)合成I3-，含I3-的溶液與離子交換樹脂相遇，I3-與Cl-進行了交換，I3-被吸附，然后解吸，可提取i2?！究偨Y(jié)升華】本題涉及到很多信息，是目前?？嫉男问剑瑸楣?jié)省時間，可選擇性地略去題中無關(guān)信息。舉一反三：【變式1】海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在。實驗室從海藻中提取碘的流程如下：①碘子被含離溶