8.1.2海水資源的開發(fā)利用課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版2

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

第1節(jié)自然資源的開發(fā)利用

第2課時(shí)

海水資源的開發(fā)利用素養(yǎng)目標(biāo)1.了解海水淡化的方法及其意義。了解海水的主要組成元素。2.了解海水資源的開發(fā)和利用,熟知從海水中提取溴、碘、金屬鎂的原理。3.以海水資源的綜合利用為例,了解化學(xué)方法在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用。培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

為什么日韓在獨(dú)島問題上互不相讓?

韓國(guó)方面稱獨(dú)島，日本方面稱竹島。面積為平方千米，四周海域是一片豐饒的漁場(chǎng)，海底還蘊(yùn)藏著比較豐富的油氣田。為什么日韓在獨(dú)島問題上互不相讓?時(shí)政要聞中國(guó)不僅是陸地大國(guó)也是海洋大國(guó)阿拉伯國(guó)家支持中國(guó)南海問題立場(chǎng)交與考思流

為什么中日在釣魚島問題上互不相讓?

釣魚島又稱釣魚臺(tái)、釣魚臺(tái)群島、釣魚臺(tái)列島（日本人稱其為“尖閣列島”），位于中國(guó)東海大陸架的東部邊緣，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上是附屬于臺(tái)灣的大陸性島嶼。釣魚列島周圍海域面積約為17萬平方公里，相當(dāng)于5個(gè)臺(tái)灣本島面積。釣魚諸島及其附近海域，不僅蘊(yùn)藏有大量石油資源，在其他方面也有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

從太空觀察地球，可看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中。海洋是美麗的，

也是富饒的

海水中蘊(yùn)含著豐富的資源21世紀(jì)人類將重點(diǎn)開發(fā)海洋資源。水資源

海洋約占地球表面積的71%，總面積約億平方千米，水的儲(chǔ)量約為×109億噸，占地球總水量的97%（3%在陸地、淡水）。廣闊性海洋生物資源動(dòng)物:魚類、海獅、海馬、蝦、貝類……植物:海草、海帶……20多萬種生物海洋礦產(chǎn)資源大陸架的淺海海底：石油、天然氣、煤、硫、磷等。海洋礦產(chǎn)資源近岸帶的濱海砂礦：砂、貝殼等建筑材料和金屬礦產(chǎn)。多數(shù)海盆中有：深海錳結(jié)核。錳結(jié)核：含錳、鐵、鈷等多種金屬元素的礦石。含量大約是：錳25％，鐵14％，鎳1.9％，銅0.5％，鈷0.4％。銅、鈷、鎳是陸地上緊缺的礦產(chǎn)資源，有必要開采海底錳結(jié)核獲取這些金屬。海水化學(xué)資源

由于海水與巖石、大氣、生物的相互作用，海水中溶解和懸浮著大量的無機(jī)物和有機(jī)物。含量最多的是O、H兩種元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素，其總含量超過99%，其余1%為70多種含量微少的元素，被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。多樣性海洋能源各種能源的天然寶藏：

天然氣、油田氣以及波浪能、潮汐能等新型能源，此外，還含有鈾和重水這些核能開發(fā)的重要原料。二海水資源的開發(fā)利用海洋約占地球表面積的71%海水約占地球上總水量的97%Cl

NaMg

S

CaK

BrC

Sr

BF>99%放射性元素：鈾（235U）重水（2D2O）我們能從海水中得到什么物質(zhì)？

我國(guó)沿海城市的絕大部分工業(yè)冷卻水都采用海水，生活用水如海水沖廁也將得到大面積推廣。⒈海洋水資源的利用包括：海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻⑴直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻（作冷卻用水）⑵海水淡化——從海水中獲取淡水的技術(shù)和過程①蒸餾法優(yōu)點(diǎn)：蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善；缺點(diǎn)：成本較高，難推廣應(yīng)用。原理：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。⒉海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫(kù)?！饘俑患稚⑿?1).海洋約占地球表面積的71%,海水中水的儲(chǔ)量約占地球總水量的97%。(2).海水中的化學(xué)元素多樣性海水中含量最多的H、O兩種元素,加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、C、F、B、Br、Sr等11種元素,其總含量超過99%,其他元素為微量分散性雖然海水中元素種類很多,總儲(chǔ)量很大,但許多元素的富集程度很低⑴海水制鹽方法——鹽田法

將海水引入鹽田,在太陽(yáng)照射下蒸發(fā)水,留下粗鹽。

海水的綜合利用

海水淡化與化工生產(chǎn)、能源開發(fā)等相結(jié)合已經(jīng)成為海水綜合利用的重要方向。

地球上99%以上的溴蘊(yùn)藏在大海中,以Br-形式存在，因此溴又被稱為“海洋元素”。液溴(Br2)交與考思流

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(xué)反應(yīng)。⑵海水提溴

溴及其化合物在醫(yī)藥，農(nóng)藥，染料和阻燃劑的生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。目前，人們主要從海水和鹽湖水中提取溴。海水①濃縮濃縮海水酸化后通入Cl2Br2水通入熱空氣或水蒸氣使Br2揮發(fā)吸收塔通入Cl2Br2水Cl2+2Br-＝Br+2Cl-Br2+SO2+2H2O＝4H++2Br-+SO42-Br富集②苯(萃取)蒸餾Br2Cl2+2Br-＝Br2+2Cl-深化拓展1.海水提溴生產(chǎn)流程圖2.海水提溴主要過程

素能應(yīng)用典例1海水中溴元素以Br-形式存在,工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖:(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是

。

(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

從理論上考慮,下列也能吸收Br2的是

。

A.NaOH 22SO32O(3)步驟⑤蒸餾的過程中,溫度應(yīng)控制在80~90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn),請(qǐng)解釋原因

。

(4)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進(jìn)行蒸餾得到液溴?

答案:(1)2Br-+Cl2===Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr

ABC(3)若溫度過高,大量水蒸氣隨溴蒸出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低(4)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì),但濃度低,如果直接蒸餾,處理量大,生產(chǎn)成本高,而“溴水混合物Ⅱ”實(shí)際上將溴水濃縮了規(guī)律方法與海水資源利用相關(guān)的化工工藝流程類題的解題方法1.抓首尾,看中間:從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序試題,其關(guān)鍵點(diǎn)是認(rèn)真分析對(duì)比原料與產(chǎn)品的組成,從中得出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原料中所含雜質(zhì)的基本原理和所用工藝。2.用交叉,看分流:有些化工生產(chǎn)選用多組原料,解題關(guān)鍵在于找準(zhǔn)中間產(chǎn)品和相互交叉的流水生產(chǎn)線,在分析過程中,抓住中間產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)作用,逐一破解。3.明目的,讀流程:化工工藝流程綜合題目一般是關(guān)于物質(zhì)制備,首先明確題目目的是制取什么物質(zhì),從題干或問題中獲取有用信息,了解產(chǎn)品的性質(zhì),并結(jié)合基本概念和反應(yīng)原理分析流程圖中涉及的元素及其化合物,根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析未知物質(zhì),尋找解題的突破口?！啊鼻笆峭读?反應(yīng)物),“→”后是生成物。4.看控制,找分離:物質(zhì)制備工藝都涉及物質(zhì)的分離提純,注意制備過程中所需的原料和條件的控制以及物質(zhì)分離方法的選擇(如過濾、萃取分液、蒸餾等),盡可能寫出主要反應(yīng)的化學(xué)方程式或制備原理。若出現(xiàn)工藝評(píng)價(jià)內(nèi)容,從成本、環(huán)保、生產(chǎn)實(shí)際等多角度考慮分析即可。設(shè)計(jì)從海水中提取鎂的流程。③MgCl2+Ca(OH)2

＝Mg(OH)2↓+CaCl2⑤MgCl2(熔融)

＝Mg+Cl2↑通電無水MgCl2脫水③Mg(OH)2沉淀過濾②水石灰乳煅燒①CaOMgCl2溶液鹽酸、濃縮④②CaO+H2O＝Ca(OH)2①CaCO3

＝CaO+CO2↑高溫應(yīng)在氯化氫的氛圍中加熱④Mg(OH)2+2HCl＝MgCl2+H2OMg電解⑤海水貝殼⑶海水提鎂3.海水提鎂(1)主要反應(yīng)原理:(2)工藝流程:深化拓展1.海帶中碘元素的檢驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)步驟:2.海帶中提碘(1)主要流程:海帶→灼燒→浸泡→過濾→氧化→提純→碘單質(zhì)。(2)主要反應(yīng):Cl2+2KI===2KCl+I2。特別提醒:(1)海水中碘的濃度很低,一般從海帶或一些海藻植物中提取碘。(2)由于I2易升華,從I2的有機(jī)溶劑溶液中提取I2時(shí)應(yīng)采用水浴加熱,可避免高溫下I2的升華。海帶提碘、海水提鎂問題探究1.海帶中的碘元素以何種形式存在?如何將海帶中的碘元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)碘?提示:海帶中的碘元素以I-形式存在,可加入氧化劑把I-氧化成I2。2.檢驗(yàn)溶液中含有I-,所用試劑是硝酸銀溶液和稀硝酸,二者的添加順序如何?提示:先向含I-的溶液中添加硝酸銀溶液,再加稀硝酸,若先加稀硝酸,I-會(huì)被氧化為I2。3.海水提鎂的過程中沒有涉及的基本反應(yīng)類型是哪種?提示:置換反應(yīng)。

從海水中獲得其他物質(zhì)和能量也具有廣闊的前景。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(duì)一個(gè)國(guó)家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W(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、波浪能等新型能源的開發(fā)和利用也越來越受到重視。未來海洋空間利用1.中國(guó)食鹽產(chǎn)量居世界首位。下列實(shí)驗(yàn)室中的操作類似“海水曬鹽”原理的是(

)A.蒸餾 B.蒸發(fā)C.過濾 D.攪拌答案:B解析:實(shí)驗(yàn)室中的“蒸發(fā)”操作是利用水受熱易揮發(fā)的特點(diǎn),使其中的溶質(zhì)因溶劑減少而析出的過程,這與海水曬鹽的原理是類似的。2.海水資源的利用具有非常廣闊的前景。下列關(guān)于海水資源利用的說法中不正確的是(

)A.電解法分解海水,制取潔凈的熱能資源氫氣B.采用太陽(yáng)光照射法曬制工業(yè)用食鹽C.針對(duì)能源現(xiàn)狀,大力開發(fā)潮汐能和波浪能D.鈾是海水中的微量元素,但核工業(yè)的鈾主要從海水中提取答案:A解析:電解法分解海水制取氫氣消耗大量的電能,經(jīng)濟(jì)效益差,發(fā)展前景不樂觀。3.(雙選)從海水中提取溴的主要反應(yīng)為2Br