8.1.2海水資源的開發(fā)利用課件高一下學期化學人教版

第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第2課時第八章化學與可持續(xù)發(fā)展2海水制鹽1海水淡化3本節(jié)重難點海水提溴4本節(jié)重難點海水制鎂地球表面海洋面積占到71%，海洋是人類千萬年來取之不盡、用之不竭的巨大資源寶庫。其中的水資源和其他化學資源具有十分巨大的開發(fā)潛力。你知道海洋中有哪些資源嗎？海水中的化學元素由于與巖石、大氣和生物的相互作用，海水中溶解和懸浮著大量的無機物和有機物。海水中含量最多的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%，其他元素為微量。雖然海水中元素的種類很多，總儲量很大，但許多元素的富集程度卻很低。例如，海水中金元素的總儲量約為5×106t，而1t海水中金元素的含量僅為4×10-6g。海洋還是一個遠未充分開發(fā)的巨大化學資源寶庫。總量巨大但濃度極低，要耗費大量能源和時間進行富集、分離和提純海水中水的儲量約為1.3×1018t，約占地球上總水量的97％。地球上的水資源很豐富，但可供人類使用的淡水僅占地球總水量的0.3%，且在時間和空間上分布不均衡。淡水資源的短缺勢必會制約社會的發(fā)展，那么，采用什么方法可以解決淡水危機呢？海水水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻等。海水中最多的物質(zhì)海水淡化-蒸餾法蒸餾是根據(jù)液態(tài)混合物中各成分的沸點不同進行分離的一種方法。通過蒸餾的方法可得到凈化程度較高的水。一、海水淡化蒸餾法示意圖原理：蒸餾是根據(jù)液態(tài)混合物中各成分的沸點不同進行分離的一種方法。通過蒸餾的方法可得到凈化程度較高的水。同時蒸餾法也可分離沸點相差較大的液體混合物，也可除去水等液體中難揮發(fā)或不揮發(fā)的雜質(zhì)。(直形冷凝管)(蒸餾燒瓶)(錐形瓶)(加入碎瓷片的目的：防止液體暴沸)蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較成熟，成本較高①冷凝水下進上出溫度計的水銀球位于蒸餾燒瓶支管口出牛角管【思考】（1）為什么冷卻水通入方向與被冷凝蒸氣流向相反？為了使蒸餾出的蒸氣與冷卻水長時間充分接觸，帶走盡可能多的熱量。（2）為什么溫度計水銀球的頂端要與圓底燒瓶支管下沿處于同一水平線對于蒸餾來說，只有精確控制蒸餾的溫度才能達到分離提純的目的，而蒸餾燒瓶支管口的溫度正是被蒸餾變?yōu)闅怏w某組分的溫度，故溫度計水銀球頂端要與圓底燒瓶支管下沿處于同一水平線一、海水淡化②電滲析法示意圖原理：在外加直流電場作用下，利用離子交換膜對溶液中離子的選擇透過性，使溶液中陰、陽離子發(fā)生離子遷移，分別通過陰、陽離子交換膜而達到除鹽或濃縮的目的。示意圖原理：利用孔徑比1nm還小的半透膜濾去鹽分來制取淡水。利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開。在通常情況下，淡水通過半透膜擴散到海水一側，從而使海水一側的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個過程為滲透。此時，海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。一、海水淡化③反滲透法一、海水淡化

④

離子交換法示意圖

原理：利用離子交換樹脂的活性基團與鹽水中的陽離子和陰離子進行交換，除去海水中鹽分制取淡水的方法，也就是說離子交換樹脂將海水中的“離子”幾乎全部“截流”了。典例1.海水淡化可使用蒸餾法。如圖所示為以自來水為原料制取蒸餾水的實驗裝置,請回答下列問題。(1)圖中的兩處明顯錯誤①

;②

。

(2)儀器A的名稱是

,儀器B的名稱是

。(3)實驗時A中除加入自來水外,為防止液體暴沸還需加入少量

。

溫度計的水銀球插入液體中冷卻水進出口方向反了蒸餾燒瓶碎瓷片(或沸石)直形冷凝管二、直接利用海水進行循環(huán)冷卻服務于火電廠、核電廠的循環(huán)冷卻結論：海中含有的鹽主要是

________________海水中水的儲量約為1.3×1018t，約占地球上總水量的97％。海水水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻等。三、海水中的物質(zhì)提取含量最多的非金屬離子含量前兩位的金屬離子NaCl、MgCl21、海水制鹽目前，從海水中提取食鹽的方法主要為“鹽田法”(也稱“太陽能蒸發(fā)法”)，這是一種古老而至今仍廣泛沿用的方法。鹽田鹽田法提取食鹽的過程先將海水(或海邊地下鹵水)引入蒸發(fā)池，經(jīng)日曬蒸發(fā)水分到一定程度時，導入結晶池，再曬就會逐漸析出食鹽來。這時得到的晶體就是我們常見的“粗鹽”。剩余的液體稱為母液(也稱“苦鹵”)。“鹽田法”提取食鹽的工藝流程海水蒸發(fā)池結晶池粗鹽母液1、海水制鹽氯化鈉的應用氯堿工業(yè)制鈉和氯氣制鹽酸制漂白劑(84)2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑電解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解H2＋Cl22HCl點燃從海水中制得的氯化鈉除了供食用，還作為化工原料用于生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等。工藝流程通常將

加入海水或鹵水中，沉淀出

，該物質(zhì)再與

反應生成

，電解

狀態(tài)的

，就能制得金屬鎂。石灰乳氫氧化鎂鹽酸氯化鎂氯化鎂熔融上述轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生的化學反應主要有：MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2OMgCl2(熔融)Mg+Cl2↑通電石灰乳鹽酸脫水海水或鹵水氫氧化鎂MgCl2溶液MgCl2?6H2OMgCl2Mg(OH)2

MgCl2

Mg鎂電解

Mg2、海水提鎂2、海水提鎂2、海水提鎂海水中本來就有氯化鎂，為什么不直接通電？而是要經(jīng)過“MgCl2→Mg(OH)2→MgCl2”這樣的過程來獲取MgCl2呢？所加鹽酸是否要過量？目的是什么？如果過量，如何除去？要過量，目的是保證Mg(OH)2完全反應，過量的稀鹽酸加熱蒸發(fā)即可除去。問題1除去其它雜質(zhì)，將MgCl2富集起來。問題2問題3為什么不用NaOH代替Ca(OH)2，怎樣得到Ca(OH)2？你能用流程圖表示嗎？NaOH價格貴，Ca(OH)2價格便宜且容易得到。工業(yè)上可以利用高溫煅燒貝殼得到所需要的Ca(OH)2。貝殼(含CaCO3)CaO流程圖：高溫煅燒水石灰乳請同學們回顧所學內(nèi)容，回答下列問題：飛機導彈火箭人們提取海水中的化學元素，來制備有多種用途的物質(zhì)。如廣泛用于火箭、導彈和飛機制造業(yè)的金屬鎂，就是利用從海水中提取的鎂鹽制取的。因此鎂也被稱為“國防金屬”。溴及其化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料和阻燃劑等的生產(chǎn)中有廣泛應用。

溴是海洋元素，地球上99%的溴元素分布在海洋中，以Br-的形式存在。海水中的溴元素含量約為67mg/L。CF2ClBr二氟一氯一溴甲烷思考：如何從海水中提取溴？3、海水提溴3、海水提溴工藝流程海水濃縮海水(Cl-)吸收塔用SO2吸收濃縮海水(Cl-、Br2)Br-SO42-濃縮酸化通入Cl2(氧化)通入熱空氣或水蒸氣(吹出)反應后富集溴通入Cl2(提取)Br2Cl-蒸餾分離溴單質(zhì)海水曬鹽和海水淡化的過程中Br-得到濃縮Cl2+2Br-=2Cl-+Br2Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr向經(jīng)過酸化的濃縮海水中通入Cl2，將Br-氧化為Br2利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣或水蒸氣，吹出的溴蒸氣用SO2吸收Cl2+2Br-=2Cl-+Br23、海水提溴1.從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關說法不正確的是（）A.X試劑可用Na2SO3飽和溶液B.步驟Ⅲ的離子反應：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C.工業(yè)上每獲得1molBr2，需要消耗Cl244.8LD.步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾C4、海水提碘增強H2O2的氧化性；抑制I2與水反應。注意事項：1.海帶不能水洗，以免洗去其中的

I元素。2.海帶可提前用酒精潤濕以充分灼燒。(1)海帶中提碘①工藝流程：海帶→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質(zhì)。②主要的化學反應原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。請同學們回顧所學內(nèi)容，判斷正誤：問題1海洋約占地球表面積的71%，因此地球不缺水，人類可以任意使用，不用節(jié)約(

)海水淡化的方法中，蒸餾法成本最低(

)海水中含量最多的兩種元素為Na元素和Cl元素(

)可以通過電解飽和食鹽水的方式獲取金屬鈉和氯氣(

)除了從海水中獲取淡水和化學物質(zhì)外，其他就沒有什么價值了(

)問題2問題3問題4問題51.在海水資源的綜合利用中，不需要化學變化就能夠從海水中獲得的物質(zhì)是()A.溴、碘單質(zhì) B.鈉、鎂單質(zhì)C.食鹽、淡水 D.燒堿、純堿C2.我國歷來十分重視海水資源的綜合利用，下列有關海水綜合利用的說法正確的是()A.利用潮汐發(fā)電是將化學能轉(zhuǎn)化為電能B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中發(fā)生了化學變化C.海水中含有溴元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到溴單質(zhì)D.從海水中可以得到MgCl2，電解熔融MgCl2可制備MgD3.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所示：(1)步驟①反應的離子方程式是________________________。(2)步驟③反應的化學方程式是_______________________________。(3)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能充分吸收Br2的是_____(填字母)。A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBrABC(4)步驟⑤蒸餾過程中，溫度應控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水分增加；若溫度過低，則_________________________。溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低4.海洋又被稱為綠色寶庫，下列關于海洋的說法正確的是（）A．海洋約占地球表面積的71% B．海水中元素僅為有限的十幾種C．蒸餾是海水淡化的唯一方法 D．海水因有腐蝕性而不能冷卻循環(huán)使用5.下列說法不正確的是（）A．海洋是一個遠未完全開發(fā)的巨大化學資源寶庫B．海水中金元素的儲存量很大，但它的富集程度卻很低C．從海水中可以提取鈾和重水等核原料D．海水中的溴、氟等元素均為微量元素，但仍有提取的價值6.從海水中提取鎂的工藝流程可表示如下，下列說法不正確的是（）A．用此法提取鎂的優(yōu)點之一是原料來源豐富B．步驟⑥電解MgCl2溶液得到金屬MgC．制備過程中產(chǎn)生的氯氣可以用來制備鹽酸，循環(huán)使用D．上述工藝流程中涉及化合、分解和復分解反應7.從海帶中提取碘單質(zhì)，相關實驗步驟如下：①灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；②在濾液中滴加稀H2SO4及適當?shù)难趸瘎缓蠹尤霂椎文橙芤?；③用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；④海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾。（1）合理的步驟順序是：________________（將步驟的序號填入空格內(nèi)）。（2）適當?shù)难趸瘎┦牵篲________