8.1.2 海水资源的开发利用 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第八章　化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 8.1.2 海水资源的开发利用 学习目标 1、知道海水淡化的意义和方法。 2、掌握从海水中提取溴的原理。 海洋约占地球表面积的71% 从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中。 海洋资源主要分为几大类 水资源 生物资源 化学资源 矿产资源 能源 氯 钠 溴 碘 镁 钾 钴 锰 锌 锡 钛 铀 金 海水中水的储量约为1.3×1018t，约占全球总水量的97% 海洋生物品种繁多，通过养殖、增殖等途径可实现可持续利用 含量最多的是H和O，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C等元素，其总含量超过99% 浅海石油、天然气、煤、硫、磷等；深海锰结核，可燃冰等， 海水运动中蕴藏着巨大能量，包括潮汐能、波浪能、海流能、温差和盐差等 分散性 广阔性 水的储量约为1.3×109 亿吨， 占地球总水量 97% 元素种类很多， 总计含有80多种元素 许多元素的 富集程度很低 多样性 海水资源的特点 5 海水资源的综合利用 6 海水淡化（咸水→淡水） 直接利用海水进行循环冷却（作冷却水） 蒸馏法 离子交换法 电渗析法 最先使用，技术成熟，但成本高 成本低，但未能大量生产 目前正迅速发展，需要不断更新离子交换树脂 一、海水水资源的利用 原理：将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水 海水 淡水 A B a b C （1）主要仪器：A： ；B： ；C： 。 （2）冷凝水的流向： 口进， 口出。 蒸馏烧瓶 锥形瓶 a b 直形冷凝管 一、海水水资源的利用 1、蒸馏法 ① 蒸馏烧瓶不能直接加热需垫上石棉网 ② 冷凝管中水从下口进，上口出 ③烧瓶中所盛液体体积一般介于蒸馏烧瓶容积的1/3~2/3之间 ④蒸馏时在烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，防止液体暴沸 ⑤ 温度计的水银球位于蒸馏烧瓶支管口处 注意事项： 一、海水水资源的利用 1、蒸馏法 一、海水水资源的利用 2、离子交换法 阳离子交换树脂： HR + Na+ = NaR + H+ 阴离子交换树脂：ROH + Cl- = RCl +OH- H++OH- = H2O 一、海水水资源的利用 3、电渗析法 + - 原理：利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水。 浓缩海水 海水淡化后的浓缩海水怎么利用? 结晶池 蒸发池 /盐田 粗盐 母液 “母液”也叫“苦卤”，含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等，可从中提取多种化工原料。 盐田法（又称“滩晒法） 日晒风吹蒸发水分 继续日晒风吹成为 过饱和溶液，析出NaCl晶体 一、海水水资源的利用 思考 蒸发结晶 二、粗盐提纯 ①Na2CO3 ②NaOH ③BaCl2 ②③① ④ 或 ③②① ④ 或 ③①② ④ 粗盐中的杂质： 除杂试剂： 试剂加入顺序： 主要操作： 溶解、过滤、蒸发 ④盐酸 泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42- 粗盐 淡水 卤水 海水 盐水 溶解 （含Mg2+） BaCl2 NaOH Na2CO3 过滤 滤液 沉淀 适量盐酸 蒸发结晶 2NaCl（熔融）═ 电解 2Na + Cl2↑ 2NaCl+2H2O ═ 电解 2NaOH + H2↑ +Cl2↑ 工业制取金属钠： 工业制取氯气——氯碱工业： 工业制纯碱——侯氏制碱法： NaCl+H2O+NH3+CO2 ═ NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3 ═ Na2CO3 + H2O↑ + CO2↑ △ 二、粗盐提纯 NaCl的用途 方法 适用对象 实例 蒸发结晶 溶解度随温度变化不大的溶质 NaCl 降温结晶 溶解度随温度下降明显降低的溶质 KNO3 定义：在一定条件下,溶液中的溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程 不饱和溶液→饱和溶液→过饱和溶液→晶体析出 蒸发结晶(蒸发溶剂) 降温结晶(冷却热饱和溶液) 方法： 结晶的原理及方法 富含Mg2+海水 贝壳 CaCO3 高温煅烧 CaO 沉降池 过滤网 沉降过滤 Mg(OH)2 △ MgO （耐火材料） HCl溶液 MgCl2溶液 MgCl2 熔融电解 Mg Cl2 蒸发 干燥 HCl氛围 三、母液的利用 1、从海水中提取镁 16 MgCl2＋Ca(OH)2 CaCl2＋Mg(OH)2↓ 从海水中的Mg2+到金属镁，经历了哪些化学变化？写出方程式 ？ MgCl2(熔融） Mg＋Cl2↑ 电解 Mg(OH)2 MgO＋H2O △ Mg(OH)2＋2HCl MgCl2＋2H2O 三、母液的利用 1、从海水中提取镁 思考 ？ CaO + H2O == Ca(OH)2 CaCO3 === CaO + CO2 ↑ 高温 17 海水 浓缩酸化 浓缩海水Br- 通入氯气 海水Cl-、Br2 通入空气 水蒸气(吹入) 吸收塔SO2 反应后 富集溴 HBr、SO42- 通入Cl2 Cl-、Br2 萃取 溴单质 蒸馏 2NaBr + Cl2== Br2+2NaCl 2H2O + Br2+SO2== H2SO4+2HBr 2HBr + Cl2== Br2+2HCl 三、母液的利用 2、从海水中提取溴——吹出法 18 工业规模提取溴的常用方法是空气吹出法，工艺过程为： （1）浓缩：海水晒盐和海水淡化过程中的副产物Br－得到浓缩； （2）氧化：向酸化的浓缩海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质，化学方程式为 ； （3）吹出：向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹出；（4）吸收：含有二氧化硫的吸收塔内，溴单质转化为氢溴酸使其与空气分离，并实现富集，方程式为 ； （5）蒸馏：向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，方程式为 。 2NaBr＋Cl2 == 2NaCl＋Br2 Br2＋SO2＋2H2O == 2HBr＋H2SO4 2HBr＋Cl2 == 2HCl＋Br2 三、母液的利用 三、母液的利用 海水提溴的工艺流程 二氧化硫和水 酸和氯气 溴的蒸气 冷凝器 富溴海水 （即晒盐母液） 吹出塔 吸收塔 蒸馏塔 热空气 溴化氢溶液 氯气和水蒸气 液溴 20 海水提溴的实验室模拟装置 2NaBr + Cl2== Br2+2NaCl 2H2O + Br2+SO2== H2SO4+2HBr 2HBr + Cl2== Br2+2HCl 三、母液的利用 萃取: 利用A物质在B溶剂中的溶解能力小于在C溶剂中的溶解能力,把A物质从B溶剂提取到C溶剂里(B和C互不相溶)的分离方法。 分液: 是利用两种液体互不相溶的性质将两种液体分离的方法。 萃取剂的选择： ①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大； ②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶； ③萃取剂与溶质不反应。 稀硫酸 过氧化氢溶液 灼烧 加水加热 溶解 过滤 CCl4 蒸馏 海带灰 海带 悬浊液 滤液 碘水 碘的CCl4溶液 单质碘 操作1 操作2 操作3 操作4 操作5 试剂1 试剂2 萃取分液 生物富集 海水 + 2H+ + 2H2O 2I- I2 + H2O2 == 分液漏斗 三、母液的利用 3、从海水中提取碘 23 1、制备化工产品：制备Mg、K、I2及其他化工产品。 2、获取能量物质：提取铀和重水用来开发核能。 3、开发利用新型能源：潮汐能、波浪能等。 四、海水中其他资源的开发利用 课堂练习 判断： 1、海洋约占地球表面积的71%，因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约 2、海水淡化的方法中，蒸馏法成本最低 3、海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素 4、可以通过电解饱和食盐水的方式获取金属钠和氯气 5、从溴化钾中获取单质溴发生了氧化还原反应 6、除了从海水中获取淡水和化学物质外，其他就没有什么价值了 × × × × × √ 。。。 2、许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是 A、氯、溴、碘 B、钠、镁、铝 C、烧碱、氢气 D、食盐、淡水 D 3、检验溶液中是否含有 I-，可以加入试剂 A、氯水 B、溴水和淀粉 C、溴水 D、淀粉 B 课堂练习 $$