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 第2课时 海水资源的开发利用 目 录 CONTENTS 1 2 海水水资源的利用 海水化学资源的利用 地球表面海洋面积占到71%，海洋是人类千万年来的巨大资源宝库，其中的水资源和其他化学资源具有十分巨大的开发潜力。 思考：海洋中有哪些资源？ 新课导入 认识海水资源 海水能源资源的利用 海水资源 的开发利用 海水水资源的利用 海水化学资源的开发利用 海水提镁 海水提溴 海带提碘 海水制盐 潮汐能、波浪能等 海底可燃冰 海水循环冷却 海水淡化 海水生物资源的利用 渔业等 1. 海洋中的资源的分类 海水中水的储量约为1.3×1018 t，约占地球上总水量的97％。海水水资源的利用， 主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。 2. 海水中的物质 海水中 最多的物质 地球上的水资源很丰富，但可供人类使用的淡水仅占地球总水量的0.3%，且在时间和空间上分布不均衡。淡水资源的短缺势必会制约社会的发展，思考： 采用什么方法可以解决淡水危机呢？ 海水 途径① 直接利用海水进行循环冷却 途径② 海水淡化 蒸馏法 电渗析法 反渗透法 提取出淡水 分离出盐分 蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但是成本较高。 1、蒸馏法 一、水资源的利用 海水的蒸馏（物理方法） 冷凝管 蒸馏烧瓶 锥形瓶 温度计 碎瓷片或沸石 注意点： 2.冷凝水，下口进，上口出 1.温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处 最先使用，技术成熟，但成本高 蒸馏实验原理： 一、水资源的利用 1、蒸馏法 利用各成分的沸点不同，分离互溶液态混合物的物理分离方法。 尾接管（牛角管） 如何证明你得到的水是淡水，而不是海水？ 海水中离子导电 做导电性实验，看能否导电等 海水中有可溶物 加热，看是否有白色固体剩余 海水中有氯离子 加硝酸银溶液看是否有白色沉淀生成 海水中有镁离子 加氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液，看是否有白色沉淀生成 电渗析法 原理：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的。 示意图 2、电渗析法 3、反渗透法 利用孔径比1 nm还小的半透膜滤去盐分来制取淡水。 离子交换法 原理：利用离子交换树脂的活性基团与盐水中的阳离子和阴离子进行交换，除去海水中盐分制取淡水的方法，也就是说离子交换树脂将海水中的“离子”几乎全部“截流”了 示意图 结论：海中含有的盐主要是 _____________ 含量最多的非金属离子 含量前两位的金属离子 NaCl、MgCl2 海水中水的储量约为1.3×1018 t，约占地球上总水量的97％。海水水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。 海水中的物质 二、化学资源的利用 海水中的化学元素 海中含盐主要是 NaCl、MgCl2 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。 二、化学资源的利用 1、海水制氯化钠 海水 引入 盐田 风吹日晒 饱和食盐水 粗盐 提纯 NaCl 可溶性杂质：Ca2+、 Mg2+ 、 SO42- 过滤除去泥沙 BaCl2 除杂试剂： Na2CO3 NaOH 先加BaCl2，后加Na2CO3 先过滤后再加稀盐酸 蒸发结晶 蒸发结晶 “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。 二、化学资源的利用 制纯碱：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl 电解 氯碱工业：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 电解 制钠：2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ 点燃 H2＋Cl2 2HCl 制漂白剂(84消毒液)： Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2O 工业制盐酸 海水资源的开发利用 海水提溴 茫茫大海是化学元素溴的“故乡”，地球上99％以上的溴分布在海水中。 海洋中溴的总含量达到9万亿吨！ 液溴物理性质 1. 深红棕色液体 2. 密度大于水 3. 易挥发（刺激性气味，有毒） 4. 易溶于酒精、四氯化碳、苯，微溶于水 5. 腐蚀性强，会严重灼烧皮肤，腐蚀橡胶 一般以水液封保存 海水提溴 核心反应 Br- Br2 如何转化 1.如何选择合适的氧化剂？ 科学性 可行性 氧化效果好、操作简单 价格（万元/吨） Cl2 0.155 O2 0.13（不能把Br-氧化为Br2) KMnO4 3.4 K2CrO4 3.76 KClO3 2.7 H2O2 1.4 2.如何将卤水中的溴单质提取出来？ 知识补充 分液：是把两种互不混溶的液体分离开的操作方法。 分液使用的仪器是分液漏斗 萃取：利用溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同，使溶质从溶解性差的溶剂转移到溶解性好的溶剂中 球形分液漏斗 梨形分液漏斗 海水提溴 Br2的水溶液 Br- （卤水中） Cl2 CCl4 萃取分液 Br2的四氯化碳溶液 Br2 蒸 馏 工业上做法：“吹出法”。 其过程主要包括氧化（用氯气氧化海水中的溴离子）、吹出（用空气将生成的溴吹出）、吸收（用二氧化硫作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离）、蒸馏（再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离）等环节。 2、海水提溴 海水 富集 （浓缩） 氧化室 吹出塔 吸收塔 蒸馏塔 冷凝器 Br2 酸和Cl2 空气 SO2和H2O Cl2和H2O 目标产品 物质转化、分离提纯 工业原料 富集 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2 Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr 2HBr+Cl2=2HCl+Br2 P106 3、海水提镁 贝壳 CaO 石灰乳 沉淀池 海水 过滤 Mg(OH)2 MgCl2 Mg+Cl2 ④盐酸、浓缩 盐酸 Cl2循环利用 ①煅烧 ②水 ③ MgCl2·6H2O ⑤HCl气氛 中加热脱水 ⑥电解 引入 CaCO3 CaO＋CO2↑ CaO＋H2O=Ca(OH)2 加热 相关反应方程式 Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2＋2HCl==MgCl2＋2H2O MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O 电解 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 3、海带提碘 海带 灼烧 海带 灰 溶解 过滤 含I-的溶液 残渣 含碘单质的 溶液 H2O2/Cl2 含碘单质的 有机溶液 萃取分液 单质碘 蒸馏 2H++2I-+H2O2=I2+2H2O Cl2+2I -=2Cl-+I2 P106 课堂小结 海水的开发利用 海水水资源 海水淡化：电渗析法、蒸馏法、反渗透法、离子交换法 循环冷却：用于工业冷却用水或耐盐植物灌溉等 海水化学资源 海水提盐（盐田法）：海水 盐田 粗盐 精盐 食用盐、氯碱工业原料 引入 日晒 精制 海水提溴：海水 苦卤 海水（Br2） 吸收液 含Br2溶液 含溴有机溶液 Br2 提取 精盐 萃取 酸化 氧化 吹出 吸收 Cl2 氧化 蒸馏 海水提镁(贝壳)：Mg2+ Mg(OH)2 MgCl2 Mg 石灰 HCl 电解 海水淡化的3种技术 海水提溴 课堂小结 任 务 核心问题 原料 产品 如何分离出产品？ 物料是否能够循环使用？ 原料预处理 物质转化 产品分离 如何选取原料？ 如何处理原料？ 1、从资源、成本角度考虑； 2、从反应速率、提高效率角度。 1、从元素价态的角度分析是否需要选取氧化剂或还原剂？ 2、从成本、环保的角度选取最合适的试剂。 根据目标产物的性质及含量，选取合适的分离提纯方法。 如何控制反应条件？ 如何选取氧化剂？还原剂？ 知识、方法 建立方法模型 任务一 认识海水资源 分散性 广阔性 海水中水的储量约为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（金总含量1x106t而1t海水仅含1x10-4t） 多样性 学习评价 1. 我国历来十分重视海水资源的综合利用，下列有关海水综合利用的说法正确的是( ) A.利用潮汐发电是将化学能转化为电能 B.海水蒸发制海盐的过程中发生了化学变化 C.海水中含有溴元素，只需经过物理变化就可以得到溴单质 D.从海水中可以得到MgCl2，电解熔融MgCl2可制备Mg D 学习评价 2．空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法，流程如下：下列说法不 正确的是（ ） A．获得工业Br2的方法是过滤 B．步骤②③的目的是富集溴元素 C．步骤①发生的主要反应为：Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－ D．步骤②发生的主要反应为：3Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋3CO2＋NaBrO3 A 3. 自然界中的镁主要以化合态形式存在于地壳和海水中。如图是工业上提取镁的生产流程。下列说法错误的是（ ） A．煅烧贝壳得到生石灰，该反应为氧化还原反应 B．先将海水中的镁沉淀，再转化为MgCl2，是为了提高溶液中镁离子 的浓度 C．沉淀池中主要发生的反应为Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2 D．工业上利用电解熔融氯化镁的方法制取镁的原因是氯化镁的熔点 比氧化镁低得多 A 4．海水综合利用的工艺流程如图所示(粗盐中的可溶性杂质有MgCl2、 CaCl2、Na2SO4)，下列说法不正确的是（ ） A．过程①加入的药品顺序为Na2CO3溶液→BaCl2溶液→NaOH溶液 →过滤后加盐酸 B．过程②中所加的试剂是盐酸 C．过程④的离子方程式：SO2+Br2+2H2O=SO42-+2Br-+4H+ D．在过程③或⑤反应中每氧化0.2molBr-需消耗标况下2.24LCl2 A Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$