8.1.2 海水资源的开发利用 课件 -2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第一章 自然资源的开发利用 8.1.2 海水资源的开发利用 第八章 化学与可持续发展 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1.了解海水资源及其利用。 2.掌握海水化学资源的开发和利用，掌握物质提取的一般思路和方法。 3.了解海水综合利用的重要方向。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、海水是世界上最大的资源库，那么海水中的资源主要分为几大类? 思考 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 海水资源 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。 一、海水资源的利用 1、水资源的利用 (1)海水淡化 通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。因此，海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向 电渗析法 离子交换法 反渗析法 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【注意】海水淡化的方法: 蒸馏法(最先使用，技术成熟，但成本高） 电渗析法(成本低，但未能大量生产） 离子交换法(目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂） 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①主要仪器： A_____________，B_________，C_______。 ②冷却水的流向： 口进， 口出。 ③B中加入碎瓷片的目的 。 ④温度计水银球处于__________处，测蒸汽的温度。 直形冷凝管 蒸馏烧瓶 锥形瓶 a b 防止液体暴沸 支管口 (2)海水的蒸馏 连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷却水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷却水→整理仪器。 ⑤操作步骤 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 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。 ②海水蒸馏的几点注意 【几点强调】 加热装置 冷凝装置 接收装置 冷凝水：下进上出 温度计水银球处于支管口处 液体体积不应该超过容积的2/3,不应少于1/3 加入沸石/碎瓷片，防暴沸 石棉网 牛角管伸入锥形瓶内 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ③电渗析法：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 电源 氯化钠水溶液 水 阴离子交换膜 阳离子交换膜 + - 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ④离子交换法：离子交换树脂可以把阴阳离子分别交换出来，使水得到纯化。(可简单理解为阳离子交换树脂吸收阳离子，阴离子交换树脂吸收阴离子) 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ⑤膜分离法：利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、判断正误 (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)蒸馏操作时，温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口处，测量蒸气的温度(　　) × √ × × 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、下列叙述不正确的是( ) A.蒸馏完毕后，应先停止加热，待装置冷却后，停止通水，再拆卸蒸馏装置 B.蒸馏时的接收装置如图 C.冷却水应该从冷凝管的下口进水上口出水 D.做蒸馏实验时，在蒸馏烧瓶中应加入沸石，以防暴沸，如果在沸腾前发现忘记加沸石，应立即停止加热，冷却后补加 B 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)海水中的化学元素 由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物。海水中含量最多的O、H两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量。虽然海水中元素的种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。例如，海水中金元素的总储量约为5×106 t，而1t海水中金元素的含量仅为4×10-6g。海洋还是一个远未充分开发的巨大化学资源宝库。 2、海水的化学资源利用 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)海水中提取物质及综合利用 从海水中提取铀和重水，用于核能开发开发潮汐能、波浪能等新型能源 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①氯碱工业：2NaCl＋2H2O = 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ②制钠和氯气： ③制盐酸：H2＋Cl2 = 2HCl ④制漂白剂(84)：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O ⑤用KBr制单质溴： ⑥用MgCl2制Mg： 2NaCl(熔融) = 2Na＋Cl2↑ 电解 电解 点燃 2KBr＋Cl2=2KCl＋Br2 MgCl2(熔融) = Mg＋Cl2↑ 电解 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 工艺流程图 ①从海水中提取镁的流程 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3 = CaO＋CO2↑， CaO＋H2O=Ca(OH)2 沉淀Mg2＋ Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2＋CaCl2 酸化，制备MgCl2 Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 析出MgCl2·6H2O 脱水，制备无水MgCl2 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O 脱水制得无水氯化镁 电解熔融的MgCl2，制备镁 MgCl2(熔融) = Mg＋Cl2↑ 高温 高温 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①MgCl2·6H2O加热脱水制无水氯化镁时，为了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，MgCl2·6H2O加热分解得到MgCl2需在HCl气流中加热 ②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ②从海水中提取溴的流程 (空气吹出法) 工艺流程图 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 主要反应： Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(提取) 置换反应得到的 Br2 的浓度很低，难以收集，用空气吹出 Br2 后用 SO2 吸收，使溴得到富集 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【注意】用热空气吹出溴单质，利用了溴单质易挥发的性质 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2NaBr + Cl2= Br2+2NaCl 2H2O + Br2+SO2= H2SO4+2HBr 2HBr + Cl2= Br2+2HCl 海水提溴的实验室模拟装置 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、已知2Br-+Cl2=Br2+2Cl-，SO2+Br2+2H2O=SO42-+2Br-+4H+，根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种 物质氧化性由强到弱的顺序是怎样的？ 氧化剂氧化性大于氧化产物，则氧化性为Cl2>Br2>SO2 3、有人说步骤①通入氯气氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可，你认为其建议是否合理？ 不合理，直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂，还会造成一部分溴流失，使成本增加。 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、通入二氧化硫将溴单质还原后再通入氯气生成溴单质，是不是多此一举？ 将溴浓缩(富集溴元素)，提高Br2的提取率 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ③从海带中提取碘的流程 工艺流程图 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 主要流程:海带→灼烧→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质 主要反应：2H＋＋2I－＋H2O2=I2＋2H2O Cl2+2I－ = 2Cl－+I2 坩埚 H2O2或Cl2 萃取分液 【注意】稀硫酸的作用：增强H2O2的氧化性；抑制I2与水反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 5、海带中的碘元素以何种形式存在?如何将海带中的碘元素转化成单质碘? 6、检验溶液中含有I-,所用试剂是硝酸银溶液和稀硝酸,二者的添加顺序如何? 海带中的碘元素以I-形式存在,可加入氧化剂把I-氧化成I2。 先向含I-的溶液中添加硝酸银溶液,再加稀硝酸,若先加稀硝酸,I-会被氧化为I2。 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①海水中碘的浓度很低,一般从海带或一些海藻植物中提取碘。 ②由于I2易升华,从I2的有机溶剂溶液中提取I2时应采用水浴加热,可避免高温下I2的升华。 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ③自然界提取物质的一般工业流程和思维方法 工业原料 中间产物1 中间产物2 目标产品 富集 转化 ①酸碱性 ②氧化性 ①除去杂质②提纯产物 分离提纯 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 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 7、为什么选晒盐后的苦卤而不是海水作为提取溴单质的原料？ 8、海水提镁时，是否涉及氧化还原反应？没有涉及生成反应？ 9、我们常用的红药水中含有溴单质。溴主要从海水中提取，溴元素在海水中主要以Br－的形式存在，从海水中提取溴单质需要加入什么物质？ 需要加入氧化剂(氯气，过氧化氢等)把Br－氧化为Br2 苦卤中Br－的浓度比海水大得多 涉及。电解熔融氯化镁生成Mg和Cl2是氧化还原反应。不涉及置换反应 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、在海水资源的综合利用中，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( ) A.溴、碘单质 B.钠、镁单质 C.食盐、淡水 D.烧碱、纯碱 4、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 C 【练一练】 D 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 5、海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( 　） A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收 【练一练】 C 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 6、从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是(双选)（　　） 【练一练】 CD 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master $