开发利用金属矿物和海水资源公开课

1、第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用第一节第一节 开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源（第（第2 2课时）课时）授课老师：谈发波授课老师：谈发波为什么中日在钓为什么中日在钓鱼岛问题上互不鱼岛问题上互不相让相让? ? 钓鱼岛又称钓鱼台、钓鱼台群岛、钓钓鱼岛又称钓鱼台、钓鱼台群岛、钓鱼台列岛（日本人称其为鱼台列岛（日本人称其为“尖阁列岛尖阁列岛”），），位于中国东海大陆架的东部边缘，在地质位于中国东海大陆架的东部边缘，在地质结构上是附结构上是附属于台湾的大陆性岛屿。属于台湾的大陆性岛屿。钓鱼钓鱼列岛周围海域面积约为列岛周围海域面积约为1717万平方公里，相

2、万平方公里，相当于当于5 5个台湾本岛面积。钓鱼诸岛及其附近个台湾本岛面积。钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，在其他海域，不仅蕴藏有大量石油资源，在其他方面也有巨大的经济价值。方面也有巨大的经济价值。问题与讨论：问题与讨论：海底石油海底石油:1350亿吨亿吨天然气：天然气：140万亿立方米万亿立方米镁、钾、铀、锶等矿物：镁、钾、铀、锶等矿物：5亿亿吨（液体矿山）亿亿吨（液体矿山）锰结核：锰结核：3万亿吨万亿吨;鱼虾贝藻：鱼虾贝藻：6亿吨亿吨/年，现在捕捞量年，现在捕捞量9000万吨万吨/年年波浪能：波浪能：700亿千瓦亿千瓦潮汐能：潮汐能：27亿千瓦亿千瓦重水：重水：200万吨万吨

3、水：水：13亿亿吨亿亿吨资料资料: :海水：名副其海水：名副其实的液体资源实的液体资源宝库宝库! !海水中资源的分类海水中资源的分类: :海水资源海水资源水资源水资源化学资源化学资源生物资源生物资源能源能源.海水资源的分布特点：海水资源的分布特点：1 1、海水资源的、海水资源的广阔性广阔性2 2、海水资源的、海水资源的多样性多样性3 3、海水资源的、海水资源的分散性分散性 总之，海洋是一个远未完全开发的总之，海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库！巨大化学资源宝库！海水资源的开发利用 一、水资源的开发利用：一、水资源的开发利用：水资源的利用水资源的利用直接利用直接利用海水淡化海水淡化海水的淡

4、化：海水的淡化： （1 1）海水淡化的途径）海水淡化的途径: :从海水中从海水中提取淡水提取淡水从海水中从海水中分离出盐分离出盐 （2 2）海水淡化的方法）海水淡化的方法:p90:p90蒸蒸 馏馏 法法（最先使用，技术成熟，但成（最先使用，技术成熟，但成 本高）本高）电渗析法电渗析法（成本低，但未能大量生产）（成本低，但未能大量生产）离子交换法离子交换法（目前正迅速发展，但需要（目前正迅速发展，但需要 不断更新离子交换树脂）不断更新离子交换树脂）蒸馏法所用的装置及原理蒸馏法所用的装置及原理 原理原理： 加热到加热到水水的的沸沸点点,使水汽化变使水汽化变成成水蒸气水蒸气，再，再冷凝冷凝得得淡淡水

5、。水。进进冷却水冷却水 出出太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发海水示意图： 其他淡化技术：其他淡化技术：1、电渗析法、电渗析法+-2 2、离子交换法、离子交换法阳离子交换树脂阳离子交换树脂: :hrhr+na+na+ +=nar+h=nar+h+ +阴离子交换树脂阴离子交换树脂: :rohroh+cl+cl- -=rcl+oh=rcl+oh- - h h+ +oh+oh- -=h=h2 2o o二、化学资源的开发利二、化学资源的开发利用：用：化学资源的开发化学资源的开发从从海水海水中提取物质中提取物质从从生物体生物体中提取物质中提取物质从从矿物矿物中提取物质中提取物质海水晒盐海水海水浓缩浓缩过滤

6、过滤hclhcl溶液，适量溶液，适量蒸发结晶蒸发结晶naohnaoh溶液、溶液、baclbacl2 2溶液、溶液、nana2 2coco3 3溶液溶液过量过量食盐的提取食盐的提取海水的综合利用海水的综合利用u（1 1）海水制盐）海水制盐生产生产 naclnacl u（2 2） naclnacl的水溶液制的水溶液制 naohnaoh u（3 3）制金属）制金属 nanau（4 4）制）制 nana2 2coco3 32 naoh + co2 naoh + co2 2 = na= na2 2coco3 3 + h + h2 2o o 2nacl2nacl（熔融）（熔融）= 2na + cl= 2n

7、a + cl2 2电解电解2nacl+ 2h2nacl+ 2h2 2o = ho = h2 2 + cl+ cl2 2 + 2naoh+ 2naoh电解电解海水海水蒸发蒸发粗粗盐盐 水、重结晶水、重结晶 精精盐盐母液母液 mg(oh)mg(oh)2 2 mgcl mgcl2 2 + ca(oh) + ca(oh)2 2 = mg(oh) = mg(oh)2 2+ cacl+ cacl2 2从海水中制金属从海水中制金属镁镁 mg(oh) mg(oh)2 2 + 2hcl = mgcl + 2hcl = mgcl2 2 + h+ h2 2o o mgcl mgcl2 2( (熔融熔融) = mg

8、+ cl) = mg + cl2 2 通电通电盐酸、浓缩盐酸、浓缩 mgclmgcl2 2 h h2 2o o 脱水脱水 mgclmgcl2 2 电解电解 mgmg石灰乳石灰乳 cao cao 贝壳贝壳水水煅烧煅烧海水中提取溴的实验海水中提取溴的实验实验方法：实验方法：（1 1）用蒸馏法将海水）用蒸馏法将海水浓缩浓缩。用硫酸将浓缩的。用硫酸将浓缩的 海水酸化。海水酸化。（2 2）向酸化的海水中通入适量的）向酸化的海水中通入适量的氯气氯气，使溴，使溴 离子转化为离子转化为溴单质溴单质。（3 3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸 气，将溴单质气，将溴单质吹入吹

9、入盛有盛有二氧化硫二氧化硫溶液的溶液的 吸收塔内。转化为吸收塔内。转化为氢溴酸氢溴酸（4 4）向吸收塔中溶液内通入适量的）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气氯气。最。最 后经蒸馏可得后经蒸馏可得液溴液溴 ( (用用cclccl4 4萃取萃取) )海水中提取溴实验的方程式海水中提取溴实验的方程式2nabr + cl2nabr + cl2 2 = br = br2 2 + 2nacl + 2nacl 上面置换反应得到的上面置换反应得到的 brbr2 2 的浓度的浓度很很低低，难以收集，用空气，难以收集，用空气吹出吹出 brbr2 2 后后用用 soso2 2 吸收吸收，使溴得到，使溴得到富集富集， b

10、rbr2 2 + so + so2 2 + 2h + 2h2 2o = 2hbr + ho = 2hbr + h2 2soso4 42hbr + cl2hbr + cl2 2 = br = br2 2 + 2hcl + 2hcl如何证明海带中存在如何证明海带中存在碘碘元素元素? ? 实验4-2 （一）实验方法：（一）实验方法：（1 1）称取）称取3g3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净 （不要用水洗，有不要用水洗，有 i i- -）。）。 将海带剪碎，用酒精润将海带剪碎，用酒精润 湿（湿（便于灼烧便于灼烧）后，放在坩埚中。）后，放在坩埚中。 （2 2

11、）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰， 停止加热，冷却。停止加热，冷却。 （3 3）将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加入）将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加入10ml10ml蒸馏蒸馏 水，搅拌，煮沸水，搅拌，煮沸2min2min3min3min，使可溶物溶解，过滤。，使可溶物溶解，过滤。 （4 4）向滤液中滴入几滴）向滤液中滴入几滴硫酸硫酸，再加入约，再加入约1ml 1ml h h2 2o o2 2溶液，溶液， 观察现象。取少量上述滤液，滴加几滴观察现象。取少量上述滤液，滴加几滴淀粉淀粉溶液，溶液， 观察现象。观察现象。 海带提碘：海带提碘

12、：海带海带海带灰海带灰溶解过滤溶解过滤灼烧灼烧残渣残渣含含i i- -的溶液的溶液稀稀h h2 2soso4 4 h h2 2o o2 2含含i i2 2的溶液的溶液含含i i2 2的有机溶液的有机溶液萃取萃取( (二二) )实验现象：实验现象： 加入加入h h2 2o o2 2溶液后，溶液颜色变为溶液后，溶液颜色变为深黄深黄色色；加入；加入淀粉淀粉溶液后，溶液又变为溶液后，溶液又变为深蓝色深蓝色。( (三三) ) 化学方程式：化学方程式： 2ki + h2ki + h2 2o o2 2 + h+ h2 2soso4 4 = i= i2 2+ k+ k2 2soso4 4 + 2h+ 2h2

13、2o o 海水综合利用联合工业体系一例海水综合利用联合工业体系一例 p92p92练练 习习 1、海水是一个巨大的化学资源库，下列、海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是（有关海水综合利用的说法正确的是（ ）a海水中含有钾元素，只需经过物理变海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质化就可以得到钾单质b海水蒸发制海盐的过程中只发生了化海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化学变化c从海水中可以得到从海水中可以得到nacl，电解熔融，电解熔融nacl可制备可制备cl2d利用潮汐发电是将化学能转化为电能利用潮汐发电是将化学能转化为电能c2.2.下列冶炼金属的反应，一定是置换反应下列冶炼金属的反应，一定是置换反应 的是的是( ( ) ) a a热分解法热分解法 b b电解法电解法 c c铝热法炼铁铝热法炼铁 d d高炉炼铁高炉炼铁 c c3.3.证明海带中含有碘，有以下步骤证明海带中含有碘，有以下步骤灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在滤液中滴加稀滤液中滴加稀h h2 2soso4 4及及h h2 2o o2 2，然后加入几滴淀粉溶液；，然后加入几滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中；用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； 海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮