化学：2.2《海水综合利用》PPT课件(新人教版-选修2)(1)

1、高中化学新人教版选修2系列课件化学与技术 2.2海水的综合利用教学目标教学目标 知识与能力知识与能力 1掌握氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理； 2了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。 教学重点、难点：教学重点、难点： 氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理。 探究建议：探究建议： 1收集资料：海水资源的综合利用。 2查阅有关氯碱工业发展的资料，讨论科学技术对促进生产力发展所起的作用。课时划分课时划分：两课时 浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数的生命，还孕育着丰富的矿产，而海水本身含有大量的的生命，还孕育着

2、丰富的矿产，而海水本身含有大量的化学物质，又是宝贵的化学资源化学物质，又是宝贵的化学资源 海水中储有大量的化学海水中储有大量的化学物质，储量可观的就有物质，储量可观的就有80多多种化学元素，其中种化学元素，其中70多种可多种可以被人类提取利用，海洋是地以被人类提取利用，海洋是地球上最大的矿产资源库。全世球上最大的矿产资源库。全世界每年都要从海洋中提取大量界每年都要从海洋中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质，海水素有用物质，海水素有“液体工业液体工业原料原料”之美誉。之美誉。一、海水中盐的开发与利用一、海水中盐的开发与利用结晶池结晶池蒸发池蒸发池1.海水制盐海水制

3、盐海水制盐主要有蒸发法、电渗析法和冷冻法，目前已蒸发法（盐田法）为主海水制盐主要有蒸发法、电渗析法和冷冻法，目前已蒸发法（盐田法）为主2 2、食盐资源的利用、食盐资源的利用氯碱工业：氯碱工业：以食盐为原料，通过电解饱和食盐以食盐为原料，通过电解饱和食盐水的方法制取水的方法制取NaOHNaOH、Cl Cl2 2、H H2 2，再进一步生产一系，再进一步生产一系列的化工产品的工业。列的化工产品的工业。食盐是人类生活不可缺少的物质，也是重要的化工原食盐是人类生活不可缺少的物质，也是重要的化工原料，化学工业中的相关产品，大多以食盐为原料。如料，化学工业中的相关产品，大多以食盐为原料。如氯碱工业。氯碱工

4、业。（1）电解饱和食盐水反应原理）电解饱和食盐水反应原理 阴极：阴极： 阳极：阳极：总反应：总反应：2H+ + 2e- = H22Cl- -2e- = Cl22H2O + 2Cl- = H2 + Cl2 + 2OH- 电解电解2H2O + 2NaCl = H2 + Cl2 + 2NaOH电解电解思考？上述装置的弱点：上述装置的弱点：1.H2和和Cl2 混合不安全混合不安全2.Cl2会和会和NaOH反应，会使得到的反应，会使得到的NaOH不纯不纯工业生产中，为避免上述几种产物混合，需要使反应在特殊的工业生产中，为避免上述几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。电解槽中进行。(2)离子交换膜

5、法制烧碱离子交换膜法制烧碱1 1、生产设备名称：离子交换膜电解槽、生产设备名称：离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网阳极：金属钛网( (涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物) ) 阴极：碳钢网阴极：碳钢网( (有镍涂层有镍涂层) ) 阳离子交换膜：只允许阳离子交换膜：只允许阳阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。2 2、离子交换膜的作用：、离子交换膜的作用： (1)(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量1用什么方法除去泥沙？用什么

6、方法除去泥沙？2用什么试剂除去用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？3所用试剂只有过量才能除净这些杂质所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？思考：思考：请参考请参考P34P34资料卡片，自学食盐水的精制资料卡片，自学食盐水的精制粗盐水（粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）过量过量BaCl2Ba2+ + SO42- =BaSO4Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+BaSO4Ca2+ + CO32- = CaCO3Ba2+ + CO32- = BaCO3CaCO3BaCO3过量过量Na2CO3Mg2

7、+、Fe3+、CO32-Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3过量过量NaOHFe(OH)3Mg(OH)2OH-、CO32-精制食盐水精制食盐水1、氯化、氯化 工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为为3.5左右晒盐后留下的苦左右晒盐后留下的苦卤卤(富含富含Br-离子离子)中置换出中置换出Br2。二、海水提溴二、海水提溴Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - -吹出法吹出法 2、吹出、吹出 然后用空气把然后用空气把Br2吹出，再用吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得较浓的溶液吸收，即得较浓的NaBr和和N

8、aBrO3溶液：溶液： 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33- + 3CO2 3 3、吸收、吸收 用还原剂二氧化硫使溴单质变为用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBrHBr，再用氯气将其氧化成溴产品。，再用氯气将其氧化成溴产品。Br2 + SO2+2H2O = 2HBr + H2SO4Cl2 +2Br - = Br2+ 2Cl - 思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？些离子？Cl- 、 Na+、 Mg2+、 Ca2+、 SO42-、海水中镁的总储量为海水中镁的总储量为2.11015t，具有开发利用，具有开发利用的价值，目前世界上

9、生产的镁的价值，目前世界上生产的镁60%来自海水。来自海水。三、海水提镁三、海水提镁思考：思考：、如何实现、如何实现Mg2+ 的富集和分离？的富集和分离？可以加入一种试剂使可以加入一种试剂使Mg2+ 沉淀沉淀、是不是直接往海水中加沉淀剂？、是不是直接往海水中加沉淀剂？不是，因为海水中的不是，因为海水中的Mg2+ 的浓度很小，直接加沉淀的浓度很小，直接加沉淀剂不利于剂不利于Mg2+ 的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？Ca(O

10、H)2思考思考：如何由贝壳制得氢氧化钙？如何由贝壳制得氢氧化钙？贝壳(CaCO3)煅烧煅烧CaOCa(OH)2、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何解决这一矛盾？效果差得多，如何解决这一矛盾？、如何制得无水、如何制得无水MgCl2 ？、由、由MgCl2 到到Mg究竟用还原法还是电究竟用还原法还是电解法好？解法好？思考：用石灰乳代替石灰水用石灰乳代替石灰水先加盐酸反应，再浓缩得先加盐酸反应，再浓缩得MgCl26H2O晶体，然后再将晶体，然后再将MgCl26H2O晶体在晶体在HCl气氛中加热脱水即可得无水气氛中加热脱水即可得无水MgCl2 由于镁本

11、身比较活泼，用还原法比较困难，工由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁、请设计由、请设计由Mg(OH)2到到Mg的可能途径。的可能途径。CaO Mg(OH)2 MgCl26H2O MgCl2MggCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2通电通电 过滤，加盐酸过滤，加盐酸 加热加热 电解电解海水海水 母液母液 b c 煅烧煅烧 a 浓缩浓缩贝壳贝壳 石灰乳石灰乳 a ； b ； c 。MgCl2溶液练习练习根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式完成工业上用海水提镁的工艺

12、流程，完成工业上用海水提镁的工艺流程，并写出并写出a、b、c三个步骤的化学方程式：三个步骤的化学方程式：浓缩浓缩制备重水有方法：制备重水有方法： 蒸馏法：这种方法只能得到纯度为蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%92%的重水；的重水； 电解法：可得电解法：可得99.7%99.7%的重水，但消耗电能特别大的重水，但消耗电能特别大。 化学交换法化学交换法： 吸附法：吸附法：四、从海水中提取重水四、从海水中提取重水 氘是氢的同位素，符号为氘是氢的同位素，符号为1 1H H或或D D。氘的原子核除包含一。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，个质子外，比氢多了一个中子。氘

13、的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水重水”，分子式为分子式为D D2 2O O。重水主要赋存于海水中，总量可达。重水主要赋存于海水中，总量可达250250亿吨。亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。取氘的原料。 2 2重水可以通过多种方法生产。然而只有两种方法已证明具重水可以通过多种方法生产。然而只有两种方法已证明具有商业意义：有商业意义： 水水 - - 硫 化 氢 交 换 法 （ 和 氨硫 化 氢 交 换 法 （ 和 氨 - - 氢 交 换 法 。氢 交 换 法 。 水水- -硫化氢交换法是基于在一系列塔内（通过顶部冷硫化氢交换法是基于在一系列塔内（通过顶部冷和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之间的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化间的混合。在低