人教版高中化学必修2 第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源(第2课时)

1、2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣1江西省教育信息技术研究江西省教育信息技术研究“十二五十二五”规规划划20122012年度课题年度课题基于网络的高中化学基于网络的高中化学课件库的建设与应用研究课件库的建设与应用研究（课题编号：（课题编号：GDK-2012-G-72883） 主持人：桂耀荣主持人：桂耀荣2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣2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课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列化学化学 必修必修2 2202

2、1-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣3 从太空观察地球，看到地球上有七片陆从太空观察地球，看到地球上有七片陆地地“漂浮漂浮”在一大片蓝色的海洋之中在一大片蓝色的海洋之中是是“历史留给人类的资源储备历史留给人类的资源储备”海洋是美丽的，海洋是美丽的，也是富饶的也是富饶的 海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣4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，

3、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：海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣5 海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，2121世纪人类将重点开发海

4、洋资源。世纪人类将重点开发海洋资源。海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣6海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣71 1、海水水资源的利用、海水水资源的利用海洋约占地球表面积海洋约占地球表面积71%71%海洋中的资源海洋中的资源 ：动物动物: :（鱼类、海狮、海马、贝类（鱼类、海狮、海马、贝类植物植物: :（海草、海带（海草、海带矿物矿物: :（各种盐、（各种盐、NaClNaCl、MgClMgCl2 2 、海底金属结核矿、石油、海底金属结核矿、石油水水 : :海水中的水约海水中的水约1.3X101.3

5、X109 9 亿吨亿吨, ,占地球总水量占地球总水量97%97%还含有还含有8080多种元素多种元素海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣8海水的淡化：海水的淡化：蒸蒸 馏馏 法法（最先使用，技术成熟，但成本高）（最先使用，技术成熟，但成本高）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，但需要不断更（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）新离子交换树脂）海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣9蒸馏法所用的装置及原理蒸馏法所用的装置及原理

6、原理：加热到水的沸点，使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。原理：加热到水的沸点，使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣10太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发海水示意图： 海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣11 它是利用离子交换膜的选择透过性，在它是利用离子交换膜的选择透过性，在直流电场的作用下使水中的离子有选择的定直流电场的作用下使水中的离子有选择的定向迁移，使溶液中阴阳离子发生分离的一种向迁移，使溶液中阴阳离子发生分离的一种理化过程，由于其能耗低、产水量大、脱盐理化过

7、程，由于其能耗低、产水量大、脱盐率高稳定性强等特点，现已被广泛的用于医率高稳定性强等特点，现已被广泛的用于医药、电子、化工、食品、硬水软化、海水淡药、电子、化工、食品、硬水软化、海水淡化等方面。化等方面。电渗析法：电渗析法： 海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣122、海水化学资源的开发利用、海水化学资源的开发利用 海水综合利用的重要方向是：海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的。如从海水中制得的氯化钠氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金除食用外，还

8、用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取水中制取镁、钾、溴镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。业上的发展。 从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。 例如，例如，铀和重水铀和重水目前是核能开发中的重要原料，目前是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。化学在开发化学在开发海洋药物海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。方面也将发挥越来越大的作用

9、。潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型等也是越来越受到重视和开发的新型能源。能源。海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣13煮海为盐（1 1）从海水中提取）从海水中提取NaClNaCl海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣14盐田法盐田法 制得的制得的粗盐中含较多的氯化粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙，镁和氯化钙及泥沙，请设计实验除请设计实验除去去NaClNaCl中混有的泥沙、中混有的泥沙、CaCa2+2+、MgMg2+2+离离子的方法（需要仪器及实验步骤）子的方法（需要仪器及

10、实验步骤） 先将样品溶解，加稍过量的氢氧化先将样品溶解，加稍过量的氢氧化钙，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤；钙，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤；在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶即可。即可。思思考考海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣15 科学探究：科学探究： 如何证明海带中有碘离子？阅读教材如何证明海带中有碘离子？阅读教材P91页实验页实验42 。2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣16海带中的碘元素主要以海带中的碘元素主要以I I- -的形式存在，的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成提取时用

11、适当的氧化剂将其氧化成I I2,2,再再萃取出来。萃取出来。 用用H H2 2O O2 2做氧化剂，反应的离子方程式是：做氧化剂，反应的离子方程式是：2I2I- -+H+H2 2O O2 2+2H+2H+ +=I=I2 2+2H+2H2 2O O （2）从海带中提取碘的实验）从海带中提取碘的实验反应原理反应原理 海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣17海海带带海海带灰带灰溶解过滤溶解过滤灼烧灼烧残渣残渣含含I- -的溶液的溶液稀稀H2SO4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有机溶液的有机溶液萃取萃取提取流程提取流程海水资源的开发利用海水资源

12、的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣18（1）称取）称取3 g干海带，用刷子把干海带表面的附着物干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净（不要用水洗，有刷净（不要用水洗，有I-）。）。 将海带剪碎，用酒精润将海带剪碎，用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。 （2）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）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入10 mL蒸馏水，搅拌，煮沸蒸馏水，搅拌，煮沸2 min3 min，使可溶物溶

13、解，使可溶物溶解，过滤。过滤。 （4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1 mL H2O2溶液，观察现象。溶液，观察现象。（5）取少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。）取少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。 实验方法实验方法海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣19实验注意事项实验注意事项 海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。 实验现象：实验现象：加入加入H H2 2O O2 2

14、后，溶液由无色变为黄色，后，溶液由无色变为黄色，再加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色再加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色化学方程式：化学方程式：2KI+ H2O2+H2SO4=I2 +K2SO4+2H2O海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣20地球上地球上99%以上的溴蕴藏以上的溴蕴藏在大海中在大海中, 以以Br-形式存在，形式存在，因此溴又被称为因此溴又被称为“海洋元海洋元素素”。海水中溴的提取是海水中溴的提取是将将Br-转变为转变为Br2是海水提溴是海水提溴中关键的化学反应。中关键的化学反应。液溴液溴( (Br2) )海水资源的开发利用海水资源的

15、开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣21（3 3）海水提溴：主要方法是空气吹出法）海水提溴：主要方法是空气吹出法主要流程主要流程海水海水浓缩浓缩酸化酸化浓缩浓缩海水海水BrBr- -通入通入氯气氯气海海水水ClCl- -BrBr2 2通入空气通入空气水蒸气水蒸气( (吹入吹入) )吸收吸收塔塔SOSO2 2反应后反应后富集溴富集溴HBrHBr、SOSO4 42 2通入通入ClCl2 2ClCl- -BrBr2 2分离分离溴单质溴单质化学方程式：化学方程式：2NaBr Cl2 = Br2 2NaClBr2 SO2 2H2O = 2HBr H2SO42HBr Cl2 = Br2

16、 2HCl海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣22从海水中提取溴的主要工艺流程（从海水中提取溴的主要工艺流程（空气吹出法空气吹出法）用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。 用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：为溴单质：2NaBr+Cl2NaBr+Cl2 2=Br=Br2 2+2NaCl+2NaCl向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质向含

17、溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：BrBr2 2+SO+SO2 2+2H+2H2 2O=2HBr+HO=2HBr+H2 2SOSO4 4向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气： 2HBr+Cl2HBr+Cl2 2=2HCl+Br=2HCl+Br2 2海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣23 思考与交流：思考与交流： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材P91页资料卡片页

18、资料卡片海水提溴。海水提溴。1 1、设计一个实验方案模拟这一生产过程；、设计一个实验方案模拟这一生产过程； 2 2、写出相关的化学方程式。、写出相关的化学方程式。浓缩海水浓缩海水Br2HBr溶液溶液Br2通入通入Cl2通入空气，通入空气，SO2吸收吸收通入通入Cl2海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣242NaBr + Cl2NaBr + Cl2 2= Br= Br2 2+2NaCl+2NaCl2H2H2 2O + BrO + Br2 2+SO+SO2 2= H= H2 2SOSO4 4+2HBr+2HBr2HBr + Cl2HBr + Cl2

19、2= Br= Br2 2+2HCl+2HCl海水提溴的实验室模拟装置海水提溴的实验室模拟装置海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣25 镁被誉为镁被誉为“国防金属国防金属”，60%的镁从海水提取的镁从海水提取海水海水镁镁飞机飞机海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣26（4）从）从海水中制金属镁海水中制金属镁海水海水蒸发蒸发粗盐粗盐 水、重结晶水、重结晶 精盐精盐母液母液 Mg(OH)2盐酸、浓缩盐酸、浓缩 MgCl2 H2O 脱水脱水 MgCl2 电解电解 MgMgCl2 + Ca(OH)2 = Mg

20、(OH)2 + CaCl2Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O石灰乳石灰乳 水水 CaO 煅烧煅烧 贝壳贝壳 MgCl2 通电通电 Mg + Cl2 海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣27引入海水引入海水贝壳贝壳（CaCO3)过滤网过滤网 工业制镁流程工业制镁流程沉降池沉降池过滤槽过滤槽 Mg(OH)2盐酸盐酸蒸发蒸发干燥干燥锻烧产物锻烧产物电解电解 MgCl2金属镁金属镁MgCl2溶液溶液锻烧锻烧与水反应与水反应氯气氯气海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣28海水提海水提Mg海水淡化海水淡化海水提取海水提取NaClBr2的提取的提取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海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣29海海水水蒸发蒸发结晶结晶 H2O 粗盐粗盐 精盐精盐 Na 卤水卤水 Br2 HBr Br2 Mg(OH)2 MgCl2 Mg蒸馏蒸馏海水资源的开发利用海水资源的开发利用2021-10-15江西省鹰潭