海水的综合利用

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：氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理。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：两课时

浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数的生命，还孕育着丰富的矿产，而海水本身含有大量的化学物质，又是宝贵的化学资源海水中储有大量的化学物质，储量可观的就有80多种化学元素，其中70多种可以被人类提取利用，海洋是地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的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质，海水素有“液体工业原料”之美誉。一、海水中盐的开发与利用结晶池蒸发池

盐是人类日常生活中的必需品，也是很多工业部门的原料之一，而海盐又是盐的主要来源之一。海水制盐的方法主要有三种，即：盐田法、电渗析法和冷冻法。盐田法历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛采用。

2、食盐资源的利用氯碱工业

以食盐为原料制取NaOHCl2H2

再进一步生产一系列的化工产品的工业

动手、动脑：分析图2-9所示实验，溶液中离子的运动，两极的电极反应式（1）电解饱和食盐水反应原理

阴极：阳极：总反应：2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2Cl-=H2↑

+Cl2↑

+2OH-

电解2H2O+2NaCl=H2↑

+Cl2↑

+2NaOH电解思考？上述装置的弱点：1.H2和Cl2

混合不安全2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯(2)离子交换膜法制烧碱－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网1、生产设备名称：离子交换膜电解槽阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)

阴极：碳钢网(有镍涂层)

阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。2、离子交换膜的作用：

(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸

(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(3)生产流程1．用什么方法除去泥沙？2．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，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？思考：粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）过量BaCl2Ba2++SO42-=BaSO4Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+BaSO4Ca2++CO32-=CaCO3Ba2++CO32-=BaCO3CaCO3BaCO3过量Na2CO3Mg2+、Fe3+、CO32-Mg2++2OH-=Mg(OH)2Fe3++3OH-=Fe(OH)3过量NaOHFe(OH)3Mg(OH)2OH-、CO32-精制食盐水粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）过量BaCl2Ba2++SO42-=BaSO4↓Na+、

Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+、

Cl-BaSO4↓Ca2++CO32-=CaCO3↓Ba2++CO32-=BaCO3↓CaCO3↓BaCO3↓过量Na2CO3Na+、Mg2+、Ca2+

、Ba2+

、

Cl-、

OH-Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓过量NaOHFe(OH)3↓Mg(OH)2↓Mg2+、Ca2+、Na+、

Cl-、OH-、CO32-精制食盐水适量HCl,调节PH通过阳离子交换树脂Na+、

Cl-电解食盐水思考：（1）以惰性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，观察实验现象？（2）以活性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，观察实验现象？

由此可得出什么结论？活性材料作电极阴极上，阳离子的放电顺序同惰性电极阳极上，电极材料的溶解氯碱工业饱和食盐水氢气氯气氢氧化钠盐酸漂白剂冶炼金属等合成农药等造纸、玻璃、肥皂、纺织等电解饱和食盐水反应原理

阴极：阳极：总反应：2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2Cl-=H2↑

+Cl2↑

+2OH-

电解2H2O+2NaCl=H2↑

+Cl2↑

+2NaOH电解复习：－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网复习：

1、氧化工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为3.5左右晒盐后留下苦卤(富含Br-离子)中置换出Br2。

二、海水提溴Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

2、吹出然后用空气把Br2吹出，也可以用水蒸气，使溴和水蒸气一起蒸出。

3、吸收用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr，再用氯气将其氧化成溴产品。Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

作用：重要的制药原料，如红药水，镇静，催眠的三溴片，消炎镇痛针剂，激素等药物中都含有溴。溴还可以制造熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂。在汽车的汽油中加入二溴乙烯，可以降低油耗30％。溴还是精炼石油，制造染料不可缺少的原料。１、如何实现Mg2+

的富集和分离？可以加入一种试剂使Mg2+

沉淀２、是不是直接往海水中加沉淀剂？不是，因为海水中的Mg2+的浓度很小，直接加３、从综合角度考虑选用哪沉淀剂不利于Mg2+的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂种试剂作沉淀剂好？Ca(OH)2三、海水提镁思考：如何由贝壳制得氢氧化钙？贝壳(CaCO3)煅烧CaOCa(OH)21、如何制得无水MgCl2

？2、由MgCl2

到Mg究竟用还原法还是电解法好？思考：用石灰乳代替石灰水先加盐酸反应，再浓缩得MgCl2·6H2O晶体，然后再将MgCl2·6H2O晶体在HCl气氛中加热脱水即可得无水MgCl2

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

过滤，加盐酸

加热

电解海水母液b

c煅烧

a浓缩贝壳石灰乳

a

；

b

；

c

。MgCl2溶液[练习]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流程，并写出a、b、c三个步骤的化学方程式：CaOMg(OH)2MgCl2·6H2OMgCl2MgＭgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)

=

Mg+Cl2通电四、从海水中提取重水海水中溶存着80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值。据计算，每立方千米海水中含有3750×104t固体物质，其中除氯化钠约3000×104t外，镁约450×104t，钾、溴、碘、钍、钼、铀等元素也不少。

中国海域镁在海水中含量很高，仅次于氯和钠，居第3位。溴的浓度较高，平均为67×10-3mL/L，地球上99％以上的溴都储存在海水里，故溴有“海洋元素”之称。碘在海水中的浓度只有0.06×10-6，属于微量元素。钾在海水中的总量为500×1012t以上。海水中所含钾的储量远远超过钾盐矿物储量。铀海水中的总量非常可观，达45×108t，相当于陆地储量的4500倍。一吨海水中所含重水的核聚变反应，可释放出相当于256t石油燃烧所产生的能量。

重水核聚变反应可释放出相当能量，海水中约有200×108t重水。提取

氘是氢的同位素。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，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要赋存于海水中，总量可达250亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：

制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：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