《开发利用金属矿物和海水资源》(第2课时)

2023/2/51第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源第2课时2023/2/52

从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中是“历史留给人类的资源储备”海洋是美丽的，也是富饶的海水资源的开发利用2023/2/53

海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，21世纪人类将重点开发海洋资源。海水资源的开发利用2023/2/541、海水水资源的利用海洋约占地球表面积71%海洋中的资源：动物:（鱼类、海狮、海马、贝类………植物:（海草、海带…………矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2、海底金属结核矿、石油水:海水中的水约1.3X109

亿吨,占地球总水量97%还含有80多种元素海水资源的开发利用2023/2/55海水的淡化：①蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）②电渗析法（成本低，但未能大量生产）③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）海水资源的开发利用2023/2/56蒸馏法所用的装置及原理原理：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2023/2/57太阳能蒸发海水示意图：

海水资源的开发利用2023/2/58

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、海水淡化等方面。

电渗析法：

海水资源的开发利用2023/2/592、海水化学资源的开发利用海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，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。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。例如，铀和重水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。化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型能源。海水资源的开发利用2023/2/510煮海为盐（1）从海水中提取NaCl海水资源的开发利用2023/2/511盐田法制得的粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙，请设计实验除去NaCl中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+离子的方法（需要仪器及实验步骤）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；在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶即可。思考海水资源的开发利用2023/2/512海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O（2）从海带中提取碘的实验①反应原理

海水资源的开发利用2023/2/513海带海带灰溶解过滤灼烧残渣含I-的溶液稀H2SO4H2O2含I2的溶液含I2的有机溶液萃取②提取流程海水资源的开发利用2023/2/514（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净（不要用水洗，有I-）。将海带剪碎，用酒精润湿（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，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10mL蒸馏水，搅拌，煮沸2min－3min，使可溶物溶解，过滤。

（4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1mLH2O2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。

③实验方法海水资源的开发利用2023/2/515④实验注意事项

海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。

实验现象：加入H2O2后，溶液由无色变为黄色，再加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色化学方程式：2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O海水资源的开发利用2023/2/516地球上99%以上的溴蕴藏在大海中,以Br-形式存在，因此溴又被称为“海洋元素”。海水中溴的提取是将Br-转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应。液溴(Br2)海水资源的开发利用2023/2/517（3）海水提溴：主要方法是空气吹出法主要流程海水浓缩酸化浓缩海水Br-通入氯气海水Cl-Br2通入空气水蒸气(吹入)吸收塔SO2反应后富集溴HBr、SO42－通入Cl2Cl-Br2分离溴单质化学方程式：2NaBr＋Cl2===Br2

＋2NaClBr2

＋SO2

＋2H2O===2HBr＋H2SO42HBr＋Cl2===Br2

＋2HCl海水资源的开发利用2023/2/518从海水中提取溴的主要工艺流程（空气吹出法）⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。①用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl③向含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：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：

2HBr+Cl2=2HCl+Br2海水资源的开发利用2023/2/519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P91页资料卡片——海水提溴。1、设计一个实验方案模拟这一生产过程；2、写出相关的化学方程式。浓缩海水Br2HBr溶液Br2通入Cl2①通入空气，SO2吸收②通入Cl2③海水资源的开发利用2023/2/5202NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提溴的实验室模拟装置海水资源的开发利用2023/2/521（4）从海水中制金属镁海水蒸发粗盐水、重结晶精盐母液

Mg(OH)2盐酸、浓缩

MgCl2•H2O

脱水

MgCl2

电解

MgMgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O石灰乳水CaO

煅烧贝壳MgCl2

通电

Mg+Cl2

海水资源的开发利用2023/2/522引入海水贝壳（CaCO3)过滤网工业制镁流程沉降池过滤槽Mg(OH)2盐酸蒸发干燥锻烧产物电解MgCl2金属镁MgCl2溶液锻烧与水反应氯气海水资源的开发利用2023/2/523