海水资源的开发利用

海水资源的开发利用第一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日学习目标1.了解海水资源及其利用。2.了解海水淡化的方法,掌握海水的蒸馏。3.掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐,海水提溴,海带提碘。4.了解海水综合利用的重要方向。第二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日一、海水水资源的利用1.类型:淡化淡水蒸馏离子交换第三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.海水的蒸馏:①主要仪器:A:_________

B:_______

C:_______②冷凝水的流向:__口进,__口出。③A中加入碎瓷片的目的是_____________。圆底烧瓶冷凝器锥形瓶ab防止液体暴沸第四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、海水化学资源的开发利用1.海水中化学资源的特点:多样性常量元素(99%):除H、O外,含有______________、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素;微量元素(1%):共计80多种分散性虽然海水中元素种类很多,总储量_____,但许多元素的富集程度_____Cl、Na、K、Mg很大很低第五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.海水化学资源的开发利用:项目操作方法海水制盐①方法:把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到食盐;②原理:蒸发海水,使食盐浓缩结晶海水提碘①流程:海带灼烧→浸泡→过滤→氧化→萃取→提纯→碘单质;②主要的化学原理:2I-+H2O2+2H+====I2+2H2O海水提溴①方法:在预先经过酸化的浓缩海水中,用氯气氧化溴离子使之成为溴单质;②主要的化学原理:______________________Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2第六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日项目操作方法海水提镁流程:其他能量的利用①提取核能开发中的重要原料___和_____;②开发海洋药物;③_______、波浪能等有待开发的新型能源重水潮汐能铀第七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1.辨析下列说法的正误:(1)用蒸馏法进行海水淡化是物理变化。(

)(2)海水的蒸馏必须需要温度计。(

)(3)太阳能是传统能源,潮汐能是新型能源。(

)(4)海水中含有溴元素,不需要经过化学反应即能得到溴单质。

(

)第八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【答案解析】1.(1)√。分析:蒸馏是利用液体混合物中各组分沸点不同进行分离的方法,没有发生化学变化。(2)×。分析:蒸馏法淡化海水是使水变为蒸汽,故加热至沸腾即可,无需温度计测量蒸汽的温度。(3)×。分析:传统能源是指人们多年来通常使用的能源,如电能,煤、石油等化石燃料。新能源是指原来没有普遍使用,新开发使用的能源,如太阳能、风能、潮汐能、核能等。(4)×。分析:海水中溴元素是以溴离子的形式存在,需要发生氧化反应才能生成溴单质。第九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.下列方法中,不能实现海水淡化的是(

)A.蒸馏法B.电渗析法C.过滤法D.离子交换法【解析】选C。海水淡化常用的方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法。第十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日3.下列属于海水化学资源利用的是(

)A.海水淡化B.海水冷却循环C.海水提溴D.海水发电【解析】选C。海水的淡化、海水冷却循环是利用海水的水资源,海水发电是利用海水的潮汐能和波浪能,A、B、D均不是利用海水的化学资源。第十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日4.从海水中可获得的在常温下为液体的单质是(

)A.MgB.KC.Br2D.I2【解析】选C。溴单质在常温下呈液态。第十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日5.许多国家十分重视海水资源的综合利用,不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是(

)A.氯、溴、碘B.钠、镁、铝C.纯碱、氢气D.食盐、淡水【解析】选D。题目中A、B、C中的物质,只能通过化学变化取得,食盐可以通过海水蒸发结晶得到,淡水可以通过蒸馏得到。第十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日一、海水提溴1.生产流程图:第十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.主要过程:第十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【点拨】海水提取溴过程中溴单质的吸收方法(1)SO2吸收法:利用SO2与溴单质发生反应:SO2+Br2+2H2O====H2SO4+2HBr,再用Cl2氧化HBr。(2)碳酸钠溶液吸收法:利用碳酸钠溶液与溴单质发生反应:3Na2CO3+3Br2====5NaBr+NaBrO3+3CO2↑,再用稀硫酸酸化所得溶液,发生下列反应得到溴单质:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O。第十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【微思考】(1)流程图中最后从溴水中提取溴除蒸馏外,还可用什么方法?提示:根据溴在有机溶剂中的溶解性大于在水中的溶解性,可用有机溶剂萃取。(2)从海水中提取溴的工艺流程中为什么要设计两步由Br-Br2的反应过程?提示:设计两步氧化Br-的目的是富集海水中的溴。第十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【过关题组】1.(2014·锦州高一检测)海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程图如下:第十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(1)步骤①反应的离子方程式是_________________________。(2)步骤③反应的化学方程式是________________________,从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是________。A.NaOH

B.FeCl2

C.Na2SO3

D.H2O(3)步骤⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80～90℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因______________________。(4)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏而得到液溴?___________________________。第十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【解题探究】(1)根据Cl2的性质分析Br2具有什么性质?分别能与哪些常见物质反应?提示:Br与Cl属于同一主族,故Br2与Cl2具有相似的性质,既有氧化性又有还原性,能与强碱(如NaOH)溶液、具有还原性的物质(如SO2、FeCl2、Na2SO3等)反应。第二十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(2)蒸馏操作中要想得到较纯净的物质,操作的关键是什么?提示:蒸馏是利用混合物组分沸点的不同进行的分离,故实验的关键是严格控制蒸气的温度,确保馏分的纯度。第二十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【解析】(1)(2)问相对简单,读懂流程图,结合学过的重点方程式,可以写出2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O====2HBr+H2SO4;只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、具有强还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,不能充分吸收。(3)温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴气中水蒸气的含量增加,温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低。第二十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。经过“空气吹出、SO2吸收、氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。第二十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日答案:(1)2Br-+Cl2====Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O====H2SO4+2HBr

A、B、C(3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴气中水蒸气的含量增加,温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高,而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了第二十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.(2014·东莞高一检测)从海水提取溴的过程中,有如下反应:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O,与上述反应在原理上最相似的反应是(

)A.2NaBr+Cl2====Br2+2NaClB.AlCl3+3NaAlO2+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaClC.2H2S+SO2====3S↓+2H2OD.Cl2+H2O====HCl+HClO第二十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【解析】选C。在5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O的反应中,Br-被Br氧化,氧化产物和还原产物都是Br2,在四个答案中只有C项中被氧化和被还原的元素为不同价态的同一元素硫,氧化产物和还原产物都是单质硫,二者原理相同。第二十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【互动探究】(1)题1中流程②～⑤在实验室中可以进行简化操作,请设计实验方案。提示:实验室中采取以下操作:第二十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(2)题2中不属于氧化还原反应的是哪个选项?提示:B。反应AlCl3+3NaAlO2+6H2O====4Al(OH)3↓+3NaCl中没有化合价的变化,属于非氧化还原反应。第二十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【变式训练1】(2014·烟台高一检测)从海水中可以提取溴,主要反应为2Br-+Cl2====2Cl-+Br2。下列说法正确的是(

)A.溴离子具有氧化性B.氯气是还原剂C.该反应属于复分解反应D.氯气的氧化性比溴单质强【解析】选D。该反应是置换反应,说明氯气的氧化性比溴单质强。反应中氯气是氧化剂,溴离子表现的是还原性。第二十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【变式训练2】除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气,应该采用的方法是(

)A.加入适量的KI溶液B.通入溴蒸气C.加氢氧化钠溶液D.加入适量的溴化钠溶液第三十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【解析】选D。A项Cl2和Br2均与KI反应且引入了I2杂质;B项,溴蒸气无法除去氯气;C项,氯气和液溴均能与氢氧化钠反应;D项发生反应:Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2,既除去了氯气,又不会引入新的杂质。第三十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、海带提碘1.海带中含有碘元素的检验:(1)实验步骤。(2)主要反应:2H++2I-+H2O2====I2+2H2O第三十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.海带中提碘:(1)主要流程:海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质(2)主要反应:Cl2+2KI====2KCl+I2第三十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【警示】海带中提取碘单质的注意事项(1)海水中的碘的浓度很低,碘一般从海带或一些海藻植物中提取。(2)由于I2易升华,从碘的有机溶剂溶液中提取时应采用水浴加热,可避免高温下I2的升华。第三十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【微思考】(1)海带中含有碘,海带能使淀粉溶液变蓝吗?提示:不能,单质碘使淀粉溶液变蓝色,而海带中含有的碘元素是碘离子而不是碘单质。(2)在海带提取碘的过程中,涉及的分离物质的方法有哪些?提示:从海带灰中得到水溶液利用过滤,从碘水中得到碘的有机溶液利用萃取分液,从碘的有机溶液中得到碘利用蒸馏。第三十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【过关题组】1.海带是海洋中的一种褐藻,海带中含有丰富的碘,是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验,操作步骤如下:①取3g左右干海带,除去表面杂质,剪碎,用酒精润湿,放在坩埚中灼烧成灰,冷却;②将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水,搅拌,煮沸2～3min,使可溶物质溶解,过滤;③向滤液中滴入几滴硫酸,再加入约1mLH2O2溶液,观察现象;第三十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日④取少量上述所得溶液,滴加几滴淀粉溶液,观察现象;⑤向③剩余的滤液中加入1mLCCl4,振荡静置,观察现象;⑥向加有CCl4的溶液中加入NaOH溶液,充分振荡后,将混合液的下层液体放入指定的容器中。第三十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日请回答下列问题:(1)海带中碘元素是________(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”),步骤①中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗,原因是_____________________;(2)可说明海带中含有碘的现象有__________________;(3)操作⑤叫做________。操作⑥的目的是___________。第三十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【解题指南】解答本题要注意以下3点:(1)海带灼烧后的灰烬中碘元素以I-形式存在;(2)利用碘的特征反应检验碘元素;(3)CCl4可萃取碘水中的碘且比水的密度大。第三十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【解析】海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗;实验中④步中加入淀粉溶液后变蓝;⑤步中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作⑤是萃取碘水中的碘,操作⑥是为了回收CCl4。第四十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日答案:(1)碘离子防止碘元素的损失(2)④步中加入淀粉溶液后变蓝;⑤步中下层液体呈紫红色(3)萃取回收CCl4第四十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日2.从海藻灰中提取碘的方法:往海藻灰浸取液中通入Cl2后,用升华方法将置换的碘提纯。但浸取液中通入Cl2时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr,为了消除这两种杂质,使其中的碘完全游离出来,可加入适量的(

)A.CaO

B.KI

C.H2O

D.酒精【解析】选B。ICl和IBr与Cl2性质相似,可将KI氧化为碘单质,从而消除杂质。第四十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【方法规律】碘元素的检验方法(1)淀粉遇单质碘变蓝,若是碘离子,通常先加入氯水氧化,再加入淀粉。(2)碘水呈黄色,通常加入有机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色。(3)加入硝酸酸化的硝酸银溶液后产生淡黄色沉淀,则原溶液中含碘离子。第四十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【变式训练】某同学为了验证海带中含有碘元素,拟进行如下实验,请完成相关问题。(1)第1步:灼烧。其操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中不会用到的实验仪器有________(填代号)。A.试管B.瓷坩埚C.坩埚钳D.铁三脚架E.泥三角F.酒精灯G.烧杯H.量筒第四十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(2)第2步:I-溶液的获取。操作是__________________。(3)第3步:氧化。其操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用________(填代号)。A.浓硫酸B.新制氯水C.酸性KMnO4溶液D.H2O2理由是_________________________。(4)第4步:碘单质的检验。其操作是取少量第3步的溶液,滴加淀粉溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中含有碘元素。第四十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【解析】(1)先分析灼烧固体物质所用的仪器有哪些,然后再选出不会用到哪些仪器。(2)海带灼烧后的灰烬中含有可溶性碘盐和难溶固体物质。要得到含有I-的溶液,须将灰烬充分溶解,并过滤以除去残渣。(3)浓硫酸、新制氯水、酸性KMnO4溶液、H2O2均能将I-氧化为I2。前三者会引入新杂质,而H2O2的还原产物为H2O,无其他物质生成,所以氧化剂最好选用H2O2。第四十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日答案:(1)A、G、H(2)将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,煮沸、过滤(3)D双氧水又称“绿色氧化剂”,其参加氧化还原反应时还原产物为H2O,无污染且不引入新的杂质第四十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【提分必备关键点】1.海水水资源的利用:(1)海水淡化——蒸馏法、电渗析法、离子交换法。(2)海水的循环冷却。2.海水化学资源的利用:(1)海水制盐。(2)海水提溴。(3)海带提碘。(4)其他利用——提取镁、铀、重水等。第四十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日海水提取镁的实验探究【真题判断】(在括号内打“√”或“×”)(1)(2012·江苏高考)下列物质的转化在给定条件下能实现:MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO。()分析:第一步转化Ca(OH)2+MgCl2====Mg(OH)2+CaCl2,第二步转化Mg(OH)2MgO+H2O。√△====第四十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(2)(2011·广东高考)将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成。()分析:将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,发生反应2NaOH+MgSO4====Na2SO4+Mg(OH)2↓。√第五十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(3)(2011·广东高考)将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀。()分析:过滤时需要用玻璃棒引流。(4)(2011·广东高考)将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体。()分析:蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿,由于MgCl2能与热水反应,生成Mg(OH)2,所以必须在HCl的气氛中加热才能得到MgCl2固体。××第五十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【案例探究】目前世界上60%的镁是从海水中提取的。海水提镁的主要流程如下:第五十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(1)从离子反应的角度思考,在海水中加入石灰乳的作用是什么?提示:石灰乳中的Ca(OH)2与海水中的镁盐发生复分解反应生成Mg(OH)2沉淀。第五十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(2)石灰乳是生石灰与水形成的混合物,从充分利用海洋化学资源,提高经济效益的角度分析,生产石灰乳的主要原料应来源于海洋中的什么物质?提示:煅烧海洋中的贝壳得生石灰,溶于水可得石灰乳。(3)操作A、B分别是什么?提示:A为过滤,B为蒸发结晶。第五十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日(4)请根据流程分析,加入的足量的试剂a应该是什么物质?发生了什么反应?提示:a为稀盐酸,反应为Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O。(5)无水MgCl2在熔融状态下,通电后会产生Mg和Cl2,能否采用电解氧化镁的方法制取Mg?为什么?提示:不能,氧化镁的熔点太高,使氧化镁熔化需要消耗大量的能量。