必修二第四章第一节第二课时海水资源的利用

学习目标第一节开发利用金属矿物和海水资源第二课时：海水资源的开发利用1．了解直接利用海水循环冷却2．掌握海水淡化方法3．掌握海水资源开发及利用中制盐工艺、海带提碘、提溴的原理4．了解水资源保护的意义5．认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用海洋约占地球表面积的71%21世纪人类将重点开发海洋资源，我们能从海洋中获得哪些资源呢？海水中蕴含着的丰富资源，海洋是人类赖以生存的资源宝库。一、海洋资源海洋中的生物资源可供人类使用的鱼虾贝类为每年6亿吨海水中的化学资源海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍；氘有50亿吨足够人类用上千万年。海水是元素的宝库，含有８０多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。但许多元素的富集程度很低，如1t海水中金的含量仅有4×10-6g。海底的矿产资源大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产多数海盆中：深海锰结核海洋能源资源具有开发价值的：潮汐发电和波浪发电分散性广阔性海水中水的储量约为13×109亿吨，占地球总水量97%元素种类很多，总计含有80多种元素许多元素的富集程度很低多样性二、丰富的海水资源1海水资源的特点：⑴海水水资源的利用主要途径:⑵海水淡化的方法:2海水资源的开发利用水资源的利用直接利用,进行循环冷却等海水淡化①蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）原理：加热到水的沸点，液态水变成水蒸气，与海水中的盐分离，水蒸气冷凝得淡水。工业用水中约80%是工业冷却用水。因此直接利用海水进行循环冷却是解决水资源短缺的重要途径。加入沸石或碎瓷片温度计水银球处于支管口处下进上出液体体积不超过烧瓶体积1/3安全管，起平衡气压的作用太阳能蒸发法太阳能蒸发原理示意图②离子交换法：用人工合成的离子交换膜淡化海水的新技术。（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）③电渗析法（成本低，但未能大量生产）例1一位遇上海难的水手，随着木排在海上漂流。他用完了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道海水会致命。原因是（）A、海水有苦涩味，根本喝不下去B、海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡C、海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡D、海水会造成人体水分从血液和组织内脱离出来，进入肠胃中，使人脱水死亡D三、海水化学资源的开发利用这是一种传统的制盐方法：将海水引入盐田，在太阳照射下蒸发水，留下粗盐。1海水制盐：回顾从海水中提取NaCl方案①Na2CO3②NaOH③BaCl2②③①或③②①或③①②粗盐中的杂质：除杂试剂：试剂加入顺序：主要操作：溶解、过滤、蒸发④盐酸粗盐淡水卤水海水盐水滤液沉淀适量盐酸溶解过滤（含Mg）BaCl2NaOHNa2CO3过滤蒸发结晶泥沙、Ca2、Mg2、SO42-氢氧化钠饱和食盐水氢气氯气盐酸漂白剂合成农药等冶炼金属等造纸、玻璃、肥皂、纺织等2NaOHCO2====Na2CO3H2O

2NaCl（熔融）===2Na+Cl2↑电解2NaCl+2H2O===H2↑+Cl2↑+2NaOH电解氯碱工业：电解制钠：2NaOHCl2====NaClONaClH2O制漂白剂：制纯碱：2．海带中提碘1海带中含有碘元素的检测海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素主要以以I—离子的形式存在。①用刷子刷净干海带表面的附着物，剪刀剪碎，用酒精润湿后放入坩埚中；②灼烧海带成灰，停止加热，冷却；③海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸2～3min、过滤水洗；④滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液。实验应注意问题①干海带不能用水冲洗，海带水浸液中含有I—，水洗会造成碘损失,且海带不易燃烧。②剪碎后，用酒精润湿的作用是使海带易于灼烧完全，并缩短灼烧时间。④搅拌、煮沸2～3min的作用是：加快碘化物在水中的溶解，以使灰烬中的I—尽可能全部进入溶液。③灼烧时为了防止产生的烟气污染室内空气，可以在通风橱中进行。⑤过滤后水洗的目的是：洗去残留在灰渣上的溶液，减少碘元素的损失。⑥硝酸、高锰酸钾（H）溶液、氯气、浓硫酸都是常用的氧化剂，本实验选择过氧化氢溶液的原因是什么？过氧化氢是绿色氧化剂，无污染且不产生新的杂质。其它的氧化剂除了产生新的杂质，还有可能因为氧化性太强，将I2继续氧化为高价化合物2I－H2O22H＋=I22H2O氯气过量时：I26H2O5Cl2=10HCl2HIO3高锰酸钾（H）溶液的紫色对实验也产生了干扰（2）提取海带中的碘元素得到单质碘燃烧加水溶解搅拌煮沸2～3min过滤稀硫酸过氧化氢溶液蒸馏海带灰海带悬浊液滤液碘水碘的CCl4溶液单质碘萃取分液生物富集海水例2：碘在加碘盐中以IO3-的形式存在。利用I-能被氧化剂氧化的特性，已知在酸性条件下，IO3-会和I-发生如下反应：IO3-5I-6H＝3I23H2O，根据该反应，我们可以用试纸和生活中常见的物质检验加碘盐中IO3-的存在。淀粉碘化钾试纸、食醋例3从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是D3海水提溴：认真阅读教材P91资料卡片，设计一个实验方案模拟这一生产过程？写出有关的化学方程式富集Br—实验应注意问题①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是:酸化可抑制Cl2、Br2与水反应，提高Cl2利用率②流程中并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”、“SO2吸收”、“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是:溴单质的沸点较低，易挥发，用热空气即可使其从溶液中挥发出来。与直接蒸馏含Br2海水相比效率更高，消耗能源少，成本降低。③溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是:四氯化碳萃取法工艺复杂，设备投资大，经济效益低，环境污染严重④蒸馏过程中，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:温度过高，产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气增加；温度过低，溴不能完全蒸出，吸收率低⑤溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离，液溴从分液漏斗下口流出。海水提溴的实验室模拟装置Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO42NaBr＋Cl2==Br2＋2NaCl2HBr＋Cl2==Br2＋2HCl例4在空气吹出法的工艺中，有选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的，也有选用SO2作溴蒸气吸收剂的，下列有关说法正确的是A两种吸收过程中，Br2只作氧化剂B两种吸收过程都发生了氧化还原反应C用纯碱溶液作吸收剂时，纯碱作还原剂D用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应B3Br2＋3Na2CO3=5NaBr＋NaBrO3＋3CO25NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋Na2SO4＋3H20Mg无水MgCl2MgCl2溶液MgOH2沉淀溶液熔融电解浓缩海水含Mg2石灰乳Mg2CaOH2==MgOH2Ca2就地取材－利用海滩上的贝壳(CaCO3)CaCO3==CaO+CO2↑CaO+H2O==Ca(OH)2△过滤盐酸MgOH22HCl==MgCl2H2OMgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑电解4海水提镁：浓缩结晶脱水节约原料——循环利用氯元素思考工业上为何用MgCl2溶液经加热浓缩，冷却结晶后得到MgCl2·6H20，再用如下方法脱水，而不是直接蒸发MgCl2溶液。例5已知反应：MgCl2＋2H2O⇌MgOH2＋2HCl△H﹥0MgCl2·6H20⇌MgOHCl＋HCl＋5H2O△H﹥0直接蒸发MgCl2溶液或MgCl2·6H20，将使上述反应都正向移动，最终得到的是MgOH2，MgOH2不稳定，受热分解变成MgOHCl气流作用：抑制MgCl2·6H20水解，加热过程中结晶水不断失去D本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和MgOH2，能否按Br2、MgOH2、CaSO4的顺序制备？__________，原因是：例7工业上海水资源合理开发利用的部分工艺流程如图所示：否先加石灰水，将会使部分CaSO4沉淀，造成MgOH2含有CaSO4练1目前世界上60%的镁是从海水中提取的。已知海水提镁的主要步骤如下：学生就这个课题提出了以下问题：Ⅰ在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的富集？有三个学生提出自己的观点。学生1的观点：直接往海水中加入沉淀剂。学生2的观点：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂。学生3的观点：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂。请你评价三个学生提出的观点是否正确填“是”或“否”，并简述理由。Ⅱ在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的分离？1为了使镁离子沉淀下来，加入的足量试剂①是__________填化学式。2加入的足量试剂②是_______填化学式。是否正确简述理由学生1学生2学生3海水中镁离子浓度低，沉淀剂用量大，不经济否否是能源消耗大，海水的综合利用低，成本高镁离子富集浓度高、成本低CaOH2HCl解析：Ⅰ海水中镁的总量虽然多，但是镁离子浓度却很小，若直接往海水中加入沉淀剂，则所需要的沉淀剂用量大，不经济；高温加热蒸发海水，固然可以提高镁离子浓度，降低使用沉淀剂的成本，却消耗