时海水资源的开发利用课件(人教版必修2)

第2课时海水资源的开发利用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。一、海水水资源的利用1.类型:海水水资源的利用主要包括海水的淡化和海水的循环冷却①。2.海水的淡化:(1)主要方法:蒸馏法、_________和___________等。(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中参加碎瓷片的目的是_____________。电渗析法离子交换法圆底烧瓶冷凝器锥形瓶ab防止液体暴沸二、海水化学资源的开发利用1.海水中的元素:(1)常量元素(99%):除H、O两种元素外,含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素。(2)微量元素(1%):常量元素之外的元素,总计含有80多种。(3)特点:种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度很低。2.海水制盐:把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到食盐,食盐不但是不可或缺的食品添加剂,还是重要的化工原料②。3.海水提溴、碘:在预先经过酸化的浓缩海水中,用_____氧化溴离子使之成为单质溴;海水提碘主要是从海带或海藻中提取碘单质。4.其他物质和能量:(1)从海水中提取镁;提取核能开发中的重要原料_________;开发海洋药物等。(2)_______、波浪能等是有待开发的新型能源。氯气铀和重水潮汐能【思考辨析】1.判断正误:(1)用蒸馏法进行海水淡化是物理变化。()分析:蒸馏是利用物质沸点不同进行别离的方法,没有发生化学变化。(2)甲状腺肿大的病人应适量多食海带。()分析:碘元素缺乏导致甲状腺肿大,海带中含有丰富的碘元素,因此适当多食用海带能帮助甲状腺肿大的病人康复。√√(3)太阳能是传统能源,潮汐能是新型能源。()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)海水中含有溴元素,不需要经过化学反响即能得到溴单质。()分析:海水中溴元素是以溴离子的形式存在,需要发生氧化反响才能生成溴单质。××2.问题思考:(1)海水蒸馏时需要用温度计吗?分析:不需要,因为蒸馏法淡化海水是使水变为蒸汽,故加热到沸腾即可,无需温度计测量蒸汽的温度。(2)海带中含有碘,海带能使淀粉溶液变蓝吗?分析:不能,单质碘能使淀粉溶液变蓝,而海带中含有的碘元素是碘离子。【知识链接】

①海水的循环冷却据统计,城市用水约80%是工业用水,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。②食盐的工业应用氯化钠除了食用外,还可作工业原料,如生产烧碱、纯碱、金属钠及氯气、盐酸、漂白粉等。如氯碱工业:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;制钠和氯气:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。电解====电解====一、海水提溴1.生产流程图:2.主要过程:【知识备选】用碳酸钠溶液吸收海水中溴的过程(1)向盛有海水的容器里通入Cl2,使Br-被氧化成Br2。(2)从溶液底部向上鼓入空气,使液溴变成蒸气跟空气流一起逸出,逸出的气体通入碳酸钠溶液中,溴蒸气被碳酸钠溶液吸收,形成溴化钠水溶液,同时有CO2气体从溶液里放出,方程式为3Na2CO3+3Br2====5NaBr+NaBrO3+3CO2↑(3)用稀硫酸处理上述含溴化合物的溶液,就得到了液溴溶液。发生的反响为5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O。【学而后思】(1)为什么不能将最初得到的含溴的海水直接蒸馏获取液溴?提示:因为此时溶液中溴的浓度太小,假设直接蒸馏,处理量大,成本高,不划算。(2)用SO2吸收溴蒸气,表达了溴的什么性质?提示:用SO2吸收溴蒸气时发生的化学反响是Br2+SO2+2H2O====2HBr+H2SO4,该反响中溴作氧化剂,表达氧化性。二、海带提碘1.海带中含有碘元素的检验:(1)实验步骤:(2)主要反响:2H++2I-+H2O2====I2+2H2O2.海带中提碘:(1)主要流程:海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质(2)主要反响:Cl2+2KI====2KCl+I2【知识备选】从海带中提取碘时碘的别离用有机溶剂萃取水溶液中的I2,分液后再用蒸馏法将I2与有机溶剂别离开。(1)常用的有机溶剂:苯、四氯化碳;(2)用苯或四氯化碳萃取碘后,蒸馏时碘留在蒸馏烧瓶中,锥形瓶中是有机溶剂。【学而后思】(1)灼烧海带时应在什么容器中进行?还需什么仪器?提示:灼烧海带应在坩埚中进行,还需要泥三角、三脚架、酒精灯及坩埚钳等。(2)在海带提取碘的过程中,涉及的别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。类型一海水中提溴

【典例】空气吹出法工艺是目前“海水提溴〞的最主要方法之一。其工艺流程如下:(1)溴在周期表中位于第周期,第族。(2)步骤②中反响的离子方程式是。(3)步骤④利用了SO2的复原性,反响的离子方程式为________。(4)步骤⑥的蒸馏过程中,温度应控制在80℃～90℃。温度过高或过低都不利于生产,假设温度过高,大量水蒸气随之排出,溴蒸气中水分增加;假设温度过低,那么。(5)步骤⑧中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别离。别离仪器的名称是。【解题指南】解答此题要注意以下3点:(1)氧化性:Cl2>Br2,那么氯气能把溴离子氧化;(2)SO2具有较强的复原性,能把溴单质复原;(3)别离互不相溶的两种液体利用分液的方法。【解析】(1)因溴在氯的下一周期,与氯在同一主族,所以溴在周期表中位于第4周期ⅦA族;(2)步骤②中氯气将溴离子氧化,发生反响的离子方程式是2Br-+Cl2====Br2+2Cl-;(3)SO2和溴、水蒸气反响生成硫酸和氢溴酸,化学反响方程式是Br2+SO2+2H2O====2HBr+H2SO4,离子方程式是Br2+SO2+2H2O====4H++2Br-+(4)在溴水中,溴的沸点是58.5℃,水的是100℃,温度过高,大量水蒸气随之排出,溴蒸气中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低;(5)因液溴与溴水不相溶,用分液漏斗别离。答案:(1)4ⅦA(2)2Br-+Cl2====Br2+2Cl-(3)Br2+SO2+2H2O====4H++2Br-+(4)溴不能完全蒸出,产率低(5)分液漏斗【误区警示】海水提溴原理的理解误区误认为流程经过步骤①、②即得到了溴的单质,再参加有机溶剂萃取分液即可。无视了实际情况:苦卤中溴的浓度太小,假设直接萃取分液或蒸馏,处理量大,本钱高,不经济,所以再经过“空气吹出〞“二氧化硫吸收〞“再氧化〞目的是为了增大溴的浓度。【变式训练】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.参加适量的KI溶液B.通入溴蒸气C.加氢氧化钠溶液D.参加适量的溴化钠溶液【解析】选D。A项Cl2和Br2均与KI反响且引入了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响;D项发生反响:Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2,既除去了氯气,又不会引入新的杂质。类型二海带中提碘

【典例】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,除去外表杂质,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,再参加约1mLH2O2溶液,观察现象;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剩余的滤液中参加1mLCCl4,振荡静置,观察现象;⑥向加有CCl4的溶液中参加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。请答复以下问题:(1)海带中碘元素是(填“碘离子〞“碘单质〞或“碘酸盐〞),步骤①中除去海带外表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。【解题指南】解答此题要注意以下3点:(1)海带灼烧后的灰烬中碘元素以I-形式存在;(2)利用碘的特征反响检验碘元素;(3)CCl4可萃取碘水中的碘且比水的密度大。【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,除去海带外表的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗;实验中④步中参加淀粉溶液后变蓝;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。答案:(1)碘离子防止碘元素的损失(2)④步中参加淀粉溶液后变蓝;⑤步中下层液体呈紫红色(3)萃取回收CCl4【名师点评】讲解此题时应强调以下3点:(1)清楚海带灰烬中碘元素的存在形式。(2)检验碘元素时应先使其转化为碘单质,再参加淀粉。(3)提取碘单质时常用有机溶剂萃取,如四氯化碳、苯等。【方法规律】碘元素的检验方法(1)淀粉遇单质碘变蓝,假设是碘离子,通常先参加氯水氧化,再参加淀粉。(2)碘水呈黄色,通常参加有机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色。(3)参加硝酸酸化的硝酸银溶液后产生淡黄色沉淀,那么原溶液中含碘离子。【变式训练】某课外小组将灼烧海带的灰浸泡后过滤,得到澄清的滤液,他们设计了如下几个方案,你认为能证明海带灰中含有碘元素的是()A.取适量滤液,蒸干,观察是否有紫色固体生成B.取适量滤液,参加苯,振荡、静置,苯层无色,证明不含碘元素C.取适量滤液,向其中参加淀粉溶液,无明显现象,证明不含碘元素D.取适量滤液,参加酸化的H2O2,再参加淀粉溶液,呈蓝色,证明含有碘元素【解析】选D。海带灰中碘元素以I-形式存在,应先参加氧化剂将其氧化为I2,再参加淀粉溶液检验。【变式备选】向盛有碘化钾溶液的试管中参加少量氯水和CCl4后,充分振荡,可观察到液体分层,其中()A.上层紫色,下层无色B.上层接近无色,下层紫色C.上层接近无色,下层棕黄色D.上层黄绿色,下层紫色【解析】选B。氯水能将碘化钾氧化生成单质碘,因四氯化碳难溶于水且比水的密度大,故萃取碘后上层接近无色,下层呈紫色。1.以下方法中,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。2.(2013·合肥高一检测)海水提碘时,不小心将碘与食盐混合,欲将二者别离开,最好的方法是()A.溶解、过滤B.溶解、过滤、蒸发C.溶解、加AgNO3溶液、过滤D.加热使碘升华【解析】选D。氯化钠很稳定,熔、沸点较高,单质碘易升华,故可用升华法。3.(2013·厦门高一检测)假设将海水淡化作饮用水使用,以下方法在原理上完全不可行的是()A.加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B.利用太阳能使海水蒸馏淡化C.将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水D.将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子【解析】选A。明矾净水是利用Al3+在水中生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些悬浮物,并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化。利用太阳能使海水蒸馏淡化,是有研究价值的一种淡化途径。海水缓慢凝固后可结成冰,在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化。将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。4.6月5日是世界环境日,环境与可持续开展是永远的主题,利用海水是可持续开展的一个任务,对于海水的利用认识错误的选项是()A.海水晒盐是利用蒸馏的原理B.海水可以成为廉价的能源基地,但不能开发过度,要适度使用和开发C.可以用太阳能光解海水以获取氢能源D.人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡【解析】选A。海水晒盐利用了蒸发的原理,A符合题意;海水利用时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡,不能过度开发,要适度使用和开发,B、D正确;利用太阳能光解海水可获得氢能源,C正确。5.海藻中含有丰富的碘元素(以I-形式存在)。实验室中提取碘的流程如下:(1)实验操作③的名称是

,所用主要仪器的名称为

。(2)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是

(填序号)。A.酒精(沸点78℃)B.四氯化碳(沸点77℃)C.甘油(沸点290℃)D.苯(3)在操作②中,溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气),为消除此杂质,使碘全部游离出来,应参加适量(填序号)溶液,反响的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。A.KIO3B.HClOC.KID.Br2(4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是_____________________________________________