海水资源的开发利用 2023-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册

第八章

化学与可持续发展第二课时海水资源的开发利用第一节自然资源的开发利用1.海水淡化的意义和方法2.海水制溴的原理、过程，学会书写相关化学方程式学习目标教师点拨20min海洋资源的存在

地球表面海洋面积占到71%，海洋是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库。其中的水资源和其他化学资源具有十分巨大的开发潜力。海洋是生命的诞生和孕育之地。海水中含有O、H、Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F多种元素，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。例如，海水中金元素的总储量约为5×106t，而1t海水中金元素的含量仅为4×10-6g。海洋是一个远未充分开发的巨大化学资源宝库。海水中水的储量约为1.3×1018t，约占地球上总水量的97％。海水水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。海水水资源的利用利用途径直接利用海水进行循环冷却海水淡化蒸馏法反渗透法电渗析法原理：在一定温度和压强下，加热液态混合物，利用物质沸点差异进行物质分离的方法，使沸点低的物质汽化，然后冷凝、收集，从而达到与沸点高的物质相分离的目的。通过蒸馏的方法可得到净化程度较高的水。海水水资源的利用蒸馏法蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，成本较高

P100——分离和提纯液态有机化合物的常用方法③有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30℃)

适用范围：①液体有机物中含有少量杂质②有机物热稳定性较强海水水资源的利用蒸馏法海水水资源的利用冷凝管蒸馏烧瓶锥形瓶温度计碎瓷片或沸石进水出水牛角管(尾接管)陶土网汽化冷凝接收(溶液体积约为烧瓶体积1/3—2/3）(温度计水银球处于蒸馏烧瓶支管口处)(增强冷凝效果)(不用烧杯，防止溅出)【思考】实验时，先加热还是先通冷凝水？先通冷凝水，再加热烧瓶。若先加热烧瓶，蒸气不能得到充分冷凝，且冷凝管温度过高，通入冷却水时易发生炸裂事故。原理：该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。海水水资源的利用反渗透法海水淡水原理：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的。海水水资源的利用电渗析法淡水浓缩液海水中含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多，被称为“元素的故乡”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。海水中化学资源的利用海水晒盐（煮海为盐）蒸发结晶海水中化学资源的利用盐田海水饱和食盐水引入风吹日晒析出粗盐食用盐氯碱工业精制母液“母液”也叫“苦卤”,含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等，可从中提取多种化工原料。工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品的过程称为氯碱工业。2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑

电解1．海水提溴——空气吹出法Cl2＋2Br-

=Br2

＋2Cl-(氧化)Br2

＋SO2

＋2H2O=2HBr＋H2SO4

Cl2＋2Br-

=Br2

＋2Cl-(提取)(富集)富集Br2

【思考】为什么Br-已经被氧化Br2，还需要SO2还原从而二次氧化？

总储量：100万亿吨

富集程度：0.069g/L海水中化学资源的利用Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－SO2，还原Br2生成HBr，使溴得到富集。蒸馏塔，蒸馏出Br2Cl2氧化Br－生成Br2从海水提溴工艺流程如图所示：1．海水中加氯气的目的是什么？写出有关离子方程式。2.“X”是什么物质？目的是什么？写出有关离子方程式。3．“Y”是什么？目的是什么？海水中化学资源的利用Br2

＋SO2

＋2H2O=2HBr＋H2SO42．海带中含有碘元素的检验及碘的提取(1)海带中含有碘元素的检验①关键反应的反应原理：②实验步骤及证明方法：(2)海带中提碘萃取I2的有机溶液↓蒸馏I2/Cl2沸水：使I-充分浸出，加快溶解的速率2H＋＋2I-＋H2O2=I2＋2H2O。3.海水提镁(1)工艺流程(2)主要的化学反应原理CaCO3===CaO＋CO2↑CaO＋H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OMgCl2(熔融)===Mg＋Cl2↑高温电解母液/苦卤/浓缩HCl气流中加热Ca(OH)2悬浊液【思考】为什么工业生产中常用石灰乳作沉淀剂，而不用NaOH或石灰水？因为NaOH价格比较昂贵石灰水中Ca(OH)2的浓度小，得到的Mg(OH)2的量少，B溴易挥发，加水液封可以减少挥发损失镁盐与碱反应生成氢氧化镁的复分解反应经过吸收塔后，溶液中的Br－浓度远大于进入吹出塔之前的海水中的Br－浓度2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2（1）海水制盐——生产NaCl（2）电解饱和食盐水(NaCl)制NaOH（3）制金属Na（4）制Na2CO3NaCl+CO2+H2O+NH3

=NaHCO3

↓+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑

+H2O

2NaCl（熔融）===2Na+Cl2↑

电解

2NaCl+2H2O===H2↑+Cl2↑+2NaOH电解补充：海水的综合利用△（1）从海水中提取铀和重水，用于核能开发。（2）开发潮汐能、波浪能等新型能源。海水资源的其他利用(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法等。(

)(2)海水中含有钾元素，仅通过物理变化就可以得到金属钾。

(

)(3)海水各种化学资源的开发过程中，必须都要发生化学反应。

(

)(4)海水中含量最多的元素为H和O。

(

)√××√海水中的钾元素以K+的形式存在，不能仅通过物理变化得到海水中含有氯化钠，经过海水蒸发制得氯化钠(物理变化)判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)实战演练A．淡化海水的方法主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法B．以NaCl为原料可以生产烧碱、纯碱、金属钠、氯气、盐酸等化工产品C．SO2水溶液吸收Br2的离子反应方程式为Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO42-＋2Br－D．步骤Ⅱ中鼓入热空气吹出溴是因为溴蒸气的密度比空气的密度小【实战演练】1.海洋是巨大的资源宝库，从其中提取食盐和溴的过程如图所示。下列描述错误的是(

)D溴蒸气易挥发[实战演练]2．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是(

)A．海水中含有钠元素，只需经过物理变化就可以得到金属钠B．海水制盐的过程中发生了化学变化C．用静置、过滤的方法，使海水淡化D．利用潮汐能发电是通过化学反应提供的能量要得到氯化钠，就要对蒸发得到的粗盐进行提纯，有物理变化也有化学变化电解熔融的NaCl得到金属钠B除去的是水中的难溶性杂质通过水的动能与势能转化成电能，没有化学变化3．溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴，工艺流程示意图如下。下列说法不正确的是(

)A．“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节B．海水中Br-经氧化、吹出、吸收后，可实现溴的富集C．“吸收塔”内反应的化学方程式：SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBrD．“吸收塔”内也可用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2:Br2＋2Na2CO3＋H2O=NaBr＋NaBrO3＋2NaHCO3D3Br2＋6Na2CO3＋3H2O=5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3下列说法正确的是(

)