1、第一節第一節 開發利用金屬礦物和海水資源開發利用金屬礦物和海水資源 桃源縣第九中學 高一年級第一學年第二學期高一年級高一年級 化學化學2 第四章第四章 化學與自然資源的開發利用化學與自然資源的開發利用二、海水資源的開發利用二、海水資源的開發利用海洋水資源海洋水資源：海水中水的儲量約為海水中水的儲量約為1.31.310109 9億噸，億噸，約占全球總水量的約占全球總水量的9797。 化學資源化學資源：含元素含元素8080多種，海洋資源中，利用潛力最大多種，海洋資源中，利用潛力最大的是海水中的化學資源。目前，在陸地上發現的的是海水中的化學資源。目前，在陸地上發現的多種化學元素，在海水中已找到多種，

2、其中多多種化學元素，在海水中已找到多種，其中多種可供提取。如，氯化鈉（即食鹽）有億億噸，鎂約種可供提取。如，氯化鈉（即食鹽）有億億噸，鎂約有萬億噸，鉀有萬億噸，溴約有萬有萬億噸，鉀有萬億噸，溴約有萬億噸，核燃料約億噸億噸。億噸，核燃料約億噸億噸。礦產資源：礦產資源：海洋中所貯存的各種礦物約海洋中所貯存的各種礦物約500500億噸。億噸。通常只要每平方米有通常只要每平方米有5 5的礦物。的礦物。錳結核、可燃冰、錳結核、可燃冰、砂和礫石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制砂和礫石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。玻璃等。空間資源空間資源：海洋可利用空間包括海上、海中、海底三個海洋可利用空間包

3、括海上、海中、海底三個部分。海洋空間利用已從傳統的交通運輸擴大到生產、部分。海洋空間利用已從傳統的交通運輸擴大到生產、通信、電力輸送、儲藏、文化娛樂等諸多領域。通信、電力輸送、儲藏、文化娛樂等諸多領域。我國擁我國擁有有1800018000公里的大陸海岸線，管轄的海域面積近公里的大陸海岸線，管轄的海域面積近300300萬平萬平方公里。方公里。能源能源：海水運動中蘊藏著巨大的能量，包括潮汐能資源、海水運動中蘊藏著巨大的能量，包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上水波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上水能資源，它們都屬于可再生能源，而且沒有污染。能資源，它們都屬于可

4、再生能源，而且沒有污染。 生物資源生物資源：由魚、蝦、貝、藻等組成的海洋生物資源，由魚、蝦、貝、藻等組成的海洋生物資源，除了直接捕撈供食用和藥用外，通過養殖、增殖等途徑除了直接捕撈供食用和藥用外，通過養殖、增殖等途徑還可實現可持續利用。還可實現可持續利用。海洋生物品種繁多，我國就有海洋生物品種繁多，我國就有2027820278種，其中入藥的有種，其中入藥的有700700種。種。含含8080多種元素，以氫、氧、多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為較多。被稱為“元素的故鄉元素的故鄉”。海水中鈾多達海水中鈾多達4545億噸億噸是已知陸地鈾礦儲量是已知陸地鈾

5、礦儲量的的45004500倍。氘有倍。氘有5050億億噸足夠人類用上千萬噸足夠人類用上千萬年年. .海水中的化學資源海水中的化學資源海洋生物資源海洋生物資源海洋中的礦產資源海洋中的礦產資源1 1、海水水資源的利用、海水水資源的利用海水中水資源的利用：海水中水資源的利用：主要包括主要包括海水的淡海水的淡化化和和直接利用海水進行循環冷卻直接利用海水進行循環冷卻。通過從。通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達到淡化海水的目的。都可以達到淡化海水的目的。 海水淡化的方法主要有:蒸餾法：最先使用，技術成熟，但成本高最先使用，技術成熟，但成本高電滲析法：

6、成本低，但未能大量生產成本低，但未能大量生產離子交換法：目前正迅速發展，但需要不斷目前正迅速發展，但需要不斷更新離子交換樹脂更新離子交換樹脂等。蒸餾法所用的裝置及原理原理：加熱到水的沸點原理：加熱到水的沸點, ,使水汽化變成水蒸氣，再冷使水汽化變成水蒸氣，再冷凝得淡水。凝得淡水。注意：圖注意：圖4-34-3海水蒸餾原理示意圖海水蒸餾原理示意圖進進冷卻水出冷卻水出圖4-4太陽能蒸發原理示意圖海水的淡化通常與化工生產、能源技術相結合。海水的淡化通常與化工生產、能源技術相結合。2、海水化學資源的開發利用、海水化學資源的開發利用a、海水中含有的各種元素的特點： 種類多，總儲量大，富集程度低。因此，種類

7、多，總儲量大，富集程度低。因此，從海水中提取物質需要解決物質的富集的問題。從海水中提取物質需要解決物質的富集的問題。b從海水中提取物質的方法從海水中提取食鹽從海水中提取食鹽從海水中制取鹽的方法主要有：從海水中制取鹽的方法主要有：鹽田法、電滲析法和冷凍法。鹽田法、電滲析法和冷凍法。 鹽田法制得的鹽田法制得的粗鹽中含較多的氯化鎂粗鹽中含較多的氯化鎂和氯化鈣及泥沙，和氯化鈣及泥沙，請設計實驗室除去請設計實驗室除去NaCl中混有的泥沙、中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+離離子的方法（需要儀器及實驗步驟）子的方法（需要儀器及實驗步驟） 先將樣品溶解，加稍過量的氫氧化先將樣品溶解，加稍過量的氫氧化鈣，再加入

8、稍過量的碳酸鈉溶液，過濾；鈣，再加入稍過量的碳酸鈉溶液，過濾；在濾液中加入稍過量的鹽酸，蒸發結晶在濾液中加入稍過量的鹽酸，蒸發結晶即可。即可。思考：思考：海帶中的碘元素主要以海帶中的碘元素主要以I I- -的形式存在，提取時的形式存在，提取時用適當的氧化劑將其氧化成用適當的氧化劑將其氧化成I I2,2,再萃取出來。用再萃取出來。用H H2 2O O2 2做氧化劑，反應的離子方程式是：做氧化劑，反應的離子方程式是：2I2I- -+H+H2 2O O2 2+2H+2H+ +=I=I2 2+2H+2H2 2O O (2)從海帶中提取碘的實驗從海帶中提取碘的實驗提取流程提取流程反應原理反應原理 含碘單

9、質的含碘單質的有機溶液有機溶液含碘單質含碘單質的溶液的溶液試劑試劑殘殘渣渣含碘元素含碘元素的溶液的溶液海海帶帶溶解溶解過濾過濾海海帶帶灰灰灼燒試劑試劑（1 1）稱取）稱取3g3g干海帶，用刷子把干海帶表面的附著物刷凈（不要干海帶，用刷子把干海帶表面的附著物刷凈（不要用水洗，有用水洗，有I I- -）。）。 將海帶剪碎，用酒精潤濕（便于灼燒）后，將海帶剪碎，用酒精潤濕（便于灼燒）后，放在坩堝中。放在坩堝中。 （2 2）用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝，至海帶完全成灰，停止加）用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝，至海帶完全成灰，停止加熱，冷卻。熱，冷卻。 （3 3）將海帶灰轉移到小燒杯中，再向燒杯中加入）將海帶

10、灰轉移到小燒杯中，再向燒杯中加入10ml10ml蒸餾水，蒸餾水，攪拌，煮沸攪拌，煮沸2min2min3min3min，使可溶物溶解，過濾。，使可溶物溶解，過濾。 （4 4）向濾液中滴入幾滴稀硫酸，再加入約）向濾液中滴入幾滴稀硫酸，再加入約1ml H1ml H2 2O O2 2溶液，觀察現溶液，觀察現象。象。（5 5）取少量上述濾液，加幾滴淀粉溶液，觀察現象。）取少量上述濾液，加幾滴淀粉溶液，觀察現象。 實驗注意事項實驗注意事項實驗步驟實驗步驟 海帶不要用水洗，以免洗去海帶中的碘；用干海帶不要用水洗，以免洗去海帶中的碘；用干海帶從而易于燃燒；灼燒海帶的地方要注意通風。海帶從而易于燃燒；灼燒海帶的

11、地方要注意通風。 實驗視頻實驗視頻(3)從海水中提取溴的主要工藝流程從海水中提取溴的主要工藝流程用四氯化碳（或苯）萃取用四氯化碳（或苯）萃取吸收吸收塔內的溶液中的溴單質。塔內的溶液中的溴單質。 用蒸餾法將海水用蒸餾法將海水濃縮濃縮，用硫酸將濃縮的海水酸化。，用硫酸將濃縮的海水酸化。向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子氧化氧化為為溴單質：溴單質：2NaBr+Cl2NaBr+Cl2 2=Br=Br2 2+2NaCl+2NaCl向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸汽，將溴單質向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸汽，將溴單質吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內以達到吹入盛

12、有二氧化硫溶液的吸收塔內以達到富集富集的目的：的目的：BrBr2 2+SO+SO2 2+2H+2H2 2O=2HBr+HO=2HBr+H2 2SOSO4 4向吸收塔內的溶液中通入適量的氯氣向吸收塔內的溶液中通入適量的氯氣溴離子溴離子氧化氧化： 2HBr+Cl2HBr+Cl2 2=2HCl+Br=2HCl+Br2 2海水提溴的實驗室模擬裝置海水提溴的實驗室模擬裝置工業生產中，海水提溴常與核電廠、制鹽廠、海工業生產中，海水提溴常與核電廠、制鹽廠、海水淡化相結合。水淡化相結合。3.3.海水綜合利用聯合工業體系一例（如下圖）海水綜合利用聯合工業體系一例（如下圖）課堂練習 海水的綜合利用可以制備金屬鎂，

13、其流程如下圖所示：海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示： （1 1）若在空氣中加熱）若在空氣中加熱MgCl2MgCl26H2O6H2O，生成的是，生成的是Mg(OH)ClMg(OH)Cl或或MgOMgO，寫出，寫出相應反應的化學方程式相應反應的化學方程式 。MgClMgCl2 26H6H2 2O = Mg(OH)Cl+HCl+5HO = Mg(OH)Cl+HCl+5H2 2OO MgClMgCl2 26H6H2 2O = MgO+HCl+5HO = MgO+HCl+5H2 2OO （2 2）Mg(OH)Mg(OH)2 2沉淀中混有的沉淀中混有的Ca(OH)Ca(OH)2 2應怎樣除去

14、？寫出實應怎樣除去？寫出實驗步驟。驗步驟。 加入加入MgClMgCl2 2溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌。溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌。 （3 3）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明濾、蒸發三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的：在這三種情況下使用玻璃棒的目的：溶解溶解過濾過濾蒸蒸發發攪拌，加速溶解攪拌，加速溶解 使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑 攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺 (4)(4)獲得獲得HClHCl的反應為的反應為2CH2CH4 4+O+O2 2+4Cl+4Cl2 2=2CO+8HCl(=