海水資源的開發利用第八章

化學與可持續發展1.能夠說出海水中富含的元素，了解目前海水中可以提取哪些資源，知道開發、利用海洋資源的重要性2.通過了解海水淡化、海水制鹽的方法，進一步加深對物質分離和提純方法的理解3.以海水提鎂、海水提溴為例，用化學視角找到物質轉化、元素富集的途徑，從而認識化學在自然資源開發和利用過程中的作用和貢獻4.通過海水提溴工藝流程圖的繪制和分析，形成工業提取物質的一般思路和方法海洋資源13億億噸每年6億噸魚蝦貝藻，現在捕撈量為每年9000萬噸鎂、鉀、鈾、鍶等礦物：5億億噸錳結核：3萬億噸重水：200萬噸潮汐能：27億千瓦波浪能：700億千瓦海底石油:1350億噸天然氣：140萬億立方米金總量5×107t,1t海水中僅有4×10-6g富集程度很低一、海水資源的開發利用（一）海水水資源的利用分離出鹽分直接利用海水進行循環冷卻海水水資源的利用海水淡化提取出淡水蒸餾法電滲析法離子交換法膜分離法太陽能蒸餾裝置圖加入沸石或碎瓷片冷凝水：下進上出液體體積不應該超過容積的2/3,不應少于1/31、蒸餾法墊石棉網溫度計水銀球處于支管口處

蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較成熟，但是成本較高。【資料卡片】

海水中的化學元素由于與巖石、大氣和生物的相互作用，海水中溶解和懸浮著大量的無機物和有機物。海水中含量最多的O、H兩種元素，加上Cl、Na、Mg、Br、S、Ca、K、C、Sr、B、F等11種元素，其總量超過99%，其他元素為微量。大約每1000g海水中僅僅含1.28gMg2+，0.067gBr-，而經過攤曬分離出氯化鈉的海水即苦鹵（濃縮的海水），苦鹵中的離子濃度大大提高。海水能源資源的利用海水資源海水水資源的利用海水化學資源的開發利用海水提鎂海水提溴海帶提碘海水制鹽海水淡化、海水資源的開發利用潮汐能、波浪能等海底可燃冰海水循環冷卻（二）海水化學資源的開發利用粗鹽中的雜質：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除雜試劑：①Na2CO3②NaOH③BaCl2試劑加入順序：②③①\\③②①\\③①②基本原則：先加BaCl2，后加Na2CO3；過濾后再加稀鹽酸，蒸發結晶。1、

海水中提取NaCl——海水曬鹽2NaCl+2H2O電解

H2

+Cl2

+2NaOH【應用】(1)NaCl的水溶液制NaOH(2)制金屬Na(3)制Na2CO3

NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl2NaCl（熔融）電解

2Na+Cl2

2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O△（侯氏制堿法）Br-Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Br-

Mg2+Mg2+海水粗鹽NaCl苦鹵Mg？剩下的濃縮海水（或苦鹵）仍然是苦澀的，你們知道里面還有哪些元素嗎？MgCl2Cl-Cl-

Cl-Cl-

“母液”也叫“苦鹵”,含有高濃度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等，可從中提取多種化工原料。貝殼——CaO——Ca(OH)2苦鹵

Mg(OH)2

MgCl2溶液試劑2

MgCl2·6H2O操作B

無水MgCl2

Cl2

Mg

電解海水

提取粗鹽試劑1操作A在HCl氣流中脫水思考1:流程中試劑1可能是_____，充分反應后進行的操作A是____。思考2:試劑2可能是_____，操作B是_________過濾、洗滌、干燥。煅燒

水操作C過濾過量的稀鹽酸堿液蒸發濃縮冷卻結晶含Mg2+等石灰乳【資料】無水氯化鎂遇到水會發生反應。思考3:操作HCl氣流的作用是

。抑制氯化鎂與水發生反應思考4:該流程中的試劑1是否可用石灰乳？為什么？

（從實際生產的成本考慮）2.工業上從海水中提取鎂的流程圖①⑥②③④⑤防止Mg2+水解2.工業上從海水中提取鎂的流程圖化工流程圖模型

【資料卡片】

海水中元素種類很多，總儲存量很大，但許多元素富集程度卻很低。溴是海洋元素，地球上99%的溴分布在海水中，以Br-的形式存在，而每升中溴元素的含量僅約為67mg。Br-Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+Mg2++Mg2+Br-

Mg2+Mg2+Cl-Cl-

Cl-海水粗鹽NaClMgBr2Mg2+Br-苦鹵？思考：上述苦鹵中含有Br-，需要加入____使其轉化為Br2。氧化劑Br-

吹出塔吸收塔蒸餾塔濃縮海水(Br-)液溴空氣水SO2氯氣溴蒸氣酸和氯氣HBr溶液①②③3、海水中提取Br2根據教材中海水提溴的工藝流程圖，思考和討論每一環節的作用，寫出氧化和吸收環節主要反應的離子方程式。“吹出法”海水提溴環節作用化學方程式（或離子方程式）氧化吹出——吸收氧化蒸餾冷凝——用氯氣氧化海水中的溴離子用空氣將生成的溴吹出用SO2作還原劑使溴轉化為氫溴酸，使其與空氣分離再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離將氣態溴轉化為液態溴2Br-+Cl2=2Cl-+Br2Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBrBr2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-2Br-+Cl2=2Cl-+Br22HBr+Cl2=2HCl+Br2用“吹出法”從海水提溴的三點解讀①“蒸餾”不是單純的蒸餾，而是先用Cl2將HBr氧化為Br2，然后再進行蒸餾，使Br2揮發出去。②在氧化、吹出、吸收、蒸餾四個環節中，“氧化”是化學變化，“吹出”是物理變化，“吸收”是化學變化，“蒸餾”是化學變化和物理變化。③“吹出”之所以能夠將Br2吹出去，是因為Br2的溶解度較小、沸點低，會隨著空氣一起蒸發出去。【科學探究】如何證明海帶中有碘離子？曬干燃燒加水加熱溶解過濾稀硫酸Cl2或過氧化氫CCl4蒸餾海帶灰海帶懸濁液濾液碘水碘的CCl4溶液I2操作1操作2操作3操作4操作5試劑1試劑2萃取分液2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O稀硫酸的作用：增強H2O2的氧化性；抑制I2與水反應或Cl2＋2I－=I2＋2Cl－4、海帶中提取I2海帶中提取碘的裝置圖【資料】CCl4沸點：76.8℃I2升華溫度：184.3℃紫紅思考：實驗室萃取Br2、I2在什么儀器中進行？常用的萃取劑是什么？它們在萃取劑中一般呈現什么顏色？橙紅有機溶劑，如CCl4、苯分液漏斗特別提醒：苯的密度比水的小,萃取I2的苯層在上層,從分液漏斗上口倒出。1.下列哪種方法不能實現海水的淡化（）A．蒸餾法

B．電解法

C．電滲析法

D．離子交換法B2.下列說法正確的是（）A．除去粗鹽中雜質(Mg2+、SO42—、Ca2+)，加入的藥品順序為NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸B．海水提溴的流程：濃縮海水→Cl2氧化→通熱空氣吹出Br2→SO2還原→Cl2氧化→Br2C．海水曬鹽的原理是蒸餾D．無論是海水波浪發電還是潮汐發電，都是將化學能轉化為電能B3.在驗證海帶中含有碘元素的實驗操作過程中，下列操作不涉及的是（）C4.從海水曬鹽后的母液中提取鎂，最基本的方法是往海水中加石灰乳，得到Mg(OH)2沉淀，將沉淀分離后再加入鹽酸變成MgCl2溶液；之后經結晶、過濾、干燥、電解，即可得到金屬鎂。工藝流程如下：下列對從海水中提取鎂的有關說法正確的是()A．電解MgCl2溶液即可得到金屬鎂B．電解后得到的鎂應在氮氣氛圍中冷卻C．上述從母液中提取鎂的變化過程中不存在分解反應D．制備過程中產生的氯氣可以用來制備鹽酸，循環使用D5.從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關說法不正確的是(

)A．X可用Na2SO3的飽和溶液B．步驟Ⅲ發生的離子反應為C．工業上每獲得1molBr2，至少需要消耗標準狀況下的Cl222.4LD．步驟Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸餾C6.下列有關物質分離、提純的操作敘述錯誤的是()A．做蒸餾實驗時，在蒸餾燒瓶中應加入沸石，以防暴沸。如果在沸騰前發現忘記加沸石，應立即停止加熱，冷卻后補加B．提純混有少量硝酸鉀的氯化鈉，應采用在較高溫度下制得濃溶液再冷卻結晶、過濾、干燥的方法C．1--己醇的沸點比己烷的沸點高，1