8.1 课时2 海水资源的开发利用 课件（共39张ppt） 2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修2

第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用 课时2
1.了解海水水资源及其利用，能准确说出海水淡化的方法。
2.掌握海水化学资源的开发和利用，能准确描述海水制盐，海水提溴、提碘、提镁的方法和过程。
3.了解海水综合利用的意义。
知识点一：海水的淡化
1.认识海水资源
海洋约占地球表面积的71%
海水水资源
海水化学资源
海水生物资源
分散性
广阔性
海水中水的储量约为1.3×109 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
如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）但一吨海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四千克）（百分之0.000004克）
2.海水资源的特点
【思考与讨论】
阅读课本P100,海水水资源的利用主要包括哪些途径？
直接利用海水进行循环冷却
海水淡化
提取溴单质
制取氯化钠
制取镁
3.海水的淡化
主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
（1）海水的蒸馏（物理方法）
冷凝管
蒸馏烧瓶
锥形瓶
温度计
碎瓷片或沸石
注意点：
2.冷凝水，下口进，上口出
1.温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处
最先使用，技术成熟，但成本高
方法一：广泛使用太阳能、风能、发电厂等工业余热
方法二：设计了一种压强一个比一个低的蒸发室，将它们连通在一起，当高温海水从它们中间通过时，水就会瞬间蒸发变成水蒸气，经冷凝成为淡水。
（2）电渗析法
成本低，但未能大量生产
（电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。）
（3）离子交换法
阳离子交换树脂:HR+Na+ = NaR+H+
阴离子交换树脂:ROH+Cl- = RCl+OH-
H++OH- = H2O
离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）
海水中的化学元素
海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大，但许多元素的富集程度很低很低。
海水淡化后的浓缩海水怎么利用?
知识点二：海水资源的利用
1.海水制盐
⑴ 定义：从海水中提取食盐的传统方法称为“盐田法”，又称“滩晒法”，是最简便和经济有效的方法。
⑵ 原理：蒸发、结晶
⑶ 过程：
海水
盐田
饱和食盐水
粗盐
精盐
风吹日晒
水分蒸发
风吹日晒
水分蒸发
引入
提纯
⑷ 用途：制得的氯化钠除食用也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。
如何除去NaCI溶液中少量
的Mg2+、Ca2+、?????????????????？
?
粗盐
不溶性杂质
滤液
溶解
过滤
原则一:尽量不引入新的杂质，如不得不引入，后面应该除去原则二:为了保证除彻底，一般药品要过量
原则三:顺序要合理
BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl
BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl
NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl
试剂及添加顺序:
2.海水提溴
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。
实际工业生产中，首先要先对海水中的溴进行富集
①溴在照相术中,溴化银，碘化银担任感光剂的角色。
②溴化钾、溴化钠和溴化铵制成的三溴片,在医学上用作镇静剂,消毒药剂的红药水中,就含有溴和汞。
③溴乙烷、溴苯等都是常用的有机试剂,在制造著名的汽油防震剂四乙基铅时也离不了溴。
④溴化钨制成的溴钨灯体积小却非常明亮。
核心反应
Br-
Br2
如何转化
1.如何选择合适的氧化剂？
科学性 可行性
氧化效果好、操作简单
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
价格（万元/吨）
Cl2
0.155
O2
0.13（不能把Br-氧化为Br2)
KMnO4
3.4
K2CrO4
3.76
KClO3
2.7
H2O2
1.4
核心反应
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
2.如何将卤水中的溴单质提取出来？
萃取:是利用A物质在B溶剂中的溶解能力小于在C溶剂中的溶解能力,把A物质从B溶剂提取到C溶剂里(B和C互不相溶)的分离方法。
分液:是利用两种液体互不相溶的性质将两种液体分离的方法。
溴是唯一在常温呈液态的非金属元素单质,易挥发,沸点58.76℃,红棕色液体,在四氯化碳(一种无色有毒液体,沸点76.8℃,不浴于水,1.595g/cm3))等有机溶剂中的溶解性远大于水中的溶解性。
Br2的水溶液
Br-
（卤水中）
Cl2
CCl4
萃取分液
Br2的四氯化碳溶液
Br2
蒸 馏
工业上做法：“吹出法”。
其过程主要包括氧化（用氯气氧化海水中的溴离子）、吹出（用空气将生成的溴吹出）、吸收（用二氧化硫作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离）、蒸馏（再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离）等环节。
【思考与讨论】
请分析并讨论以上生产流程，写出氧化和吸收环节主要反应的方程式。
Br-得到浓缩
将溴从海水中吹出
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
Br2 ＋ SO2 ＋ 2H2O = 2HBr ＋ H2SO4
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
通过蒸馏、冷凝得到液溴
为什么氯气氧化时要用硫酸酸化？
再次氯化后得到的溴水混合物与第一次氯化后有什么不同?
pH3.5氧化效果最好
富集溴，降低能耗
依据绿色化学示意图：四氯化碳有毒，从安全和环保角度考虑不合适
为什么不用四氯化碳萃取后再蒸馏？
【学以致用海】水中提取提镁？
3.海水中提镁
CaCO3==CaO+CO2↑ CaO+H2O==Ca(OH)2
Mg2++Ca(OH)2==Mg(OH)2+Ca2+
Mg(OH)2+2HCl ==MgCl2+2H2O
MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑
高温
电解
思考与交流
如何验证海带中含有碘元素？
海带中含有碘元素的检验：
①实验原理: 2H++2I-+H2O2=I2+2H2O 淀粉遇碘单质变蓝
②实验步骤:
蒸馏
萃取
海带
海带灰
溶解过滤
灼烧
含I-的溶液
稀H2SO4 H2O2
含I2的溶液
含I2的有机溶液
I2
残渣
4.从海水中获取能量
铀和重水目前是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水有一定的战略意义。
潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用也是越来越受到重视。
练一练
1.海水是一个巨大的化学资源宝库。下列关于海水开发利用的说法不正确的是（　　）
A．海水淡化的方法有：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等
B．海底多金属结核矿含有Fe、Mn、Co、B等金属
C．从海水中提取镁的过程涉及化合、分解、复分解等反应类型
D．大海中含有钾、溴、碘等元素，经过氧化还原反应才可得到钾、溴、碘的单质
B
2.“空气吹出法”是目前海水提溴最成熟的工业方法，部分工艺流程如图：
下列说法错误的是（　　）
A．步骤③发生时溶液的酸性增强
B．溶液中Br2的浓度：Ⅰ＜Ⅱ
C．步骤②利用了溴易挥发的性质
D．使用乙醇萃取溶液Ⅱ中Br2后再蒸馏
D
3.海带富含碘元素，在实验室中模拟从海带中提取碘，可经过以下实验步骤完成，下列有关说法正确的是（　　）
A．在分液时，待下层液体完全流出后，关闭旋塞，上层液体从上口倒出
B．在上述氧化过程中发生反应的离子方程式为2I-+H2O2═I2+2OH-
C．在提取碘单质时，用酒精作萃取剂
D．在灼烧过程中使用的仪器只有酒精灯、三脚架、泥三角、烧杯、玻璃棒
A
4.目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法，其部分流程图如下：
以下推断不合理的是（　　）
A．热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质
B．SO2吸收溴的反应方程式：SO2+2H2O+Br2═H2SO4+2HBr
C．因为氧化性Fe3+＜Br2，所以氧化过程可选用FeCl3溶液
D．没有采用直接蒸馏含Br2的海水得到单质溴主要是为了节能
C
5.从海水中提取镁，可按如下步骤进行；
①把贝壳制成石灰乳；
②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，过滤，洗涤沉淀物；
③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤，干燥产物；
④冶炼③的产物得到金属Mg。
关于提取镁，下列说法不正确的是（　　）
A．此法的优点之一是原料来源丰富
B．进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2
C．工业生产中常用NaOH代替石灰乳作沉降剂，效果更好
D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和复分解反应
C
直接利用海水进行循环冷却
海水淡化
提取溴单质
制取氯化钠
制取镁
蒸馏法、电渗析法、离子交换法
吹出法