课时2 海水资源的开发利用
一、海水水资源的开发利用
1 海水资源
海洋约占地球表面积的71%,海水中水的储量约为1.3×1018 t,约占地球上总水量的97%。海水是一个待开发的巨大化学资源宝库,具有十分巨大的开发潜力。仅以海水资源为例,海水水资源的利用和海水化学资源的利用需要化学科学及相关技术支持。
2 海水中水资源的开发利用
海水中水资源的利用主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。海水淡化是水资源可持续利用的重要方面,是解决缺水问题的重要方法。海水淡化的主要方法有蒸馏法、反渗透法、电渗析法等。蒸馏法的历史最长久,技术和工艺也比较成熟,但消耗的能源大,成本较高。开发新能源和改进淡化水的方法是海水开发利用的重要课题。
二、海水化学资源的开发利用
1 海水制盐
海水中所含的元素大部分以盐的形式存在,储量约为5×1018 t,其中氯化钠的含量最高。人们利用蒸发溶剂的方法可得到粗盐,蒸发溶剂一般采用日晒的方法,大致过程如下:
海水贮水池蒸发池结晶池粗盐
制得的粗盐除了经过进一步净化后制得精盐食用外,还可以用作化工原料。以电解食盐水为生产过程的工业称为氯碱工业,氯碱工业可生产烧碱、盐酸等一系列化工产品。电解食盐水的化学方程式为
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
2 海水制取溴
从海水中提取的溴占世界溴年生产量的三分之一。工业制溴常用空气吹出法。这种方法的主要原理是在浓缩海水中通入氯气,用热空气吹出后,再用二氧化硫吸收使溴富集,最后再用氯气将溴从化合物中氧化出来。
空气吹出法制溴中所发生的主要化学反应为
Cl2+2NaBr===2NaCl +Br2
Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
Cl2 +2HBr===2HCl+Br2
3 海水制取镁
海水中含有氯化镁,对海水进行浓缩提纯后可得到纯净的氯化镁,电解可以得到金属镁。大致过程如图所示:
海水浓溶液氢氧化镁氯化镁金属镁
海水提镁发生的主要化学反应为
①Ca(OH)2+MgCl2===Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
③MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
例题1 如果实行海水淡化来供应居民饮用水,下列方法中在原理上不可行的是( )
A.加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化
B.利用太阳能使海水通过蒸馏而使其淡化
C.将海水通过电渗析法获取淡水
D.利用反渗透法可将海水淡化
【解析】明矾只能将悬浮在水中不溶性的物质凝聚后沉降,具有净水的作用,但不能除去溶液中的可溶性离子。
【答案】A
例题2 如图所示是膜分离技术淡化海水的原理,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中的各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水。对加压后右侧海水成分的变化进行分析,正确的是( )
A.溶质质量增加
B.溶液质量不变
C.溶剂质量减少
D.溶质质量分数不变
【解析】右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池,而各种离子不能通过淡化膜,故溶质质量不变,溶剂质量减少,溶液质量减少,溶质质量分数增大。
【答案】C
例题3 下列关于海水资源综合利用的说法正确的是( )
A.海水蒸发制海盐的过程只发生化学变化
B.海水提溴的过程中,用氯气作还原剂
C.从海水中可以得到MgCl2,可电解熔融MgCl2制备Mg
D.将海带烧成灰,用水浸泡,加入乙醇萃取可以提取碘单质
【解析】海水蒸发制海盐的过程只发生物理变化,A错误;海水提溴的过程中,用氯气作氧化剂,B错误;电解熔融MgCl2制备Mg,C正确;乙醇与水互溶,不能用乙醇萃取水中的碘单质,D错误。
【答案】C
例题4 NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料,下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气
⑤盐酸
A.全是 B.只有①②③④
C.只有①②③⑤ D.只有①②④⑤
【解析】在化学变化中原子之间可以重新结合,也就是说通过食盐可制得单质钠和氯气,以及含钠或氯元素的化合物。
【答案】A
例题5 镁及其合金是用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的,其中的主要步骤如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.为了节省原料,海水可选用提取粗食盐后的母液
B.为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,工业上试剂①主要选用NaOH
C.加入试剂①后,可用过滤法得到Mg(OH)2沉淀
D.镁与铝等金属按一定比例制成的合金,由于其密度小、强度大,可用于制造飞机
【解析】海水中加入生石灰或石灰乳会生成氢氧化镁沉淀和滤液,向氢氧化镁沉淀中加入盐酸生成氯化镁溶液,氯化镁溶液在HCl氛围中加热蒸发、冷却结晶得到无水氯化镁,再电解熔融的氯化镁可得到镁单质与氯气。A项,海水提取粗食盐后的母液中含有镁离子,可作为提取镁的原料,正确;B项,工业上使Mg2+沉淀,应选用廉价的石灰乳,可利用海边大量存在的贝壳煅烧成生石灰,后与水反应制得,错误;C项,由图可知加入试剂①后,可得到Mg(OH)2沉淀,故可用过滤的方法得到沉淀,正确;D项,合金的机械强度更强,故镁与铝的合金密度小、强度大,可用于制造飞机,正确。
【答案】B
- 2 -课时2 海水资源的开发利用
一、海水水资源的开发利用
1 海水资源
海洋约占地球表面积的71%,海水中水的储量约为1.3×1018 t,约占地球上总水量的97%。海水是一个待开发的巨大化学资源宝库,具有十分巨大的开发潜力。仅以海水资源为例,海水水资源的利用和海水化学资源的利用需要化学科学及相关技术支持。
2 海水中水资源的开发利用
海水中水资源的利用主要包括海水的淡化和 利用海水进行循环冷却等。海水淡化是水资源可持续利用的重要方面,是解决缺水问题的重要方法。海水淡化的主要方法有 法、反渗透法、电渗析法等。 法的历史最长久,技术和工艺也比较成熟,但消耗的能源大,成本较高。开发新能源和改进淡化水的方法是海水开发利用的重要课题。
二、海水化学资源的开发利用
1 海水制盐
海水中所含的元素大部分以 的形式存在,储量约为5×1018 t,其中 的含量最高。人们利用蒸发溶剂的方法可得到粗盐,蒸发溶剂一般采用日晒的方法,大致过程如下:
海水贮水池蒸发池结晶池粗盐
制得的粗盐除了经过进一步净化后制得精盐食用外,还可以用作化工原料。以电解食盐水为生产过程的工业称为氯碱工业,氯碱工业可生产烧碱、盐酸等一系列化工产品。电解食盐水的化学方程式为
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
2 海水制取溴
从海水中提取的溴占世界溴年生产量的三分之一。工业制溴常用空气吹出法。这种方法的主要原理是在浓缩海水中通入氯气,用热空气吹出后,再用二氧化硫吸收使溴富集,最后再用氯气将溴从化合物中 出来。
空气吹出法制溴中所发生的主要化学反应为
Cl2+2NaBr===2NaCl +Br2
Br2+SO2+2H2O===
Cl2 +2HBr===2HCl+Br2
3 海水制取镁
海水中含有氯化镁,对海水进行浓缩提纯后可得到纯净的氯化镁,电解可以得到金属镁。大致过程如图所示:
海水浓溶液氢氧化镁氯化镁金属镁
海水提镁发生的主要化学反应为
①Ca(OH)2+MgCl2===Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
③MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
例题1 如果实行海水淡化来供应居民饮用水,下列方法中在原理上不可行的是( )
A.加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化
B.利用太阳能使海水通过蒸馏而使其淡化
C.将海水通过电渗析法获取淡水
D.利用反渗透法可将海水淡化
例题2 如图所示是膜分离技术淡化海水的原理,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中的各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水。对加压后右侧海水成分的变化进行分析,正确的是( )
A.溶质质量增加
B.溶液质量不变
C.溶剂质量减少
D.溶质质量分数不变
例题3 下列关于海水资源综合利用的说法正确的是( )
A.海水蒸发制海盐的过程只发生化学变化
B.海水提溴的过程中,用氯气作还原剂
C.从海水中可以得到MgCl2,可电解熔融MgCl2制备Mg
D.将海带烧成灰,用水浸泡,加入乙醇萃取可以提取碘单质
例题4 NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料,下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气
⑤盐酸
A.全是 B.只有①②③④
C.只有①②③⑤ D.只有①②④⑤
例题5 镁及其合金是用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的,其中的主要步骤如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.为了节省原料,海水可选用提取粗食盐后的母液
B.为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,工业上试剂①主要选用NaOH
C.加入试剂①后,可用过滤法得到Mg(OH)2沉淀
D.镁与铝等金属按一定比例制成的合金,由于其密度小、强度大,可用于制造飞机
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