人教版高一化学必修二4．1．2海水资源的开发利用（共25页）

(共25张PPT)
第四章　
第1节　开发利用金属矿物和海水资源
第2课时 海水资源的开发利用
化学与自然资源的开发利用
学习目标
1．了解海水淡化的几种方法，掌握蒸馏的原理及方法
2.掌握海水中提取溴、碘、镁的过程及原理，能够用化学语言描述其原理
3.了解海洋资源综合利用的重要意义，培养环境保护的意识

海洋中有丰富的资源，在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下，开发利用海洋中丰富的资源，已是历史发展的必然趋势。目前，人类开发利用的海洋资源，除了海水水资源的利用，主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海洋矿产资源和海洋能源四类。
海水中蕴藏的资源及其开发意义
从太空观察地球，地球是一个美丽蔚蓝色的星球，海洋资源丰富
海洋约占地球表面积71%，
海洋水资源：海水中水的储量约为1.3X109 亿吨 ，约占全球总水量的97％

1、海水中蕴藏的资源-海洋水资源
海水可以直接作为工业冷却水源，也是取之不尽的淡化水源，发展海水淡化技术，向海洋要淡水，是解决世界淡水不足的重要途径之一。
地球表面虽然有71%被水覆盖，但其中97.2%是海水，在2.8%的淡水中，又有69%是人类难以利用的两极冰盖。
人类可用淡水只占全球水总量的0.77%
2、海水中蕴藏的资源-海洋化学资源
海水中可供提取的化学资源达70多种，目前开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。海水中元素种类多总储量大，但许多元素富集程度低。如金元素总量约5*106吨，而1海水中含量仅为4*10-6g。因此，海洋是一个远未被开发的巨大的资源宝库。
海水中已发现元素80多种，其中O、H（主要元素）及Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr（常量元素）13种元素的质量占总量的99%，如NaCl约４亿亿吨，Mg约1800万亿吨，K有500万亿吨，Br约有90万亿吨
铀和重水目前是核能开发的重要原料，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
3、海水中蕴藏的资源-海洋生物资源
海洋中有20多万种生物 ，其中动物18万种，包括16000多种鱼类。远古时代 ，人类就开始捕捞和采集海产品，
随着渔具渔船探鱼技术的改进，大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中的鱼虾贝藻等组成的海洋生物资源，除了可直接捕捞供食用和药用
还可通过养殖增殖等途径实现可持续利用
资料：海底石油:1350亿吨
天然气：140万亿立方米
镁、钾、铀、锶等矿物：
5亿亿吨（液体矿山）
锰结核：3万亿吨
大陆架浅海海底，埋藏着丰富的石油天然气以及煤、硫、磷等矿产资源，在近岸带的滨海砂矿中，富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产
，在多数海盆中，广泛分布着深海锰结核，它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源
4、海水中蕴藏的资源-海洋矿产资源
5、海水中蕴藏的资源-海洋能源的利用
海水运动中蕴藏着巨大的能量，这些能量属于可再生能源且无污染，但是，它们能量密度很小，要开发利用必须采用特殊的能量转换装置，现在，具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电，但是工程投资较大，效益也不高
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具有非常广阔的前景
一、海水水资源的利用
1.海水水资源的利用：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却
2.海水淡化主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法

②蒸馏原理：
加热到水的沸点，液态水变为水蒸气
与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。
①蒸馏装置
蒸馏法历史悠久，技术工艺较为成熟，但成本较高，因此，海水淡化与化工生产相结合，与能源技术相结合，成为海水综合利用的重要方向
3.海水淡化的其他方法

太阳能蒸发法原理：利用太阳能使水蒸发为水蒸气，冷却后得到淡水
电渗析法：用离子交换膜淡化海水的技术，阴阳离子交换膜交替排列，通电后阴阳离子在电场作用下向向阳极、阴极移动，达到分离目的
离子交换法：利用离子交换树脂使溶液中的离子与树脂上官能团发生交换，进行海水淡化的方法。

二、海水化学资源的利用
1.海水制盐：
回忆粗盐提纯实验
先将海水引入盐田的蒸发池，经日晒蒸发水分到一定程度时，再倒入结晶池，继续日晒，海水就会成为食盐的饱和溶液，再晒就会逐渐析出食盐来。这时得到的晶体就是粗盐。剩余的液体称为母液，可从母液中提取多种化工原料。

NaCl

食用

饱和溶液

钠

纯碱

氯气

氢气

盐酸

氢氧化钠

冶炼金属

合成农药

消毒液

造纸、玻璃、肥皂等

水
食盐的用途：
写出相关的化学反应方程式
写出相关的化学反应方程式：
NaCl(饱和溶液)+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （侯氏制碱法）
（氯碱工业）
（制钠和氯气）
（制备盐酸）
（制漂白液）
二、海水化学资源的利用
2.海水提溴：阅读教材P91，写出海水提溴的流程，写出相关化学反应方程式
海水
溴蒸汽
液溴

蒸馏

H2SO4酸化
Cl2置换

冷凝、分离
浓缩海水（苦卤）
含Br2的空气
含Br2的海水

精盐
提取

空气吹出

SO2
吸收
吸收液

Cl2
含Br2的水溶液
粗溴水
相关的化学反应方程式：
二、海水化学资源的利用
3.海水提镁
贝壳
MgCl2·6H2O

水
CaO
浓缩海水
石灰乳

煅烧
引入
过滤
沉淀池
Mg(OH)2
盐酸、浓缩
MgCl2
脱水
Mg+Cl2
电解
HCl
循环
写出海水提镁过程相关化学反应方程式
相关的化学反应方程式：
CaCO3 == CaO + CO2 ↑
CaO + H2O = Ca (OH)2
4.海带中提碘
阅读P91实验4-2，观看视频海带中含有碘元素的检验，描述实验现象
①称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净。将海带剪碎，用酒精润湿后，放在坩埚中。用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，停止加热，冷却。
②将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加入10mL蒸馏水，搅拌、煮沸2min－3min，使可溶物溶解，过滤。
③在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/L），再加入约1mLH2O2（质量分数为3%），观察现象，加入几滴淀粉溶液，观察现象。
加入H2O2溶液后，溶液由无色变为黄色；加入淀粉溶液后，溶液变为蓝色。
实验现象：
化学方程式：
2KI + H2O2 + H2SO4=== I2+ K2SO4 + 2H2O或Cl2+2KI=2KCl+I2
总结海带中提取碘的流程及主要化学反应方程式
海带
海带灰
溶解过滤
灼烧

残渣


含I-滤液
含I2的溶液
含I2的有机溶液

萃取分液

氧化剂

提纯
I2
1.海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按照以下步骤进行：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将所得的产物熔融后电解。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①、②、③步操作的目的是从海水中提取氯化镁
C．第④步电解时会产生氯气
D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应、复分解反应和置换反应
D
当堂检测
2．许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要通过化学变化就能够从海水中获得的物质是(　　) A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝 C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水
D
3．如果实行海水淡化来供居民用水，下列方法中在原理上完全不可行的是(　　) A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化（胶体吸附不溶性杂质） B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化 C．将海水缓慢降温凝固以获取淡水（降温结晶） D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子　
A
4．从海藻灰中提取碘的方法：往海藻灰浸取液中通入Cl2后，用升华方法将置换的碘提纯。但浸取液中通入Cl2时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr，为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，可加入适量的(　　) A．CaO B．KI C．H2O D．酒精 解析：ICl和IBr与Cl2性质相似，可将KI氧化为碘单质，从而消除杂质
B
5．从海水提取溴的过程中，有如下反应：5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2O，与上述反应在原理上最相似的反应是(　　) A．2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl B．AlCl3＋3NaAlO2＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl C．2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O D．Cl2＋H2O===HCl＋HClO
解析：在5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O的反应中，Br－被BrO3(－)氧化，生成Br2，在四个答案中只有C项中被氧化和被还原的元素为不同价态的同一元素硫，最后生成单质硫，二者原理相同
C
课堂小结
谢谢