第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第2課時(shí)

海水資源的開發(fā)利用目錄CONTENTS12海水水資源的利用海水化學(xué)資源的利用地球表面海洋面積占到71%，海洋是人類千萬年來的巨大資源寶庫，其中的水資源和其他化學(xué)資源具有十分巨大的開發(fā)潛力。思考：海洋中有哪些資源？新課導(dǎo)入

認(rèn)識海水資源海水能源資源的利用海水資源的開發(fā)利用海水水資源的利用海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海水提鎂海水提溴海帶提碘海水制鹽潮汐能、波浪能等海底可燃冰海水循環(huán)冷卻海水淡化海水生物資源的利用漁業(yè)等1.海洋中的資源的分類海水中水的儲量約為1.3×1018t，約占地球上總水量的97％。海水水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。2.海水中的物質(zhì)海水中最多的物質(zhì)地球上的水資源很豐富，但可供人類使用的淡水僅占地球總水量的0.3%，且在時(shí)間和空間上分布不均衡。淡水資源的短缺勢必會制約社會的發(fā)展，思考：采用什么方法可以解決淡水危機(jī)呢？海水

途徑①直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻

途徑②海水淡化

蒸餾法

電滲析法

反滲透法

提取出淡水分離出鹽分蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較成熟，但是成本較高。1、蒸餾法一、水資源的利用

海水的蒸餾（物理方法）冷凝管蒸餾燒瓶錐形瓶溫度計(jì)碎瓷片或沸石注意點(diǎn)：2.冷凝水，下口進(jìn)，上口出1.溫度計(jì)水銀球位于蒸餾燒瓶支管口處最先使用，技術(shù)成熟，但成本高蒸餾實(shí)驗(yàn)原理：一、水資源的利用1、蒸餾法利用各成分的沸點(diǎn)不同，分離互溶液態(tài)混合物的物理分離方法。尾接管（牛角管）如何證明你得到的水是淡水，而不是海水？海水中離子導(dǎo)電做導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，看能否導(dǎo)電等海水中有可溶物加熱，看是否有白色固體剩余海水中有氯離子加硝酸銀溶液看是否有白色沉淀生成海水中有鎂離子加氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣溶液，看是否有白色沉淀生成電滲析法

原理：在外加直流電場作用下，利用離子交換膜對溶液中離子的選擇透過性，使溶液中陰、陽離子發(fā)生離子遷移，分別通過陰、陽離子交換膜而達(dá)到除鹽或濃縮的目的。示意圖2、電滲析法3、反滲透法利用孔徑比1nm還小的半透膜濾去鹽分來制取淡水。離子交換法

原理：利用離子交換樹脂的活性基團(tuán)與鹽水中的陽離子和陰離子進(jìn)行交換，除去海水中鹽分制取淡水的方法，也就是說離子交換樹脂將海水中的“離子”幾乎全部“截流”了示意圖結(jié)論：海中含有的鹽主要是

_____________含量最多的非金屬離子含量前兩位的金屬離子NaCl、MgCl2海水中水的儲量約為1.3×1018t，約占地球上總水量的97％。海水水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。海水中的物質(zhì)二、化學(xué)資源的利用海水中的化學(xué)元素海中含鹽主要是NaCl、MgCl2溴是海洋元素，地球上99%的溴元素分布在海洋中，以Br－的形式存在。二、化學(xué)資源的利用1、海水制氯化鈉海水引入鹽田風(fēng)吹日曬飽和食鹽水粗鹽提純NaCl可溶性雜質(zhì)：Ca2+、Mg2+、SO42-過濾除去泥沙BaCl2除雜試劑：Na2CO3NaOH先加BaCl2，后加Na2CO3先過濾后再加稀鹽酸蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶“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。二、化學(xué)資源的利用制純堿：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl

電解氯堿工業(yè)：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑電解制鈉：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑點(diǎn)燃

H2＋Cl22HCl制漂白劑(84消毒液)：Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2O工業(yè)制鹽酸海水資源的開發(fā)利用海水提溴茫茫大海是化學(xué)元素溴的“故鄉(xiāng)”，地球上99％以上的溴分布在海水中。海洋中溴的總含量達(dá)到9萬億噸！液溴物理性質(zhì)1.深紅棕色液體2.

密度大于水3.

易揮發(fā)（刺激性氣味，有毒）4.

易溶于酒精、四氯化碳、苯，微溶于水5.

腐蝕性強(qiáng)，會嚴(yán)重灼燒皮膚，腐蝕橡膠一般以水液封保存海水提溴核心反應(yīng)Br-Br2如何轉(zhuǎn)化1.如何選擇合適的氧化劑？科學(xué)性可行性氧化效果好、操作簡單價(jià)格（萬元/噸）Cl20.155O20.13（不能把Br-氧化為Br2)KMnO43.4K2CrO43.76KClO32.7H2O21.42.如何將鹵水中的溴單質(zhì)提取出來？知識補(bǔ)充分液：是把兩種互不混溶的液體分離開的操作方法。分液使用的儀器是分液漏斗萃取：利用溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度不同，使溶質(zhì)從溶解性差的溶劑轉(zhuǎn)移到溶解性好的溶劑中球形分液漏斗梨形分液漏斗海水提溴Br2的水溶液Br-（鹵水中）Cl2CCl4萃取分液Br2的四氯化碳溶液Br2蒸

餾工業(yè)上做法：“吹出法”。其過程主要包括氧化（用氯氣氧化海水中的溴離子）、吹出（用空氣將生成的溴吹出）、吸收（用二氧化硫作還原劑使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，以使其與空氣分離）、蒸餾（再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離）等環(huán)節(jié)。2、海水提溴海水富集（濃縮）氧化室吹出塔吸收塔蒸餾塔冷凝器Br2酸和Cl2空氣SO2和H2OCl2和H2O目標(biāo)產(chǎn)品物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分離提純工業(yè)原料富集2Br-+Cl2=2Cl-+Br2Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr2HBr+Cl2=2HCl+Br2P1063、海水提鎂貝殼CaO石灰乳沉淀池海水過濾Mg(OH)2MgCl2Mg+Cl2④鹽酸、濃縮

鹽酸Cl2循環(huán)利用①煅燒②水③MgCl2·6H2O⑤HCl氣氛中加熱脫水

⑥電解引入CaCO3CaO＋CO2↑CaO＋H2O=Ca(OH)2加熱相關(guān)反應(yīng)方程式Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl==MgCl2＋2H2OMgCl2·6H2OMgCl2+6H2O電解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑3、海帶提碘海帶灼燒海帶灰溶解過濾含I-的溶液殘?jiān)鈫钨|(zhì)的溶液H2O2/Cl2含碘單質(zhì)的有機(jī)溶液萃取分液單質(zhì)碘蒸餾2H++2I-+H2O2=I2+2H2OCl2+2I-=2Cl-+I2P106課堂小結(jié)海水的開發(fā)利用海水水資源海水淡化：電滲析法、蒸餾法、反滲透法、離子交換法循環(huán)冷卻：用于工業(yè)冷卻用水或耐鹽植物灌溉等海水化學(xué)資源海水提鹽（鹽田法）：海水

鹽田

粗鹽

精鹽

食用鹽、氯堿工業(yè)原料引入日曬精制海水提溴：海水

苦鹵

海水（Br2）

吸收液

含Br2溶液

含溴有機(jī)溶液Br2提取精鹽萃取酸化氧化吹出吸收Cl2氧化蒸餾海水提鎂(貝殼)：Mg2+Mg(OH)2MgCl2Mg石灰HCl電解海水淡化的3種技術(shù)海水提溴課堂小結(jié)任

務(wù)核心問題原料產(chǎn)品如何分離出產(chǎn)品？物料是否能夠循環(huán)使用？原料預(yù)處理物質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)品分離如何選取原料？如何處理原料？1、從資源、成本角度考慮；2、從反應(yīng)速率、提高效率角度。1、從元素價(jià)態(tài)的角度分析是否需要選取氧化劑或還原劑？2、從成本、環(huán)保的角度選取最合適的試劑。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物的性質(zhì)及含量，選取合適的分離提純方法。如何控制反應(yīng)條件？如何選取氧化劑？還原劑？知識、方法建立方法模型任務(wù)一

認(rèn)識海水資源分散性廣闊性海水中水的儲量約為1.3×109

億噸，占地球總水量97%元素種類很多，總計(jì)含有80多種元素許多元素的富集程度很低（金總含量1x106t而1t海水僅含1x10-4t）多樣性學(xué)習(xí)評價(jià)1.我國歷來十分重視海水資源的綜合利用，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()A.利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中發(fā)生了化學(xué)變化C.海水中含有溴元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到溴單質(zhì)D.從海水中可以得到MgCl2，電解熔融MgCl2可制備MgD學(xué)習(xí)評價(jià)2．空氣吹出法是工業(yè)規(guī)模海水提溴的常用方法，流程如下：下列說法不正確的是（

）

A．獲得工業(yè)Br2的方法是過濾

B．步驟②③的目的是富集溴元素

C．步驟①發(fā)生的主要反應(yīng)為：Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－

D．步驟②發(fā)生的主要反應(yīng)為：3Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋3CO2＋NaBrO3A3.自然界中的鎂主要以化合態(tài)形式存在于地殼和海水中。如圖是工業(yè)上提取鎂的生產(chǎn)流程。下列說法錯誤的是（

）A．煅燒貝殼得到生石灰，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)

B．先將海水中的鎂沉淀，再轉(zhuǎn)化為MgCl2，是為了提高溶液中鎂離子

的濃度

C．沉淀池中主要發(fā)生的反應(yīng)為Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2

D．工業(yè)上利用電解熔融氯化鎂的方法制取鎂的原因是氯化鎂的熔點(diǎn)

比氧化鎂低得多A4．海水綜合利用