化学：《海水的综合利用》课件（人教版选修2）

欢迎进入化学课堂 课题2海水的综合利用 核心要点突破 课堂互动讲练 学习目标 课前自主学案 知能优化训练 课题2 学习目标1 了解海水中盐的开发和利用 掌握食盐资源的利用 2 了解海水提溴的重要步骤 课前自主学案 一 海水中盐的开发和利用海水中含有多种盐类 以 最多 约占海水中盐类总量的 还含有 等 1 海水制盐 1 海水制盐以 法 盐田法 为主 主要原理是太阳照射后 水分蒸发 各种盐分达到 浓度时 依次以固体形式析出 氯化钠 80 氯化镁 硫酸钙 蒸发 饱和 2 盐田必须符合的条件 有平坦空旷的海滩 潮汐落差大 气候干燥 多风 少雨 远离江河入海口 3 盐田一般分为 三部分 4 海水制盐要经过风吹 日晒逐渐蒸发浓缩 达到饱和后会析出 分离后所得的母液叫 可综合利用制得副产品 等 卤水中主要含氯化镁 碘化钾 溴化钾 贮水池 蒸发池 结晶池 食盐晶体 苦卤 氯化钾 氯化镁 5 海水制盐还可用电渗析法和冷冻法 这样不仅可制得盐 还可得到 2 食盐资源的利用 1 化学工业之一的氯碱工业 是以食盐为原料制取 再进一步生产其他化工产品 2 电解食盐水实验装置 淡水 NaOH Cl2 H2 用电解饱和食盐溶液的方法来制取NaOH Cl2和H2 并以它们为原料生产一系列化工产品的工业 称为氯碱工业 氯化钠溶液中存在着Na Cl OH H 四种离子 通直流电后 向阳极移动 向阴极移动 3 阳极反应式 阴极反应式 Cl OH Na H 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 6 电解制碱目前主要采用 法 离子交换膜电解槽是由多个 槽串联或并联组成 单元槽由阳极 钛网 阴极 碳钢网 和 等组成 7 精制的饱和食盐水进入阳极室 加入NaOH的纯水进入阴极室 通电时 水在阴极表面放电生成 Na 穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室 导出的阴极液中含 Cl 则在阳极表面放电生成 电解后的淡盐水从 极导出 离子交换膜 单元 离子交换膜 电解槽框 导电铜棒 H2 NaOH Cl2 阳 3 离子交换膜法制烧碱二 海水提溴从海水中提溴约占世界溴年产量的1 3 常用的方法叫 即用氯气氧化海水中的Br 使其变成Br2 然后用空气或水蒸气吹出 1 氯化 1 用氯气置换溴离子的反应式为 2 氯气置换溴离子之前 要使海水 化 使pH 吹出法 Cl2 2Br Br2 2Cl 酸 3 5 2 吹出当Br 被氧化成Br2后 用 将其吹出 也可用 与溴一起蒸出 3 吸收用二氧化硫做还原剂回收溴 再用氯气将其氧化得到溴产品的反应方程式为Br2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 Cl2 2Br 2Cl Br2 溴的用途 工业上 燃料的防爆剂 胶卷的感光材料 农业上 杀虫剂 医药上 红药水 镇静剂 氧化性 Cl2 Br2 I2 空气 水蒸气 Cl2 2Br Br2 2Cl Cl2 2I I2 2Cl Br2 2I I2 2Br 三 海水提镁1 海水中镁的总储量约为 t 目前世界生产的镁 来自海水 2 工业生产中提取镁的主要方法和主要反应方程式 2 1 1015 60 四 从海水中提取重水2 氘的原子核内有一个 和一个 所以叫 化学符号是 重水可作原子反应堆的 和 3 热核聚变指的是两个氘核在高温高压下融合成氦核 同时放出大量能量的过程 4 海水中含重水约 质子 中子 重氢 D 中子减速剂 传热介质 重水堆 2 0 1014t 核心要点突破 一 海水中盐的开发和利用1 海水制盐 1 利用蒸发法 从海水中主要获得氯化钠 及氯化镁 氯化钾等副产品 2 电渗析法 冷冻法不仅能制得盐 同时还可得到淡水 2 氯碱工业 食盐资源的利用离子交换膜法电解食盐水 1 设备 离子交换膜电解槽 离子交换膜只允许Na 通过 2 原理 化学方程式为 2 主要反应原理 Cl2 2Br Br2 2Cl 3 溴的吸收富集 1 纯碱吸收法 海水中的溴离子被氧化为溴单质后 用热空气或水蒸气吹出 通过Na2CO3溶液使溴富集后 再将得到的溶液用稀硫酸酸化 用有机溶剂萃取溴单质 发生反应 3Br2 3Na2CO3 5NaBr NaBrO3 3CO2 5NaBr NaBrO3 3H2SO4 3Br2 3Na2SO4 3H2O 2 SO2吸收法 用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起 不易分离 用还原剂SO2吸收后 再用氯气氧化HBr即得到溴单质 特别提醒 通氯气前要将海水酸化 pH为3 5时 氯气的氧化效果最好 用空气或H2O g 将溴吹出 而不用CCl4萃取 因后者工艺复杂 设备投资大 经济效益低且对环境污染严重 三 海水提取镁工艺流程和化学平衡原理的应用1 生产步骤 1 加熟石灰 2 过滤 3 加盐酸 4 浓缩结晶脱水干燥 5 熔融电解2 工艺流程 4 工业生产中平衡原理的应用 1 沉淀溶解平衡原理的应用 向海水中加入沉淀剂Ca OH 2 由于c OH 增大 Mg OH 2的溶解度小于Ca OH 2 则最大程度地将Mg2 转化为Mg OH 2沉淀 向Mg OH 2沉淀中加入盐酸 使沉淀溶解平衡右移 2 水解平衡原理的应用在MgCl2 6H2O脱水变为MgCl2时 由于MgCl2 2H2O Mg OH 2 2HCl水解平衡的存在 在HCl气体环境中 增大c HCl 抑制了MgCl2的水解 避免了Mg OH 2的生成 特别提醒 为提高反应中Mg2 的浓度 将海水浓缩或用提取食盐后的盐卤 电解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制盐酸 循环使用 节省成本 所得Mg OH 2沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐酸前应除去 以保证MgCl2的纯度 课堂互动讲练 1 海水淡化通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分 都可以达到淡化海水的目的 海水淡化的方法已有十几种 主要的有蒸馏法 电渗析法 离子交换法等 其中蒸馏法的历史最久 技术和工艺也比较完善 是目前海水淡化的主要方法 其蒸馏原理如图所示 2 海水中镁 钾 溴 碘等化工产品元素的提取海水中含有的各种元素的特点 种类多 总储量大 富集程度低 因此 从海水中提取物质需要解决物质的富集问题 如海水中溴的提取流程 1 用蒸馏法将海水浓缩 用硫酸将浓缩的海水酸化 2 向酸化的海水中通入适量的氯气 使溴离子转化为溴单质 2NaBr Cl2 Br2 2NaCl 3 向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气 将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的 Br2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 4 向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气 2HBr Cl2 2HCl Br2 5 用四氯化碳 或苯 萃取吸收塔内溶液中的溴单质 海带中碘的提取原理 海带中的碘元素主要以I 的形式存在 提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2 再萃取出来 如用H2O2做氧化剂 反应的离子方程式是 2I H2O2 2H I2 2H2O实验先将干海带灼烧去除有机物 剩余物用H2O2 H2SO4处理 使得I 被氧化成I2 3 海水资源的综合利用 1 从海水中提取淡水 海水淡化 2 直接利用海水进行循环冷却 3 海水制盐 4 从海水中提取镁 钾 溴 碘等化工产品 5 从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料 6 从海水中获取其他物质和能量 请回答氯碱工业中的如下问题 1 氯气 烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k 质量比 生成的产品 理论上k 要求计算表达式和结果 图中X Y分别是 填化学式 分析比较图示中氢氧化钠质量分数a 与b 的大小 分别写出燃料电池B中正极 负极上发生的电极反应正极 负极 这样设计的主要节 电 能之处在于 写出2处 变式训练工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示 1 电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽 离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是 电解槽中的阳极材料为 2 本工艺流程中先后制得Br2 CaSO4和Mg OH 2 能否按Br2 Mg OH 2 CaSO4顺序制备 填 是 或 否 原因是 3 溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多 四氯化碳与水不互溶 故可用于萃取溴 但在上述工艺中却不用四氯化碳 原因是 解析 1 电解饱和食盐水用的是阳离子交换膜 而在食盐水中的阳离子只有H 和Na 电解时 H 在阴极上生成氢气 Na 在外加电场作用下向阴极运动 所以通过离子膜和隔膜的是Na 由于阳极上发生氧化反应 是溶液中Cl 放电生成Cl2 所以必须用惰性电极 工业上一般用钛 表面涂有钌氧化物 也可以用石墨电极 2 在该流程开始时向苦卤中加入硫酸 因CaSO4微溶于水 先形成CaSO4沉淀而将Ca2 除去 若先制取Mg OH 2 加入的石灰水会有部分与硫酸反应生成CaSO4而使制得的Mg OH 2不纯净 3 CCl4是一种易挥发 有毒的液体 所以此流程中不用CCl4萃取的方法 而是利用溴的挥发性 向得到的含溴水的海水中吹入热空气 使溴挥发出来 与萃取相比 该方法简单 实用 经济 无污染 答案 1 阳离子 或Na 钛 或石墨 2 否如果先沉淀Mg OH 2 则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀 产品不纯 3 四氯化碳萃取法工艺复杂 设备投资大 经济效益低 环境污染严重 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全