资源描述
说说海水资源的广阔性。 提示 海洋占地球表面积的71%，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具有非常广阔的前景。 说说海水资源的多样性。 提示 海水中含有丰富的水资源。另外，海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物、H、O、Cl、Na等11种元素超过总量的99%，微量元素计80多种。虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但富集程度却很低。 海水淡化的主要方法：_、_、_。,课题2 海水的综合利用,1,2,3,蒸馏法,电渗析法,离子交换法,1了解海水晒盐的原理与工艺。 2掌握电解饱和食盐水的反应，了解离子交换膜法制碱技 术的原理。 3了解吹出法从海水中提取溴的原理和方法。 4了解海水中提取镁的原理和工艺流程。 5了解硫化氢水双温交换法从海水中提取重水的方法。,盐的种类 海水含有多种盐类，以_最多，约占海水盐类总量的_，还含有_ 、 _等。 海水晒盐的原理 海水制盐以_为主，主要原理是太阳照射后，水分蒸发，达到饱和浓度时，依次以固体形态析出。,1.,2,氯化钠,80%,氯化镁,硫酸钙,蒸发法(盐田法),氯碱生产的核心技术电解 氯碱工业就是以_为原料制取_、_和_，再进一步生产一系列的化工产品。 (1)电解 使电流通过_而在阴、阳两极引起_ _叫做电解。 (2)电解饱和食盐水 电解饱和食盐水时阳极反应为_，阴极反应为_，电解饱和食盐水的化学方程式 是_。,1.,NaOH,Cl2,H2,电解质溶液,氧化还原反,反应的过程,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,食盐,(1)氯碱工业完成电解反应的主体设备是_。比较先进的电解制碱技术是_。 (2)离子交换膜电解槽是由多个单元槽_组成的，每个单元槽主要由_、 _、 _、 _和_等组成。,2氯碱生产的基本装置,电解槽,离子交换膜法,串联或并联,阳极,阴极,离子交换膜,电解槽框,导电铜棒,(1) _：用氯气置换_生成_。在pH为3.5的酸性条件下效果最好，在氯化之前要将海水 。 (2) _：将氯化生成的Br2用空气或水蒸气吹出。 (3) _：为了从空气中回收Br2，还要使用还原剂。目前，比较多的是用_作还原剂，使Br2转化为_，再用_将其氧化得到Br2。Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。,吹出法,氯气,空气,水蒸气,Br2,氯化,Br,Br2,吹出,吸收,SO2,氢溴酸,氯气,酸化,工业规模海水提镁的一种方法是，将海水抽入_(沉淀槽，如课本图214所示)中，加入_ (或用海洋中的牡蛎壳烧成石灰粉末)，使海水中的镁转变成_ _；加入_转化成_，_、_，然后_得到镁和氯气；氯气可用来制盐酸，再循环使用。 海水制盐分离出食盐后的_中含有MgCl2，也可以从卤水中提取镁。,反应槽,石灰乳,Mg(OH)2,沉淀,MgCl2溶液,过滤,烘干,电解熔融MgCl2,卤水,盐酸,你了解海水中有哪些可以利用的资源吗？ 提示 浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数的生命，还蕴藏着丰饶的矿产；而海水本身含有大量的化学物质又是宝贵的化学资源。 海水资源包括：能量、生物、化学、矿物、及空间资源。利用潮汐能量发电，各种化学物质被综合利用，海洋生物为人类提供食物和保健用品；海水还是人类未来重要的淡水来源、新的能源和人类的空间资源。 海水制盐的方法主要有哪些？ 提示 盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法是历史最悠久、最经济有效的方法。,【慎思1】,【慎思2】,利用电解食盐水的反应制NaOH，应采取哪些措施？为什么？ 提示 Cl2与NaOH溶液能发生反应生成NaClO： Cl22NaOH=NaClNaClOH2O 电解食盐水制NaOH，应将几种产物分开，否则会产生其他物质。 而且H2与Cl2混合可能会有爆炸的危险。,【慎思3】,氯碱工业产品只有NaOH、Cl2和H2的说法是否正确？ 提示 不正确；电解饱和食盐水可得到NaOH、Cl2、H2三种产品，但氯碱工业产品是指在工业上应用电解饱和食盐水的产物所制得的产品。如应用Cl2可制得产品聚氯乙烯、氯化橡胶、一氯甲烷、氯仿、氯苯等。 海水中的Br的浓度太低，应如何处理？ 提示 一般不直接用海水提溴，而是用海水晒盐后的母液提溴。,【慎思4】,【慎思5】,海水中Mg2的浓度很小，如何实现Mg2的富集和分离？ 提示 海水中Mg2的浓度很小，直接加沉淀剂不利于Mg2的沉淀，可以先把海水浓缩，再加入Ca(OH)2(石灰乳)使Mg2沉淀，然后过滤。,【慎思6】,1电解食盐水实验装置 饱和食盐水,离子放电顺序及电极反应式：阴极H优先于Na放电，2H2e=H2(还原反应)；阳极Cl优先于OH放电，2Cl2e=Cl2(氧化反应)。 实验的解释：加入酚酞试液阴极区域变红的原因，由于H被消耗，使得该极区域OH浓度增大(实际上是破坏了附近的水的电离平衡)，由于KW为定值c(H)因电极反应而降低，导致了c(OH)增大而使酚酞试液变红。湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的原因，潮湿的氯气可以置换出碘化钾中的碘(反应为Cl22KI=2KClI2)从而使淀粉变蓝。 电解食盐水的总反应可表示为：,2,3,4,下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是 ( )。,【例1】,解析 在直流电源和电解池的闭合电路中，电子从电源负极流向电解池的阴极。电解饱和食盐水，在阳极上生成Cl2，可用碘化钾淀粉溶液作试剂检验Cl2；在阴极上生成H2，可用向下排空气法收集，采用点燃的操作方法检验H2；在阴极区生成NaOH溶液，可用酚酞试液作试剂检验NaOH。 答案 D,用U形管、石墨电极、低碳钢电极、铅蓄电池和导线等组装电解槽，电解饱和食盐水(电解是成功的)。回答下列问题： (1)石墨电极上的气态产物是_，低碳钢电极上的气态产物是_。 (2)NaOH生成于_(填“阳极区”或“阴极区”)。请对你的判断作出简要的解释_ _。 (3)如果将铅蓄电池的正、负极对调后再连接，电解的化学方程式是_。,【体验1】,解析 在电解池中，石墨是惰性电极，它用作电解池的阳极，接电源的正极，低碳钢是活性电极，它用作电解池的阴极，接电源的负极。电解装置如右图所示。 饱和NaCl溶液中有Na和H两种阳离子，H放电能力较强；有OH和Cl两种阴离子，Cl放电能力较强。电极反应式如下：,饱和食盐水,石墨电极(阳极)：4Cl4e=2Cl2 低碳钢电极(阴极)：4H2O4e=2H24OH或2H2e=H2 在电解的过程中，阴极区生成OH，溶液里的Na受电场力的作用移向阴极区，在阴极区生成了NaOH。 将铅蓄电池的正、负极对调后再连接，石墨电极(惰性电极)变成了阴极，低碳钢电极(活性电极)变成了阳极，电极反应如下： 石墨电极(阴极)：4H2O4e=2H24OH 低碳钢电极(阳极)：2Fe4e=2Fe2 电解总化学反应方程式：,答案 (1)Cl2(或氯气) H2(或氢气) (2)阴极区 OH在阴极区生成，溶液里的Na受电场力的作用移向阴极区，OH与Na在阴极区组成了NaOH,1食盐水的精制,粗盐(含泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42等),加入NaOH，除去Mg2、Fe3 加入BaCl2，除SO42 加入Na2CO3，除Ca2及过量的Ba2，过滤 加入盐酸，除去过量的CO32 加热消除CO2，调整pH,阳离子交换塔,精制盐水,2.主要生产过程 3.原理,离子交换膜法电解原理示意图,阳极（用石墨）：2Cl2e=Cl2 阴极（用铁）：2H2e = H2 总反应式：2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2,阴极室,阳极室,（1）离子交换膜电解槽主要由阳极（用金属钛网制成，涂有钛、钌等氧化物涂层）、阴极（由碳钢网制成，上面涂有镍涂层）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。 （2）离子交换膜的特性：只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过。 （3）电解时精制的饱和食盐水进入阳极室，把纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室。 （4）电解的结果：在阳极室中生成Cl2；在阴极室中生成H2和烧碱。,4. 离子交换膜法制烧碱,离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力强、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业的发展方向。,5. 优点,下列关于离子膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是 （ ）。 A.精制饱和食盐水注入阳极室 B.Cl和OH透过阳离子膜进入阳极室 C.阴极区溶液使酚酞试液显红色 D.阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体 解析 明确离子交换膜的功能是只允许阳离子和水分子通过而不允许阴离子通过，因此Cl和OH不能透过离子交换膜。A正确，B不正确。 答案 B,【例2】,下列说法不正确的是 （ ）。 A.电解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸 B.电解饱和食盐水在阴极区有NaOH生成 C.用离子交换膜法制烧碱不会对环境造成污染 D.氯碱工业产品可用于造纸、金属冶炼等行业 解析 电解饱和食盐水可得到NaOH、H2、Cl2，H2Cl2 2HCl，HCl溶于水可得盐酸，NaOH可用于造纸，H2还可以用于冶炼金属，离子交换膜法制烧碱在阴极区可得到30%的NaOH溶液。 答案 C,【体验2】,1.工艺流程 2主要反应原理：Cl22Br=Br22Cl,(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： 3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2 5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O (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。,3溴的吸收富集,福建有广阔的海岸线，建设海峡西岸经济区，海水的综合利用大有可为。海水中溴含量约为65 mgL1，从海水中提取溴的工业流程如下： (1)以上步骤中已获得游离态的溴，步骤又将之转变成化合态的溴，其目的是_ _。,【例3】,(2)步骤通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的_。 A氧化性 B还原性 C挥发性 D腐蚀性 (3)以上流程中涉及的离子反应如下，请在下面短线上填入适当的化学计量数： _Br2_CO32=_BrO3_Br_CO2 (4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：_。,(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是_。 A乙醇 B四氯化碳 C烧碱溶液 D苯 解析 (1)由于海水中Br的含量低，步骤中获得游离态的溴后，步骤中又将其转化为化合态的溴，其目的是富集溴。(2)步骤中用热空气或水蒸气吹出Br2，主要是利用了溴的挥发性。(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。(4)溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式为：SO2Br22H2O=H2SO42HBr。(5)乙醇能与水互溶，不能用作萃取剂。,答案 (1)富集(或浓缩)溴 (2)C (3)3 3 1 5 3 (4)SO2Br22H2O=2HBrH2SO4 (5)BD,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。,(1)向溴化钠溶液中通入适量氯气，产生的现象是_，反应的化学方程式是_； 向碘化钾溶液中加入适量溴水，产生的现象是_ _， 反应的化学方程式是_。 (2)由上述两个化学反应可知，氯气、溴、碘三种单质的氧化性强弱关系是_； 该化学反应原理，在海水的综合利用中的应用是_ _。 (3)下列海产品中可以考虑用于工业上大量提取碘的是_。 贝壳 紫菜 鱼 海带,【体验3】,解析 Cl2与NaBr、Br2与KI反应的化学方程式是Cl22NaBr=Br22NaCl，Br22KI=2KBrI2，Br2、I2的水溶液分别呈橙色、深黄色。在反应中Cl2是氧化剂，Br2是氧化产物，故氧化性Cl2Br2；在反应中Br2是氧化剂，I2是氧化产物，故氧化性Br2I2。以适当的氧化剂将Br、I氧化的化学反应原理可以应用于从海水中提取溴和碘。在贝壳、紫菜、鱼、海带中，紫菜和海带中碘元素的含量较多。 答案 (1)溶液由无色变为橙色 Cl22NaBr=Br22NaCl 溶液由无色变为深黄色 Br22KI=2KBrI2 (2)Cl2Br2I2 从海水中提取溴和碘 (3),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,(1)制备石灰乳 CaOH2O=Ca(OH)2 (2)沉淀Mg2 Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2 (3)制备MgCl2 Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O (4)电解MgCl2,3主要化学反应,从海水中提纯粗盐后的母液中含有K、Na、Mg2等阳离子，对母液进行一系列的加工可制得金属镁。 (1)从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是_。 (2)石灰乳是生石灰与水作用形成的化合物，从充分利用当地海洋化学资源，提高生产与经济效益的角度考虑，生产生石灰的主要原料是_。 (3)电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是(填写代号)_。 AH2 BCO2 C空气 DO2 E水蒸气,【例4】,解析 (1)Mg(OH)2难溶于水，Ca(OH)2微溶于水。在K、Na、Mg2等阳离子中，Mg2与石灰乳提供的OH反应生成Mg(OH)2沉淀。 (2)“充分利用当地海洋化学资源”，它暗示的是利用贝壳中的CaCO3生产生石灰。 (3)镁单质易被氧化，因此冷却镁蒸汽应在还原性的氛围中冷却，题给物质中只有H2不和Mg反应。 答案 (1)沉淀Mg2或制取Mg(OH)2 (2)贝壳 (3)A,从海水中提取镁，正确的方法是 ( )。,【体验4】,解析 本题要求我们既要知道镁是由电解熔融的氯化镁得到的，还要知道生产中从海水中提取氯化镁的途径及原料的合理使用，即利用海边富有的贝壳资源生产氢氧化钙以变废为宝。 答案 D,海带中含有丰富的碘元素，其主要的存在形式为化合态(有机碘化物)。经灼烧后，灰烬中的碘可转化为能溶于水的无机碘化物。碘离子具有较强的还原性，可被一些氧化剂氧化生成碘单质。例如，H2O22H2I=I22H2O，生成的碘单质在四氯化碳中的溶解度大，因此可用四氯化碳把生成的碘单质从水溶液中萃取出来。,【探究分析】,实验探究五 海水中提取碘,海洋植物如海带、海藻中含有大量的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如下图所示。,【案例】,(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称： _；_； 过程中有关反应的离子方程式为_ _。 (2)提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是_。 A甲苯、酒精 B四氯化碳、苯 C汽油、乙酸 D汽油、甘油 (3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室现有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器有_、_。,(4)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂，还需经过蒸馏，指出下图所示实验装置中的错误之处： _； _； _。,(5)进行上述蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是_ _， 最后晶态碘在_里聚集。 (2)在这四组溶剂中，既易溶解碘单质又不溶于水的是B组中的四氯化碳和苯。 (5)水浴加热有两大优点：一是受热体受热均匀；二是温度变 化均匀、平缓。如果受热不均匀，碘的有机溶液会因局部过热而暴沸；如果温度升高控制得不好，有机溶剂被蒸干之后，单质碘就会升华。,答案 (1)过滤 萃取分液 2ICl2=I22Cl (2)B (3)普通漏斗 分液漏斗 (4)冷凝管内冷却水的流向颠倒了 温度计的感温泡未在蒸馏烧瓶的支管口处 烧杯下未垫石棉网 (5)使蒸馏烧瓶内的物质均匀受热；能控制碘的有机溶液均匀、平缓地升温，不至于温度过高 蒸馏烧瓶,
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