2019-2020年高一化学 4.1《开发利用金属矿物和海水资源》教案2 新人教版必修2.doc

第一节 2019-2020年高一化学 4.1开发利用金属矿物和海水资源教案2 新人教版必修2二、海水资源的开发利用 1.海水水资源的利用：海水中水的储量约占全球总水量的97。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 。 海水淡化的方法：主要有 蒸馏法 、电渗析 法 、离子交换 法等。 海水蒸馏原理示意图 太阳能蒸发原理示意图2.海水中的化学资源的开发利用： （1）海洋是一个远未开发的巨大化学资源宝库：海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。由于与岩石、大气、生物的相互作用，海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，目前，在陆地上发现的多种化学元素， 在海水中已找到多种（包括超过总量99%的H、O、CL、Br、Na、K、Mg、Ca、S、C等11种元素和其他微量微量元素）其中多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有亿亿吨，镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃料约亿吨亿吨。（2）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的问题。（3）从海水中提取物质的方法 I. 从海水中提取食盐的主要工艺流程：从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法（又叫滩晒法）历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法。现在还在广泛采用。 盐田法：盐田建在海滩边，借用海滩逐渐升高的坡度，开出一片片象扶梯一样的池子。利用涨潮或用风车和泵抽取海水到池内。海水流过几个池子，随着风吹日晒，水份不断蒸发，海水中的盐浓度愈来愈高，最后让浓盐水进入结晶池，继续蒸发，直到析出食盐晶体。我国是世界上最大的产盐国，年产盐量近xx万吨，占世界食盐产量的80%。 长声盐场.从海水中提取镁的主要工艺流程：镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。主要步骤如下：海水（主要含NaCl和MgSO4）溶液试剂熔融Mg无水MgCl2MgCl2溶液Mg(OH) 2沉淀电解试剂（1）为了使MgSO4转化为Mg（OH）2，试剂可以选用NaOH ，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂的量应过量 ；验证MgSO4已完全转化为Mg（OH）2的方法是 取上层清液，加入NaOH溶液，不生成沉淀 。（2）加入试剂后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是过滤 。（3）试剂可以选用HCl 。（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式： MgCl2（熔融） Mg + Cl2 . 从海水中提取溴的主要工艺流程 （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。反应的化学方程式为：2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl ；（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，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，反应的化学方程式为：Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4（4）向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，反应的化学方程式为：2HBr+ Cl2 = 2HCl+ Br2（5）用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，得到产品溴。【实验42】从海带中提取碘（1）反应原理：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（H2O2)将其氧化成I2，再用有机溶剂将I2萃取出来。 用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+ H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O 。（2）操作步骤：取约3g干海带，把表面的浮着物用刷子刷净（不要用水冲洗，以免 洗去表面的碘化物），用剪刀剪碎后，用酒精湿润，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变为灰烬（注意通风）停止加热，冷却。将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸23min ,过滤。 在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/l）,再加入1mL H2O2（3%），现象：溶液 变棕黄色 。 再加入几滴淀粉溶液，现象是：溶液 变蓝色 。（3）提取I2流程： 含碘单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液灼烧海带溶解，过滤海带灰 【总结】海水资源的开发利用： 从海水中提取淡水海水淡化 海水制盐海水资源的开发利用 从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品 从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料 从海水中获取其他物质和能量海水综合利用联合工业体系一例（如下图）【随堂练习】1.从海水中提取金属镁的生产步骤有：浓缩结晶，加熟石灰，加盐酸，过滤，熔融电解，正确的生产步骤顺序是_ 。2.按下述实验过程填空：（1）写出上述反应的化学方程式： 2FeBr2 3Cl2 = 2FeCl3 2Br2 ； 2FeCl3 2KI =2FeCl2 2KCl I2 ； 2KI Br2 =2KBr I2 。（2）溶液的颜色：a： 棕黄色 ； b：橙红色 ； c： 蓝色 ； d：蓝色 。3.海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：（1） 若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式MgCl26H2O = Mg(OH)Cl+HCl+5H2O 。（2）用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是： 在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水气，故能得到无水MgCl2（3）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。步骤：加入 MgCl2 溶液，充分搅拌，过滤 ，沉淀用水 洗涤 。（4）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的；溶解时： 搅拌，加速溶解 。过滤时：使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒 。蒸发时：搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅 。(5) 获得HCl的反应为2CH4+O2+4Cl2=2CO+8HCl(不考虑其他反应)。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由：答：不需要补充HCl,因为Cl22HClMg(OH)2MgCl2Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不要补充HCl。