(蘇教版化學(xué)選修2)13《海水淡化》ppt課件(24頁)

1、自主探究自主探究精要解讀精要解讀第三單元海水淡化第三單元海水淡化1什么是蒸餾？什么是蒸餾？ 提示提示利用液體的沸點(diǎn)不同將兩種或多種互溶液體分離的方利用液體的沸點(diǎn)不同將兩種或多種互溶液體分離的方法。法。2滲析的含義是什么？滲析的含義是什么？ 提示提示滲析是用于提純膠體的一種方法，利用膠粒不能通過滲析是用于提純膠體的一種方法，利用膠粒不能通過半透膜而離子或小分子能透過半透膜而將膠體和離子分開。半透膜而離子或小分子能透過半透膜而將膠體和離子分開。自主探究自主探究精要解讀精要解讀1知道海水是一種重要的資源，海水淡化技術(shù)是解決淡水資源知道海水是一種重要的資源，海水淡化技術(shù)是解決淡水資源 緊缺問題的關(guān)鍵。

2、緊缺問題的關(guān)鍵。2了解海水淡化的主要方法。了解海水淡化的主要方法。3了解蒸餾法淡化海水的基本原理。了解蒸餾法淡化海水的基本原理。 自主探究自主探究精要解讀精要解讀1. 概念概念：海水是一種不容忽視的潛在水源，海水淡化技術(shù)是解：海水是一種不容忽視的潛在水源，海水淡化技術(shù)是解 決決 緊缺問題的關(guān)鍵。海水淡化又稱緊缺問題的關(guān)鍵。海水淡化又稱 ，它是利，它是利用用 、 、 方法將海水中溶解的鹽脫除。方法將海水中溶解的鹽脫除。2方法方法：海水淡化的方法有：海水淡化的方法有 、 、 、 等，其中等，其中 、 是主要方法。是主要方法。淡水資源淡水資源脫鹽脫鹽物理物理化學(xué)化學(xué)生物生物蒸餾法蒸餾法膜法膜法冷凍法

3、冷凍法離子交換法離子交換法蒸餾法蒸餾法膜法膜法自主探究自主探究精要解讀精要解讀1.蒸餾法蒸餾法 (1)類型：類型： 與與 。 (2)實(shí)際應(yīng)用：蒸餾法淡化的水量約占世界海水總淡化量的。實(shí)際應(yīng)用：蒸餾法淡化的水量約占世界海水總淡化量的。 實(shí)際應(yīng)用中，人們采用降低容器內(nèi)壓強(qiáng)的方法使水在比實(shí)際應(yīng)用中，人們采用降低容器內(nèi)壓強(qiáng)的方法使水在比較較 的溫度下沸騰，并充分利用的溫度下沸騰，并充分利用 ，使該法得，使該法得以普及。以普及。蒸餾蒸餾減壓蒸餾減壓蒸餾70%熱交換技術(shù)熱交換技術(shù)低低自主探究自主探究精要解讀精要解讀2電滲析法電滲析法 基本原理：在電滲析槽里，陰、陽離子交換膜把滲析槽分隔基本原理：在電滲析槽

4、里，陰、陽離子交換膜把滲析槽分隔成成 個(gè)區(qū)域個(gè)區(qū)域(如教科書中電滲析原理示意圖如教科書中電滲析原理示意圖)，兩端的兩個(gè)區(qū)，兩端的兩個(gè)區(qū)域的電極分別與域的電極分別與 的兩極相連。裝滿海水后，在外的兩極相連。裝滿海水后，在外加加 的作用下，處于中間位置的作用下，處于中間位置 里里的的 分別透過分別透過 遷移遷移到陽極區(qū)、陰極區(qū)，中間水槽里的水含鹽量就到陽極區(qū)、陰極區(qū)，中間水槽里的水含鹽量就 了。了。三三直流電源直流電源電場電場海水槽海水槽陰、陽離子陰、陽離子陰離子交換膜、陽離子交換膜陰離子交換膜、陽離子交換膜降低降低自主探究自主探究精要解讀精要解讀3反滲透法反滲透法 (1)滲透壓：用一種滲透膜把滲

5、透壓：用一種滲透膜把 的兩種水溶液隔的兩種水溶液隔開，將發(fā)生開，將發(fā)生 現(xiàn)象。濃度現(xiàn)象。濃度 的溶液中的水分會(huì)通過的溶液中的水分會(huì)通過半透膜滲透到濃度半透膜滲透到濃度 的溶液中，使原來的溶液中，使原來 的一側(cè)的一側(cè)溶液液面升高，當(dāng)液面升高產(chǎn)生的壓力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)能溶液液面升高，當(dāng)液面升高產(chǎn)生的壓力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)能阻止水的繼續(xù)阻止水的繼續(xù) ，這個(gè)壓力稱為，這個(gè)壓力稱為 。 (2)基本原理：如果在基本原理：如果在 的溶液一側(cè)施加一定的壓的溶液一側(cè)施加一定的壓力，可以迫使水從力，可以迫使水從 一側(cè)向一側(cè)向 一側(cè)滲透，一側(cè)滲透，使使 濃度增大。濃度增大。含鹽濃度不同含鹽濃度不同滲透滲透較小較小較大

6、較大濃度較大濃度較大滲透滲透滲透壓滲透壓含鹽濃度較大含鹽濃度較大濃溶液濃溶液稀溶液稀溶液濃溶液濃溶液自主探究自主探究精要解讀精要解讀4冷凍法冷凍法 基本原理：把基本原理：把 噴入噴入 ，部分海水蒸發(fā)吸熱使其余，部分海水蒸發(fā)吸熱使其余海水冷卻形成海水冷卻形成 。 中的雜質(zhì)要比原溶液中少得中的雜質(zhì)要比原溶液中少得多。將得到的冰晶用適量的淡水多。將得到的冰晶用適量的淡水 、 ，就得，就得到淡水。到淡水。冷海水冷海水真空室真空室冰晶冰晶固體冰晶固體冰晶淋洗淋洗熔化熔化自主探究自主探究精要解讀精要解讀 電滲析法將海水淡化的原理是什么？怎樣形成閉合回路電滲析法將海水淡化的原理是什么？怎樣形成閉合回路的？的

7、？提示提示電解原理。外電路靠電子定向移動(dòng)，內(nèi)電路靠陰陽離子電解原理。外電路靠電子定向移動(dòng)，內(nèi)電路靠陰陽離子分別向兩極透過陰陽離子交換膜定向移動(dòng)形成電流。分別向兩極透過陰陽離子交換膜定向移動(dòng)形成電流。 要因地制宜地選擇海水淡化的方案，需注意哪些問題？要因地制宜地選擇海水淡化的方案，需注意哪些問題？提示提示該地區(qū)的地理環(huán)境；該地區(qū)所需淡水量的多少；該地區(qū)的地理環(huán)境；該地區(qū)所需淡水量的多少；經(jīng)濟(jì)狀況；技術(shù)條件。經(jīng)濟(jì)狀況；技術(shù)條件。 反滲透法的特點(diǎn)是什么？關(guān)鍵是什么？反滲透法的特點(diǎn)是什么？關(guān)鍵是什么？提示提示尋找理想的滲透膜。提高海水的淡化效率。尋找理想的滲透膜。提高海水的淡化效率?！旧魉忌魉?】【慎

8、思慎思2】【慎思慎思3】自主探究自主探究精要解讀精要解讀海水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離海水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法。善，是目前海水淡化的主要方法。(1)蒸餾法：蒸餾法雖然是一種古老的方法，但由于技術(shù)不斷地蒸餾法：蒸餾法雖然是一種古老的方法，但由于技術(shù)不斷地改進(jìn)與發(fā)展，該法至今仍占統(tǒng)治地位。蒸餾淡化過程的實(shí)質(zhì)就改進(jìn)與發(fā)展，該法至今仍占統(tǒng)治地位。蒸餾淡化過程的實(shí)質(zhì)就是水蒸氣的形成過程，其原理如同海水受熱蒸發(fā)形成云，云在

9、是水蒸氣的形成過程，其原理如同海水受熱蒸發(fā)形成云，云在一定條件下遇冷形成雨，而雨是不帶咸味的。根據(jù)所用能源、一定條件下遇冷形成雨，而雨是不帶咸味的。根據(jù)所用能源、設(shè)備、流程不同主要可分設(shè)備蒸餾法、蒸氣壓縮蒸餾法、多級(jí)設(shè)備、流程不同主要可分設(shè)備蒸餾法、蒸氣壓縮蒸餾法、多級(jí)閃急蒸餾法等。閃急蒸餾法等。自主探究自主探究精要解讀精要解讀(2)冷凍法：冷凍法，即冷凍海水使之結(jié)冰，在液態(tài)淡水變成固冷凍法：冷凍法，即冷凍海水使之結(jié)冰，在液態(tài)淡水變成固態(tài)冰的同時(shí)鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊態(tài)冰的同時(shí)鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端，其中蒸餾法會(huì)消耗大量的能源并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋

10、端，其中蒸餾法會(huì)消耗大量的能源并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢，而所得到的淡水卻并不多；而冷凍法同樣要消耗許多能垢，而所得到的淡水卻并不多；而冷凍法同樣要消耗許多能源，但得到的淡水味道卻不佳，難以使用。源，但得到的淡水味道卻不佳，難以使用。(3)反滲透法：通常又稱超過濾法，是反滲透法：通常又稱超過濾法，是1953年才開始采用的一種年才開始采用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通過半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面

11、逐漸升高，直半透膜擴(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個(gè)過程為滲透。此時(shí)，海水一側(cè)高出至一定的高度才停止，這個(gè)過程為滲透。此時(shí)，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓。的水柱靜壓稱為滲透壓。自主探究自主探究精要解讀精要解讀如果對(duì)海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的外壓，那么海水中的如果對(duì)海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的外壓，那么海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能。反滲透純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能。反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，主要海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，主要發(fā)展趨勢為降低反滲透膜的操

12、作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收發(fā)展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，廉價(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力等。率，廉價(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力等。自主探究自主探究精要解讀精要解讀(4)太陽能法：人類早期利用太陽能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽能法：人類早期利用太陽能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽能進(jìn)行蒸餾，所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能進(jìn)行蒸餾，所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。由于它結(jié)構(gòu)簡單、取材方便，至今仍被廣泛采太陽能蒸餾器。由于它結(jié)構(gòu)簡單、取材方便，至今仍被廣泛采用。與傳統(tǒng)動(dòng)力源和熱源相比，太陽能具有安全、環(huán)保等優(yōu)用。與傳統(tǒng)動(dòng)力源和熱

13、源相比，太陽能具有安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，將太陽能采集與脫鹽工藝兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合是一種可持續(xù)發(fā)展點(diǎn)，將太陽能采集與脫鹽工藝兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術(shù)。太陽能海水淡化技術(shù)由于不消耗常規(guī)能源、的海水淡化技術(shù)。太陽能海水淡化技術(shù)由于不消耗常規(guī)能源、無污染、所得淡水純度高等優(yōu)點(diǎn)而逐漸受到人們的重視。無污染、所得淡水純度高等優(yōu)點(diǎn)而逐漸受到人們的重視。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 將海水淡化后作生活用水，以解決淡水資源匱乏的問將海水淡化后作生活用水，以解決淡水資源匱乏的問題，下列淡化海水的方法，在原理上完全不可行的是題，下列淡化海水的方法，在原理上完全不可行的是()。A加明礬使海水中的鹽分沉淀而

14、淡化加明礬使海水中的鹽分沉淀而淡化B利用太陽能使海水蒸餾淡化利用太陽能使海水蒸餾淡化C將海水緩慢降溫凝固以獲取淡化的飲用水將海水緩慢降溫凝固以獲取淡化的飲用水D將海水通過離子交換樹脂除去所含離子將海水通過離子交換樹脂除去所含離子【例例1】自主探究自主探究精要解讀精要解讀解析解析A項(xiàng)中明礬是項(xiàng)中明礬是KAl(SO4)212H2O，加入到海水中能除去，加入到海水中能除去OH或或Ba2等，但對(duì)等，但對(duì)Na、Cl、Mg2、Ca2等無影響，起不等無影響，起不到淡化海水的作用，另外，加入明礬，對(duì)水的質(zhì)量要求較高的到淡化海水的作用，另外，加入明礬，對(duì)水的質(zhì)量要求較高的生活用水，會(huì)有對(duì)人不利的因素，不可行；生

15、活用水，會(huì)有對(duì)人不利的因素，不可行；B項(xiàng)中是海水淡化常項(xiàng)中是海水淡化常用的一種方法；用的一種方法；C項(xiàng)中由于降溫，物質(zhì)的溶解性降低，而使水得項(xiàng)中由于降溫，物質(zhì)的溶解性降低，而使水得到淡化；到淡化；D項(xiàng)中此法普通水都可以純凈化，海水當(dāng)然可以淡化。項(xiàng)中此法普通水都可以純凈化，海水當(dāng)然可以淡化。答案答案A自主探究自主探究精要解讀精要解讀海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、反滲透法、冷凍法、太海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、反滲透法、冷凍法、太陽能法。陽能法。自主探究自主探究精要解讀精要解讀 水資源非常重要，聯(lián)合國確定水資源非常重要，聯(lián)合國確定2003年為國際淡水年。年為國際淡水年。下列關(guān)于水的說法中

16、錯(cuò)誤的是下列關(guān)于水的說法中錯(cuò)誤的是()。A蒸餾法是海水淡化的方法之一蒸餾法是海水淡化的方法之一B淡水的密度小于海水的密度淡水的密度小于海水的密度C融化的雪水中礦物質(zhì)的含量比深井水中的少融化的雪水中礦物質(zhì)的含量比深井水中的少D在在0 以上，溫度越高，水的密度越小以上，溫度越高，水的密度越小解析解析水在水在4 時(shí)，時(shí)，1 gcm3，小于，小于4 時(shí)熱縮冷脹，時(shí)熱縮冷脹，高于高于4 時(shí)，熱脹冷縮。時(shí)，熱脹冷縮。答案答案D【體驗(yàn)體驗(yàn)1】自主探究自主探究精要解讀精要解讀海水淡化的目的是去除海水中超標(biāo)的鹽，降低鹽的濃度。海水淡化的目的是去除海水中超標(biāo)的鹽，降低鹽的濃度。最簡單的方法是利用太陽能蒸發(fā)水分，收

17、集蒸餾水。其次可以最簡單的方法是利用太陽能蒸發(fā)水分，收集蒸餾水。其次可以采用減壓蒸餾的方法，降低水的沸點(diǎn)，使水在較低的溫度下蒸采用減壓蒸餾的方法，降低水的沸點(diǎn)，使水在較低的溫度下蒸發(fā)，收集蒸餾水。發(fā)，收集蒸餾水?，F(xiàn)在大規(guī)模淡化海水則采用電滲析法。如下圖所示：海水進(jìn)入現(xiàn)在大規(guī)模淡化海水則采用電滲析法。如下圖所示：海水進(jìn)入電滲析裝置后，在電場作用下，鈉離子和氯離子都要做定向移電滲析裝置后，在電場作用下，鈉離子和氯離子都要做定向移動(dòng)：鈉離子向陰極移動(dòng)，氯離子向陽極移動(dòng)，但陽離子交換膜動(dòng)：鈉離子向陰極移動(dòng)，氯離子向陽極移動(dòng)，但陽離子交換膜只能讓鈉離子通過，陰離子交換膜只能讓氯離子通過，所以，只能讓鈉離

18、子通過，陰離子交換膜只能讓氯離子通過，所以，在電滲析裝置中就出現(xiàn)了在電滲析裝置中就出現(xiàn)了“一格海水被濃縮，另一格海水被淡一格海水被濃縮，另一格海水被淡化化”的情況，我們只需要將淡水引出即得淡化水，而濃縮后的的情況，我們只需要將淡水引出即得淡化水，而濃縮后的鹵水則可以作為海水加工的原料得到進(jìn)一步的利用。鹵水則可以作為海水加工的原料得到進(jìn)一步的利用。自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀自主探究自主探究精要解讀精要解讀海水在電滲析器中部分變成淡水的原理，示意圖如圖所示電滲海水在電滲析器中部分變成淡水的原理，示意圖如圖所示電滲析器中由許多對(duì)陽、陰膜圍成的許多析器中由許多對(duì)陽

19、、陰膜圍成的許多“隔室隔室”的寬度都很窄。的寬度都很窄。脫鹽時(shí)，各隔室相間流動(dòng)著脫鹽時(shí)，各隔室相間流動(dòng)著“淡水淡水”和和“濃水濃水”；在流；在流動(dòng)著動(dòng)著“極水極水”的以石墨為電的以石墨為電極材料的兩極發(fā)生電解反應(yīng)極材料的兩極發(fā)生電解反應(yīng)。根據(jù)需要，可將幾臺(tái)電滲。根據(jù)需要，可將幾臺(tái)電滲析器串聯(lián)使用。圖中標(biāo)寫的析器串聯(lián)使用。圖中標(biāo)寫的離子符號(hào)，提供思考其在電離子符號(hào)，提供思考其在電場中的遷移方向。場中的遷移方向。自主探究自主探究精要解讀精要解讀回答下列問題：回答下列問題：(1)分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時(shí)所得主要陽極產(chǎn)物和主要分別寫出海水在電滲析器中脫鹽時(shí)所得主要陽極產(chǎn)物和主要陰極產(chǎn)物的化學(xué)式。

20、用石棉布為隔膜的一般惰性陽極電解槽來陰極產(chǎn)物的化學(xué)式。用石棉布為隔膜的一般惰性陽極電解槽來電解海水，能用來生產(chǎn)電解海水，能用來生產(chǎn)H2嗎？為什么？嗎？為什么？(2)致力于發(fā)展電滲析法、反滲透法等海水淡化新技術(shù)的直接社致力于發(fā)展電滲析法、反滲透法等海水淡化新技術(shù)的直接社會(huì)效益是什么？會(huì)效益是什么？(3)已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)和一般的離子交換樹脂凈已成功地聯(lián)合應(yīng)用海水淡化新技術(shù)和一般的離子交換樹脂凈水法，由海水制得純水。又知海洋水能源水法，由海水制得純水。又知海洋水能源(海洋水能發(fā)電海洋水能發(fā)電)有其巨有其巨大的開發(fā)前景。你認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開發(fā)海洋能源，促成人類進(jìn)大的開發(fā)前景。你認(rèn)為應(yīng)怎樣綜合開發(fā)海洋能源，促成人類進(jìn)入氫能時(shí)代？入氫能時(shí)代？自主探究自主探究精要解讀精要解讀解析解析(1)陽極：陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：；陰極：2H2e=H2。因?yàn)槁葰饪梢院蜔龎A反應(yīng)，所以不能用于制氯氣，但。因?yàn)槁葰饪梢院蜔龎A反應(yīng)，所以不能用于制氯氣，但制氫氣沒有什么問題。制氫氣沒有什么問題。(2)從以上原理看，至少可以得到電解產(chǎn)物氯氣、氫氣和高濃度從以上原理看，至少可以得到電解產(chǎn)物氯氣、氫氣和高濃度的燒堿