《海水資源的開發(fā)利用》課件

《海水資源的開發(fā)利用》

21世紀(jì)，人類進(jìn)入了大規(guī)模開發(fā)利用海洋的時(shí)期。我國(guó)是一個(gè)陸海兼?zhèn)涞陌l(fā)展中大國(guó)，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)是中國(guó)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

深圳東臨大亞灣和大鵬灣，西瀕珠江口和伶仃洋，有長(zhǎng)達(dá)260公里的海岸線，并全力建設(shè)中國(guó)特色社會(huì)主義先行示范區(qū)、全球海洋中心城市。海水中有哪些可以利用的資源？海洋約占地球表面積的71%海水綜合利用示意圖問題：1、海水中有哪些可以利用的資源？2、海水中有哪些化學(xué)元素？3、海水中的元素有什么特點(diǎn)？觀看視頻，提取信息，把要點(diǎn)記錄下來。海水能源資源的利用：海水資源海水水資源的利用：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海水淡化、二、海水資源的開發(fā)利用潮汐能、波浪能等海底可燃冰海水循環(huán)冷卻小結(jié)：建立方法模型——自然界提取物質(zhì)的一般工業(yè)流程和思維方法任務(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(shí)、方法課堂評(píng)價(jià)：1.下列哪種方法不能實(shí)現(xiàn)海水的淡化（）A．蒸餾法 B．電解法

C．電滲析法 D．離子交換法2.下列說法正確的是（）A．除去粗鹽中雜質(zhì)(Mg2+、SO42—、Ca2+)，加入的藥品順序?yàn)镹aOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸B．海水提溴的流程：濃縮海水→Cl2氧化→通熱空氣吹出Br2→SO2還原→Cl2氧化→Br2C．海水曬鹽的原理是蒸餾D．無論是海水波浪發(fā)電還是潮汐發(fā)電，都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能3.在驗(yàn)證海帶中含有碘元素的實(shí)驗(yàn)操作過程中，下列操作不涉及的是（）4.從海水曬鹽后的母液中提取鎂，最基本的方法是往海水中加石灰乳，得到Mg(OH)2沉淀，將沉淀分離后再加入鹽酸變成MgCl2溶液；之后經(jīng)結(jié)晶、過濾、干燥、電解，即可得到金屬鎂。工藝流程如下：下列對(duì)從海水中提取鎂的有關(guān)說法正確的是()A．電解MgCl2溶液即可得到金屬鎂B．電解后得到的鎂應(yīng)在氮?dú)夥諊欣鋮sC．上述從母液中提取鎂的變化過程中不存在分解反應(yīng)D．制備過程中產(chǎn)生的氯氣可以用來制備鹽酸，循環(huán)使用5.從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關(guān)說法不正確的是()A．X可用Na2SO3的飽和溶液B．步驟Ⅲ發(fā)生的離子反應(yīng)為C．工業(yè)上每獲得1molBr2，至少需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的Cl222.4LD．步驟Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸餾課堂評(píng)價(jià)答案：題號(hào)12345答案ABCDC課后作業(yè)：

請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)家庭小實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)海帶中的碘元素。我們能夠在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)從海帶中提取碘單質(zhì)嗎？請(qǐng)用簡(jiǎn)化的工業(yè)流程圖展示你的設(shè)計(jì)思路。1、海水淡化

海水淡化技術(shù)

蒸餾法（熱法）

膜法

其他方法多效蒸發(fā)多級(jí)閃蒸反滲透電滲析離子交換法冷凍法2、海水制鹽思考：

我們知道海水蒸發(fā)得到的往往是粗鹽，因含有雜質(zhì)而苦澀難食？粗鹽提純可以采用什么辦法？深圳南山區(qū)南頭古城博物館鎂的用途綠色結(jié)構(gòu)材料——密度低，強(qiáng)度高，抗輻射，電磁屏蔽性能優(yōu)異廣泛應(yīng)用于航空、汽車、船舶、通訊電子業(yè)、國(guó)防工業(yè)、電化學(xué)方面。高貯能材料——貯氫還原劑——生產(chǎn)難熔金屬思考：根據(jù)金屬冶煉的方法，海水中提取鎂的反應(yīng)原理是什么?3、海水提鎂KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu物理法熱分解法熱還原法電解法Mg2+原料Mg目標(biāo)產(chǎn)品MgCl2Mg(OH)2?Mg無水MgCl2MgCl2溶液Mg(OH)2沉淀溶液試劑①試劑②熔融電解海水(含Mg2+)操作①石灰乳Mg2++Ca(OH)2==Mg(OH)2+Ca2+就地取材－貝殼(CaCO3)CaCO3==CaO+CO2↑CaO+H2O==Ca(OH)2△

過濾

鹽酸

Mg(OH)2+2HCl==MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解3、海水提鎂完成課本106頁(yè)第6題，體會(huì)工業(yè)流程圖的基本框架和畫法。海水提鎂的實(shí)際工業(yè)流程3、海水提鎂感光劑

消毒劑溴的用途4、海水提溴溴是海洋元素，地球上99%的溴以Br—的形式存在海水中。

迄今已發(fā)現(xiàn)海水中化學(xué)元素達(dá)80多種，一般將每千克海水中含量在1毫克以上的稱為常量元素，小于1毫克的稱微量元素。4、海水提溴思考：課本101頁(yè)。

海水提溴各步的反應(yīng)原理是什么？試根據(jù)課本內(nèi)容畫出海水提溴的工業(yè)流程圖。核心問題Br—Br2如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生成物如何分離重要問題4、海水提溴建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略大國(guó)重器助力建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)

濃縮或富集：使用物理或化學(xué)方法，使某種元素或物質(zhì)濃度提高的過程。實(shí)際開發(fā)利用海水中化學(xué)資源必須解決的重要問題任務(wù)一海水提溴【問題探究】溴及其化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料和阻燃劑等生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。目前,人們主要從海水和鹽湖水中提取溴。海水提溴工藝流程示意圖

1.實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,為什么要先對(duì)海水中的溴進(jìn)行富集?提示

地球上99%的溴分布在海水中,以Br-的形式存在。海水中溴元素的總儲(chǔ)量很大,但富集程度很低,因此工業(yè)生產(chǎn)中要先對(duì)海水中的溴進(jìn)行富集,以節(jié)約成本、降低能耗等。2.海水提溴的原理是什么?請(qǐng)結(jié)合工藝流程圖用一句話簡(jiǎn)述。提示

以海水中的含溴物質(zhì)為原料,通過化學(xué)和物理方法分離提純,得到溴單質(zhì)。3.實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,為什么要選擇氧化劑氯氣來氧化Br-?試從氧化還原、成本、環(huán)境污染等角度分析。提示

①?gòu)难趸€原角度分析,氯氣的氧化性強(qiáng)于溴單質(zhì);②從成本上考慮,氯氣是氯堿工業(yè)的產(chǎn)品,價(jià)格相對(duì)低;③從生成物對(duì)環(huán)境的影響考慮,Cl2與Br-反應(yīng)生成Br2和Cl-,對(duì)環(huán)境無污染。【深化拓展】1.海水提溴的生產(chǎn)流程圖2.海水提溴的主要過程

【素能應(yīng)用】典例1海水中溴元素以Br-形式存在,工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖:(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是

。

(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

從理論上考慮,下列也能吸收Br2的是

。

A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O(3)步驟⑤蒸餾的過程中,溫度應(yīng)控制在80~90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn),請(qǐng)解釋原因:

。

(4)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進(jìn)行蒸餾得到液溴?

。

答案

(1)2Br-+Cl2===Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr

ABC(3)若溫度過高,大量水蒸氣隨溴蒸出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低(4)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì),但濃度低,如果直接蒸餾,處理量大,生產(chǎn)成本高,而“溴水混合物Ⅱ”實(shí)際上將溴水濃縮了解析

(1)2Br-+Cl2===Br2+2Cl-。(2)SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4;只從理論上考慮,NaOH具有強(qiáng)堿性,能吸收Br2,Fe2+、

具有強(qiáng)還原性,也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度較小,用水不能將Br2充分吸收。(3)溫度過高,大量水蒸氣隨溴蒸出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低。(4)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì),但濃度低,如果直接蒸餾,處理量大,生產(chǎn)成本高。經(jīng)過“空氣吹出、SO2吸收、Cl2氧化”等步驟實(shí)際上是將溴水濃縮了?！咀兪皆O(shè)問】上述流程中,若步驟④通入氯氣過量,對(duì)溴水混合物Ⅱ中溴含量是否有影響?為什么?提示

無影響;若步驟④中通入過量氯氣,可將Br-氧化生成Br2,Br2不能被繼續(xù)氧化。規(guī)律方法與海水資源利用相關(guān)的化工工藝流程類題的解題方法1.抓首尾,看中間:從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序試題,其關(guān)鍵點(diǎn)是認(rèn)真分析對(duì)比原料與產(chǎn)品的組成,從中得出將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和除去原料中所含雜質(zhì)的基本原理和所用工藝。2.用交叉,看分流:有些化工生產(chǎn)選用多組原料,解題關(guān)鍵在于找準(zhǔn)中間產(chǎn)品和相互交叉的流水生產(chǎn)線,在分析過程中,抓住中間產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)作用,逐一破解。3.明目的,讀流程:化工工藝流程綜合題目一般是關(guān)于物質(zhì)的制備,首先明確目的是制取什么物質(zhì),從題干或問題中獲取有用信息,了解產(chǎn)品的性質(zhì),并結(jié)合基本概念和反應(yīng)原理分析流程圖中涉及的元素及其化合物,根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析未知物質(zhì),尋找解題的突破口?！啊鼻笆峭读?反應(yīng)物),“→”后是生成物。4.看控制,找分離:物質(zhì)制備工藝都涉及物質(zhì)的分離提純,注意制備過程中所需的原料和條件的控制以及物質(zhì)分離方法的選擇(如過濾、萃取分液、蒸餾等),盡可能寫出主要反應(yīng)的化學(xué)方程式或制備原理。若出現(xiàn)工藝評(píng)價(jià)內(nèi)容,從成本、環(huán)保、生產(chǎn)實(shí)際等多角度考慮分析即可。變式訓(xùn)練1“空氣吹出法”海水提溴的工藝流程如下:下列說法中,不正確的是(

)A.實(shí)驗(yàn)室保存溴通常加少量水B.海水提溴與海水提鎂發(fā)生的所有反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)C.經(jīng)過吸收塔后,溴元素得到了富集D.蒸餾塔中還發(fā)生了化學(xué)變化答案

B解析

溴易揮發(fā),加水液封可以減少揮發(fā)損失,故A正確;海水提鎂的過程中,發(fā)生了鎂鹽與堿反應(yīng)生成氫氧化鎂的復(fù)分解反應(yīng),為非氧化還原反應(yīng),故B錯(cuò)誤;經(jīng)過吸收塔后,溶液中的Br-濃度遠(yuǎn)大于進(jìn)入吹出塔之前的海水中的Br-濃度,因此溴元素得到了富集,故C正確;蒸餾塔中發(fā)生的反應(yīng)為2Br-+Cl2===2Cl-+Br2,故D正確。任務(wù)二海帶提碘、海水提鎂【問題探究】1.海帶中的碘元素以何種形式存在?如何將海帶中的碘元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)碘?提示

海帶中的碘元素以I-形式存在,可加入氧化劑把I-氧化成I2。2.提供試劑:AgNO3溶液和稀硝酸。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)海帶浸取液中含有的I-。提示

取少量海帶浸取液置于試管中,先滴加AgNO3溶液,后滴加稀硝酸,產(chǎn)生黃色沉淀,證明海帶浸取液中含有I-。3.海水提鎂的過程中涉及哪些基本反應(yīng)類型?提示

分解反應(yīng)、化合反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)。【深化拓展】1.海帶中碘元素的檢驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)步驟(2)主要反應(yīng):2H++2I-+H2O2===I2+2H2O。2.海帶中提碘(1)主要流程:海帶→灼燒→浸泡→過濾→氧化→提純→碘單質(zhì)。(2)主要反應(yīng):Cl2+2KI===2KCl+I2。特別提醒(1)海水中碘的濃度很低,一般從海帶或一些海藻植物中提取碘。(2)由于I2易升華,從I2的有機(jī)溶劑溶液中提取I2時(shí)應(yīng)采用水浴加熱,可避免高溫下I2的升華。3.海水提鎂(1)主要反應(yīng)原理(2)工藝流程

【素能應(yīng)用】典例2海帶是海洋中的一種褐藻,海帶中含有豐富的碘,是人類經(jīng)常食用的一種補(bǔ)碘食物。某資料中有“海帶中碘的檢驗(yàn)”的選做實(shí)驗(yàn),操作步驟如下:①取3g左右干海帶,除去表面雜質(zhì),剪碎,用酒精潤(rùn)濕,放在坩堝中灼燒成灰,冷卻;②將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中加蒸餾水,攪拌,煮沸2~3min,使可溶物質(zhì)溶解,過濾;③向?yàn)V液中滴入幾滴硫酸,再加入約1mL過氧化氫溶液,觀察現(xiàn)象;④取少量上述所得溶液,滴加幾滴淀粉溶液,觀察現(xiàn)象;⑤向③剩余的濾液中加入1mL四氯化碳,振蕩?kù)o置,觀察現(xiàn)象;⑥向加有四氯化碳的溶液中加入氫氧化鈉溶液,充分振蕩后,將混合液的下層液體放出至指定的容器中。請(qǐng)回答下列問題:(1)海帶中的碘元素以

(填“碘離子”“碘單質(zhì)”或“碘酸鹽”)的形式存在,步驟①中除去海帶表面的雜質(zhì)一般用刷子刷凈,不用水清洗,原因是

。

(2)可說明海帶中含有碘的現(xiàn)象有

。

(3)操作⑤叫做

,操作⑥的目的是

。

答案

(1)碘離子防止碘元素的損失(2)步驟④中加入淀粉溶液后變藍(lán),步驟⑤中下層液體呈紫紅色(3)萃取回收四氯化碳解析

(1)海帶中碘元素以碘離子的形式存在,且易溶于水,為防止碘元素的損失,除去海帶表面的雜質(zhì)一般用刷子刷凈,不用水清洗。(2)實(shí)驗(yàn)步驟④中加入淀粉溶液后變藍(lán),步驟⑤中下層液體呈紫紅色,可以說明海帶中含有碘。(3)操作⑤是用四氯化碳萃取碘水中的碘。(4)操作⑥是為了回收四氯化碳。規(guī)律方法本題考查有關(guān)從海帶中提取碘單質(zhì)的實(shí)驗(yàn)原理、儀器,以及萃取的實(shí)驗(yàn)操作等。將非金屬陰離子置換為單質(zhì)要用到氧化劑,常見的氧化劑有過氧化氫、新制氯水、酸性高錳酸鉀溶液等。變式訓(xùn)練2下列有關(guān)從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)原理和裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?

)A.用裝置甲灼燒碎海帶B.用裝置乙過濾海帶灰的浸泡液C.用裝置丙制備用于氧化浸泡液中I-的Cl2D.用裝置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾氣答案

B解析

灼燒碎海帶應(yīng)用坩堝,A項(xiàng)錯(cuò)誤;海帶灰的浸泡液用過濾法分離獲得含I-的溶液,B項(xiàng)正確;MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制Cl2需要加熱,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Cl2在飽和NaCl溶液中溶解度很小,不能用飽和NaCl溶液吸收尾氣Cl2,尾氣Cl2應(yīng)用NaOH溶液吸收,D項(xiàng)錯(cuò)誤。典例3鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料,目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。主要步驟如下:(1)為了使MgSO4轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2,試劑①可以選用

,要使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為沉淀,加入試劑的量應(yīng)

。

(2)加入試劑①后,能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是

。

(3)試劑②選用

,其反應(yīng)的離子方程式為

。

(4)無水MgCl2在熔融狀態(tài)下通電后,產(chǎn)生鎂和氯氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

答案

(1)石灰乳過量(2)過濾(3)鹽酸Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O(4)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑解析

(1)工業(yè)上常加入廉價(jià)的石灰乳使海水中的MgSO4轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2;為使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2,應(yīng)加入過量