2020年高中化学第4章化学与自然资源的开发利用第1节第2课时海水资源的开发利用课件新人教版必修2.ppt

第一节开发利用金属矿物和海水资源第一节开发利用金属矿物和海水资源第第2课时海水资源的开发利用课时海水资源的开发利用学习目标学习目标核心素养建构核心素养建构1.了解海水资源及了解海水资源及其利用。其利用。2掌握海水化学掌握海水化学资源的开发和利资源的开发和利用，即海水制盐，用，即海水制盐，海水提镁、提溴、海水提镁、提溴、提碘。提碘。3了解海水综合了解海水综合利用的重要方向。利用的重要方向。知知 识识 梳梳 理理一、一、海水水资源的开发利用海水水资源的开发利用1直接利用：海水进行直接利用：海水进行_。2海水淡化：主要方法有海水淡化：主要方法有_、_、_。循环冷却循环冷却蒸馏法蒸馏法电渗析法电渗析法离子交换法离子交换法3海水的蒸馏海水的蒸馏(1)原理原理(2)注意事项注意事项烧瓶需垫烧瓶需垫_加热。加热。烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容积的烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容积的_，也不能少于，也不能少于_。需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，_。冷凝器里的冷却水要从冷凝器的冷凝器里的冷却水要从冷凝器的_进、进、_出。出。石棉网石棉网以防液体暴沸以防液体暴沸下口下口上口上口【自主思考自主思考】1海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别？为什么？海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别？为什么？提示提示因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为100 (常常压下压下)无需用温度计，因此可不用蒸馏烧瓶，而换为圆底烧无需用温度计，因此可不用蒸馏烧瓶，而换为圆底烧瓶。瓶。二、海水化学资源的开发利用二、海水化学资源的开发利用1海水中的化学资源海水中的化学资源海水中海水中H、O两种元素，加上两种元素，加上_等等11种元素的总量超过种元素的总量超过_，其他，其他为微量元素，共计含有为微量元素，共计含有80多种。多种。2海水制盐海水制盐Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr99%3海带提碘海带提碘(2)原理：原理：_ 。4海水提溴海水提溴(1)过程：浓缩过程：浓缩_提取。提取。(2)原理：原理：_。浸泡浸泡 氧化氧化 氧化氧化富集富集2ICl2=I22Cl2BrCl2=Br22Cl5海水提镁海水提镁(2)原理：原理：_。Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O。CaO 盐酸盐酸 脱水脱水 电解电解 Mg22OH=Mg(OH)26新能源的开发新能源的开发(1)从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。料。(2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。【自主思考自主思考】2海水制盐属于物理变化，还是化学变化海水制盐属于物理变化，还是化学变化？提示提示海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出，因此属于物理变化。使食盐结晶析出，因此属于物理变化。效效 果果 自自 测测1若实现海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可若实现海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是行的是()A加明矾使海水中盐分沉淀而淡化加明矾使海水中盐分沉淀而淡化B利用太阳能使海水蒸馏淡化利用太阳能使海水蒸馏淡化C将海水电解，然后让两极气体燃烧得到饮用水将海水电解，然后让两极气体燃烧得到饮用水D将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子解析解析明矾具有净水作用，可使海水中的悬浮物形成沉淀明矾具有净水作用，可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去，但不能使海水中盐分沉淀。而除去，但不能使海水中盐分沉淀。答案答案A2判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”。(1)海水中含有海水中含有Br2()(2)海带中含有碘，能使淀粉变蓝海带中含有碘，能使淀粉变蓝()(3)用用SO2溶液吸收溴蒸气，是利用了溶液吸收溴蒸气，是利用了SO2具有漂白性具有漂白性()答案答案(1)(2)(3)探究一、海水中水资源的利用探究一、海水中水资源的利用【合作交流合作交流】1进行海水的蒸馏实验时，烧瓶中为什么要放入少量沸石？进行海水的蒸馏实验时，烧瓶中为什么要放入少量沸石？冷凝管中冷却水的流向如何？冷凝管中冷却水的流向如何？提示提示在烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，目的是防止液体暴在烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，目的是防止液体暴沸；冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。沸；冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。2结合对本课时内容的预习，讨论海洋中哪些能源可转化为结合对本课时内容的预习，讨论海洋中哪些能源可转化为蒸馏海水时所需的热能？蒸馏海水时所需的热能？提示提示潮汐能、核能可转化为电能给蒸馏海水加热。潮汐能、核能可转化为电能给蒸馏海水加热。【点拨提升点拨提升】1海水蒸馏实验的操作步骤海水蒸馏实验的操作步骤连接装置连接装置检查装置气密性检查装置气密性向烧瓶中加入海水和碎瓷片向烧瓶中加入海水和碎瓷片接通冷却水接通冷却水给烧瓶加热给烧瓶加热收集蒸馏水收集蒸馏水停止对烧瓶加停止对烧瓶加热热待冷却至室温后停止通入冷却水待冷却至室温后停止通入冷却水整理仪器。整理仪器。2海水蒸馏实验的注意事项海水蒸馏实验的注意事项(1)烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸裂。烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸裂。(3)冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果最好。最好。(4)加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。(5)实验前认真检查装置的气密性。实验前认真检查装置的气密性。(6)当烧瓶中有少量液体时，停止加热。当烧瓶中有少量液体时，停止加热。(7)实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。【典题例证典题例证1】海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是海水综合利用的说法正确的是()A海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾 单质单质B海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C从海水中可以得到从海水中可以得到NaCl，电解熔融，电解熔融NaCl可制备可制备Cl2D利用潮汐发电是将化学能转化为电能利用潮汐发电是将化学能转化为电能解析解析海水中的钾元素以化合态形式存在，要使化合态转化为海水中的钾元素以化合态形式存在，要使化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，游离态，一定发生氧化还原反应，A不正确；海水蒸发制海不正确；海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，盐，是发生了物理变化，B不正确；电解熔融不正确；电解熔融NaCl可以制得可以制得Na和和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也也不正确。不正确。答案答案C【学以致用学以致用1】海水淡化可使用蒸馏法。如图所示为以自来海水淡化可使用蒸馏法。如图所示为以自来水为原料制取蒸馏水的实验装置，请回答下列问题。水为原料制取蒸馏水的实验装置，请回答下列问题。(1)图中的两处明显错误是图中的两处明显错误是_；_。(2)仪器仪器A的名称是的名称是_，仪器，仪器B的名称是的名称是_。(3)实验时实验时A中除加入自来水外，为防止液体暴沸还需加入少中除加入自来水外，为防止液体暴沸还需加入少量量_。解析解析(1)蒸馏时，温度计测量的是水蒸气的温度，而不是溶蒸馏时，温度计测量的是水蒸气的温度，而不是溶液的温度，所以温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处；液的温度，所以温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处；根据题图，冷却水应根据题图，冷却水应“下进上出下进上出”。(2)观察题图可知，观察题图可知，A是蒸馏是蒸馏烧瓶，烧瓶，B是冷凝管。是冷凝管。(3)由于需要加热，所以由于需要加热，所以A中还要加入沸石中还要加入沸石(或碎瓷片或碎瓷片)以防止液体暴沸。以防止液体暴沸。答案答案(1)温度计的水银球插入液体中温度计的水银球插入液体中冷却水进出口方冷却水进出口方向反了向反了(2)蒸馏烧瓶蒸馏烧瓶直形直形冷凝管冷凝管(3)沸石沸石(或碎瓷片或碎瓷片)探究二、海水化学资源的开发利用探究二、海水化学资源的开发利用【合作交流合作交流】1目前，海水制盐所采用的方法大部分仍为盐田蒸发法，利目前，海水制盐所采用的方法大部分仍为盐田蒸发法，利用风能和太阳能使海水蒸发。这种古老方法有什么优点？用风能和太阳能使海水蒸发。这种古老方法有什么优点？(从经济效益方面考虑从经济效益方面考虑)提示提示盐田蒸发法具有产量高、耗能少、成本低、运输方盐田蒸发法具有产量高、耗能少、成本低、运输方便等优点。便等优点。2阅读下面文字，交流讨论后面的问题：阅读下面文字，交流讨论后面的问题：空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法：在预先经过空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法：在预先经过酸化的浓缩海水中通入氯气使溴离子成为单质溴，继而通酸化的浓缩海水中通入氯气使溴离子成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸，以达到富集的目的。然氧化硫发生作用转化成氢溴酸，以达到富集的目的。然后，再用氯气将其氧化得到溴，最后蒸馏得到液溴。后，再用氯气将其氧化得到溴，最后蒸馏得到液溴。(1)通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，是利用了溴的什通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，是利用了溴的什么性质？么性质？(2)除通过蒸馏提取液溴外，还有什么方法可提取液溴？除通过蒸馏提取液溴外，还有什么方法可提取液溴？提示提示(1)溴的沸点低，易挥发。溴的沸点低，易挥发。(2)由于溴易溶于有机溶剂，还可用萃取的方法提取液溴。由于溴易溶于有机溶剂，还可用萃取的方法提取液溴。3下面流程图为海带中碘元素检验的实验步骤，据此思考回下面流程图为海带中碘元素检验的实验步骤，据此思考回答问题。答问题。(1)海带灼烧前，为什么不用水冲洗海带表面的附着物，而海带灼烧前，为什么不用水冲洗海带表面的附着物，而是用刷子刷？是用刷子刷？(2)写出加入稀硫酸酸化的写出加入稀硫酸酸化的H2O2时发生的离子方程式。时发生的离子方程式。(3)根据什么现象证明海带中有碘元素。根据什么现象证明海带中有碘元素。提示提示(1)为减少海带中为减少海带中I的流失，不能用水冲洗。的流失，不能用水冲洗。(2)2IH2O22H=I22H2O(3)当加入淀粉溶液时，溶液变蓝，证明有当加入淀粉溶液时，溶液变蓝，证明有I2生成，从而说生成，从而说明海带中含有碘元素。明海带中含有碘元素。【点拨提升点拨提升】1海水提溴海水提溴海水提溴的主要方法是空气吹出法。海水提溴的主要方法是空气吹出法。(1)主要流程：主要流程：(2)主要反应：主要反应：Cl22Br=Br22Cl(氧化氧化)Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(富集富集)Cl22Br=Br22Cl(提取提取)2海带中提碘海带中提碘(1)海带中含有碘元素的检验海带中含有碘元素的检验关键反应的反应原理：关键反应的反应原理：2H2IH2O2=I22H2O。实验步骤及证明方法：实验步骤及证明方法：(2)海带中提碘海带中提碘流程：海带流程：海带浸泡浸泡氧化氧化过滤过滤提纯提纯碘单质。碘单质。主要的化学反应原理：主要的化学反应原理：Cl22KI=2KClI2。3海水提镁海水提镁(1)主要反应原理：主要反应原理：CaOH2O=Ca(OH)2Ca(OH)2MgCl2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O(2)工艺流程。工艺流程。【典题例证典题例证2】空气吹出法是目前空气吹出法是目前“海水提溴海水提溴”使用到的主要使用到的主要方法之一。其工艺流程如下：方法之一。其工艺流程如下：(1)步骤步骤所发生反应的离子方程式是所发生反应的离子方程式是_。(2)溴水混合物溴水混合物中溶有一定量的氯气，因此在步骤中溶有一定量的氯气，因此在步骤中可将中可将蒸馏产生的气体通过蒸馏产生的气体通过_(填化合物名称填化合物名称)溶液，以除溶液，以除去氯气。去氯气。(3)步骤步骤的蒸馏过程中，温度应控制在的蒸馏过程中，温度应控制在8090 温度。过高温度。过高或 过 低 都 不 利 于 生 产 ， 请 解 释 原 因 ：或 过 低 都 不 利 于 生 产 ， 请 解 释 原 因 ：_。(4)步骤步骤中用硫酸酸化可提高中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是的利用率，理由是_。(5)提取溴单质时，蒸馏溴水混合物提取溴单质时，蒸馏溴水混合物而不是蒸馏溴水混合物而不是蒸馏溴水混合物，请说明原因：，请说明原因：_ _。【学以致用学以致用2】海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：的流程如下：(1)指出从海藻中提取指出从海藻中提取I2的实验操作名称：的实验操作名称：_，_，反应反应的离子方程式的离子方程式_。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是_。A甲苯、酒精甲苯、酒精 B四氯化碳、苯四氯化碳、苯C汽油、乙酸汽油、乙酸 D汽油、甘油汽油、甘油(3)为使海藻中为使海藻中I转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、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。还缺少的仪器是夹持仪器。还缺少的仪器是_。(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸馏装置中的错误之处馏装置中的错误之处_。(5)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是_，最后晶态碘在最后晶态碘在_中。中。解析解析(1)为了从悬浊液中分离为了从悬浊液中分离I，应用过滤；从，应用过滤；从I2的水溶液中的水溶液中把它提取出来，应用萃取分液。把它提取出来，应用萃取分液。(2)A中酒精，中酒精，C中乙酸，中乙酸，D中甘油，都是易溶于水的物质，所中甘油，都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。以不能用于萃取碘。(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗，过滤时所需仪器必有萃取分液所必需的仪器是分液漏斗，过滤时所需仪器必有普通漏斗。普通漏斗。答案答案(1)过滤萃取分液过滤萃取分液2ICl2=I22Cl(2)B(3)分液漏斗，普通漏斗分液漏斗，普通漏斗(4)没有石棉网；没有石棉网；温度计插入液温度计插入液面以下；面以下；冷凝管进、出水方向颠倒冷凝管进、出水方向颠倒(5)萃取剂沸点较低，萃取剂沸点较低，I2易升华蒸馏烧瓶易升华蒸馏烧瓶