海水资源的开发利用环境保护与绿色化学.pptx
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1、一、海水资源的综合利用一、海水资源的综合利用1.1.海水水资源的利用海水水资源的利用(1)(1)海水淡化海水淡化海水海水 淡水淡水(2)(2)利用海水进行循环冷却。利用海水进行循环冷却。蒸馏法、离子交换法、电渗析法蒸馏法、离子交换法、电渗析法第1页/共76页2.2.海水化学资源的综合利用海水化学资源的综合利用(1)(1)氯碱工业氯碱工业电解食盐水的化学方程式为:电解食盐水的化学方程式为:_。(2)(2)海水提镁海水提镁先将海水中的镁富集,再电解熔融氯化镁。先将海水中的镁富集,再电解熔融氯化镁。最后一步反应:最后一步反应:_。2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2MgCl2(熔融熔融)M
2、g+Cl2 电解电解=电解电解=第2页/共76页(3)(3)海水提溴海水提溴先将海水中的溴富集,再通过氧化还原反应将溴提取出来。先将海水中的溴富集,再通过氧化还原反应将溴提取出来。最后一步反应:最后一步反应:_。2Br2Br-+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl-+Br+Br2 2第3页/共76页二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学1.1.常见的环境污染问题常见的环境污染问题污染类型污染类型 主要污染物主要污染物 污染物来源污染物来源 酸雨酸雨(pH_)(pH_)_化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧 光化学烟雾光化学烟雾 _臭氧空洞臭氧空洞 _冰箱制冷剂冰箱制冷剂 温室效应温室效应 _化石燃料
3、的燃烧化石燃料的燃烧 白色污染白色污染 _废弃塑料制品废弃塑料制品 5.65.6SOSO2 2 氮氧化物和碳氢氮氧化物和碳氢化合物化合物 汽车尾气汽车尾气 NONOx x和氟氯烃和氟氯烃二氧化碳二氧化碳 废旧塑料废旧塑料 第4页/共76页污染类型污染类型 主要污染物主要污染物 污染物来源污染物来源 赤潮和水华赤潮和水华 含含_、_较较高的废水高的废水农业、生活废水农业、生活废水 居室污染居室污染 甲醛、苯、甲苯、甲醛、苯、甲苯、氡氡 建筑、装修材料建筑、装修材料 磷磷氮氮第5页/共76页2.2.环境保护环境保护(1)(1)空气质量日报空气质量日报主要包括主要包括“空气污染指数空气污染指数”、“
4、空气质量级别空气质量级别”、“首要污首要污染物染物”。目前计入的污染物主要是:。目前计入的污染物主要是:_、_。(2)(2)三废污染:是指三废污染:是指_。(3)(3)环保措施环保措施回收利用、达标排放、研制可降解塑料等无污染的新材料等。回收利用、达标排放、研制可降解塑料等无污染的新材料等。二氧化硫二氧化硫二氧化氮二氧化氮和可吸入颗粒物和可吸入颗粒物废水、废气、废渣废水、废气、废渣第6页/共76页3.3.绿色化学绿色化学(1)(1)核心:利用化学原理核心:利用化学原理_。(2)(2)原子经济性:反应物的原子全部转化为期望得到的最终产原子经济性:反应物的原子全部转化为期望得到的最终产物,即原子利
5、用率为物,即原子利用率为_。从源头上减少和消除工业生产对环从源头上减少和消除工业生产对环境的污染境的污染100%100%第7页/共76页1.1.蒸发海水制成饱和食盐水,将其电解可制得金属钠。蒸发海水制成饱和食盐水,将其电解可制得金属钠。()()【分析】【分析】电解食盐水得到的是电解食盐水得到的是NaOHNaOH、H H2 2和和ClCl2 2,得不到,得不到NaNa,电解熔,电解熔融氯化钠才能得到钠。融氯化钠才能得到钠。2.2.海水提溴的过程中不发生氧化还原反应。海水提溴的过程中不发生氧化还原反应。()()【分析】【分析】海水中的溴以海水中的溴以BrBr-的形式存在,利用氯气将其氧化才能的形式
6、存在,利用氯气将其氧化才能得到得到BrBr2 2。第8页/共76页3.3.开发核能、太阳能等新能源,推广使用甲醇汽油,使用无磷开发核能、太阳能等新能源,推广使用甲醇汽油,使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放。洗涤剂都可直接降低碳排放。()()【分析】【分析】使用无磷洗涤剂不能直接降低碳排放,但可以有效地使用无磷洗涤剂不能直接降低碳排放,但可以有效地减轻水华和赤潮的产生。减轻水华和赤潮的产生。4.4.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理。绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理。()()【分析】【分析】绿色化学的核心是从源头上减少和消除工业生产对环绿色化学的核心是从源头上减少和消除工
7、业生产对环境的污染。境的污染。第9页/共76页5.5.垃圾的焚烧填埋是垃圾处理的发展方向。垃圾的焚烧填埋是垃圾处理的发展方向。()()【分析】【分析】垃圾的分类回收、循环利用是垃圾处理的发展方向。垃圾的分类回收、循环利用是垃圾处理的发展方向。第10页/共76页 海水资源的综合利用海水资源的综合利用1.1.氯碱工业氯碱工业(1)(1)生产流程生产流程海水海水蒸发蒸发过滤过滤粗盐粗盐精制精制 饱和饱和NaClNaCl溶液溶液电电解解烧碱烧碱氯气氯气氢气氢气漂白剂漂白剂盐酸盐酸造纸、玻璃、造纸、玻璃、肥皂、纺织等肥皂、纺织等合成农药等合成农药等冶炼金属冶炼金属第11页/共76页(2)(2)产物及其用
8、途产物及其用途阴极产物是阴极产物是NaOHNaOH和和H H2 2,阳极产物是,阳极产物是ClCl2 2。产物可用于制备盐酸、纯碱、农药和漂白剂等。产物可用于制备盐酸、纯碱、农药和漂白剂等。第12页/共76页2.2.海水提镁海水提镁(1)(1)生产流程生产流程贝壳贝壳石灰乳石灰乳CaOCaOMg(OH)Mg(OH)2 2沉淀池沉淀池HClHClMgMg海水海水ClCl2 2MgClMgCl2 2MgClMgCl2 26H6H2 2O O煅烧煅烧水水引入引入电解电解脱水脱水过滤过滤+盐酸、浓缩盐酸、浓缩循环循环第13页/共76页(2)(2)基本步骤及主要反应:基本步骤及主要反应:制熟石灰:制熟石
9、灰:CaCOCaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2 2,CaO+HCaO+H2 2O=Ca(OH)O=Ca(OH)2 2。沉淀沉淀:Mg:Mg2+2+2OH+2OH-=Mg(OH)=Mg(OH)2 2。酸化:酸化:Mg(OH)Mg(OH)2 2+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl2 2+2H+2H2 2O O。蒸发结晶:析出蒸发结晶:析出MgClMgCl2 26H6H2 2O O。脱水:在氯化氢环境中使脱水:在氯化氢环境中使MgClMgCl2 26H6H2 2O O脱水制得无水氯化镁。脱水制得无水氯化镁。电解:电解熔融氯化镁制得镁。电解:电解熔融氯化镁制得镁。高温高温=第14页/共7
10、6页3.3.海水提溴海水提溴(1)(1)生产流程生产流程(2)(2)主要反应主要反应2Br2Br-+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl-+Br+Br2 2SOSO2 2+Br+Br2 2+2H+2H2 2O=4HO=4H+2Br+2Br-+含含BrBr2 2的的海水海水海水海水提取提取粗盐粗盐苦卤苦卤硫酸酸化硫酸酸化氯气置换氯气置换空气吹出空气吹出含含BrBr2 2的的空气空气SOSO2 2吸收吸收氯气氯气氧化氧化溴水溴水混合物混合物蒸馏蒸馏溴蒸气溴蒸气冷凝冷凝分离分离液溴液溴吸收液吸收液粗溴水粗溴水第15页/共76页【高考警示钟】【高考警示钟】(1)(1)注意在海水中钠、镁、溴和碘都以化合态形
11、式存在且含量注意在海水中钠、镁、溴和碘都以化合态形式存在且含量较低,需要先富集再提取,提取过程中要通过发生氧化还原较低,需要先富集再提取,提取过程中要通过发生氧化还原反应获得它们的单质。反应获得它们的单质。(2)(2)提取海水中提取海水中NaClNaCl、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、萃取和分液等实验操作,要注意这些操作的使用条件和操作萃取和分液等实验操作,要注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。方法的规范性。(3)(3)海水中铀和重水的提取,潮汐能、波浪能的开发对于新能海水中铀和重水的提取,潮汐能、波浪能的开发对于新能源的开发具有重要意义。源的开
12、发具有重要意义。第16页/共76页【典例【典例1 1】海水资源的利用将走综合开发的道路,一次提取海】海水资源的利用将走综合开发的道路,一次提取海水,同时提取多种物质。如图是某工厂对海水资源综合利用水,同时提取多种物质。如图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。的示意图。第17页/共76页试回答下列问题:试回答下列问题:(1)(1)粗盐中含有粗盐中含有CaCa2+2+、MgMg2+2+、等杂质,精制时通常在溶液中等杂质,精制时通常在溶液中依次加入过量的依次加入过量的BaClBaCl2 2溶液、过量的溶液、过量的NaOHNaOH溶液和过量的溶液和过量的NaNa2 2COCO3 3溶液,过滤后向滤液中
13、加入盐酸至溶液呈中性。请写出下列溶液,过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性。请写出下列操作中发生反应的离子方程式:操作中发生反应的离子方程式:粗盐中加入过量的粗盐中加入过量的NaNa2 2COCO3 3溶液:溶液:_。滤液中加入盐酸至溶液呈中性:滤液中加入盐酸至溶液呈中性:_。第18页/共76页(2)(2)对精制饱和食盐水进行电解的化学方程式是对精制饱和食盐水进行电解的化学方程式是_。(3)(3)提纯粗盐后的母液中含有提纯粗盐后的母液中含有K K+、MgMg2+2+、NaNa+等阳离子,对母液等阳离子,对母液进行一系列的加工可以制得金属镁。进行一系列的加工可以制得金属镁。从充分利用当地海洋化学资
14、源,提高生产与经济效益的角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,制取石灰乳的原料是度考虑,制取石灰乳的原料是_。从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳的目的是从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳的目的是_。电解氯化镁的化学方程式是电解氯化镁的化学方程式是_。第19页/共76页在生产中,常涉及反应在生产中,常涉及反应MgClMgCl2 26H6H2 2O=MgClO=MgCl2 2+6H+6H2 2O O,该反应,该反应需要在需要在HClHCl气氛中才能顺利完成,其理由是气氛中才能顺利完成,其理由是_。(4)(4)提取提取Mg(OH)Mg(OH)2 2后在剩余母液中加入
15、一种常见的气态氧化剂,后在剩余母液中加入一种常见的气态氧化剂,又可制取重要的化工原料溴单质。又可制取重要的化工原料溴单质。生成溴单质的化学反应的离子方程式是生成溴单质的化学反应的离子方程式是_;生产中将溴单质从混合物中分离出来的方法是生产中将溴单质从混合物中分离出来的方法是_,这种方法的成功应用是基于溴单质具有这种方法的成功应用是基于溴单质具有_性。性。第20页/共76页以下是对生产溴单质所用的气态氧化剂寻找提供货源的设以下是对生产溴单质所用的气态氧化剂寻找提供货源的设想,其中合理的是想,其中合理的是_。A.A.从外地购买从外地购买B.B.从本厂生产烧碱处循环从本厂生产烧碱处循环C.C.从本厂
16、生产镁单质处循环从本厂生产镁单质处循环D.D.在当地新建生产工厂在当地新建生产工厂从多种经营综合开发,打造大而强的现代化企业及本厂生从多种经营综合开发,打造大而强的现代化企业及本厂生产所需要的原料等方面来看,你认为该厂还可以再增加的生产所需要的原料等方面来看,你认为该厂还可以再增加的生产项目是产项目是_。第21页/共76页【解题指南】【解题指南】解答本题注意以下两点:解答本题注意以下两点:(1)(1)精制食盐水的过程中各种试剂的作用。精制食盐水的过程中各种试剂的作用。(2)(2)氯碱工业、海水提镁、海水提溴的生产流程,明确各步的氯碱工业、海水提镁、海水提溴的生产流程,明确各步的化学反应原理。化
17、学反应原理。第22页/共76页【解析】【解析】(1)(1)过量的过量的BaClBaCl2 2溶液、过量的溶液、过量的NaOHNaOH溶液和过量的溶液和过量的NaNa2 2COCO3 3溶液的作用分别是除溶液的作用分别是除 、除、除MgMg2+2+、除、除CaCa2+2+和过量的和过量的BaBa2+2+。过滤后在滤液中加入适量盐酸的作用是除去过量的。过滤后在滤液中加入适量盐酸的作用是除去过量的OHOH-和和 。故粗盐中加入过量的。故粗盐中加入过量的NaNa2 2COCO3 3溶液发生的反应为:溶液发生的反应为:;在滤液中;在滤液中加入盐酸至溶液呈中性发生的反应为:加入盐酸至溶液呈中性发生的反应为
18、:(2)(2)电解饱和食盐水的化学方程式是:电解饱和食盐水的化学方程式是:2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O O 2NaOH+H2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2。电解电解=第23页/共76页(3)(3)从充分利用当地海洋化学资源,提高生产与经济效益的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,制取石灰乳的原料是贝壳。角度考虑,制取石灰乳的原料是贝壳。加石灰乳的作用是富集加石灰乳的作用是富集MgMg2+2+,制取,制取Mg(OH)Mg(OH)2 2。电解熔融氯化镁的化学方程式是电解熔融氯化镁的化学方程式是MgClMgCl2 2(熔融熔融)Mg+Cl)Mg+Cl2 2。M
19、gClMgCl2 2在加热时水解程度较大,通入在加热时水解程度较大,通入HClHCl可抑制可抑制MgMg2+2+水解。水解。电解电解=第24页/共76页(4)(4)生成溴单质的离子方程式是:生成溴单质的离子方程式是:2Br2Br-+Cl+Cl2 2=Br=Br2 2+2Cl+2Cl-,利,利用溴易挥发的性质,通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出。用溴易挥发的性质,通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出。电解电解NaClNaCl溶液、电解熔融的溶液、电解熔融的MgClMgCl2 2均可制得均可制得ClCl2 2。利用氯气的性质可增加生产项目:生产盐酸、制漂白粉利用氯气的性质可增加生产项目:生产盐酸、制漂白粉(
20、或或漂粉精漂粉精)、消毒液等。、消毒液等。第25页/共76页答案答案:(1)(1)(2)2NaCl+2H(2)2NaCl+2H2 2O O 2NaOH+H2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2(3)(3)贝壳贝壳 制取氢氧化镁制取氢氧化镁MgClMgCl2 2(熔融熔融)Mg+ClMg+Cl2 2抑制抑制MgClMgCl2 2(Mg(Mg2+2+)水解水解 电解电解=电解电解=第26页/共76页(4)2Br(4)2Br-+Cl+Cl2 2=Br=Br2 2+2Cl+2Cl-通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹通入热空气或水蒸气将溴蒸气吹出出 挥发挥发BB、C C生产盐酸、制漂白粉或消毒液等生产盐酸、制
21、漂白粉或消毒液等(回答一项即可回答一项即可)第27页/共76页 环境污染的分类与防治、绿色化学环境污染的分类与防治、绿色化学1.1.环境污染的分类与防治环境污染的分类与防治主要污染物及来源主要污染物及来源 主要危害主要危害 防治措施防治措施 大大气气污污染染 污染物:硫氧化物、污染物:硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合氮氧化物、碳氢化合物、固体颗粒物、固体颗粒来源:化石燃料的来源:化石燃料的燃烧,工厂废气、废燃烧,工厂废气、废烟、扬尘烟、扬尘 危害人体危害人体健康健康破坏建筑破坏建筑物物影响动、影响动、植物生长植物生长改变气候改变气候 开发新能开发新能源,减少化源,减少化石燃料的燃石燃料的燃烧烧对工
22、业尾对工业尾气进行处理气进行处理立法管理立法管理第33页/共76页主要污染物及来源主要污染物及来源 主要危害主要危害 防治措施防治措施 水水污污染染污染物:重金属盐、耗污染物:重金属盐、耗氧有机物、氮、磷化合物等氧有机物、氮、磷化合物等来源:工业废水、生活来源:工业废水、生活废水、实验室和医院废水废水、实验室和医院废水 污染饮用水、影响污染饮用水、影响人畜健康人畜健康影响植物生长影响植物生长形成水华、赤潮,形成水华、赤潮,影响水中生物生长影响水中生物生长 对废水进对废水进行无害化处行无害化处理后排放理后排放立法管理立法管理土土壤壤污污染染污染物:重金属盐、废污染物:重金属盐、废塑料、工业废料、
23、建筑垃圾塑料、工业废料、建筑垃圾来源:生活垃圾、工厂、来源:生活垃圾、工厂、建筑、化肥、农药、各种废建筑、化肥、农药、各种废水水 使土壤板结、硬化使土壤板结、硬化水肥流失水肥流失 对垃圾回对垃圾回收和分类处收和分类处理,综合利理,综合利用用控制各种控制各种废水排放废水排放 第34页/共76页2.2.绿色化学思想绿色化学思想(1)(1)绿色化学的含义绿色化学的含义安全的生产工艺安全的生产工艺提高能源的利用率提高能源的利用率应用无毒无害的溶剂应用无毒无害的溶剂无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源应用无毒无害的催化剂应用无毒无害的催化剂反应物反应物环境友好产品环境友好产品(安全、能降(安全、
24、能降解、可再利用)解、可再利用)反应产物反应产物反应过程反应过程原子经济性反原子经济性反应、高选择性应、高选择性 反应反应第35页/共76页(2)(2)绿色化学的基本原则绿色化学的基本原则防止污染的产生优于治理产生的污染;防止污染的产生优于治理产生的污染;原子经济性原子经济性(设计的合成方法应将反应过程中所用的材料尽设计的合成方法应将反应过程中所用的材料尽可能全部转化到最终产品中可能全部转化到最终产品中)即原子的利用率达到即原子的利用率达到100%100%。原子的利用率原子的利用率=应考虑到能源消耗对环境和经济的影响,并应尽量少地使应考虑到能源消耗对环境和经济的影响,并应尽量少地使用能源用能源
25、(在常温、常压下进行在常温、常压下进行)。第36页/共76页【高考警示钟】【高考警示钟】(1)(1)绿色化学思想从源头上治理污染。有些治理污染的方法不绿色化学思想从源头上治理污染。有些治理污染的方法不一定符合绿色化学理念,如在土壤中施加石灰不能避免酸雨,一定符合绿色化学理念,如在土壤中施加石灰不能避免酸雨,使化石燃料充分燃烧不能减少二氧化硫的排放。使化石燃料充分燃烧不能减少二氧化硫的排放。(2)(2)注意下列做法不利于环境保护:注意下列做法不利于环境保护:工厂将烟囱建高。工厂将烟囱建高。将有污染的工厂迁移到农村。将有污染的工厂迁移到农村。将垃圾焚烧处理。将垃圾焚烧处理。不加限制地增加私家车数量
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- 海水 资源 开发利用 环境保护 绿色 化学
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