化学：2.2《海水的综合利用》PPT课件(新人教版-选修2).ppt

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1、高中化学新人教版选修2系列课件化学与技术 2.2海水的综合利用教学目标教学目标知识与能力知识与能力1掌握氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理；2了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。教学重点、难点：教学重点、难点：氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理。探究建议：探究建议：1收集资料：海水资源的综合利用。2查阅有关氯碱工业发展的资料，讨论科学技术对促进生产力发展所起的作用。课时划分课时划分：两课时 浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数的生命，还孕育着丰富的矿产，而海水本身含有大量的的生命，还孕育着丰富的矿产，而海

2、水本身含有大量的化学物质，又是宝贵的化学资源化学物质，又是宝贵的化学资源 海水中储有大量的化学海水中储有大量的化学物质，储量可观的就有物质，储量可观的就有80多多种化学元素，其中种化学元素，其中70多种可多种可以被人类提取利用，海洋是地以被人类提取利用，海洋是地球上最大的矿产资源库。全世球上最大的矿产资源库。全世界每年都要从海洋中提取大量界每年都要从海洋中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质，海水素有用物质，海水素有“液体工业液体工业原料原料”之美誉。之美誉。一、海水中盐的开发与利用一、海水中盐的开发与利用结晶池结晶池蒸发池蒸发池1.海水制盐海水制盐海水制盐主要有

3、蒸发法、电渗析法和冷冻法，目前已蒸发法（盐田法）为主海水制盐主要有蒸发法、电渗析法和冷冻法，目前已蒸发法（盐田法）为主2 2、食盐资源的利用、食盐资源的利用氯碱工业：氯碱工业：以食盐为原料，通过电解饱和食盐以食盐为原料，通过电解饱和食盐水的方法制取水的方法制取NaOHNaOH、Cl Cl2 2、H H2 2，再进一步生产一系，再进一步生产一系列的化工产品的工业。列的化工产品的工业。食盐是人类生活不可缺少的物质，也是重要的化工原食盐是人类生活不可缺少的物质，也是重要的化工原料，化学工业中的相关产品，大多以食盐为原料。如料，化学工业中的相关产品，大多以食盐为原料。如氯碱工业。氯碱工业。（1）电解饱

4、和食盐水反应原理）电解饱和食盐水反应原理阴极：阴极：阳极：阳极：总反应：总反应：2H+2e-=H22Cl-2e-=Cl22H2O+2Cl-=H2+Cl2+2OH-电解电解2H2O+2NaCl=H2+Cl2+2NaOH电解电解思考？上述装置的弱点：上述装置的弱点：1.H2和和Cl2 混合不安全混合不安全2.Cl2会和会和NaOH反应，会使得到的反应，会使得到的NaOH不纯不纯工业生产中，为避免上述几种产物混合，需要使反应在特殊的工业生产中，为避免上述几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。电解槽中进行。(2)离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱1 1、生产设备名称：离子交换膜电解槽、生产设

5、备名称：离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网阴极：碳钢网(有镍涂层有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子交换膜：只允许阳阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。2 2、离子交换膜的作用：、离子交换膜的作用：(1)(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量1用什么方法除去泥沙？用什么方法除去泥沙？2用什么试剂除去用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？3所用试

6、剂只有过量才能除净这些杂质，所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？思考：思考：请参考请参考P34P34资料卡片，自学食盐水的精制资料卡片，自学食盐水的精制粗盐水（粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）过量过量BaCl2Ba2+SO42-=BaSO4Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+BaSO4Ca2+CO32-=CaCO3Ba2+CO32-=BaCO3CaCO3BaCO3过量过量Na2CO3Mg2+、Fe3+、CO32-Mg2+2OH-=Mg(OH)2Fe3+3OH-=Fe(OH)3过量过量NaOHFe(OH)3Mg

7、(OH)2OH-、CO32-精制食盐水精制食盐水氯碱氯碱工业产品工业产品饱和食盐水饱和食盐水氢气氢气氯气氯气氢氧化钠氢氧化钠盐酸盐酸漂白剂漂白剂有机合成、有机合成、冶炼金属等冶炼金属等合成农药合成农药有机合成等有机合成等造纸、玻璃、造纸、玻璃、肥皂、纺织等肥皂、纺织等1、氯化、氯化 工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为为3.5左右晒盐后留下的苦左右晒盐后留下的苦卤卤(富含富含Br-离子离子)中置换出中置换出Br2。Cl2+2Br-=Br2+2Cl-吹出法吹出法 2、吹出、吹出 然后用空气把然后用空气把Br2吹出，再用吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得

8、较浓的溶液吸收，即得较浓的NaBr和和NaBrO3溶液：溶液：3CO32-+3Br2=5Br-+BrO33-+3CO2 3 3、吸收、吸收 用还原剂二氧化硫使溴单质变为用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBrHBr，再用，再用氯气将其氧化成溴产品。氯气将其氧化成溴产品。Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2+2Br-=Br2+2Cl-思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？些离子？Cl-、Na+、Mg2+、Ca2+、SO42-、海水中镁的总储量为海水中镁的总储量为2.11015t，具有开，具有开发利用利用的价的价值，目前世界上生，目前世界

9、上生产的的镁60%来自海水。来自海水。三、海水提镁三、海水提镁思考：思考：、如何实现、如何实现Mg2+的富集和分离？的富集和分离？可以加入一种试剂使可以加入一种试剂使Mg2+沉淀沉淀、是不是直接往海水中加沉淀剂？、是不是直接往海水中加沉淀剂？不是，因为海水中的不是，因为海水中的Mg2+的浓度很小，直接加沉淀的浓度很小，直接加沉淀剂不利于剂不利于Mg2+的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？Ca(OH)2思考思考：如何由贝壳制得

10、氢氧化钙？如何由贝壳制得氢氧化钙？贝壳(CaCO3)煅烧煅烧CaOCa(OH)2、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何解决这一矛盾？效果差得多，如何解决这一矛盾？、如何制得无水、如何制得无水MgCl2？、由、由MgCl2 到到Mg究竟用还原法还是电究竟用还原法还是电解法好？解法好？思考：用石灰乳代替石灰水用石灰乳代替石灰水先加盐酸反应，再浓缩得先加盐酸反应，再浓缩得MgCl26H2O晶体，然后再将晶体，然后再将MgCl26H2O晶体在晶体在HCl气氛中加热脱水即可得无水气氛中加热脱水即可得无水MgCl2 由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工

11、由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁、请设计由、请设计由Mg(OH)2到到Mg的可能途径。的可能途径。CaO Mg(OH)2 MgCl26H2O MgCl2MggCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2Mg(OH)Mg(OH)2 2+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl2 2+2H+2H2 2OOMgClMgCl2 2(熔融熔融熔融熔融)=Mg+ClMg+Cl2 2通电通电 过滤，加盐酸过滤，加盐酸 加热加热 电解电解海水海水 母液母液 b c 煅烧煅烧 a 浓缩浓缩贝壳贝壳 石灰乳石灰乳 a ；b ；c 。Mg

12、Cl2溶液练习练习根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式完成工业上用海水提镁的工艺流程，完成工业上用海水提镁的工艺流程，并写出并写出a、b、c三个步骤的化学方程式：三个步骤的化学方程式：浓缩浓缩制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学

13、法：制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：制备重水有方法：制备重水有方法：蒸馏法：这种方法只能蒸馏法：这种方法只能得到纯度为得到纯度为92%92%的的重水；重水；电解法：可得电解法：可得99.7%99.7%的重水，但消耗电能的重水，但消耗电能特别大。特别大。化学交换法化学交换法：吸附法：吸附法：四、从海水中提取重水四、从海水中提取重水 氘是氢的同位素，符号为氘是氢的同位素，符号为1 1H H或或D D。氘的原子核除包含一。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，个质子外，比氢多了一个中

14、子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水重水”，分子式为分子式为D D2 2O O。重水主要赋存于海水中，总量可达。重水主要赋存于海水中，总量可达250250亿吨。亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。取氘的原料。2 2重重水水可可以以通通过过多多种种方方法法生生产产。然然而而只只有有两两种种方方法法已已证证明明具具有商业意义：有商业意义：水水-硫

15、硫 化化 氢氢 交交 换换 法法（和和 氨氨-氢氢 交交 换换 法法。水水-硫硫化化氢氢交交换换法法是是基基于于在在一一系系列列塔塔内内（通通过过顶顶部部冷冷和和底底部部热热的的方方式式操操作作）水水和和硫硫化化氢氢之之间间氢氢与与氘氘交交换换的的一一种种方方法法。在在此此过过程程中中，水水向向塔塔底底流流动动，而而硫硫化化氢氢气气体体从从塔塔底底向向塔塔顶顶循循环环。使使用用一一系系列列多多孔孔塔塔板板促促进进硫硫化化氢氢气气体体和和水水之之间间的的混混合合。在在低低温温下下氘氘向向水水中中迁迁移移，而而在在高高温温下下氘氘向向硫硫化化氢氢中中迁迁移移。氘氘被被浓浓缩缩了了的的硫硫化化氢氢气气体体或或水水从从第第一一级级塔塔的的热热段段和和冷冷段段的的接接合合处处排排出出，并并且且在在下下一一级级塔塔中中重重复复这这一一过过程程。最最后后一一级级的的产产品品（氘氘浓浓缩缩至至30%30%的的水水）送送入入一一个个蒸蒸镏镏单单元元以制备反应堆级的重水（即以制备反应堆级的重水（即99.75%99.75%的氧化氘）。的氧化氘）。