第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

第一節(jié)自然資源的開(kāi)發(fā)利用

第2課時(shí)海水資源的開(kāi)發(fā)利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道海水淡化的意義和方法。2、熟知從海水中提取溴的原理。

核心素養(yǎng)1、科學(xué)探究：認(rèn)識(shí)海水資源的多樣性和分散性；不斷創(chuàng)新海水資源開(kāi)發(fā)利用的途徑和方法。2、社會(huì)責(zé)任：通過(guò)海水資源保護(hù)意識(shí)和合理開(kāi)發(fā)，建立可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念，并能對(duì)與此有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值判斷。海洋資源主要分為幾大類？水資源生物資源化學(xué)資源礦產(chǎn)資源能源海水中水的儲(chǔ)量約為1.3×1018t，約占全球總水量的97%氯鈉溴碘鎂鉀鈷錳鋅錫鈦鈾金海洋生物品種繁多，通過(guò)養(yǎng)殖、增殖等途徑可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用海水中溶解和懸浮大量有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。含量最多的兩種元素是H和O，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C等11中元素，其總含量超過(guò)99%大陸架的淺海海底有：石油、天然氣、煤、硫、磷等；多數(shù)海盆中有深海錳結(jié)核，可燃冰等，用于冶金、燃料、建筑等。海水運(yùn)動(dòng)中蘊(yùn)藏著巨大能量，包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差和鹽差等，它們都屬于可再生能源，且沒(méi)有污染。此外，鈾和重水是目前核能開(kāi)發(fā)的重要原料。情境導(dǎo)入解決物質(zhì)的富集問(wèn)題，成為我們充分開(kāi)發(fā)巨大的海洋化學(xué)資源的關(guān)鍵【資料卡片】海水中的化學(xué)元素由于與巖石、大氣和生物的相互作用，海水中溶解和懸浮著大量的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物。海水中含量最多的O、H兩種元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素，其總含量超過(guò)99%，其他元素為微量。雖然海水中元素的種類很多，總儲(chǔ)量很大，但許多元素的富集程度卻很低。例如，海水中金元素的總儲(chǔ)量約為5×106t，而1t海水中金元素的含量?jī)H為4×10-6g。解決物質(zhì)的富集問(wèn)題，成為我們充分開(kāi)發(fā)巨大的海洋化學(xué)資源的關(guān)鍵。1.海水水資源的利用方法海水水資源的利用海水淡化思路1：從海水中提取淡水（蒸餾法）思路2：分離出鹽分離子交換法、電滲析法等

直接利用海水循環(huán)冷卻一、海水資源的開(kāi)發(fā)利用蒸餾法的歷史最久。2.海水的蒸餾(1)主要儀器：A：

；B：直形冷凝管；C：

。(2)冷凝水的流向：

口進(jìn)，

口出。(3)A中加入碎瓷片的目的是

。蒸餾燒瓶錐形瓶ab防止液體暴沸一、海水資源的開(kāi)發(fā)利用（4）溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)與支管口位于同一水平線上。下進(jìn)上出電滲析法原理－＋－－－＋＋＋－－－＋＋＋D1C1D2C2D3C3e1e2CMAMCMCMAMAMCMDilute淡化Concentrate濃縮cathode陰極anode陽(yáng)極Rawsolution原水CM：陽(yáng)離子交換膜CationexchangemembraneAM：陰離子交換膜Anionexchangemembrane一、海水資源的開(kāi)發(fā)利用【思考】如果水中含有Na2SO4，先后通過(guò)陰陽(yáng)離子交換柱，分別變成什么？離子交換原理圖【提示】1molNa2SO4通過(guò)陰離子交換柱，變成2molNaOH，

再通過(guò)陽(yáng)離子交換柱變成水。一、海水資源的開(kāi)發(fā)利用三種海水淡化方法的原理方法原理蒸餾法將海水加熱至沸騰汽化，然后將蒸氣冷凝而得到蒸餾水電滲析法在外加直流電場(chǎng)的作用下，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)水中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，使水中的一部分離子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達(dá)到除鹽的目的離子交換法用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂除去海水中的陰離子、陽(yáng)離子，得到去離子水一、海水資源的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)用探究【例】地球上大部分水是以海水形式存在的，若能找到海水淡化的大規(guī)模生產(chǎn)方法，將極大地緩解目前人類面臨的水資源日益緊缺的狀況。下列有關(guān)于海水淡化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淡化B.利用太陽(yáng)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D.將海水通過(guò)離子交換樹(shù)脂，以除去所含離子【解析】明礬只能使海水中不溶性雜質(zhì)發(fā)生沉降，明礬不能使海水中的Na＋、Mg2＋、K＋等可溶離子沉淀，加入明礬不能使海水淡化?！敬鸢浮緼A【思考與討論】溴及其化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料和阻燃劑等的生產(chǎn)中有廣泛應(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——吹出法氧化（用氯氣氧化海水中的溴離子）海水酸Cl2SO2H2O吹出塔吸收塔蒸餾塔溴化氫溶液Cl2水蒸氣液溴冷凝器溴的蒸氣空氣吹出（用空氣將生成的溴吹出）吸收（用SO2作還原劑使溴轉(zhuǎn)化為HBr，使其與空氣分離）蒸餾（用Cl2將HBr氧化為溴單質(zhì)后蒸餾分離）思考：請(qǐng)有關(guān)的主要方程式二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用1.海水提溴濃縮海水含Br-Br2酸化Cl2吹入空氣水蒸氣吸收塔與SO2混合HBr富集Cl2Br2產(chǎn)品2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl化學(xué)方程式：2HBr＋Cl2===Br2＋2HClBr2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用1.海水提溴工業(yè)規(guī)模提取溴的常用方法是空氣吹出法，工藝過(guò)程為：(1)濃縮：海水曬鹽和海水淡化過(guò)程中的副產(chǎn)物Br－得到濃縮。(2)氧化：向酸化的濃縮海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)，化學(xué)方程式為

。(3)富集：向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸氣，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達(dá)到富集的目的，方程式為

。(4)提?。合蛭账?nèi)的溶液中通入適量的氯氣，方程式為

。2NaBr＋Cl2==2NaCl＋Br2Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO42HBr＋Cl2=2HCl＋Br2二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用1.海水提溴課本P106第5題I2的提取曬干灼燒加水加熱溶解過(guò)濾稀硫酸過(guò)氧化氫溶液CCl4蒸餾海帶灰海帶懸濁液濾液碘水碘的CCl4溶液?jiǎn)钨|(zhì)碘操作1操作2操作3操作4操作5試劑1試劑2萃取分液生物富集海水課本P106第6題海水蒸發(fā)粗鹽水、重結(jié)晶

精鹽母液

Mg(OH)2①M(fèi)gCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2Mg的提?、贛g(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O③MgCl2(熔融)===Mg+Cl2

電解鹽酸、濃縮

MgCl2?6H2O

脫水

MgCl2

電解

Mg石灰乳CaO貝殼水煅燒①②③問(wèn)題：為什么要在HCl氣氛中加熱脫水制取無(wú)水氯化鎂呢？抑制MgCl2水解，且?guī)ё進(jìn)gCl2?6H2O受熱產(chǎn)生的水蒸氣↑海水制鹽過(guò)程：海水鹽田飽和食鹽水析出粗鹽精鹽引入日曬風(fēng)吹蒸發(fā)提純二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用海水濃縮過(guò)濾蒸發(fā)結(jié)晶①NaOH溶液、②BaCl2溶液③Na2CO3溶液過(guò)量④HCl溶液(適量)①M(fèi)g2++2OH-=Mg(OH)2↓②SO42-+Ba2+=BaSO4↓③Ca2++CO32-=CaCO3↓Ba2++CO32-=BaCO3↓④OH-+H+=H2OCO32-+2H+=H2O+CO2↑主要的雜質(zhì)：Mg2+SO42-Ca2+1.NaCl的提取與應(yīng)用（1）粗鹽提純

二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用思考：有關(guān)的主要方程式?NaCl作為工業(yè)原料可以用于生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。（2）氯堿工業(yè)：工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法來(lái)制取NaOH、Cl2、H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。二、海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用課堂小結(jié)應(yīng)用探究A應(yīng)用探究C【課堂練習(xí)】A1．下列不是海水淡化主要方法的是（）A．電解法B．離子交換法C．電滲析法D．蒸餾法2、海洋中蘊(yùn)藏著巨大的化學(xué)資源，下列有關(guān)海水綜合利用的說(shuō)法正確的是（）A.蒸發(fā)海水可以生產(chǎn)單質(zhì)碘B.蒸餾海水可以得到淡水C.電解海水可以得到單質(zhì)鎂D.電解海水可以制得金屬鈉B3、海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源庫(kù)，下列有關(guān)海水綜合利用的說(shuō)法正確的是（）A.利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.海水蒸發(fā)制海鹽的過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化C.從海水中可以得到MgCl2，電解熔融MgCl2可制備MgD.海水中含有溴元素，只需經(jīng)過(guò)物理變化就可以得到溴單質(zhì)【課堂練習(xí)】C4、從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是（）A.X試劑可用Na2SO3飽和溶液B.步驟Ⅲ的離子反應(yīng)：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C.工業(yè)上每獲得1molBr2，需要消耗Cl244.8LD.步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾【課堂練習(xí)】C5、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所示：(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_______________________________。(3)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能充分吸收Br2的是_____(填字母)