1、課題2 海水的綜合利用名師導(dǎo)航知識(shí)梳理 海水中的化學(xué)物質(zhì)種類繁多，是巨大的資源寶庫。（性質(zhì)決定分離方法與試劑等）一、海水中的鹽的開發(fā)和利用海水中的鹽主要有氯化鈉（占總量_左右）、_和硫酸鈣1.海水制鹽蒸發(fā)法或鹽田法流程：_池_池_池（食鹽及苦鹵：主要含氯化鉀和氯化鎂）。2.食鹽資源的利用氯堿工業(yè)：_。電解的概念：_。電解食鹽水原理：陽極：_，陰極：_?？偡磻?yīng)：_。（陽）離子選擇性膜電解食鹽水電解原理示意圖：二、海水提溴(占溴產(chǎn)量的1/3)吹出法1.氯化：_；2.吹出：_；3.吸收：_。三、海水提鎂原理：_。四、從海水中提取重水重水概念：_。原理：_。流程：_。知識(shí)導(dǎo)學(xué) 首先對(duì)海水含有的成分有一

2、個(gè)大致的了解，海水含有80多種元素，主要有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、B、Sr、F。由它們構(gòu)成了海水中的主要鹽類，占海水總含鹽量的99.899.9。其中最主要的是氯化鈉。 蒸發(fā)法制鹽的原理主要根據(jù)氯化鈉的溶解度幾乎不受溫度的影響，所以從海水中獲得氯化鈉的方法只能從減少溶劑的角度出發(fā)來考慮。 弄清氯堿工業(yè)的原料、手段、原理。主要是以食鹽為原料，以電解為手段生產(chǎn)一系列化工基礎(chǔ)產(chǎn)品的工業(yè)，主要是電解飽和食鹽水，也可電解熔融的食鹽。 根據(jù)選擇性離子交換膜的特點(diǎn)掌握其電解食鹽水的電解原理、優(yōu)點(diǎn)。電解食鹽水更多地采用了此項(xiàng)技術(shù)，它能夠有效地控制氯氣與氫氧化鈉的副反應(yīng)的發(fā)生，可以得到濃度極高的

3、燒堿，同時(shí)也大大降低了能源消耗。 了解溴的存在形式及制溴的原理。海水中的溴主要以溴化物的形式存在，而且濃度并不高，所以海水制溴需要用氧化劑氧化溴離子及富集溴。這也是工業(yè)上以海水制溴的基本設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。 清楚從海水中提鎂的流程是先富集鎂然后電解鎂，注意選擇氯化鎂電解而不選擇氧化鎂電解是因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)更高，需要消耗更多的能源。 首先明確氫有三種同位素和重水的組成。結(jié)合課本的硫化氫-水雙溫交換流程理解提取重水的原理。疑難突破1.什么叫氯堿工業(yè)？其主要原理及產(chǎn)品有哪些？剖析：以食鹽為原料，通過電解得到一系列工業(yè)產(chǎn)品如氯氣、氫氣、氯化氫、燒堿、次氯酸鈉、金屬鈉等的工業(yè)領(lǐng)域稱為氯堿工業(yè)。氯堿工業(yè)的

4、基礎(chǔ)原料都是食鹽，基本反應(yīng)是電解食鹽水及電解熔融的氯化鈉。其他產(chǎn)物則是這兩個(gè)基礎(chǔ)反應(yīng)的衍生產(chǎn)物。通常有氯氣、氫氣、燒堿、金屬鈉及次氯酸鈉、氯化氫等。2.氯堿工業(yè)中需要的食鹽水需要精制，如何進(jìn)行食鹽水的精制？剖析：氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)原料是食鹽，但工業(yè)用鹽中還含有較多的雜質(zhì)，并不符合電解的需要，所以需要將相關(guān)雜質(zhì)除掉后再進(jìn)行電解。 根據(jù)電解需要及粗鹽中的雜質(zhì)類型，精制重點(diǎn)要除去的雜質(zhì)有泥沙、鈣、鎂、鐵離子和硫酸根。 海水粗鹽（泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、）依次加入氯化鋇、碳酸鈉、燒堿等含鈣、鎂離子的食鹽水陽離子交換塔精制的食鹽水。3.如何以海水為原料來提取溴？剖析：海水中的溴以溴離子的形式存在

5、，所以海水提溴主要有兩個(gè)目標(biāo)：一是將溴離子氧化為溴單質(zhì)；二是富集溴，因?yàn)楹Ｋ械匿宓暮亢艿停⒉环瞎I(yè)生產(chǎn)的需要。 原理：2Br-+Cl2=Br2+2Cl- 流程：海水加入酸（調(diào)pH=3.5）和氯氣吹出塔空氣吹出通入二氧化硫和水吸收塔（HBr）通入氯氣蒸餾塔水蒸氣吹出溴蒸氣冷凝收集。疑難導(dǎo)析 首先，氯堿工業(yè)主要從它的產(chǎn)品來理解本概念。它是以產(chǎn)品為特征得名的，它的主要產(chǎn)品是氯氣和堿及相互間反應(yīng)得到的其他產(chǎn)品。其次，主要原理主要掌握發(fā)生的反應(yīng)、反應(yīng)條件。氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)反應(yīng)是電解飽和食鹽水：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 關(guān)鍵明確精制食鹽水的目的，要除去哪些雜質(zhì)。按照粗鹽水與精鹽水

6、（須符合電解需求）的差別將有害雜質(zhì)給除掉。 根據(jù)實(shí)際情況和除雜質(zhì)的方法首先是除掉懸浮物，方法為過濾或沉降；其次是可溶性雜質(zhì)，采用化學(xué)方法時(shí)，要注意選擇合適的時(shí)機(jī)，加入沉淀劑然后過濾分離濾液即可。 關(guān)鍵弄清溴的存在形式，海水中的溴主要以溴化物的形式存在，而且濃度并不高，所以海水制溴需要用氧化劑氧化溴離子。富集溴主要從溴離子的濃度很低來理解，如果不進(jìn)行富集則不具有工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以一方面是化學(xué)原理，另一方面是經(jīng)濟(jì)學(xué)原理都是需要考慮的。流程根據(jù)原理來設(shè)計(jì)。問題探究問題1：鹽田法海水制鹽的原理及所需具備的條件有哪些？探究：氯化鈉的溶解度受溫度影響不大，所以要想從海水中析出氯化鈉晶體，只能設(shè)法減少

7、溶劑。所以鹽田法海水制鹽的原理就是在海灘上利用日照及風(fēng)吹使鹽水中的水分揮發(fā)，鹽水濃度不斷增大，直至飽和后析出晶體。 因此，為提高鹽水中水分的揮發(fā)速率，鹽水就需要較大的蒸發(fā)表面積，所以我們開辟鹽田時(shí)一般會(huì)選擇以下條件： （1）有平坦、空曠的海灘且潮汐落差大； （2）氣候干燥、多風(fēng)少雨； （3）遠(yuǎn)離江河入?？?，避免被河水或海水沖稀。問題2：如何從海水中獲得重水？探究：海水中還含有豐富的氘，在海水中氘的總蘊(yùn)藏量約有21013噸，實(shí)在是人類取之不盡、用之不竭的能源。 從海水中獲取氘的方法目前主要有蒸餾法、電解法、化學(xué)交換法和吸附法，其中硫化氫水雙溫交換法是常用的一種方法，其原理為： H2O（l）+HD

8、S（g）HDO（l）+H2S（g） 在低溫時(shí)，使H2S與海水中的氘結(jié)合形成HDS，然后在富集的場(chǎng)所加熱，使HDS與水分子形成含氘原子重水。不斷進(jìn)行循環(huán)就可得到符合工業(yè)生產(chǎn)的重水。問題3：如何從海水中獲得金屬資源？探究：海水中最主要的金屬資源來自大洋錳結(jié)核，成分以錳為主，且富含多種其他有色金屬，如鎳、銅、鈷等，總組成元素多達(dá)近80種，預(yù)計(jì)21世紀(jì)，大洋錳結(jié)核將成為世界重要的金屬來源。 為了能夠找到錳結(jié)核比較富集、金屬品位比較高且便于開采的海區(qū)，首先要有性能優(yōu)良的遠(yuǎn)洋調(diào)查船，其次要采用現(xiàn)代化的調(diào)查技術(shù)。 大洋錳結(jié)核的開采技術(shù)，目前比較成熟、可行的有水力提升式采礦技術(shù)與空氣提升式采礦技術(shù)兩種。水力提

9、升式采礦技術(shù)是通過由采礦管、浮筒、高壓水泵和集礦裝置四部分組成的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。這種技術(shù)在20世紀(jì)80年代中期就已達(dá)到日產(chǎn)500噸的采礦能力。空氣提升式采礦技術(shù)與水力提升式采礦技術(shù)大體相同，區(qū)別僅在于船上裝有大功率高壓氣泵代替水泵。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是能在水深超過5 000米的海區(qū)作業(yè)，目前已具有日采300噸錳結(jié)核的采礦能力。問題導(dǎo)思 首先，明確海水制鹽的原理是根據(jù)氯化鈉的溶解度受溫度影響不大，因此不能用控溫的方法。鹽田法制鹽的核心是增大水分的蒸發(fā)量。 其次，復(fù)習(xí)蒸發(fā)的條件及促進(jìn)蒸發(fā)的因素。風(fēng)吹日曬有利于制鹽，而且是風(fēng)越大，陽光照射得越強(qiáng)烈越好。所以鹽田總是修在風(fēng)大向陽的臨海海灘上，一般面積較大，一是

10、便于管理和操作，二是有利于空氣流動(dòng)更加順利以增大風(fēng)速和風(fēng)量。 明確氫有三種同位素、重水的組成和重水在海水中的含量。從海水中獲取氘的方法很多，主要掌握常用的方法，結(jié)合課本的硫化氫-水雙溫交換流程理解提取重水的原理。 另外注意海水中的重水雖然總量極大，但其濃度卻很低，所以技術(shù)的關(guān)鍵在于富集的技術(shù)，教材中介紹的硫化氫水雙溫?zé)峤粨Q正是利用溫度控制可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)氘的富集。 必須熟練掌握海水中的金屬資源富含的主要成分以錳為主，總量極大，甚至超過了陸地金屬資源的總和。清楚目前開采的現(xiàn)狀和開采的實(shí)際困難，它的開采、包括勘探都存在極大的困難首先深海作業(yè)技術(shù)目前并不成熟，其次金屬資源的分布一般也不集中，如果富集

11、技術(shù)效率不高，工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)制約這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 可以查閱資料了解開礦技術(shù)，從裝置上認(rèn)識(shí)水力提升式采礦技術(shù)與空氣提升式采礦技術(shù)，并比較兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。典題精講【例1】 海水是取之不盡的化工原料資源庫，從海水中可提取各種化工原料。下列是工業(yè)上對(duì)海水的幾項(xiàng)綜合利用的示意圖：圖2-10試回答下列問題：(1)粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、等雜質(zhì)，精制時(shí)所用試劑為：A.鹽酸；B.BaCl2溶液；C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。加入試劑的順序是：_。(2)電解飽和食鹽水時(shí)，與電源正極相連的電極上發(fā)生的反應(yīng)為_。與電源負(fù)極相連的電極附近溶液pH_（填“變大、不變”或“變小”）。若1 mol電子

12、的電量為96 500C，則用電流強(qiáng)度為100 A的穩(wěn)恒電流持續(xù)電解3分13秒，則在兩極上共可收集到氣體_ mL（S.T.P）。若保證電解后飽和食鹽水的濃度不變，則可采取的方法是_。(3)由MgCl26H2O晶體脫水制無水MgCl2時(shí)，MgCl26H2O晶體在_氣氛中加熱脫水，該氣體的作用是_。(4)電解無水MgCl2所得的鎂蒸氣可以在下列_氣體中冷卻。A.H2 B.N2 C.CO2 D.O2思路解析：(1)該小題屬離子除雜題。除雜原則是在除去Ca2+、Mg2+、時(shí)，不能帶入雜質(zhì)離子。所以，解此題的關(guān)鍵是把握好加入離子的順序：Ba2+必須在之前加入；、OH必須在H+之前加入，所以B、C不分先后，

13、而D、A本身既分前后，又必須放在B、C之后才能滿足條件。(2)電解飽和食鹽水時(shí)，與正極相連的陽極發(fā)生的反應(yīng)是：2Cl2e-=Cl2，與負(fù)極相連的陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H+2e-=H2。H+不斷消耗，使得溶液中c（OH）增大，pH變大。電解中外溢的是Cl2、H2，所以要確保原溶液濃度不變，只能向體系中通入一定量的HCl氣體以補(bǔ)足損失的H、Cl原子。易錯(cuò)處是加入鹽酸，使溶液濃度變小。(3)抑制水解平衡MgCl2H2OMg（OH）ClHCl正向進(jìn)行。(4)鎂蒸氣可以與氮?dú)狻⒀鯕夂投趸挤磻?yīng)，所以只能用氫氣來冷卻。答案：(1)BCDA或CBDA (2)2Cl2e-=Cl2變大 4 480 向電解液中通

14、入一定量的HCl氣體 (3)HCl 防止Mg2+水解 (4)A【例2】市售家用消毒液發(fā)生器是化學(xué)知識(shí)在日常生活中的“創(chuàng)新”應(yīng)用。該發(fā)生器利用常見的精鹽和自來水為反應(yīng)物。通電時(shí)發(fā)生器中電解槽內(nèi)的極板上產(chǎn)生大量氣泡；切斷電源后所得消毒液具有強(qiáng)烈的殺菌能力，且對(duì)人體無毒。跟該發(fā)生器直接有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)是（ ）A.2NaCl + 2H2O2NaOH + H2+ Cl2B.H2+ Cl2=2HClC.Cl2+ 2NaOH=NaClO + NaCl + H2OD.Cl2+ H2O=HCl + HClOE.2HClO2HCl + O2思路解析：電解食鹽水可生成Cl2、H2和NaOH，Cl2跟NaOH溶液反應(yīng)能

15、生成NaClO，次氯酸鈉具有強(qiáng)烈的殺菌能力，且對(duì)人體無毒。綜上所述應(yīng)該選A、C。答案：AC典題導(dǎo)考 綠色通道：根據(jù)工業(yè)流程圖了解工業(yè)生產(chǎn)的原理并根據(jù)生產(chǎn)原理來討論問題是我們學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)技術(shù)的主要方式，所以只要設(shè)法看懂流程圖，其他問題就可迎刃而解?！镜漕}變式】 1.海帶中含有豐富的碘，一般以I存在，可用離子交換法來提取海帶中的碘，用溶液調(diào)節(jié)清液的pH至1.52，滴入NaClO，此時(shí)清液變成棕褐色（此時(shí)應(yīng)控制NaClO的用量，只使部分I氧化為I2，故無沉淀生成）。寫出NaClO與I反應(yīng)的離子方程式：_。此時(shí)碘元素主要存在的形式為_；在實(shí)際操作中，為什么不能加入過量NaClO,而使I完全氧化？（結(jié)合

16、以下各步操作考慮這個(gè)問題）2.某工廠的污水中含有Fe3、Cu2、Hg2等離子，為了充分利用資源和保護(hù)環(huán)境，需要回收污水中的銅和汞。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)回收的實(shí)驗(yàn)方案，要求寫明簡(jiǎn)要的操作步驟和有關(guān)的化學(xué)方程式或離子方程式。3.海水中提取金屬鎂的反應(yīng)為：Ca（OH）2+Mg2=Mg（OH）2+Ca2Mg（OH）2+ 2HCl=MgCl2+2H2O；MgCl2經(jīng)干燥后電解：MgCl2Mg+Cl2，生產(chǎn)Mg的工廠的主要原料取自海邊的物質(zhì)及購入一些天然氣等?；卮鹣铝袉栴}：(1)怎樣得到Ca（OH）2，夠用嗎？(2)怎樣得到HCl，夠用嗎？(3)怎樣得到干燥MgCl2？4.在海洋的底部存在大量的可燃冰，其中含有相

17、當(dāng)數(shù)量的可燃?xì)怏w?，F(xiàn)已查明海底可燃冰所蘊(yùn)藏的能量是地球上煤、石油的幾百倍。那么多的可燃?xì)怏w是從哪里來的呢？ 綠色通道：消毒使用的是強(qiáng)氧化劑，涉及的化學(xué)反應(yīng)原理是基礎(chǔ)化學(xué)里介紹過的，熟練掌握電解食鹽水的原理及消毒的原理，就可解答此題?！镜漕}變式2】 用自來水養(yǎng)金魚時(shí)，通常先將自來水經(jīng)日曬一段時(shí)間后，再注入魚缸，其目的是（ ）A.利用紫外線殺死水中的細(xì)菌 B.提高水溫，有利于金魚生長(zhǎng)C.增加水中氧氣的含量 D.促使水中的次氯酸分解典題變式答案【典題變式1】 1.2lCIO2H=I2ClH2O I3保留一部分l-使I2與其形成I3，這樣既可通過離子交換樹脂進(jìn)行富集，又可增加離子交換樹脂的交換容量壓力（此時(shí)一個(gè)I3所占的位置也只相當(dāng)于一個(gè)I的位置）。如果I全都氧化為I2，則無法在陰離子交換樹脂上進(jìn)行陰離子交換。2.取污水加過量的鐵粉，充分?jǐn)嚢韬筮^濾，可得濾渣。用足量鹽酸洗滌濾渣，過濾，再用水洗滌濾渣，即得Cu、Hg的固體混合物。加熱Cu、Hg混合物，汞變