資源簡介

(共31張PPT)
海水資源
的開發利用
第八章 化學與可持續發展
1.能夠說出海水中富含的元素，了解目前海水中可以提取哪些資源，知道開發、利用海洋資源的重要性
2.通過了解海水淡化、海水制鹽的方法，進一步加深對物質分離和提純方法的理解
3.以海水提鎂、海水提溴為例，用化學視角找到物質轉化、元素富集的途徑，從而認識化學在自然資源開發和利用過程中的作用和貢獻
4.通過海水提溴工藝流程圖的繪制和分析，形成工業提取物質的一般思路和方法
海
洋
資
源
13億億噸
每年6億噸魚蝦貝藻，現在捕撈量為每年9000萬噸
鎂、鉀、鈾、鍶等礦物：5億億噸
錳結核：3萬億噸
重水：200萬噸
潮汐能：27億千瓦
波浪能：700億千瓦
海底石油:1350億噸
天然氣：140萬億立方米
金總量5×107t,1t海水中僅有4×10-6g
富集程度很低
一、海水資源的開發利用
（一）海水水資源的利用
分離出鹽分
直接利用海水進行循環冷卻
海水水資源的利用
海水淡化
提取出淡水
蒸餾法
電滲析法
離子交換法
膜分離法
太陽能蒸餾裝置圖
加入沸石或碎瓷片
冷凝水：下進上出
液體體積不應該超過容積的2/3,不應少于1/3
1、蒸餾法
墊石棉網
溫度計水銀球處于支管口處
蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較成熟，但是成本較高。
【資料卡片】 海水中的化學元素
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機物和有機物。海水中含量最多的O、H兩種元素，加上Cl、Na、Mg、Br、 S、Ca、K 、C、Sr、B、F等11種元素，
其總量超過99%，其他元素為微量。
大約每1000g海水中僅僅含1.28gMg2+，
0.067gBr-，而經過攤曬分離出氯化鈉的海水
即苦鹵（濃縮的海水），苦鹵中的離子濃度
大大提高。
海水能源資源的利用
海水資源
海水水資源的利用
海水化學資源的開發利用
海水提鎂
海水提溴
海帶提碘
海水制鹽
海水淡化、
海水資源的開發利用
潮汐能、波浪能等
海底可燃冰
海水循環冷卻
（二）海水化學資源的開發利用
粗鹽中的雜質：泥沙、Ca2+、 Mg2+、 SO42-
除雜試劑：
①Na2CO3
②NaOH
③BaCl2
試劑加入順序：
②③① \\ ③②① \\ ③①②
基本原則： 先加BaCl2，后加Na2CO3；過濾后再加稀鹽酸，蒸發結晶。
1、 海水中提取NaCl——海水曬鹽
2NaCl + 2H2O 電解 H2 +Cl2 +2NaOH
【應用】
(1)NaCl的水溶液制NaOH
(2)制金屬Na
(3)制Na2CO3
NaCl + H2O + NH3 + CO2 = NaHCO3 ↓+ NH4Cl
2NaCl（熔融）電解 2Na + Cl2
2NaHCO3 = Na2CO3+ CO2↑+ H2O
△
（侯氏制堿法）
Br-
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Br-
Mg2+
Mg2+
海水
粗鹽
NaCl
苦鹵
Mg
？
剩下的濃縮海水（或苦鹵）仍然是苦澀的，你們知道里面還有哪些元素嗎？
MgCl2
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
“母液”也叫“苦鹵”,含有高濃度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等，可從中提取多種化工原料。
貝殼——CaO——Ca(OH)2
苦鹵
Mg(OH)2
MgCl2溶液
試劑2
MgCl2·6H2O
操作B
無水MgCl2
Cl2
Mg
電解
海水
提取
粗鹽
試劑1
操作A
在HCl氣流中脫水
思考1:流程中試劑1可能是_____，充分反應后進行的操作A是____。
思考2:試劑2可能是_____，操作B是_________過濾、洗滌、干燥。
煅燒 水
操作C
過濾
過量的
稀鹽酸
堿液
蒸發濃縮冷卻結晶
含Mg2+等
石灰乳
【資料】無水氯化鎂遇到水會發生反應。
思考3:操作HCl氣流的作用是 。
抑制氯化鎂與水發生反應
思考4:該流程中的試劑1是否可用石灰乳？為什么？
（從實際生產的成本考慮）
2.工業上從海水中提取鎂的流程圖
①
⑥
②
③
④
⑤
防止Mg2+水解
2.工業上從海水中提取鎂的流程圖
化工流程圖模型
【資料卡片】
海水中元素種類很多，總儲存量很大，但許多元素富集程度卻很低。
溴是海洋元素，地球上99%的溴分布在海水中，以Br-的形式存在，而每升中溴元素的含量僅約為67mg。
Br-
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
+
Mg2+
Br-
Mg2+
Mg2+
Cl-
Cl-
Cl-
海水
粗鹽
NaCl
Mg
Br2
Mg2+
Br-
苦鹵
？
思考：上述苦鹵中含有Br-，需要加入___ _使其轉化為Br2。
氧化劑
Br-
吹
出
塔
吸
收
塔
蒸
餾
塔
濃縮
海水(Br-)
液 溴
空氣
水
SO2
氯氣
溴蒸氣
酸和氯氣
HBr溶液
①
②
③
3、海水中提取Br2
根據教材中海水提溴的工藝流程圖，思考和討論每一環節的作用，寫出氧化和吸收環節主要反應的離子方程式。
“吹出法”海水提溴 環節 作用 化學方程式（或離子方程式）
氧化
吹出 ——
吸收
氧化
蒸餾冷凝 ——
用氯氣氧化海水中的溴離子
用空氣將生成的溴 吹出
用SO2作還原劑使溴轉化為氫溴酸，使其與空氣分離
再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離
將氣態溴轉化為液態溴
2Br- + Cl2=2Cl-+Br2
Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr
Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-
2Br-+Cl2=2Cl-+Br2
2HBr+Cl2=2HCl+Br2
用“吹出法”從海水提溴的三點解讀
①“蒸餾”不是單純的蒸餾，而是先用Cl2將HBr氧化為Br2，然后再進行蒸餾，使Br2揮發出去。
②在氧化、吹出、吸收、蒸餾四個環節中，“氧化”是化學變化，“吹出”是物理變化，“吸收”是化學變化，“蒸餾”是化學變化和物理變化。
③“吹出”之所以能夠將Br2吹出去，是因為Br2的溶解度較小、沸點低，會隨著空氣一起蒸發出去。
【科學探究】如何證明海帶中有碘離子？
曬干燃燒
加水加熱
溶解
過濾
稀硫酸
Cl2或過氧化氫
CCl4
蒸餾
海帶灰
海帶
懸濁液
濾液
碘水
碘的CCl4溶液
I2
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
2I-+ H2O2+2H+ = I2 +2H2O
2KI+ H2O2+H2SO4 =I2 +K2SO4+2H2O
稀硫酸的作用：
增強H2O2的氧化性；抑制I2與水反應
或Cl2＋2I－=I2＋2Cl－
4、海帶中提取I2
海帶中提取碘的裝置圖
【資料】CCl4沸點：76.8℃
I2升華溫度：184.3℃
紫紅
思考：實驗室萃取Br2、I2在什么儀器中進行？常用的萃取劑是什么？它們在萃取劑中一般呈現什么顏色？
橙紅
有機溶劑，如CCl4 、苯
分液漏斗
特別提醒：苯的密度比水的小,萃取I2的苯層在上層,從分液漏斗上口倒出。
1.下列哪種方法不能實現海水的淡化（ ）
A．蒸餾法 B．電解法
C．電滲析法 D．離子交換法
B
2.下列說法正確的是（ ）
A．除去粗鹽中雜質(Mg2+、SO42—、Ca2+)，加入的藥品順序為NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸
B．海水提溴的流程：濃縮海水→Cl2氧化→通熱空氣吹出Br2→SO2還原→Cl2氧化→Br2
C．海水曬鹽的原理是蒸餾
D．無論是海水波浪發電還是潮汐發電，都是將化學能轉化為電能
B
3.在驗證海帶中含有碘元素的實驗操作過程中，下列操作不涉及的是（ ）
C
4.從海水曬鹽后的母液中提取鎂，最基本的方法是往海水中加石灰乳，得到Mg(OH)2沉淀，將沉淀分離后再加入鹽酸變成MgCl2溶液；之后經結晶、過濾、干燥、電解，即可得到金屬鎂。工藝流程如下：
下列對從海水中提取鎂的有關說法正確的是( )
A．電解MgCl2溶液即可得到金屬鎂
B．電解后得到的鎂應在氮氣氛圍中冷卻
C．上述從母液中提取鎂的變化過程中不存在分解反應
D．制備過程中產生的氯氣可以用來制備鹽酸，循環使用
D
5.從淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有關說法不正確的是(　 　)
A．X 可用Na2SO3的飽和溶液
B．步驟Ⅲ發生的離子反應為
C．工業上每獲得1 mol Br2，至少需要消耗標準狀況下的Cl2 22.4 L
D．步驟Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸餾
C
6.下列有關物質分離、提純的操作敘述錯誤的是( )
A．做蒸餾實驗時，在蒸餾燒瓶中應加入沸石，以防暴沸。如果在沸騰前發現忘記加沸石， 應立即停止加熱，冷卻后補加
B．提純混有少量硝酸鉀的氯化鈉，應采用在較高溫度下制得濃溶液再冷卻結晶、過濾、干燥的方法
C．1- 己醇的沸點比己烷的沸點高，1 -己醇和己烷可通過蒸餾初步分離
D．提純含有少量乙酸的乙酸乙酯：向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入適量飽和 Na2CO3溶液， 振蕩后靜置分液，并除去有機相的水
B
7.海水開發利用的部分過程如下圖所示。下列說法錯誤的是( )
A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴
B．粗鹽可采用除雜和重結晶等過程提純
C．工業生產中常選用NaOH作為沉淀劑
D．富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質溴，再用SO2將其還原吸收
C

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