化學 第二章 化學與資源開發(fā)利用 第二節(jié) 海水的綜合利用 新人教版選修2

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1、2022-2-181第二章第二章 化學與資源開發(fā)利用化學與資源開發(fā)利用第二節(jié)第二節(jié) 海水的綜合利用海水的綜合利用第第2 2課時課時新課標人教版高中化學課件系列新課標人教版高中化學課件系列選修選修2 2 化學與技術(shù)化學與技術(shù)2022-2-182教學目標教學目標 知識與能力：知識與能力： 1掌握氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學原理； 2了解海水的綜合利用，認識化學科學發(fā)展對自然資源利用的作用。 教學重點、難點：教學重點、難點： 氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學原理。 探究建議：探究建議： 1收集資料：海水資源的綜合利用。 2查閱有關氯堿工業(yè)發(fā)展的資料，討論科學技術(shù)對促進生產(chǎn)力發(fā)展所起的作用

2、。 課時劃分課時劃分：兩課時海水的綜合利用海水的綜合利用2022-2-183 電解飽和食鹽水反應原理 陰極：陰極： 陽極：陽極：總反應：總反應：2H+ + 2e- = H22Cl- -2e- = Cl22H2O + 2Cl- = H2 + Cl2 + 2OH- 電解電解2H2O + 2NaCl = H2 + Cl2 + 2NaOH電解電解海水提溴海水提溴2022-2-184+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜 陽 極金屬鈦網(wǎng)陰 極碳鋼網(wǎng)海水提溴海水提溴2022-2-1851、氧化、氧化 工業(yè)上從海水中提取溴時，首先通氯氣于

3、工業(yè)上從海水中提取溴時，首先通氯氣于pH為為3.5左右曬鹽左右曬鹽后留下苦鹵后留下苦鹵(富含富含Br-離子離子)中置換出中置換出Br2。二、海水提溴二、海水提溴Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 海水提溴海水提溴2022-2-186 2、吹出、吹出 然后用空氣把然后用空氣把Br2吹出，再用吹出，再用Na2C03溶液吸收，即得較濃的溶液吸收，即得較濃的NaBr和和NaBrO3溶液：溶液： 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33- + 3CO2最后，用最后，用硫酸硫酸將溶液酸化，將溶液酸化，Br2即從溶液中游離出來：即從溶液中游離出來： 5Br- + BrO33- +

4、6H+ = 3Br2 + 3H2O 3 3、吸收、吸收 用還原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)橛眠€原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)镠BrHBr，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。Br2 + SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 海水提溴海水提溴2022-2-187思考：海水是一種混合溶液，其中主要含有哪思考：海水是一種混合溶液，其中主要含有哪些離子？些離子？Cl-、Na+、Mg2+、 Ca2+、SO42-、結(jié)合海水資源的特點，我們從海水中提結(jié)合海水資源的特點，我們從海水中提取鎂到底有沒有實際意義？在提取過程中又取鎂到底有沒有實際意義？在提取過程中

5、又可能會面臨怎樣的困難？可能會面臨怎樣的困難？三、海水提鎂三、海水提鎂海水提鎂海水提鎂2022-2-188思考：思考：、如何實現(xiàn)、如何實現(xiàn)Mg2+ 的富集和分離？的富集和分離？可以加入一種試劑使可以加入一種試劑使Mg2+ 沉淀沉淀、是不是直接往海水中加沉淀劑？、是不是直接往海水中加沉淀劑？不是，因為海水中的不是，因為海水中的Mg2+ 的濃度很小，直接加沉淀的濃度很小，直接加沉淀劑不利于劑不利于Mg2+的沉淀，而且會增大沉淀劑的用量，我的沉淀，而且會增大沉淀劑的用量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑、從綜合角度考慮選用哪種試劑作沉淀劑好？、從綜合角度考慮選用哪種試劑

6、作沉淀劑好？Ca(OH)2海水提鎂海水提鎂2022-2-189思考思考：如何由貝殼制得氫氧化鈣？如何由貝殼制得氫氧化鈣？貝殼(CaCO3)煅燒煅燒CaOCa(OH)2海水提鎂海水提鎂2022-2-1810、從沉淀效果看，澄清石灰水比氫氧化鈉效果差、從沉淀效果看，澄清石灰水比氫氧化鈉效果差得多，如何解決這一矛盾？得多，如何解決這一矛盾？、如何制得無水、如何制得無水MgCl2 ？、由、由MgCl2 到到Mg究竟用還原法還是電解究竟用還原法還是電解法好？法好？思考：用石灰乳代替石灰水用石灰乳代替石灰水先加鹽酸反應，再濃縮得先加鹽酸反應，再濃縮得MgCl26H2O晶體，然后再將晶體，然后再將MgCl2

7、6H2O晶體在晶體在HCl氣氛中加熱脫水即可得無水氣氛中加熱脫水即可得無水MgCl2 由于鎂本身比較活潑，用還原法比較困難，工由于鎂本身比較活潑，用還原法比較困難，工業(yè)上常使用電解熔融的氯化鎂得到鎂業(yè)上常使用電解熔融的氯化鎂得到鎂、請設計由、請設計由Mg(OH)2到到Mg的可能途徑。的可能途徑。海水提鎂海水提鎂2022-2-1811 過濾，加鹽酸過濾，加鹽酸 加熱加熱 電解電解海水 母液 b c 煅燒 a 濃縮濃縮貝殼 石灰乳 a ； b ； c 。MgCl2溶液練習練習根據(jù)討論，在下列方框中填入合適的物質(zhì)的化學式根據(jù)討論，在下列方框中填入合適的物質(zhì)的化學式完成工業(yè)上用海水提鎂的工藝流程，完成

8、工業(yè)上用海水提鎂的工藝流程，并寫出并寫出a、b、c三個步驟的化學方程式：三個步驟的化學方程式：CaOMg(OH)2MgCl26H2OMgCl2MggCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2通電海水提鎂海水提鎂2022-2-1812海水提鎂海水提鎂2022-2-1813思考：電解產(chǎn)生的思考：電解產(chǎn)生的Cl2怎么處理？怎么處理？Cl2海水提鎂海水提鎂2022-2-1814探究一：取一小段除去氧化膜的鎂條投入盛有一定量稀鹽探究一：取一小段除去氧化膜的鎂條投入盛有一定量稀鹽酸的試管中；酸的試管中；現(xiàn)象：現(xiàn)象： 結(jié)論或化學方程式結(jié)論或化學方程式： 鎂條逐漸溶解，有大量氣體產(chǎn)生鎂條逐漸溶解，有

9、大量氣體產(chǎn)生 Mg+2HCl=MgCl2+H2探究二：取一小段除去氧化膜的鎂條投入滴有酚酞的水中；探究二：取一小段除去氧化膜的鎂條投入滴有酚酞的水中；現(xiàn)象：現(xiàn)象： 結(jié)論或化學方程式：結(jié)論或化學方程式： 有氣體產(chǎn)生，滴有酚酞的水溶液變紅有氣體產(chǎn)生，滴有酚酞的水溶液變紅（但比鈉（但比鈉與水反應緩和得多）與水反應緩和得多）Mg+H2O=Mg(OH)2+H2海水提鎂海水提鎂2022-2-1815探究三：取一根除去氧化膜的鎂條，點燃后插入充滿探究三：取一根除去氧化膜的鎂條，點燃后插入充滿CO2的的集氣瓶中。的的集氣瓶中?，F(xiàn)象：現(xiàn)象： 結(jié)論或化學方程式：結(jié)論或化學方程式： 燃著的鎂條在燃著的鎂條在CO2中

10、繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體，在集氣瓶的內(nèi)壁有黑色固體附著生成白色固體，在集氣瓶的內(nèi)壁有黑色固體附著2Mg + CO2=2MgO+C點燃探究四、探究四、Mg條與氮氣的反應條與氮氣的反應 3 Mg +N2= Mg3N2點燃海水提鎂海水提鎂2022-2-18161、海水中含的、海水中含的MgCl2是是Mg的重要來源之一的重要來源之一,從海水中提鎂，從海水中提鎂，可按如下步驟進行：可按如下步驟進行：（1）將貝殼制成石灰乳將貝殼制成石灰乳（2）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、過濾、洗滌沉）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、過濾、洗滌沉（3）將沉淀物與鹽酸反應、結(jié)晶、

11、過濾、干燥產(chǎn)物）將沉淀物與鹽酸反應、結(jié)晶、過濾、干燥產(chǎn)物（4）將產(chǎn)物熔融后電解）將產(chǎn)物熔融后電解關于提取鎂，下列說法中不正確的（關于提取鎂，下列說法中不正確的（ ）. 此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富. 進行（進行（1）、（）、（2）、（）、（3）步的目的是從海水中提取）步的目的是從海水中提取MgCl2. 第四步會產(chǎn)生氯氣第四步會產(chǎn)生氯氣 D.以上過程中涉及到復分解反應、化合反應和置換反應以上過程中涉及到復分解反應、化合反應和置換反應海水提鎂海水提鎂2022-2-18172、分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物，肯定不存在的物質(zhì)是、分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物，肯定不存在的物質(zhì)是 （

12、） A. C B. MgO C. MgCO3 D. Mg3N2CMgBr2+NaOH=2NaBr+Mg(OH)23、鎂粉使溴水褪色后，再向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，、鎂粉使溴水褪色后，再向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀，發(fā)生反應的化學方程式產(chǎn)生白色沉淀，發(fā)生反應的化學方程式為為海水提鎂海水提鎂2022-2-1818小結(jié)、海水中的化學元素的存在與利用、海水提鎂的工藝流程、鎂的性質(zhì)、鎂的用途海水提鎂海水提鎂2022-2-1819四、從海水中提取重水四、從海水中提取重水 海水中溶存著海水中溶存著8080多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開

13、發(fā)價值。據(jù)計算，每立方千米海水中含有開發(fā)價值。據(jù)計算，每立方千米海水中含有3 7503 75010104 4 t t固體物質(zhì)，其中固體物質(zhì)，其中除氯化鈉約除氯化鈉約3 0003 00010104 4 t t外，鎂約外，鎂約45045010104 4 t t，鉀、溴、碘、釷、鉬、鈾，鉀、溴、碘、釷、鉬、鈾等元素也不少。等元素也不少。 中中 國國 海海 域域 鎂鎂在海水中含量很高，僅次于氯和鈉，居第3位。 溴溴的濃度較高，平均為6710-3 mL/L，地球上99以上的溴都儲存在海水里，故溴有“海洋元素”之稱。 碘碘在海水中的濃度只有0.06 10-6，屬于微量元素。 鉀鉀在海水中的總量為500 1

14、012 t以上。海水中所含鉀的儲量遠遠超過鉀鹽礦物儲量。 鈾鈾海水中的總量非?？捎^，達45108 t，相當于陸地儲量的4500倍。 一噸海水中所含重水的核聚變反應，可釋放出相當于256t石油燃燒所產(chǎn)生的能量。 重水重水核聚變反應可釋放出相當能量，海水中約有200108 t重水。 提取提取從海水中提取重水從海水中提取重水2022-2-1820 氘是氫的同位素。氘的原子核除包含一個質(zhì)子外，比氘是氫的同位素。氘的原子核除包含一個質(zhì)子外，比氫多了一個中子。氘的化學性質(zhì)與氫一樣，但是一個氘原氫多了一個中子。氘的化學性質(zhì)與氫一樣，但是一個氘原子比一個氫原子重一倍，所以叫做子比一個氫原子重一倍，所以叫做“重

15、氫重氫”。氫二氧一化。氫二氧一化合成水，重氫和氧化合成的水叫做合成水，重氫和氧化合成的水叫做“重水重水”。重水主要賦。重水主要賦存于海水中，總量可達存于海水中，總量可達250250億噸。重水現(xiàn)在已是核反應堆運億噸。重水現(xiàn)在已是核反應堆運行不可缺少的輔助材料，也是制取氘的原料。行不可缺少的輔助材料，也是制取氘的原料。 制備重水有兩種方法，制備重水有兩種方法， 蒸餾法：這種方法只能得到純度為蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%92%的重水；的重水； 電解法：可得電解法：可得99.7%99.7%的重水，但消耗電能特別大的重水，但消耗電能特別大。 化學法化學法：從海水中提取重水從海水中提取重水2022

16、-2-1821重水可以通過多種方法生產(chǎn)。然而只有兩種方法已證明具重水可以通過多種方法生產(chǎn)。然而只有兩種方法已證明具有商業(yè)意義：有商業(yè)意義： 水水 - - 硫 化 氫 交 換 法 （ 和 氨硫 化 氫 交 換 法 （ 和 氨 - - 氫 交 換 法 。氫 交 換 法 。 水水- -硫化氫交換法是基于在一系列塔內(nèi)（通過頂部冷和硫化氫交換法是基于在一系列塔內(nèi)（通過頂部冷和底部熱的方式操作）水和硫化氫之間氫與氘交換的一種方底部熱的方式操作）水和硫化氫之間氫與氘交換的一種方法。在此過程中，水向塔底流動，而硫化氫氣體從塔底向法。在此過程中，水向塔底流動，而硫化氫氣體從塔底向塔頂循環(huán)。使用一系列多孔塔板促進

17、硫化氫氣體和水之間塔頂循環(huán)。使用一系列多孔塔板促進硫化氫氣體和水之間的混合。在低溫下氘向水中遷移，而在高溫下氘向硫化氫的混合。在低溫下氘向水中遷移，而在高溫下氘向硫化氫中遷移。氘被濃縮了的硫化氫氣體或水從第一級塔的熱段中遷移。氘被濃縮了的硫化氫氣體或水從第一級塔的熱段和冷段的接合處排出，并且在下一級塔中重復這一過程。和冷段的接合處排出，并且在下一級塔中重復這一過程。最后一級的產(chǎn)品（氘濃縮至最后一級的產(chǎn)品（氘濃縮至30%30%的水）送入一個蒸鎦單元的水）送入一個蒸鎦單元以制備反應堆級的重水（即以制備反應堆級的重水（即99.75%99.75%的氧化氘）。的氧化氘）。從海水中提取重水從海水中提取重水2022-2-1822科學視野科學視野 P37從海水中提取重水從海水中提取重水