高中化學(xué) 2.2海水的綜合利用課件 新人教版選修2 .ppt

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說(shuō)說(shuō)海水資源的廣闊性。 提示 海洋占地球表面積的71%，具有十分巨大的開(kāi)發(fā)潛力。僅以海水資源為例，海水水資源的利用和海水化學(xué)資源的利用具有非常廣闊的前景。 說(shuō)說(shuō)海水資源的多樣性。 提示 海水中含有豐富的水資源。另外，海水中溶解和懸浮有大量的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物、H、O、Cl、Na等11種元素超過(guò)總量的99%，微量元素計(jì)80多種。雖然海水中元素種類(lèi)很多，總儲(chǔ)量很大，但富集程度卻很低。 海水淡化的主要方法：_、_、_。,課題2 海水的綜合利用,1,2,3,蒸餾法,電滲析法,離子交換法,1了解海水曬鹽的原理與工藝。 2掌握電解飽和食鹽水的反應(yīng)，了解離子交換膜法制堿技 術(shù)的原理。 3了解吹出法從海水中提取溴的原理和方法。 4了解海水中提取鎂的原理和工藝流程。 5了解硫化氫水雙溫交換法從海水中提取重水的方法。,鹽的種類(lèi) 海水含有多種鹽類(lèi)，以_最多，約占海水鹽類(lèi)總量的_，還含有_ 、 _等。 海水曬鹽的原理 海水制鹽以_為主，主要原理是太陽(yáng)照射后，水分蒸發(fā)，達(dá)到飽和濃度時(shí)，依次以固體形態(tài)析出。,1.,2,氯化鈉,80%,氯化鎂,硫酸鈣,蒸發(fā)法(鹽田法),氯堿生產(chǎn)的核心技術(shù)電解 氯堿工業(yè)就是以_為原料制取_、_和_，再進(jìn)一步生產(chǎn)一系列的化工產(chǎn)品。 (1)電解 使電流通過(guò)_而在陰、陽(yáng)兩極引起_ _叫做電解。 (2)電解飽和食鹽水 電解飽和食鹽水時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為_(kāi)，陰極反應(yīng)為_(kāi)，電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式 是_。,1.,NaOH,Cl2,H2,電解質(zhì)溶液,氧化還原反,反應(yīng)的過(guò)程,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,食鹽,(1)氯堿工業(yè)完成電解反應(yīng)的主體設(shè)備是_。比較先進(jìn)的電解制堿技術(shù)是_。 (2)離子交換膜電解槽是由多個(gè)單元槽_組成的，每個(gè)單元槽主要由_、 _、 _、 _和_等組成。,2氯堿生產(chǎn)的基本裝置,電解槽,離子交換膜法,串聯(lián)或并聯(lián),陽(yáng)極,陰極,離子交換膜,電解槽框,導(dǎo)電銅棒,(1) _：用氯氣置換_生成_。在pH為3.5的酸性條件下效果最好，在氯化之前要將海水 。 (2) _：將氯化生成的Br2用空氣或水蒸氣吹出。 (3) _：為了從空氣中回收Br2，還要使用還原劑。目前，比較多的是用_作還原劑，使Br2轉(zhuǎn)化為_(kāi)，再用_將其氧化得到Br2。Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。,吹出法,氯氣,空氣,水蒸氣,Br2,氯化,Br,Br2,吹出,吸收,SO2,氫溴酸,氯氣,酸化,工業(yè)規(guī)模海水提鎂的一種方法是，將海水抽入_(沉淀槽，如課本圖214所示)中，加入_ (或用海洋中的牡蠣殼燒成石灰粉末)，使海水中的鎂轉(zhuǎn)變成_ _；加入_轉(zhuǎn)化成_，_、_，然后_得到鎂和氯氣；氯氣可用來(lái)制鹽酸，再循環(huán)使用。 海水制鹽分離出食鹽后的_中含有MgCl2，也可以從鹵水中提取鎂。,反應(yīng)槽,石灰乳,Mg(OH)2,沉淀,MgCl2溶液,過(guò)濾,烘干,電解熔融MgCl2,鹵水,鹽酸,你了解海水中有哪些可以利用的資源嗎？ 提示 浩瀚的海洋是個(gè)巨大的資源寶庫(kù)，它不僅孕育著無(wú)數(shù)的生命，還蘊(yùn)藏著豐饒的礦產(chǎn)；而海水本身含有大量的化學(xué)物質(zhì)又是寶貴的化學(xué)資源。 海水資源包括：能量、生物、化學(xué)、礦物、及空間資源。利用潮汐能量發(fā)電，各種化學(xué)物質(zhì)被綜合利用，海洋生物為人類(lèi)提供食物和保健用品；海水還是人類(lèi)未來(lái)重要的淡水來(lái)源、新的能源和人類(lèi)的空間資源。 海水制鹽的方法主要有哪些？ 提示 鹽田法、電滲析法和冷凍法。其中鹽田法是歷史最悠久、最經(jīng)濟(jì)有效的方法。,【慎思1】,【慎思2】,利用電解食鹽水的反應(yīng)制NaOH，應(yīng)采取哪些措施？為什么？ 提示 Cl2與NaOH溶液能發(fā)生反應(yīng)生成NaClO： Cl22NaOH=NaClNaClOH2O 電解食鹽水制NaOH，應(yīng)將幾種產(chǎn)物分開(kāi)，否則會(huì)產(chǎn)生其他物質(zhì)。 而且H2與Cl2混合可能會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。,【慎思3】,氯堿工業(yè)產(chǎn)品只有NaOH、Cl2和H2的說(shuō)法是否正確？ 提示 不正確；電解飽和食鹽水可得到NaOH、Cl2、H2三種產(chǎn)品，但氯堿工業(yè)產(chǎn)品是指在工業(yè)上應(yīng)用電解飽和食鹽水的產(chǎn)物所制得的產(chǎn)品。如應(yīng)用Cl2可制得產(chǎn)品聚氯乙烯、氯化橡膠、一氯甲烷、氯仿、氯苯等。 海水中的Br的濃度太低，應(yīng)如何處理？ 提示 一般不直接用海水提溴，而是用海水曬鹽后的母液提溴。,【慎思4】,【慎思5】,海水中Mg2的濃度很小，如何實(shí)現(xiàn)Mg2的富集和分離？ 提示 海水中Mg2的濃度很小，直接加沉淀劑不利于Mg2的沉淀，可以先把海水濃縮，再加入Ca(OH)2(石灰乳)使Mg2沉淀，然后過(guò)濾。,【慎思6】,1電解食鹽水實(shí)驗(yàn)裝置 飽和食鹽水,離子放電順序及電極反應(yīng)式：陰極H優(yōu)先于Na放電，2H2e=H2(還原反應(yīng))；陽(yáng)極Cl優(yōu)先于OH放電，2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng))。 實(shí)驗(yàn)的解釋?zhuān)杭尤敕犹囈宏帢O區(qū)域變紅的原因，由于H被消耗，使得該極區(qū)域OH濃度增大(實(shí)際上是破壞了附近的水的電離平衡)，由于KW為定值c(H)因電極反應(yīng)而降低，導(dǎo)致了c(OH)增大而使酚酞試液變紅。濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的原因，潮濕的氯氣可以置換出碘化鉀中的碘(反應(yīng)為Cl22KI=2KClI2)從而使淀粉變藍(lán)。 電解食鹽水的總反應(yīng)可表示為：,2,3,4,下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是 ( )。,【例1】,解析 在直流電源和電解池的閉合電路中，電子從電源負(fù)極流向電解池的陰極。電解飽和食鹽水，在陽(yáng)極上生成Cl2，可用碘化鉀淀粉溶液作試劑檢驗(yàn)Cl2；在陰極上生成H2，可用向下排空氣法收集，采用點(diǎn)燃的操作方法檢驗(yàn)H2；在陰極區(qū)生成NaOH溶液，可用酚酞試液作試劑檢驗(yàn)NaOH。 答案 D,用U形管、石墨電極、低碳鋼電極、鉛蓄電池和導(dǎo)線(xiàn)等組裝電解槽，電解飽和食鹽水(電解是成功的)?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)石墨電極上的氣態(tài)產(chǎn)物是_，低碳鋼電極上的氣態(tài)產(chǎn)物是_。 (2)NaOH生成于_(填“陽(yáng)極區(qū)”或“陰極區(qū)”)。請(qǐng)對(duì)你的判斷作出簡(jiǎn)要的解釋_ _。 (3)如果將鉛蓄電池的正、負(fù)極對(duì)調(diào)后再連接，電解的化學(xué)方程式是_。,【體驗(yàn)1】,解析 在電解池中，石墨是惰性電極，它用作電解池的陽(yáng)極，接電源的正極，低碳鋼是活性電極，它用作電解池的陰極，接電源的負(fù)極。電解裝置如右圖所示。 飽和NaCl溶液中有Na和H兩種陽(yáng)離子，H放電能力較強(qiáng)；有OH和Cl兩種陰離子，Cl放電能力較強(qiáng)。電極反應(yīng)式如下：,飽和食鹽水,石墨電極(陽(yáng)極)：4Cl4e=2Cl2 低碳鋼電極(陰極)：4H2O4e=2H24OH或2H2e=H2 在電解的過(guò)程中，陰極區(qū)生成OH，溶液里的Na受電場(chǎng)力的作用移向陰極區(qū)，在陰極區(qū)生成了NaOH。 將鉛蓄電池的正、負(fù)極對(duì)調(diào)后再連接，石墨電極(惰性電極)變成了陰極，低碳鋼電極(活性電極)變成了陽(yáng)極，電極反應(yīng)如下： 石墨電極(陰極)：4H2O4e=2H24OH 低碳鋼電極(陽(yáng)極)：2Fe4e=2Fe2 電解總化學(xué)反應(yīng)方程式：,答案 (1)Cl2(或氯氣) H2(或氫氣) (2)陰極區(qū) OH在陰極區(qū)生成，溶液里的Na受電場(chǎng)力的作用移向陰極區(qū)，OH與Na在陰極區(qū)組成了NaOH,1食鹽水的精制,粗鹽(含泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42等),加入NaOH，除去Mg2、Fe3 加入BaCl2，除SO42 加入Na2CO3，除Ca2及過(guò)量的Ba2，過(guò)濾 加入鹽酸，除去過(guò)量的CO32 加熱消除CO2，調(diào)整pH,陽(yáng)離子交換塔,精制鹽水,2.主要生產(chǎn)過(guò)程 3.原理,離子交換膜法電解原理示意圖,陽(yáng)極（用石墨）：2Cl2e=Cl2 陰極（用鐵）：2H2e = H2 總反應(yīng)式：2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2,陰極室,陽(yáng)極室,（1）離子交換膜電解槽主要由陽(yáng)極（用金屬鈦網(wǎng)制成，涂有鈦、釕等氧化物涂層）、陰極（由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層）、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。 （2）離子交換膜的特性：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而阻止陰離子和氣體通過(guò)。 （3）電解時(shí)精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室，把純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室。 （4）電解的結(jié)果：在陽(yáng)極室中生成Cl2；在陰極室中生成H2和燒堿。,4. 離子交換膜法制燒堿,離子交換膜法制堿技術(shù)具有設(shè)備占地面積小、能連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)能力強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量高、能適應(yīng)電流波動(dòng)、能耗低、污染小等優(yōu)點(diǎn)，是氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。,5. 優(yōu)點(diǎn),下列關(guān)于離子膜電解槽電解飽和食鹽水的敘述不正確的是 （ ）。 A.精制飽和食鹽水注入陽(yáng)極室 B.Cl和OH透過(guò)陽(yáng)離子膜進(jìn)入陽(yáng)極室 C.陰極區(qū)溶液使酚酞試液顯紅色 D.陽(yáng)極產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氣體 解析 明確離子交換膜的功能是只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)而不允許陰離子通過(guò)，因此Cl和OH不能透過(guò)離子交換膜。A正確，B不正確。 答案 B,【例2】,下列說(shuō)法不正確的是 （ ）。 A.電解飽和食鹽水的工廠(chǎng)可以生產(chǎn)鹽酸 B.電解飽和食鹽水在陰極區(qū)有NaOH生成 C.用離子交換膜法制燒堿不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染 D.氯堿工業(yè)產(chǎn)品可用于造紙、金屬冶煉等行業(yè) 解析 電解飽和食鹽水可得到NaOH、H2、Cl2，H2Cl2 2HCl，HCl溶于水可得鹽酸，NaOH可用于造紙，H2還可以用于冶煉金屬，離子交換膜法制燒堿在陰極區(qū)可得到30%的NaOH溶液。 答案 C,【體驗(yàn)2】,1.工藝流程 2主要反應(yīng)原理：Cl22Br=Br22Cl,(1)純堿吸收法：海水中的溴離子被氧化為溴單質(zhì)后，用熱空氣或水蒸氣吹出，通過(guò)Na2CO3溶液使溴富集后，再將得到的溶液用稀硫酸酸化，用有機(jī)溶劑萃取溴單質(zhì)。發(fā)生反應(yīng)： 3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2 5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O (2)SO2吸收法：用空氣吹出的溴和大量的空氣混合在一起，不易分離，用還原劑SO2吸收后，再用氯氣氧化HBr即得到溴單質(zhì)。,3溴的吸收富集,福建有廣闊的海岸線(xiàn)，建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)，海水的綜合利用大有可為。海水中溴含量約為65 mgL1，從海水中提取溴的工業(yè)流程如下： (1)以上步驟中已獲得游離態(tài)的溴，步驟又將之轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的溴，其目的是_ _。,【例3】,(2)步驟通入熱空氣或水蒸氣吹出Br2，利用了溴的_。 A氧化性 B還原性 C揮發(fā)性 D腐蝕性 (3)以上流程中涉及的離子反應(yīng)如下，請(qǐng)?jiān)谙旅娑叹€(xiàn)上填入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù)： _Br2_CO32=_BrO3_Br_CO2 (4)上述流程中吹出的溴蒸氣，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯氣氧化后蒸餾。寫(xiě)出溴與二氧化硫水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。,(5)實(shí)驗(yàn)室分離溴還可以用溶劑萃取法，下列可以用作溴的萃取劑的是_。 A乙醇 B四氯化碳 C燒堿溶液 D苯 解析 (1)由于海水中Br的含量低，步驟中獲得游離態(tài)的溴后，步驟中又將其轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的溴，其目的是富集溴。(2)步驟中用熱空氣或水蒸氣吹出Br2，主要是利用了溴的揮發(fā)性。(3)利用得失電子守恒、電荷守恒和質(zhì)量守恒配平該離子方程式。(4)溴與二氧化硫水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SO2Br22H2O=H2SO42HBr。(5)乙醇能與水互溶，不能用作萃取劑。,答案 (1)富集(或濃縮)溴 (2)C (3)3 3 1 5 3 (4)SO2Br22H2O=2HBrH2SO4 (5)BD,用空氣或H2O(g)將溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，經(jīng)濟(jì)效益低且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。,(1)向溴化鈉溶液中通入適量氯氣，產(chǎn)生的現(xiàn)象是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_； 向碘化鉀溶液中加入適量溴水，產(chǎn)生的現(xiàn)象是_ _， 反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 (2)由上述兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)可知，氯氣、溴、碘三種單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系是_； 該化學(xué)反應(yīng)原理，在海水的綜合利用中的應(yīng)用是_ _。 (3)下列海產(chǎn)品中可以考慮用于工業(yè)上大量提取碘的是_。 貝殼 紫菜 魚(yú) 海帶,【體驗(yàn)3】,解析 Cl2與NaBr、Br2與KI反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cl22NaBr=Br22NaCl，Br22KI=2KBrI2，Br2、I2的水溶液分別呈橙色、深黃色。在反應(yīng)中Cl2是氧化劑，Br2是氧化產(chǎn)物，故氧化性Cl2Br2；在反應(yīng)中Br2是氧化劑，I2是氧化產(chǎn)物，故氧化性Br2I2。以適當(dāng)?shù)难趸瘎r、I氧化的化學(xué)反應(yīng)原理可以應(yīng)用于從海水中提取溴和碘。在貝殼、紫菜、魚(yú)、海帶中，紫菜和海帶中碘元素的含量較多。 答案 (1)溶液由無(wú)色變?yōu)槌壬?Cl22NaBr=Br22NaCl 溶液由無(wú)色變?yōu)樯铧S色 Br22KI=2KBrI2 (2)Cl2Br2I2 從海水中提取溴和碘 (3),1生產(chǎn)步驟 (1)加熟石灰 (2)過(guò)濾 (3)加鹽酸 (4)濃縮、結(jié)晶、脫 水、干燥 (5)熔融電解 2工藝流程,(1)制備石灰乳 CaOH2O=Ca(OH)2 (2)沉淀Mg2 Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2 (3)制備MgCl2 Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O (4)電解MgCl2,3主要化學(xué)反應(yīng),從海水中提純粗鹽后的母液中含有K、Na、Mg2等陽(yáng)離子，對(duì)母液進(jìn)行一系列的加工可制得金屬鎂。 (1)從離子反應(yīng)的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是_。 (2)石灰乳是生石灰與水作用形成的化合物，從充分利用當(dāng)?shù)睾Ｑ蠡瘜W(xué)資源，提高生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，生產(chǎn)生石灰的主要原料是_。 (3)電解熔融的無(wú)水氯化鎂所得的鎂蒸氣在特定的環(huán)境里冷卻后即為固體鎂，下列物質(zhì)中可以用作鎂蒸氣的冷卻劑的是(填寫(xiě)代號(hào))_。 AH2 BCO2 C空氣 DO2 E水蒸氣,【例4】,解析 (1)Mg(OH)2難溶于水，Ca(OH)2微溶于水。在K、Na、Mg2等陽(yáng)離子中，Mg2與石灰乳提供的OH反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀。 (2)“充分利用當(dāng)?shù)睾Ｑ蠡瘜W(xué)資源”，它暗示的是利用貝殼中的CaCO3生產(chǎn)生石灰。 (3)鎂單質(zhì)易被氧化，因此冷卻鎂蒸汽應(yīng)在還原性的氛圍中冷卻，題給物質(zhì)中只有H2不和Mg反應(yīng)。 答案 (1)沉淀Mg2或制取Mg(OH)2 (2)貝殼 (3)A,從海水中提取鎂，正確的方法是 ( )。,【體驗(yàn)4】,解析 本題要求我們既要知道鎂是由電解熔融的氯化鎂得到的，還要知道生產(chǎn)中從海水中提取氯化鎂的途徑及原料的合理使用，即利用海邊富有的貝殼資源生產(chǎn)氫氧化鈣以變廢為寶。 答案 D,海帶中含有豐富的碘元素，其主要的存在形式為化合態(tài)(有機(jī)碘化物)。經(jīng)灼燒后，灰燼中的碘可轉(zhuǎn)化為能溶于水的無(wú)機(jī)碘化物。碘離子具有較強(qiáng)的還原性，可被一些氧化劑氧化生成碘單質(zhì)。例如，H2O22H2I=I22H2O，生成的碘單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度大，因此可用四氯化碳把生成的碘單質(zhì)從水溶液中萃取出來(lái)。,【探究分析】,實(shí)驗(yàn)探究五 海水中提取碘,海洋植物如海帶、海藻中含有大量的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在。實(shí)驗(yàn)室里從海藻中提取碘的流程如下圖所示。,【案例】,(1)指出提取碘的過(guò)程中有關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)： _；_； 過(guò)程中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi) _。 (2)提取碘的過(guò)程中，可供選擇的有機(jī)試劑是_。 A甲苯、酒精 B四氯化碳、苯 C汽油、乙酸 D汽油、甘油 (3)為使海藻灰中碘離子轉(zhuǎn)化為碘的有機(jī)溶液，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有燒杯、玻璃棒、集氣瓶、酒精燈、導(dǎo)管、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)以及必要的夾持儀器、物品，尚缺少的玻璃儀器有_、_。,(4)從含碘的有機(jī)溶液中提取碘和回收有機(jī)溶劑，還需經(jīng)過(guò)蒸餾，指出下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置中的錯(cuò)誤之處： _； _； _。,(5)進(jìn)行上述蒸餾操作時(shí)，使用水浴加熱的原因是_ _， 最后晶態(tài)碘在_里聚集。 (2)在這四組溶劑中，既易溶解碘單質(zhì)又不溶于水的是B組中的四氯化碳和苯。 (5)水浴加熱有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是受熱體受熱均勻；二是溫度變 化均勻、平緩。如果受熱不均勻，碘的有機(jī)溶液會(huì)因局部過(guò)熱而暴沸；如果溫度升高控制得不好，有機(jī)溶劑被蒸干之后，單質(zhì)碘就會(huì)升華。,答案 (1)過(guò)濾 萃取分液 2ICl2=I22Cl (2)B (3)普通漏斗 分液漏斗 (4)冷凝管內(nèi)冷卻水的流向顛倒了 溫度計(jì)的感溫泡未在蒸餾燒瓶的支管口處 燒杯下未墊石棉網(wǎng) (5)使蒸餾燒瓶?jī)?nèi)的物質(zhì)均勻受熱；能控制碘的有機(jī)溶液均勻、平緩地升溫，不至于溫度過(guò)高 蒸餾燒瓶,