2017人教版高中化學(xué)選修2第二單元課題2《海水的綜合利用》課件

1、,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,,學(xué)習(xí)目標(biāo),,,課前自主學(xué)案,,,知能優(yōu)化訓(xùn)練,課題2,課題2　海水的綜合利用,學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解海水中鹽的開發(fā)和利用，掌握食鹽資源的利用。2.了解海水提溴的重要步驟。,課前自主學(xué)案,一、海水中鹽的開發(fā)和利用海水中含有多種鹽類，以_________最多，約占海水中鹽類總量的_______，還含有________、________等。1．海水制鹽(1)海水制鹽以_______法(鹽田法)

2、為主，主要原理是太陽(yáng)照射后，水分蒸發(fā)，各種鹽分達(dá)到_______濃度時(shí)，依次以固體形式析出。,氯化鈉,80%,氯化鎂,硫酸鈣,蒸發(fā),飽和,(2)鹽田必須符合的條件：①有平坦空曠的海灘，潮汐落差大；②氣候干燥、多風(fēng)、少雨；③遠(yuǎn)離江河入海口。(3)鹽田一般分為________、________、________三部分。(4)海水制鹽要經(jīng)過(guò)風(fēng)吹、日曬逐漸蒸發(fā)濃縮，達(dá)到飽和后會(huì)析出_________，分離后所得的母液叫______，可

3、綜合利用制得副產(chǎn)品_______、_______等。(鹵水中主要含氯化鎂、碘化鉀、溴化鉀。),貯水池,蒸發(fā)池,結(jié)晶池,食鹽晶體,苦鹵,氯化鉀,氯化鎂,(5)海水制鹽還可用電滲析法和冷凍法，這樣不僅可制得鹽，還可得到______。2．食鹽資源的利用(1)化學(xué)工業(yè)之一的氯堿工業(yè)，是以食鹽為原料制取________________，再進(jìn)一步生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品。(2)電解食鹽水實(shí)驗(yàn)裝置,淡水,NaOH、Cl2、H2,用電解飽和食鹽溶液的方法

4、來(lái)制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè)，稱為氯堿工業(yè)。氯化鈉溶液中存在著 Na＋、Cl－、OH－、H＋四種離子，通直流電后，______________向陽(yáng)極移動(dòng)，____________向陰極移動(dòng)。(3)陽(yáng)極反應(yīng)式 _____________________，陰極反應(yīng)式 _____________________。,Cl－、OH－,Na＋、H＋,2Cl－－2e－===Cl2↑,2H＋＋2e－===H

5、2↑,(6)電解制堿目前主要采用______________法。離子交換膜電解槽是由多個(gè)_______槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。單元槽由陽(yáng)極(鈦網(wǎng))、陰極(碳鋼網(wǎng))、___________、__________和___________等組成。(7)精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室，加入NaOH的純水進(jìn)入陰極室，通電時(shí)，水在陰極表面放電生成 _______，Na＋ 穿過(guò)離子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室，導(dǎo)出的陰極液中含________，Cl－則在陽(yáng)極表

6、面放電生成 _______，電解后的淡鹽水從______極導(dǎo)出。,離子交換膜,單元,離子交換膜,電解槽框,導(dǎo)電銅棒,H2,NaOH,Cl2,陽(yáng),3．離子交換膜法制燒堿二、海水提溴從海水中提溴約占世界溴年產(chǎn)量的1/3，常用的方法叫_________，即用氯氣氧化海水中的Br－，使其變成Br2，然后用空氣或水蒸氣吹出。1．氯化(1)用氯氣置換溴離子的反應(yīng)式為 ___________________________。(2)氯氣置換溴

7、離子之前，要使海水_____化，使pH＝______。,吹出法,Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－,酸,3.5,2．吹出當(dāng)Br－被氧化成 Br2后，用______將其吹出，也可用_________與溴一起蒸出。3．吸收用二氧化硫做還原劑回收溴，再用氯氣將其氧化得到溴產(chǎn)品的反應(yīng)方程式為Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。溴的用途：工業(yè)上：燃料的防爆劑；膠卷的感光材料；農(nóng)業(yè)

8、上：殺蟲劑；醫(yī)藥上：紅藥水、鎮(zhèn)靜劑。氧化性：Cl2＞Br2＞I2。,空氣,水蒸氣,Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；Br2＋2I－===I2＋2Br－。三、海水提鎂1．海水中鎂的總儲(chǔ)量約為___________t，目前世界生產(chǎn)的鎂_________來(lái)自海水。2．工業(yè)生產(chǎn)中提取鎂的主要方法和主要反應(yīng)方程式：,2.1×1015,60%,四、從海水中提取重水2. 氘的原子核

9、內(nèi)有一個(gè)_______和一個(gè)_______，所以叫_______，化學(xué)符號(hào)是_____。重水可作原子反應(yīng)堆的___________和_________________。3．熱核聚變指的是兩個(gè)氘核在高溫高壓下融合成氦核，同時(shí)放出大量能量的過(guò)程。4．海水中含重水約_______________。,質(zhì)子,中子,重氫,D,中子減速劑,傳熱介質(zhì)(重水堆),2.0×1014 t,核心要點(diǎn)突破,一、海水中鹽的開發(fā)和利用1．海水制鹽

10、(1)利用蒸發(fā)法，從海水中主要獲得氯化鈉，及氯化鎂、氯化鉀等副產(chǎn)品。(2)電滲析法、冷凍法不僅能制得鹽，同時(shí)還可得到淡水。,2．氯堿工業(yè)——食鹽資源的利用離子交換膜法電解食鹽水：(1)設(shè)備：離子交換膜電解槽。離子交換膜只允許Na＋通過(guò)。(2)原理：化學(xué)方程式為,2．主要反應(yīng)原理：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。3．溴的吸收富集(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

11、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)：3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O(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)。,特別提醒：①通氯氣前要將海水酸化，pH為3.5時(shí)，氯氣的氧化效果最好。②用空氣或H2O(g

12、)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。,三、海水提取鎂工藝流程和化學(xué)平衡原理的應(yīng)用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,4．工業(yè)生產(chǎn)中平衡原理的應(yīng)用(1)沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用①向海水中加入沉淀劑Ca(OH)2，由于c(OH－)增大，Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，則最大程度地將Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(O

13、H)2沉淀。②向Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸，使沉淀溶解平衡右移。(2)水解平衡原理的應(yīng)用在MgCl2·6H2O脫水變?yōu)镸gCl2時(shí)，由于MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl水解平衡的存在，在HCl氣體環(huán)境中，增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。,特別提醒：①為提高反應(yīng)中Mg2＋的濃度，將海水濃縮或用提取食鹽后的鹽鹵。②電解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制鹽酸，循環(huán)使用，

14、節(jié)省成本。③所得Mg(OH)2沉淀中含有的CaSO4雜質(zhì)在加鹽酸前應(yīng)除去，以保證MgCl2的純度。,課堂互動(dòng)講練,1．海水淡化通過(guò)從海水中提取淡水或從海水中分離出鹽分，都可以達(dá)到淡化海水的目的。海水淡化的方法已有十幾種，主要的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法，其蒸餾原理如圖所示。,2．海水中鎂、鉀、溴、碘等化工產(chǎn)品元素的提取海水中含有的各種元素的特點(diǎn)：種類多，總

15、儲(chǔ)量大，富集程度低。因此，從海水中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集問(wèn)題。如海水中溴的提取流程：(1)用蒸餾法將海水濃縮，用硫酸將濃縮的海水酸化。(2)向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)。2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl,(3)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。Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(4)向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣。

16、2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2(5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)溶液中的溴單質(zhì)。海帶中碘的提取原理：海帶中的碘元素主要以I－的形式存在，提取時(shí)用適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2，再萃取出來(lái)。,如用H2O2做氧化劑，反應(yīng)的離子方程式是：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O實(shí)驗(yàn)先將干海帶灼燒去除有機(jī)物，剩余物用H2O2、H2SO4處理，使得I－被氧化成I2。3．海水資源的綜合利用(1)從海水中提取淡水——海水淡化；

17、(2)直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻；(3)海水制鹽；,(4)從海水中提取鎂、鉀、溴、碘等化工產(chǎn)品；(5)從海水中獲取鈾和重水作為核能開發(fā)的重要原料；(6)從海水中獲取其他物質(zhì)和能量。,請(qǐng)回答氯堿工業(yè)中的如下問(wèn)題：(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時(shí)按照固定的比率k(質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品。理論上k＝_____________(要求計(jì)算表達(dá)式和結(jié)果)；,①圖中X、Y分別是________、________(填化學(xué)式)，分析比較圖示中氫氧化鈉

18、質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%與b%的大小________；②分別寫出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)正極：____________________；負(fù)極：________________；③這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)____________________、_________________。,變式訓(xùn)練　工業(yè)上對(duì)海水資源綜合開發(fā)利用的部分工藝流程如圖所示：,(1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽，離子膜和隔膜均允許

19、通過(guò)的分子或離子是________。電解槽中的陽(yáng)極材料為________。(2)本工藝流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4順序制備？________(填“是”或“否”)。原因是_______________________________________。(3)溴單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳與水不互溶， 故可用于萃取溴，但在上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是__

20、______________________________________。,解析：(1)電解飽和食鹽水用的是陽(yáng)離子交換膜，而在食鹽水中的陽(yáng)離子只有H＋和Na＋，電解時(shí)，H＋在陰極上生成氫氣，Na＋在外加電場(chǎng)作用下向陰極運(yùn)動(dòng)，所以通過(guò)離子膜和隔膜的是Na＋。由于陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，是溶液中Cl－放電生成Cl2，所以必須用惰性電極，工業(yè)上一般用鈦(表面涂有釕氧化物)，也可以用石墨電極。(2)在該流程開始時(shí)向苦鹵中加入硫酸，因CaSO4

21、微溶于水，先形成CaSO4沉淀而將Ca2＋除去。若先制取Mg(OH)2，加入的石灰水會(huì)有部分與硫酸反應(yīng)生成CaSO4而使制得的Mg(OH)2不純凈。,(3)CCl4是一種易揮發(fā)、有毒的液體，所以此流程中不用CCl4萃取的方法，而是利用溴的揮發(fā)性，向得到的含溴水的海水中吹入熱空氣，使溴揮發(fā)出來(lái)。與萃取相比，該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、無(wú)污染。答案：(1)陽(yáng)離子(或Na＋)　鈦(或石墨)(2)否　如果先沉淀Mg(OH)2，則沉淀中會(huì)夾雜有C