1、 核心要点突破 课堂互动讲练 学习目标 课前自主学案 知能优化训练 课题2课题2 海水的综合利用学习目标1.了解海水中盐的开发和利用，掌握食盐资源的利用。2.了解海水提溴的重要步骤。课前自主学案 一、海水中盐的开发和利用 海水中含有多种盐类，以_最多，约占海水 中 盐 类 总 量 的 _，还 含 有 _、_等。1海水制盐(1)海水制盐以_法(盐田法)为主，主要原理是太阳照射后，水分蒸发，各种盐分达到_浓度时，依次以固体形式析出。氯化钠80%氯化镁硫酸钙蒸发饱和(2)盐田必须符合的条件：有平坦空旷的海滩，潮汐落差大；气候干燥、多风、少雨；远离江河入海口。(3)盐田一般分为_、_、_三部分。(4)
2、海水制盐要经过风吹、日晒逐渐蒸发浓缩，达到饱和后会析出_，分离后所得的母液叫_，可 综 合 利 用 制 得 副 产 品 _、_等。(卤水中主要含氯化镁、碘化钾、溴化钾。)贮水池蒸发池结晶池食盐晶体苦卤氯化钾氯化镁(5)海水制盐还可用电渗析法和冷冻法，这样不仅可制得盐，还可得到_。2食盐资源的利用(1)化学工业之一的氯碱工业，是以食盐为原料制取_，再进一步生产其他化工产品。(2)电解食盐水实验装置 淡水NaOH、Cl2、H2用电解饱和食盐溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。氯化钠溶液中存在着 Na、Cl、OH、H四种离子，通直流电后，_向
3、阳极移动，_向阴极移动。(3)阳极反应式 _，阴极反应式 _。Cl、OHNa、H2Cl2e=Cl22H2e=H2(4)电解饱和食盐水的反应式是_。(5)电解食盐水后产物 NaOH、Cl2、H2 可用来制其他化工产品，其反应方程式为2NaOHCO2=Na2CO3H2O，H2Cl2=点燃2HCl,2NaOHCl2=NaClONaClH2O。2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2(6)电解制碱目前主要采用_法。离子交换膜电解槽是由多个_槽串联或并联组成。单 元 槽 由 阳 极(钛 网)、阴 极(碳 钢 网)、_、_和_等组成。(7)精制的饱和食盐水进入阳极室，加入NaOH的纯水进入阴极室，通
4、电时，水在阴极表面放电生成 _，Na 穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含_，Cl则在阳极表面放电生成 _，电解后的淡盐水从_极导出。离子交换膜单元离子交换膜电解槽框导电铜棒H2NaOHCl2阳3离子交换膜法制烧碱 二、海水提溴 从海水中提溴约占世界溴年产量的1/3，常用的方法叫_，即用氯气氧化海水中的Br，使其变成Br2，然后用空气或水蒸气吹出。1氯化(1)用氯气置换溴离子的反应式为_。(2)氯气置换溴离子之前，要使海水_化，使pH_。吹出法Cl22Br=Br22Cl酸3.52吹出 当Br被氧化成 Br2后，用_将其吹出，也可用_与溴一起蒸出。3吸收 用二氧化硫做还原剂回收溴，
5、再用氯气将其氧化得到 溴 产 品 的 反 应 方 程 式 为 Br2 SO2 2H2O=2HBrH2SO4，Cl22Br=2ClBr2。溴的用途：工业上：燃料的防爆剂；胶卷的感光材料；农业上：杀虫剂；医药上：红药水、镇静剂。氧化性：Cl2Br2I2。空气水蒸气Cl22Br=Br22Cl；Cl22I=I22Cl；Br22I=I22Br。三、海水提镁 1海水中镁的总储量约为_t，目前世界生产的镁_来自海水。2工业生产中提取镁的主要方法和主要反应方程式：2.1101560%(1)加入石灰乳：Mg22OH=Mg(OH)2(2)加盐酸：Mg(OH)22H=Mg22H2O(3)电解：MgCl2=通电 Mg
6、Cl2四、从海水中提取重水 2.氘的原子核内有一个_和一个_，所以叫_，化学符号是_。重水可作原子反应堆的_和_。3热核聚变指的是两个氘核在高温高压下融合成氦核，同时放出大量能量的过程。4海水中含重水约_。质子中子重氢D中子减速剂传热介质(重水堆)2.01014 t1.氢的同位素符号和名称是11H 氕、21H 氘、31H 氚。21H核心要点突破 一、海水中盐的开发和利用1海水制盐(1)利用蒸发法，从海水中主要获得氯化钠，及氯化镁、氯化钾等副产品。(2)电渗析法、冷冻法不仅能制得盐，同时还可得到淡水。2氯碱工业食盐资源的利用离子交换膜法电解食盐水：(1)设备：离子交换膜电解槽。离子交换膜只允许N
7、a通过。(2)原理：化学方程式为2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2Cl2。(3)工艺流程粗 盐 水沉淀剂 过 滤加适量稀盐酸离 子交 换树脂精盐水。在进入电解槽前需通过离子交换树脂进一步除去Ca2、Mg2等离子，以防破坏离子交换膜。(4)产品阳极室产品：氯气，补充饱和食盐水流出淡盐水。阴极室产品：氢气和 NaOH，补充纯水(加入一定NaOH 溶液)流出 NaOH 溶液。3粗盐的精制(1)目的：除去泥沙，使 Ca2、Mg2、Fe3、SO24等离子的含量达到要求。(2)原因：Ca2、Mg2等会在碱溶液中形成沉淀，破坏离子交换膜，泥沙及 SO24 会引起杂质。(3)试剂：BaCl2、Ca(OH
8、)2、Na2CO3、稀盐酸。用 BaCl2 除去 SO24，用 Ca(OH)2 除去 Mg2、Fe3离子，用 Na2CO3 除去 Ba2及 Ca2，所加沉淀剂需稍过量。试剂的加入顺序：纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后。(4)有关反应方程式Ba2 SO 24=BaSO4，Mg2 2OH=Mg(OH)2，Fe33OH=Fe(OH)3，Ca2CO23=CaCO3，Ba2CO23=BaCO3，CO23 2H=H2OCO2。二、海水提取溴的原理探究1工艺流程2主要反应原理：Cl22Br=Br22Cl。3溴的吸收富集(1)纯碱吸收法：海水中的溴离子被氧化为溴单质后，用热空气或水蒸气吹出，通过Na2CO
9、3溶液使溴富集后，再将得到的溶液用稀硫酸酸化，用有机溶剂萃取溴单质。发生反应：3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2 5NaBr NaBrO3 3H2SO4=3Br2 3Na2SO4 3H2O(2)SO2吸收法：用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起，不易分离，用还原剂SO2吸收后，再用氯气氧化HBr即得到溴单质。特别提醒：通氯气前要将海水酸化，pH为3.5时，氯气的氧化效果最好。用空气或H2O(g)将溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工艺复杂，设备投资大，经济效益低且对环境污染严重。三、海水提取镁工艺流程和化学平衡原理的应用 1生产步骤(1)加熟石灰(2)过滤(3)加盐酸(4)
10、浓缩结晶脱水干燥(5)熔融电解 2工艺流程 3主要化学反应(1)制备石灰乳CaCO3=高温 CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2(2)沉淀 Mg2Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2(3)制备 MgCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O(4)电解 MgCl2MgCl2(熔融)=通电 MgCl24工业生产中平衡原理的应用(1)沉淀溶解平衡原理的应用向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2，由于c(OH)增大，Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，则最大程度地将Mg2转化为Mg(OH)2沉淀。向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸，使沉淀溶解平衡右移。(2)水解平衡原理的应用在MgCl26
11、H2O脱水变为MgCl2时，由于MgCl22H2OMg(OH)22HCl水解平衡的存在，在HCl气体环境中，增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。特别提醒：为提高反应中Mg2的浓度，将海水浓缩或用提取食盐后的盐卤。电解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制盐酸，循环使用，节省成本。所得Mg(OH)2沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐酸前应除去，以保证MgCl2的纯度。课堂互动讲练 海洋资源的开发利用1海水淡化通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法已有十几种，主要的有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和
12、工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法，其蒸馏原理如图所示。2海水中镁、钾、溴、碘等化工产品元素的提取 海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集问题。如海水中溴的提取流程：(1)用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。(2)向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。2NaBrCl2=Br22NaCl(3)向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(4)向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。2HBrCl2=2HClBr2(5)用四氯化碳
13、(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。海带中碘的提取原理：海带中的碘元素主要以I的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2IH2O22H=I22H2O 实验先将干海带灼烧去除有机物，剩余物用H2O2、H2SO4处理，使得I被氧化成I2。3海水资源的综合利用(1)从海水中提取淡水海水淡化；(2)直接利用海水进行循环冷却；(3)海水制盐；(4)从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品；(5)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料；(6)从海水中获取其他物质和能量。例请回答氯碱工业中的如下问题：(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k
14、(质量比)生成的产品。理论上k_(要求计算表达式和结果)；(2)原料粗盐中常含有泥沙和 Ca2、Mg2、Fe3、SO24 等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为Na2CO3、HCl(盐酸)、BaCl2，这 3 种试剂添加的合理顺序是_(填序号)；(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能 30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。图中X、Y分别是_、_(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_；分别写出燃料电池B中正极、负极
15、上发生的电极反应正极：_；负极：_；这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_、_。【解析】(1)根据 2NaCl2H2O=通电 2NaOHCl2H2，得出 Cl2 和 NaOH 物质的量之比为12，转化为质量比即得出答案 7180。(2)先加 BaCl2 可以除去 SO24，再加 Na2CO3 能除去引入的 Ba2和溶液中的 Ca2、Mg2、Fe3，再加入盐酸能除去引入的 CO23。(3)因 A 中电解饱和食盐水生成 H2 和 Cl2，H2 要和 B 中通入的 O2 形成燃料电池，所以 X 为 Cl2，Y 为 H2。因 B 中右端 O2 放电产生的 OH可和能够自由通过交换膜的 Na结合
16、成 NaOH，所以 a%b%。这是 H2 和 O2 组成的燃料电池，正极：12O2H2O2e=2OH；负极：H22OH2e=2H2O。【答案】(1)MCl22MNaOH718011.13 或 0.89(2)(3)Cl2 H2 a%b%12O2H2O2e=2OH H22OH2e=2H2O燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产出碱液的浓度(其他合理答案也给分)变式训练 工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示：(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_。电解槽中的阳极材料为_。(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能
17、否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？_(填“是”或“否”)。原因是_。(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是_。解析：(1)电解饱和食盐水用的是阳离子交换膜，而在食盐水中的阳离子只有H和Na，电解时，H在阴极上生成氢气，Na在外加电场作用下向阴极运动，所以通过离子膜和隔膜的是Na。由于阳极上发生氧化反应，是溶液中Cl放电生成Cl2，所以必须用惰性电极，工业上一般用钛(表面涂有钌氧化物)，也可以用石墨电极。(2)在该流程开始时向苦卤中加入硫酸，因CaSO4微溶于水，先形成CaSO4沉淀而将Ca2除去。若先制取Mg(OH)2，加入的石灰水会有部分与硫酸反应生成CaSO4而使制得的Mg(OH)2不纯净。(3)CCl4是一种易挥发、有毒的液体，所以此流程中不用CCl4萃取的方法，而是利用溴的挥发性，向得到的含溴水的海水中吹入热空气，使溴挥发出来。与萃取相比，该方法简单、实用、经济、无污染。答案：(1)阳离子(或Na)钛(或石墨)(2)否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用
