1、课题2 海水的综合利用1了解海水中盐的开发和利用，掌握电解饱和食盐水的反应，了解离子交换膜法制碱技术的原理。2了解海水提镁、提溴的主要方法步骤和原理。3了解海水提取重水的常用方法。01 基础 自主落实02 要点 系统认知03 检测 课堂达标04 演练 效果检测一、海水中盐的开发和利用1盐的种类海水中含有多种盐类，以为最多，约占海水中盐类总量的，还含有、等。2海水制盐(1)海水制盐的方法有三种，即、和。(2)目前，海水制盐的方法仍以(盐田法)为主。海水，达到饱和析出，分离后所得到的母液叫。苦卤的主要成分是、等。氯化钠80%氯化镁硫酸钙蒸发法电渗析法冷冻法蒸发法蒸发浓缩食盐晶体苦卤氯化钾氯化镁(3
2、)海水晒盐的流程可表示为：3食盐资源的利用(1)氯碱工业的原理氯碱工业就是以为原料制取、和，再进一步生产一系列的化工产品。电解饱和食盐水时阳极反应式，阴极反应式，电解饱和食盐水的化学方程式是。食盐NaOH Cl2H22Cl2e=Cl22H2e=H22NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2(2)氯碱生产的基本装置氯碱工业完成电解反应的主体设备是。比较先进的电解制碱技术是。离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的，每个单元槽主要由、和等组成。如下图所示：电解槽离子交换膜法串联或并联阳极阴极离子交换膜电解槽框导电铜棒阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网(有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子通
3、过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。，避免。防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量二、海水提溴1原理从海水中提取的溴约占世界溴年产量的。常用的方法叫，反应原理为。2提取过程(1)：氯气置换溴离子之前，要使，使 pH，用氯气置换溴离子的反应为：。1/3 空气吹出法Cl22Br=2ClBr2氯化海水酸化3.5 Cl22Br=2ClBr2(2)：当 Br被氧化成 Br2 后，用将其吹出，也可用，使溴和水蒸气一起蒸出。(3)：空气吹出的混合不易分离，常用做还原剂回收溴，再用氯气将其氧化得到溴产品，有关化学方程式是：。吹出空气水蒸气吸收溴和
4、大量的空气二氧化硫Br2SO22H2O=2HBrH2SO4、Cl22Br=2ClBr2三、海水提镁1原理海水提镁的基本反应原理可表示如下图：(1)所加试剂：，。(2)所用操作方法：，。石灰乳盐酸过滤浓缩电解2过程从海水中提取镁的过程如上述原理图所示，用离子方程式或化学方程式表示海水提镁的过程为：，MgCl2=电解 MgCl2。四、从海水中提取重水提取重水的方法有法、法、法和法等，其中常用的一种是，交换按下列反应进行：。重水 D2O 可作原子反应堆的中子减速剂和传热介质(重水堆)。Mg22OH=Mg(OH)2Mg(OH)22H=Mg22H2O蒸馏电解化学交换吸附硫化氢水双温交换法H2O(l)HD
5、S(g)HDO(l)H2S(g)要点一 食盐资源的利用氯碱工业1电解饱和食盐水原理(1)电解食盐水实验装置(如图所示)(2)原理：氯化钠溶液中存在着 Na、Cl、OH、H四种离子，通直流电后，Cl、OH向阳极移动且 Cl比 OH优先失电子放电，Na、H向阴极移动且 H比 Na优先得电子放电。阳极反应式：2Cl2e=Cl2，阴极反应式：2H2e=H2，电解饱和食盐水的反应式是 2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2。2离子交换膜法制烧碱(1)离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下图所示：离子交换膜法电解制碱的主要生产流程(2)离子交换膜法电解原理精制的饱和食盐水进入阳极室，加入 NaOH
6、 的纯水进入阴极室，通电时，水在阴极表面放电生成 H2，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NaOH，Cl则在阳极表面放电生成 Cl2，电解后的淡盐水从阳极导出。由电解槽流出的阴极液中含有 30%的 NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜；阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。(3)优点：离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业的发展方向。3电解产品及其他化工产品(1)电解食盐水后的产物 NaOH、Cl2、H2
7、 可用来制其他化工产品。如：2NaOHCO2=Na2CO3H2O(制纯碱)H2Cl2=点燃 2HCl(制盐酸)2NaOHCl2=NaClONaClH2O(制漂白剂)(2)氯碱工业的有关化工产品及应用例 1(1)在电解食盐水的过程中，与电源正极相连的电极上发生反应的电极反应式为_，与电源负极相连的电极附近，溶液的 pH_(填“不变”“升高”或“降低”)。(2)工业食盐含 Ca2、Mg2等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为_。(3)如果粗盐中 SO24 含量较高，必须添加钡试剂除去 SO24，该钡试剂可以是_。ABa(OH)2 BBa(NO3)2 CBaCl2(4)为有效地除去 Ca2、Mg2、
8、SO24，加入试剂的合理顺序为_。A先加入 NaOH，后加入 Na2CO3，再加钡试剂B先加 NaOH，后加钡试剂，再加入 Na2CO3C先加钡试剂，后加 NaOH，再加入 Na2CO3(5)脱盐工序中利用 NaOH 和 NaCl 在溶解度上的差异，通过_、冷却、_除去 NaCl。(填写操作名称)(6)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，以防止 Cl2 和 NaOH 反应。采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl2 和 NaOH 充分接触，产物仅是 NaClO 和 H2，相应的化学方程式为_。解析 本题综合性较强，既考查了电解原理的知识，又考查了粗盐提纯的知识，还涉及化学实验基本操作的
9、技能，但问题均不是很难。首先根据电解饱和食盐水的原理易知，与电源正极相连的是电解池中的阳极上发生的反应：2Cl2e=Cl2；而与负极相连的电极是阴极，发生的反应是：2H2e=H2，H的放电导致水的电离平衡被打破，使该区域的 c(OH)c(H)而呈碱性，故 pH 升高。食盐水精制过程中遵循的一般思路是将杂质离子转化为沉淀或气体而除去，但应特别注意的是 Mg2应以Mg(OH)2 沉淀的形式除去而不是以 MgCO3 的形式除去，因而 Ca2、Mg2的沉淀剂应分别为 Na2CO3 和 NaOH。考虑到除杂不要引入新杂质，若无法避免而引入了新杂质，也应该能在后续操作中容易除去，如上述 Na2CO3 的使
10、用，可在后面的操作中用稀盐酸调整溶液 pH 除去多余的 Na2CO3。因此第(3)问中适宜的钡试剂可选择 Ba(OH)2 或BaCl2，二者所含阴离子对于食盐水来说并非杂质。第(4)问考查中对于除杂试剂的加入顺序的安排，由上例可知只需保证 Na2CO3 的加入在钡试剂加入之后即可，因而 B、C均正确。第(5)问中要充分挖掘习题中信息：“NaOH 和 NaCl 在溶解度上的差异”，以及框图中的信息：“脱盐后得 NaCl 晶体和溶质的质量分数约为 50%的 NaOH 溶液”，易知最后一步操作为分离固体和液体混合物的方法过滤。而由 NaOH 溶液的浓度由 10%上升到 50%可知，冷却前的操作为蒸发
11、。第(6)问中则考查了 Cl2 与 NaOH反应的知识，已知 Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，而 NaCl 又可继续电解生成Cl2、H2 和 NaOH，故最终反应方程式为 NaClH2O=电解 NaClOH2。答案(1)2Cl2e=Cl2 升高(2)Ca2CO23=CaCO3，Mg22OH=Mg(OH)2(3)AC(4)BC(5)蒸发 过滤(6)NaClH2O=电解 NaClOH21下列关于离子膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是()A精制饱和食盐水注入阳极室BCl和 OH透过阳离子膜进入阳极室C阴极区溶液使酚酞试液显红色D阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体解析：明确离子交
12、换膜的功能是只允许阳离子和水分子通过而不允许阴离子通过，因此 Cl和 OH不能透过阳离子交换膜。答案：B要点二 海水提溴和提镁1海水提溴(1)提溴原理从海水中提取溴的方法之一是：通入氯气把溴化物氧化，然后用空气把生成的溴吹出，用 Na2CO3 溶液吸收生成的溴，生成 NaBr、NaBrO3 和 CO2，再加 H2SO4 使溴析出，这样得到的溴中可能含有少量的氯气，这些氯气可加 FeBr3 除去。上述反应的化学方程式分别为：Cl22NaBr=2NaClBr23Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO25NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O2FeBr33Cl2
13、=2FeCl33Br2(2)工艺流程2海水提镁(1)提镁原理镁是活泼的金属，不宜用热还原法制取，一般采用电解熔融 MgCl2 的方法。MgCl2主要存在于海水和光卤石中，所以制取 MgCl2 的途径是在海水或光卤中加入熟石灰，使 Mg(OH)2 析出：MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2，再用盐酸溶解 Mg(OH)2，然后将溶液浓缩，得到 MgCl2晶体，将晶体在 HCl 中加热除去结晶水，即得无水 MgCl2，然后电解熔融的 MgCl2：MgCl2=电解 MgCl2，就可得到金属镁。(2)工艺流程(3)工业生产中平衡原理的应用沉淀溶解平衡原理的应用A向海水中加入沉淀剂 Ca(O
14、H)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。B向 Mg(OH)2 沉淀中加入盐酸，使沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2 溶解。水解平衡原理的应用在 MgCl26H2O 脱水变为 MgCl2 时，由于 MgCl22H2OMg(OH)22HCl 水解平衡的存在，提供 HCl 气体环境，增大 c(HCl)，抑制了 MgCl2 的水解，避免了 Mg(OH)2的生成。例 2 以卤水为原料，用下列方法制取镁，其中可行的是()A直接电解卤水在阴极得镁B向卤水里加钠可置换出镁C卤水与石灰水混合，过滤，洗涤，取沉淀煅烧得氧化镁，用氢
15、气还原氧化镁得镁D卤水与石灰水混合，过滤，洗涤，取沉淀加盐酸溶解得 MgCl2 溶液，将溶液加热蒸发浓缩，再冷却结晶，晶体在氯化氢气氛中加热脱水得无水 MgCl2。电解熔融 MgCl2得镁解析 A 项电解，阴极生成 H2；B 项中 Na 首先与水反应，不能置换出 Mg；C 项中 H2 不能把 Mg 还原出来；所以只有 D 合理。答案 D2(1)向溴化钠溶液中通入适量氯气，产生的现象是_，反应的化学方程式是_；向碘化钾溶液中加入适量溴水，产生的现象是_，反应的化学方程式是_。(2)由上述两个化学反应可知，氯气、溴、碘三种单质的氧化性强弱关系是_；该化学反应原理，在海水的综合利用中的应用是_。(3
16、)下列海产品中可以考虑用于工业上大量提取碘的是_。贝壳 紫菜 鱼 海带解析：Cl2 与 NaBr、Br2 与 KI 反应的化学方程式是Cl22NaBr=Br22NaCl，Br22KI=2KBrI2，Br2、I2 的水溶液分别呈橙色、深黄色。在反应中 Cl2 是氧化剂，I2 是氧化产物，故氧化性 Br2I2。以适当的氧化剂将 Br、I氧化的化学反应原理可以应用于从海水中提取溴和碘。在贝壳、紫菜、鱼、海带中，紫菜和海带中碘元素的含量较多。答案：(1)溶液由无色变为深黄色 Cl22NaBr=Br22NaCl 溶液由无色变为深黄色 Br22KI=2KBrI2(2)Cl2Br2I2 从海水中提取溴和碘(
17、3)1下列关于氯碱工业产品的说法正确的是()A产量越多越好B依据用户的需求量而定C多产烧碱少产氯气D多产氯气少产烧碱解析：工业生产要综合考虑经济效益。答案：B2离子膜法制烧碱示意图如下图所示，有关说法正确的是()Aa 口进水Bb 口进精制饱和食盐水Cc 口出的是 Cl，是由 b 口进入的Dd 口出的是 H2解析：a 口进入的是精制饱和 NaCl 溶液；b 口所进是含少量 NaOH 的水；c 口出的是淡盐水；d 口出的是 H2。答案：D3从海水可获得的在常温下为液体的单质是()AMg BK CBr2 DI2解析：本题主要考查海洋中的元素及物质存在的状态，海水中除含 H、O 两种元素外，还含有 C
18、l、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr 等元素，显然可制取所要求的 4种单质，其中只有 Br2 单质为液体，故本题答案为 C。答案：C4海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；电解得到产物。下列关于提取镁的说法中，不正确的是()A此法的优点之一是原料取自大海B进行步骤的目的是富集 MgCl2C可用电解熔融氧化镁的方法制取镁D电解法冶炼金属要消耗大量的电能解析：有关反应方程式：CaCO3=高温 CaOCO2，CaOH2O=Ca(OH)2，MgCl2Ca(OH
19、)2=CaCl2Mg(OH)2，Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O，MgCl2=电解熔融MgCl2。答案：C5全球海水中溴的储量丰富，约占地球溴总储量的 99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为 65 mgL1，其工业提取法有：(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到单质溴。该方法涉及的反应有：_(写出化学方程式)；3Br23CO23=BrO3 5Br3CO2；BrO3 5Br6H=3Br23H2O。其中反应中氧化剂是_，还原剂是_。(2)空气吹出 SO2 吸收法。该方法基本同(1)，
20、只是将吹出的溴用 SO2 来吸收，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式_。(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度不同的原理来进行的，实验室中萃取用到的实验仪器名称是_，下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是_(填序号)。乙醇 四氯化碳 硝酸解析：工业提取溴的原理：将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，然后被某些溶液吸收，再提纯即可。Cl22Br=2ClBr2，溴与二氧化硫反应的化学方程式：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4，方法(3)是利用物理方法，用有机溶剂溶解，因为溴易溶于有机溶剂，作为海水中溴的萃取剂的只能是四氯化碳。答案：(1)Cl22Br=2ClBr2 Br2 Br2(2)Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(3)分液漏斗、烧杯 04 演练 效果检测