(人教版)高中必修2化学课件41(第2课时)海水资源的开发利用

化学与自然资源的开发利用第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源第四章第2课时海水资源的开发利用第四章新情境•激趣入题1新知识•预习探究2新思维•名师讲堂3新考题•随堂自测4新提升•达标作业5新视点•专家博客6新情境•激趣入题•海洋是人类可持续发展的重要基地。浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。•开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资金短缺和环境恶化等一系列难题的可靠途径。在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。我国大陆海岸线长达18000km，海岛海岸线长达14000km，这为我们开发利用海水资源提供了良好的自然条件。那么，海水的开发利用都包括哪些方面呢？你知道怎样才能开发出海洋中的这些资源吗？新知识•预习探究•●学习目标•1．了解海水资源及其利用。•2．了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏。•3．掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提溴，海带提碘。•●新知预习•1．海水水资源的利用•(1)海水水资源的利用主要包括________________和____________________________等。•(2)海水淡化的途径及方法：从海水中提取________或从海水中把__________出去都可以达到淡化海水的目的。淡化的方法主要有____________、______________、____________等。海水的淡化直接利用海水进行循环冷却淡水盐分离蒸馏法离子交换法电渗析法•2．海水化学资源的开发利用•海水中溶解和悬浮着大量的_______和_______，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、Br、Sr等13种元素超过总量的__________；其他为微量元素，总计含有____多种元素，虽然海水中的元素种类______，总储量__________但富集程度却__________。无机物有机物99%80很多很大很低•(1)海水制盐•从海水中制得的NaCl除用于食用外，还用作__________。•(2)海水提溴•在预先经过酸化的浓缩海水中用氯气置换溴离子使之成为_____单质，其离子方程式为：________________________。工业原料溴Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－•3．海水中能量的开发和利用•(1)从海水中提取核能开发的重要原料____和__________。•(2)__________、__________等是有待开发的新型能源。铀重水潮汐能波浪能•●自主探究•1．在海底发现的大量多金属核矿是人类重要的金属资源，思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么？体会保护金属资源的重要意义。请将你的看法同大家交流。•提示：目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入使用更面临许多问题。除了成本比陆地高以外，还存在破坏生态环境等问题。有资料表明，开采海底矿藏作为一个产业将在2010年至2030年才能形成。•2．进行海水的蒸馏实验时应注意哪些事项？•提示：①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，防止液体暴沸；•②蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3，也不能少于1/3；•③冷凝管中冷却水从下口进，从上口出；•④温度计的水银球在支管口部。新思维•名师讲堂•海水资源的开发利用•●思维导图•●教材点拨1．海水资源的广阔性在浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源、药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。•2．海水资源的特点•(1)多样性：由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素超过总量的99%。•(2)分散性：虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。•3．海水资源的利用•(1)直接利用海水进行循环冷却等。•(2)海水淡化：通常从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。•(3)常见的海水淡化方法及原理淡化方法原理蒸馏法将海水加热至105℃，蒸发汽化，然后使蒸汽冷凝得到蒸馏水电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法•温馨提示：海水淡化中蒸馏法设备简单、易操作，但是耗能大，成本较高。将发电厂等工业余热用于海水淡化是一种经济合理的途径。•4．海水中化学资源的开发利用•(1)海水制盐•①方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。•②原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。•③食盐用途相关化学反应：氯碱工业：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑制盐酸：H2＋Cl2=====点燃2HCl制漂白剂：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O•(2)从海带中提取碘•实验探究实验步骤实验现象结论或解释①取3g左右的干海带，把干海带表面的附着物用刷子刷净(不要用水冲洗)，用剪刀剪碎后，用酒精润湿，放入坩埚中。点燃酒精，灼烧海带至完全成灰烬，停止加热，冷却②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10mL蒸馏水，搅拌、煮沸2～3min，过滤得无色透明溶液碘在海带中不是以碘单质形式存在③在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1mLH2O2溶液，观察现象溶液由无色变为深黄色化学方程式：2KI＋H2O2＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O，I2的水溶液为深黄色④取少量上述滤液，加入几滴淀粉溶液，观察现象溶液变为深蓝色I2遇淀粉变蓝色温馨提示：(1)海带中含有碘元素的检验①关键反应的反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O②实验步骤及证明方法(2)海带中提碘①流程海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质②主要的化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2(4)从海水中提取溴工艺流程：海水――→除去悬浮杂质――→浓缩――→氧化剂氧化――→提取Br2(g)。•实验步骤：实验操作化学方程式①浓缩：用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化②氧化：向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl③富集：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Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4④提取：向吸收塔中的溶液通入适量的氯气，Cl2将HBr氧化得到产品溴2HBr＋Cl2===Br2＋2HCl⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里的溴单质(5)海水中提取镁：海水(含MgCl2)――→CaOH2①Mg(OH)2――→HCl②MgCl2(aq)――→结晶MgCl2·6H2O――→HCl③△MgCl2――→电解④Mg。有关反应的化学方程式：①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O③MgCl2·6H2O=====HClMgCl2＋6H2O④MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑•5．海水资源的综合利用•(2014·试题调研)从淡化海水中提取溴的流程如图所示，下列有关说法错误的是()•●典例透析•A．X为SO2气体，也可将SO2换成Na2SO3•B．设备Y为蒸馏塔•C．在提取溴的过程中一定有Br－被氧化•D．工业上每获得1molBr2，需要消耗Cl2的体积最多为44.8L(标准状况下)•【解析】选项A，Br2也能被Na2SO3溶液吸收形成Br－。选项B，Br－先被Cl2氧化为Br2，然后经蒸馏得到Br2蒸气。选项C，海水中Br－被氧化为Br2以及吸收塔内都发生了Br－被氧化的反应。选项D，根据选项C分析可知，两步反应都发生Cl2氧化Br－的反应，考虑到氯气部分溶于水等因素，实际生产中工业上每获得1molBr2，需要消耗Cl2的体积大于44.8L(标准状况下)。•【答案】D•(2014·经典习题选萃)海带是海洋中的一种褐藻，海带中含有丰富的碘，是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验，操作步骤如下：•①取3g左右干海带，除去表面杂质，剪碎，用酒精润湿，放在坩埚中灼烧成灰，冷却；•②将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水，搅拌，煮沸2～3min，使可溶物质溶解，过滤；•③向滤液中滴入几滴硫酸，再加入约1mLH2O2溶液，观察现象；•④取少量上述所得溶液，滴加几滴淀粉溶液，观察现象；•⑤向③剩余的滤液中加入1mLCCl4，振荡静置，观察现象；•⑥向加有CCl4的溶液中加入NaOH溶液，充分振荡后，将混合液的下层液体放入指定的容器中。•请回答下列问题：•(1)海带中碘元素是________(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”)，步骤①中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗，原因是________________________________•______________________________________________；•(2)可说明海带中含有碘的现象有__________________•______________________________________________；•(3)操作⑤叫做________。操作⑥的目的是__________•______________________________________________。•【解析】海带中碘元素以碘离子的形式存在，且易溶于水，为防止碘元素的损失，除去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗；实验中④步中加入淀粉溶液后变蓝；⑤步中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作⑤是萃取碘水中的碘，操作⑥是为了回收CCl4。•【答案】(1)碘离子防止碘元素的损失•(2)④步中加入淀粉溶液后变蓝；⑤步中下层液体呈紫红色•(3)萃取回收CCl4•1．除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气，应该采用的方法是()•A．加入适量的KI溶液•B．通入溴蒸气•C．加氢氧化钠溶液•D．加入适量的溴化钠溶液•答案：D•●变式训练•点拨：A项Cl2和Br2均与KI反应且引入了I2杂质；B项，溴蒸气无法除去氯气；C项，氯气和液溴均能与氢氧化钠反应；D项发生反应：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，既除去了氯气，又不会引入新的杂质。•2．某课外小组将灼烧海带的灰浸泡后过滤，得到澄清的滤液，他们设计了如下几个方案，你认为能证明海带灰中含有碘元素的是()•A．取适量滤液，蒸干，观察是否有紫色固体生成•B．取适量滤液，加入苯，振荡、静置，苯层无色，证明不含碘元素•C．取适量滤液，向其中加入淀粉溶液，无明显现象，证明不含碘元素•D．取适量滤液，加入酸化的H2O2，再加入淀粉溶液，呈蓝色，证明含有碘元素•答案：D•点拨：海带灰中碘元素以I－形式存在，应先加入氧化剂将其氧化为I2，再加入淀粉溶液检验。•物质分离的几种方法•●思维导图•物质的分离是指通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开(要还原成原来的形式)，分别得到几种比较纯净的物质。•1．蒸馏法：适用于分离互溶，但沸点不同的液态混合物。如酒精与水的分离、海水淡化等。•(1)主要仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝器、锥形瓶。•●教材点拨•(2)装置图(如下图)。•(3)注意事项：•①蒸馏烧瓶需垫石棉网加热或水浴加热。•②蒸馏烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的1/2。•③需向蒸馏烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。•④温度计的量程应高于馏分的最高沸点，要使温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。•⑤若对馏分在冷凝器里用自来水冷却，自来水要从冷凝器的水口的低口进、高口出。•2．结晶法：适用分离各组分均溶于水，但溶解度随