資源簡介

第八章 化學與可持續發展
第一節 自然資源的開發利用 課時2
1.了解海水水資源及其利用，能準確說出海水淡化的方法。
2.掌握海水化學資源的開發和利用，能準確描述海水制鹽，海水提溴、提碘、提鎂的方法和過程。
3.了解海水綜合利用的意義。
知識點一：海水的淡化
1.認識海水資源
海洋約占地球表面積的71%
海水水資源
海水化學資源
海水生物資源
分散性
廣闊性
海水中水的儲量約為1.3×109 億噸，占地球總水量 97%
元素種類很多，總計含有80多種元素
許多元素的富集程度很低
多樣性
如：海水中金元素總含量約為50000000t（5千萬噸）但一噸海水中只含金元素0.000004g（10億分之四千克）（百分之0.000004克）
2.海水資源的特點
【思考與討論】
閱讀課本P100,海水水資源的利用主要包括哪些途徑？
直接利用海水進行循環冷卻
海水淡化
提取溴單質
制取氯化鈉
制取鎂
3.海水的淡化
主要方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法。
（1）海水的蒸餾（物理方法）
冷凝管
蒸餾燒瓶
錐形瓶
溫度計
碎瓷片或沸石
注意點：
2.冷凝水，下口進，上口出
1.溫度計水銀球位于蒸餾燒瓶支管口處
最先使用，技術成熟，但成本高
方法一：廣泛使用太陽能、風能、發電廠等工業余熱
方法二：設計了一種壓強一個比一個低的蒸發室，將它們連通在一起，當高溫海水從它們中間通過時，水就會瞬間蒸發變成水蒸氣，經冷凝成為淡水。
（2）電滲析法
成本低，但未能大量生產
（電滲析法是利用電場的作用，強行將離子向電極處吸引，致使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而制得淡水的。）
（3）離子交換法
陽離子交換樹脂:HR+Na+ = NaR+H+
陰離子交換樹脂:ROH+Cl- = RCl+OH-
H++OH- = H2O
離子交換法（目前正迅速發展，但需要不斷更新離子交換樹脂）
海水中的化學元素
海水因為量太大、面太廣，大多數元素盡管總量很大，但許多元素的富集程度很低很低。
海水淡化后的濃縮海水怎么利用?
知識點二：海水資源的利用
1.海水制鹽
⑴ 定義：從海水中提取食鹽的傳統方法稱為“鹽田法”，又稱“灘曬法”，是最簡便和經濟有效的方法。
⑵ 原理：蒸發、結晶
⑶ 過程：
海水
鹽田
飽和食鹽水
粗鹽
精鹽
風吹日曬
水分蒸發
風吹日曬
水分蒸發
引入
提純
⑷ 用途：制得的氯化鈉除食用也是生產燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸的工業原料。
如何除去NaCI溶液中少量
的Mg2+、Ca2+、?????????????????？
?
粗鹽
不溶性雜質
濾液
溶解
過濾
原則一:盡量不引入新的雜質，如不得不引入，后面應該除去原則二:為了保證除徹底，一般藥品要過量
原則三:順序要合理
BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl
BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl
NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl
試劑及添加順序:
2.海水提溴
溴是海洋元素，地球上99%的溴分布在海水中，以Br-的形式存在。
實際工業生產中，首先要先對海水中的溴進行富集
①溴在照相術中,溴化銀，碘化銀擔任感光劑的角色。
②溴化鉀、溴化鈉和溴化銨制成的三溴片,在醫學上用作鎮靜劑,消毒藥劑的紅藥水中,就含有溴和汞。
③溴乙烷、溴苯等都是常用的有機試劑,在制造著名的汽油防震劑四乙基鉛時也離不了溴。
④溴化鎢制成的溴鎢燈體積小卻非常明亮。
核心反應
Br-
Br2
如何轉化
1.如何選擇合適的氧化劑？
科學性 可行性
氧化效果好、操作簡單
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
價格（萬元/噸）
Cl2
0.155
O2
0.13（不能把Br-氧化為Br2)
KMnO4
3.4
K2CrO4
3.76
KClO3
2.7
H2O2
1.4
核心反應
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
2.如何將鹵水中的溴單質提取出來？
萃取:是利用A物質在B溶劑中的溶解能力小于在C溶劑中的溶解能力,把A物質從B溶劑提取到C溶劑里(B和C互不相溶)的分離方法。
分液:是利用兩種液體互不相溶的性質將兩種液體分離的方法。
溴是唯一在常溫呈液態的非金屬元素單質,易揮發,沸點58.76℃,紅棕色液體,在四氯化碳(一種無色有毒液體,沸點76.8℃,不浴于水,1.595g/cm3))等有機溶劑中的溶解性遠大于水中的溶解性。
Br2的水溶液
Br-
（鹵水中）
Cl2
CCl4
萃取分液
Br2的四氯化碳溶液
Br2
蒸 餾
工業上做法：“吹出法”。
其過程主要包括氧化（用氯氣氧化海水中的溴離子）、吹出（用空氣將生成的溴吹出）、吸收（用二氧化硫作還原劑使溴轉化為氫溴酸，以使其與空氣分離）、蒸餾（再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離）等環節。
【思考與討論】
請分析并討論以上生產流程，寫出氧化和吸收環節主要反應的方程式。
Br-得到濃縮
將溴從海水中吹出
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
Br2 ＋ SO2 ＋ 2H2O = 2HBr ＋ H2SO4
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
通過蒸餾、冷凝得到液溴
為什么氯氣氧化時要用硫酸酸化？
再次氯化后得到的溴水混合物與第一次氯化后有什么不同?
pH3.5氧化效果最好
富集溴，降低能耗
依據綠色化學示意圖：四氯化碳有毒，從安全和環保角度考慮不合適
為什么不用四氯化碳萃取后再蒸餾？
【學以致用海】水中提取提鎂？
3.海水中提鎂
CaCO3==CaO+CO2↑ CaO+H2O==Ca(OH)2
Mg2++Ca(OH)2==Mg(OH)2+Ca2+
Mg(OH)2+2HCl ==MgCl2+2H2O
MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑
高溫
電解
思考與交流
如何驗證海帶中含有碘元素？
海帶中含有碘元素的檢驗：
①實驗原理: 2H++2I-+H2O2=I2+2H2O 淀粉遇碘單質變藍
②實驗步驟:
蒸餾
萃取
海帶
海帶灰
溶解過濾
灼燒
含I-的溶液
稀H2SO4 H2O2
含I2的溶液
含I2的有機溶液
I2
殘渣
4.從海水中獲取能量
鈾和重水目前是核能開發中的重要原料，從海水中提取鈾和重水有一定的戰略意義。
潮汐能、波浪能等新型能源的開發和利用也是越來越受到重視。
練一練
1.海水是一個巨大的化學資源寶庫。下列關于海水開發利用的說法不正確的是（　　）
A．海水淡化的方法有：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等
B．海底多金屬結核礦含有Fe、Mn、Co、B等金屬
C．從海水中提取鎂的過程涉及化合、分解、復分解等反應類型
D．大海中含有鉀、溴、碘等元素，經過氧化還原反應才可得到鉀、溴、碘的單質
B
2.“空氣吹出法”是目前海水提溴最成熟的工業方法，部分工藝流程如圖：
下列說法錯誤的是（　　）
A．步驟③發生時溶液的酸性增強
B．溶液中Br2的濃度：Ⅰ＜Ⅱ
C．步驟②利用了溴易揮發的性質
D．使用乙醇萃取溶液Ⅱ中Br2后再蒸餾
D
3.海帶富含碘元素，在實驗室中模擬從海帶中提取碘，可經過以下實驗步驟完成，下列有關說法正確的是（　　）
A．在分液時，待下層液體完全流出后，關閉旋塞，上層液體從上口倒出
B．在上述氧化過程中發生反應的離子方程式為2I-+H2O2═I2+2OH-
C．在提取碘單質時，用酒精作萃取劑
D．在灼燒過程中使用的儀器只有酒精燈、三腳架、泥三角、燒杯、玻璃棒
A
4.目前海水提溴的最主要方法之一是空氣吹出法，其部分流程圖如下：
以下推斷不合理的是（　　）
A．熱空氣能吹出溴是利用溴易揮發的性質
B．SO2吸收溴的反應方程式：SO2+2H2O+Br2═H2SO4+2HBr
C．因為氧化性Fe3+＜Br2，所以氧化過程可選用FeCl3溶液
D．沒有采用直接蒸餾含Br2的海水得到單質溴主要是為了節能
C
5.從海水中提取鎂，可按如下步驟進行；
①把貝殼制成石灰乳；
②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，過濾，洗滌沉淀物；
③將沉淀物與鹽酸反應，結晶、過濾，干燥產物；
④冶煉③的產物得到金屬Mg。
關于提取鎂，下列說法不正確的是（　　）
A．此法的優點之一是原料來源豐富
B．進行①②③步驟的目的是從海水中提取MgCl2
C．工業生產中常用NaOH代替石灰乳作沉降劑，效果更好
D．以上提取鎂的過程中涉及的反應有分解反應、化合反應和復分解反應
C
直接利用海水進行循環冷卻
海水淡化
提取溴單質
制取氯化鈉
制取鎂
蒸餾法、電滲析法、離子交換法
吹出法

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