資源簡介

(共35張PPT)
第一節 自然資源的開發利用
第2課時
第八章 化學與可持續發展
2
海水制鹽
1
海水淡化
3
本節重難點
海水提溴
4
本節重難點
海水制鎂
地球表面海洋面積占到71%，海洋是人類千萬年來取之不盡、用之不竭的巨大資源寶庫。其中的水資源和其他化學資源具有十分巨大的開發潛力。
你知道海洋中有哪些資源嗎？
海水中的化學元素
由于與巖石、大氣和生物的相互作用，海水中溶解和懸浮著大量的無機物和有機物。海水中含量最多的O、H兩種元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素，其總含量超過99%，其他元素為微量。雖然海水中元素的種類很多，總儲量很大，但許多元素的富集程度卻很低。例如，海水中金元素的總儲量約為5×106 t，而1t海水中金元素的含量僅為4×10-6g。海洋還是一個遠未充分開發的巨大化學資源寶庫。
總量巨大但濃度極低，要耗費大量能源和時間進行富集、分離和提純
海水中水的儲量約為1.3×1018 t，約占地球上總水量的97％。地球上的水資源很豐富，但可供人類使用的淡水僅占地球總水量的0.3%，且在時間和空間上分布不均衡。淡水資源的短缺勢必會制約社會的發展，那么，采用什么方法可以解決淡水危機呢？
海水水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進行循環冷卻等。
海水中最多的物質
海水淡化-蒸餾法
蒸餾是根據液態混合物中各成分的沸點不同進行分離的一種方法。通過蒸餾的方法可得到凈化程度較高的水。
一、海水淡化
蒸餾法
示意圖
原理：蒸餾是根據液態混合物中各成分的沸點不同進行分離的一種方法。通過蒸餾的方法可得到凈化程度較高的水。同時蒸餾法也可分離沸點相差較大的液體混合物，也可除去水等液體中難揮發或不揮發的雜質。
(直形冷凝管)
(蒸餾燒瓶)
(錐形瓶)
(加入碎瓷片的目的：防止液體暴沸 )
蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較成熟，成本較高
①
冷凝水下進上出
溫度計的水銀球位于蒸餾燒瓶支管口出
牛角管
【思考】
（1）為什么冷卻水通入方向與被冷凝蒸氣流向相反？
為了使蒸餾出的蒸氣與冷卻水長時間充分接觸，帶走盡可能多的熱量。
（2）為什么溫度計水銀球的頂端要與圓底燒瓶支管下沿處于同一水平線
對于蒸餾來說，只有精確控制蒸餾的溫度才能達到分離提純的目的，而蒸餾燒瓶支管口的溫度正是被蒸餾變為氣體某組分的溫度，故溫度計水銀球頂端要與圓底燒瓶支管下沿處于同一水平線
一、海水淡化
②電滲析法
示意圖
原理：在外加直流電場作用下，利用離子交換膜對溶液中離子的選擇透過性，使溶液中陰、陽離子發生離子遷移，分別通過陰、陽離子交換膜而達到除鹽或濃縮的目的。
示意圖
原理：利用孔徑比1 nm還小的半透膜濾去鹽分來制取淡水。利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，將海水與淡水分隔開。在通常情況下，淡水通過半透膜擴散到海水一側，從而使海水一側的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個過程為滲透。此時，海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。
一、海水淡化
③反滲透法
一、海水淡化
④ 離子交換法
示意圖
原理：利用離子交換樹脂的活性基團與鹽水中的陽離子和陰離子進行交換，除去海水中鹽分制取淡水的方法，也就是說離子交換樹脂將海水中的“離子”幾乎全部“截流”了。
典例1.海水淡化可使用蒸餾法。如圖所示為以自來水為原料制取蒸餾水的實驗裝置,
請回答下列問題。
(1)圖中的兩處明顯錯誤
①　　　　　　　　　;
②　　　　　　　　　。
(2)儀器A的名稱是　　　　　,
儀器B的名稱是　　　　。
(3)實驗時A中除加入自來水外,
為防止液體暴沸還需加入少量　　　　。
溫度計的水銀球插入液體中
冷卻水進出口方向反了
蒸餾燒瓶
碎瓷片(或沸石)
直形冷凝管
二、直接利用海水進行循環冷卻
服務于火電廠、核電廠的循環冷卻
結論：海中含有的鹽主要是
________________
海水中水的儲量約為1.3×1018 t，約占地球上總水量的97％。海水水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進行循環冷卻等。
三、海水中的物質提取
含量最多的非金屬離子
含量前兩位的金屬離子
NaCl、MgCl2
1、海水制鹽
目前，從海水中提取食鹽的方法主要為“鹽田法”(也稱“太陽能蒸發法”)，這是一種古老而至今仍廣泛沿用的方法。
鹽田
鹽田法提取食鹽的過程
先將海水(或海邊地下鹵水)引入蒸發池，經日曬蒸發水分到一定程度時，導入結晶池，再曬就會逐漸析出食鹽來。這時得到的晶體就是我們常見的“粗鹽”。剩余的液體稱為母液(也稱“苦鹵”) 。
“鹽田法”提取食鹽的工藝流程
海水
蒸發池
結晶池
粗鹽
母液
1、海水制鹽
氯化鈉的應用
氯堿工業
制鈉和氯氣
制鹽酸
制漂白劑(84)
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
電解
2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑
電解
H2＋Cl2 2HCl
點燃
從海水中制得的氯化鈉除了供食用，還作為化工原料用于生產燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等。
工藝流程
通常將 加入海水或鹵水中，沉淀出 ，該物質再與 反應生成 ，電解 狀態的 ，就能制得金屬鎂。
石灰乳
氫氧化鎂
鹽酸
氯化鎂
氯化鎂
熔融
上述轉化過程中發生的化學反應主要有：
MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2↓+CaCl2
Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O
MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
通電
石灰乳
鹽酸
脫水
海水或鹵水
氫氧化鎂
MgCl2溶液
MgCl2 6H2O
MgCl2
Mg(OH)2
MgCl2
Mg
鎂
電解
Mg
2、海水提鎂
2、海水提鎂
2、海水提鎂
海水中本來就有氯化鎂，為什么不直接通電？而是要經過“MgCl2→Mg(OH)2→ MgCl2”這樣的過程來獲取MgCl2呢？
所加鹽酸是否要過量？目的是什么？如果過量，如何除去？
要過量，目的是保證Mg(OH)2完全反應，過量的稀鹽酸加熱蒸發即可除去。
問題1
除去其它雜質，將MgCl2富集起來。
問題2
問題3
為什么不用NaOH代替Ca(OH)2，怎樣得到Ca(OH)2？你能用流程圖表示嗎？
NaOH價格貴，Ca(OH)2 價格便宜且容易得到。工業上可以利用高溫煅燒貝殼得到所需要的Ca(OH)2。
貝殼(含CaCO3)
CaO
流程圖：
高溫煅燒
水
石灰乳
請同學們回顧所學內容，回答下列問題：
飛機
導彈
火箭
人們提取海水中的化學元素，來制備有多種用途的物質。如廣泛用于火箭、導彈和飛機制造業的金屬鎂，就是利用從海水中提取的鎂鹽制取的。
因此鎂也被稱為“國防金屬”。
溴及其化合物在醫藥、農藥、染料和阻燃劑等的生產中有廣泛應用。
溴是海洋元素，地球上99%的溴元素分布在海洋中，
以Br -的形式存在。海水中的溴元素含量約為67mg/L。
CF2ClBr
二氟一氯一溴甲烷
思考：如何從海水中提取溴？
3、海水提溴
3、海水提溴
工藝流程
海水
濃縮海水
(Cl-)
吸收塔用SO2吸收
濃縮海水
(Cl-、Br2)
Br-
SO42-
濃縮
酸化
通入Cl2
(氧化)
通入熱空氣或水蒸氣(吹出)
反應后
富集溴
通入Cl2
(提取)
Br2
Cl-
蒸餾
分離
溴單質
海水曬鹽和海水淡化的過程中Br-得到濃縮
Cl2+2Br- = 2Cl-+Br2
Br2+SO2+2H2O=H2SO4 +2HBr
向經過酸化的濃縮海水中通入Cl2，將Br-氧化為Br2
利用溴的揮發性，通入熱空氣或水蒸氣，吹出的溴蒸氣用SO2吸收
Cl2+2Br- = 2Cl-+Br2
3、海水提溴
1. 從淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有關說法不正確的是（ ）
A.X試劑可用Na2SO3飽和溶液
B.步驟Ⅲ的離子反應：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C.工業上每獲得1 mol Br2，需要消耗Cl2 44.8 L
D.步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾
C
4、海水提碘
增強H2O2的氧化性；抑制I2與水反應。
注意事項：1.海帶不能水洗，以免洗去其中的 I 元素。
2.海帶可提前用酒精潤濕以充分灼燒。
(1)海帶中提碘
①工藝流程：海帶→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質。
②主要的化學反應原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
請同學們回顧所學內容，判斷正誤：
問題1
海洋約占地球表面積的71%，因此地球不缺水，人類可以任意使用，不用節約(　　)
海水淡化的方法中，蒸餾法成本最低(　　)
海水中含量最多的兩種元素為Na元素和Cl元素(　　)
可以通過電解飽和食鹽水的方式獲取金屬鈉和氯氣(　　)
除了從海水中獲取淡水和化學物質外，其他就沒有什么價值了(　　)
問題2
問題3
問題4
問題5
1.在海水資源的綜合利用中，不需要化學變化就能夠從海水中獲得的物質是( )
A.溴、碘單質 B.鈉、鎂單質
C.食鹽、淡水 D.燒堿、純堿
C
2.我國歷來十分重視海水資源的綜合利用，下列有關海水綜合利用的說法正確的是( )
A.利用潮汐發電是將化學能轉化為電能
B.海水蒸發制海鹽的過程中發生了化學變化
C.海水中含有溴元素，只需經過物理變化就可以得到溴單質
D.從海水中可以得到MgCl2，電解熔融MgCl2可制備Mg
D
3. 海水中溴元素以Br－形式存在，工業上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖所示：
(1) 步驟①反應的離子方程式是________________________。
(2) 步驟③反應的化學方程式是_______________________________。
(3) 從理論上考慮，下列物質也能充分吸收Br2的是_____(填字母)。
A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O
2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr
ABC
(4)步驟⑤蒸餾過程中，溫度應控制在80～90 ℃。溫度過高或過低都不利于生產，若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水分增加；若溫度過低，則___________
______________。
溴不能完全
蒸出，產率低
4.海洋又被稱為綠色寶庫，下列關于海洋的說法正確的是（ ）
A．海洋約占地球表面積的71% B．海水中元素僅為有限的十幾種
C．蒸餾是海水淡化的唯一方法 D．海水因有腐蝕性而不能冷卻循環使用
5.下列說法不正確的是（ ）
A．海洋是一個遠未完全開發的巨大化學資源寶庫
B．海水中金元素的儲存量很大，但它的富集程度卻很低
C．從海水中可以提取鈾和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均為微量元素，但仍有提取的價值
6.從海水中提取鎂的工藝流程可表示如下，下列說法不正確的是（ ）
A．用此法提取鎂的優點之一是原料來源豐富
B．步驟⑥電解MgCl2溶液得到金屬Mg
C．制備過程中產生的氯氣可以用來制備鹽酸，循環使用
D．上述工藝流程中涉及化合、分解和復分解反應
7.從海帶中提取碘單質，相關實驗步驟如下：
①灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；
②在濾液中滴加稀H2SO4及適當的氧化劑，然后加入幾滴某溶液；
③用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；
④海帶灰轉移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾。
（1）合理的步驟順序是：________________（將步驟的序號填入空格內）。
（2）適當的氧化劑是：___________，反應的離子方程式是：________________________。
（3）證明含碘的操作及現象是：_________________________________________________。
③①④②
H2O2
2I- + 2H+ + H2O2 === I2 + 2H2O　
取步驟②后的溶液于試管中，滴入淀粉溶液，溶液變藍
過濾
蒸發濃縮、降溫結晶
c
化學資源
海洋中的資源的分類
動力資源
海水淡化
海水制鹽
礦產資源
生物資源
海水提溴
海水制鎂
海水資源的開發利用
第一節
自然資源的開發利用
第2課時

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