資源簡介

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第八章 化學與可持續發展
人教版高中化學必修第二冊
第一節 自然資源的開發應用
第2課時 海水資源的開發利用
金屬礦物
海水資源
化石燃料
海水的特點
廣闊性：海水中水的儲量約為1.3×109 億噸，占地球總水量 97%
多樣性：元素種類很多，總計含有80多種元素
分散性：許多元素的富集程度很低
如：海水中金屬元素總含量約為5千萬t，但1t海水中只含金屬元素0.000004g（百分之0.000004克）
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
海水資源的開發利用
任務一 海水水資源的利用
直接利用海水進行循環冷卻
海水淡化
海水水資源
電滲析法
反滲透法
蒸餾法
離子交換法
電滲析法
離子交換法
蒸餾法（最先使用，技術成熟，但成本高）
反滲透法
任務一 海水水資源的利用
海水蒸餾的原理
直形冷凝管
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
3.加熱時，蒸餾燒瓶要墊上石棉網
4.液體量是燒瓶容積1/3 ～ 2/3
任務一 海水水資源的利用
廣泛使用太陽能、風能、發電廠等工業余熱
設計一種壓強一個比一個低的蒸發室，連通在一起，當海水通過時，水就會瞬間蒸發變成水蒸氣，經冷凝成為淡水。
工業中的蒸餾海水淡化
任務一 海水水資源的利用
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。）
電滲析法的原理
任務一 海水水資源的利用
離子交換法的原理
目前正在迅速發展，但需要不斷更新離子交換樹脂
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
任務一 海水水資源的利用
反滲透法的原理
利用孔徑比1 nm還小的半透膜濾去鹽分來制取淡水。利用只允許溶劑水分子透過、不允許溶質離子透過的半透膜，將海水與淡水分隔開。
成本較低
任務二 海水化學資源的利用
海水制鹽
（1）氯堿工業
（2）制鈉和氯氣
（3）制鹽酸
鹽田
海水
飽和食鹽水
引入
日曬風吹
析出粗鹽
食用鹽
氯堿工業
精制
蒸發結晶
（4）制漂白粉
（5）制純堿
(侯氏制堿法)
2NaCl+2H2O ══ 2NaOH + H2↑ +Cl2↑
電解
Cl2+H2 ══ 2HCl
點燃
2Cl2+2Ca(OH)2 ══ CaCl2 + Ca(ClO)2 +2H2O
2NaHCO3 ═ Na2CO3+H2O↑+CO2↑
△
NaCl+H2O+NH3+CO2 ═ NaHCO3↓+NH4Cl
任務二 海水化學資源的利用
海水提溴
核心反應
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
地球上99%的溴分布在海水中，以Br-的形式存在。要對海水中的溴進行富集。
Br-
Br2
氧化
如何選擇合適的氧化劑？
可行 氧化效果好 便宜 無污染
任務二 海水化學資源的利用
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
任務二 海水化學資源的利用
自然界提取物質的一般工業流程和思維方法
工業原料
中間產物1
中間產物2
目標產品
富集
轉化
①酸堿性
②氧化性
①除去雜質②提純產物
分離提純
任 務
核心問題
原料
產品
如何分離出產品？
物料是否能夠循環使用？
原料預處理
物質轉化
產品分離
如何選取原料？
如何處理原料？
1、從資源、成本角度考慮；
2、從反應速率、提高效率角度。
1、從元素價態的角度分析是否需要選取氧化劑或還原劑？
2、從成本、環保的角度選取最合適的試劑。
根據目標產物的性質及含量，選取合適的分離提純方法。
如何控制反應條件？
如何選取氧化劑？還原劑？
知識、方法
任務二 海水化學資源的利用
海水提碘
稀硫酸
過氧化氫溶液
灼燒
加水
加熱
溶解
過濾
CCl4
蒸餾
海帶灰
海帶
懸濁液
濾液
碘水
碘的CCl4溶液
單質碘
操作1
操作2
操作3
操作4
操作5
試劑1
試劑2
萃取
分液
生物
富集
海水
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
或Cl2
任務二 海水化學資源的利用
海水制鎂
海水
石灰乳
鹽酸
CaO
貝殼
水
煅燒
Mg(OH)2
MgCl2溶液
蒸發結晶
MgCl2·6H2O
脫水
MgCl2晶體
電解
Mg
Cl2
H2
HCl
Mg2＋＋Ca(OH)2==Mg(OH)2↓ + Ca2+
Mg(OH)2＋2HCl==MgCl2＋2H2O
知識總結
海水資源
海水化學資源的開發利用
海水提鎂
海水提溴
海帶提碘
海水制鹽
海水淡化
蒸餾法、電滲析法
離子交換法、反滲透法
海水冷卻循環
淡水
濃縮海水
海水水資源的利用
海水能源資源的利用
潮汐能、波浪能等

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