資源簡介

(共30張PPT)
8.1.2 自然資源的開發利用
海水資源的開發利用
核心素養目標
1. 宏觀辨識與微觀探析
能從宏觀上認識海洋是巨大的化學資源寶庫，知曉海水資源開發利用的
主要方向；從微觀角度理解海水中各種元素的存在形態及相互作用。
2. 科學探究與創新意識
通過對海水提溴工藝流程的分析與討論，培養學生設計實驗方案、分析
實驗步驟、書寫離子方程式等科學探究能力。
3. 科學態度與社會責任
培養學生嚴謹、認真的科學態度，在分析海水資源利用的過程中，尊重
科學事實和數據；使學生認識到海水資源開發利用對保障國家資源安全、促
進可持續發展的重要意義，增強社會責任感。
學習重難點
重點：
1. 海水資源開發利用的主要方式，包括海水淡化、海水制鹽及以食鹽為
原料的化工生產。
2. 海水提溴的工藝流程及涉及的化學反應。
3. 海水中化學元素的種類、含量特點及資源價值。
難點：
1. 理解海水提溴過程中各步驟的原理和作用，以及如何利用氧化—還原
反應實現溴元素的富集和提取。
2. 從資源綜合利用和可持續發展的角度，思考海水資源開發利用的新策
略和面臨的挑戰。
新課導入
同學們，地球被稱為 “藍色星球”，因為海洋約占地球表面積的 71% 。海洋就像一個巨大的寶藏庫，蘊含著豐富的資源。想象一下，在廣闊的海洋中，不僅有各種各樣的生物，還有我們生活中不可或缺的食鹽，以及在工業、醫藥等領域有著重要作用的溴等物質。
1. 海洋資源的分類
海洋能源資源
潮汐發電、溫差發電等
海洋生物資源
海魚、海帶、紫菜食用、珊瑚等
礦產資源
海底礦沙、可燃冰等
海洋資源
化學能源
提取食鹽、石膏、鹵水、淡水等
2. 海水資源的特點
廣闊性
海洋約占地球表面積的71%，其中水的儲量約為1.3×1018t，約占地球總水量的97%。
多樣性
海水中溶解和懸浮著大量的無機物和有機物，其中含量最多的O、H兩種元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca等11種元素，其總含量超過99%。其他元素為微量。
分散性
許多元素的富集程度很低，例如，海水中金元素的總儲量約為5×106 t，而 1 t海水中金元素的含量僅為4×10-6g
1
2
3
3. 海水淡化——蒸餾法
原理：利用混合液體中各組分沸點不同，使低沸點組分蒸發，再冷凝以分離整個組分的操作過程。
放沸石：防止爆沸
液體量是燒瓶容積1/3 ～ 2/3
溫度計水銀球處于支管口附近
冷凝水逆流
易錯提醒
1、蒸餾燒瓶須墊石棉網加熱或水浴加熱(防止溫度過高且能
使溶液受熱均勻)。
2、蒸餾燒瓶所盛液體不能超過燒瓶容量的三分之二，不能
少于三分之一。
3、須向蒸餾燒瓶中加幾粒沸石或幾片碎瓷片，以防液體爆沸。
4、溫度計的量程應高于餾分的最高沸點，要使溫度計的水
銀球與蒸餾燒瓶支管口持平。
5、冷凝管內冷卻水走向：下口進，上口出。與蒸汽流向相反，
更有利于蒸汽的冷卻。
3. 海水淡化——電滲析法
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。
3. 海水淡化——電滲析法
電源
氯化鈉水溶液
水
陰離子交換膜
陽離子交換膜
4. 海水制鹽
原理：蒸發、結晶。
過程：
海水
引入
鹽田
日曬風吹
水蒸發
飽和食鹽水
日曬風吹
水蒸發
析出粗鹽
提純
精鹽
4. 海水制鹽——制鹽的應用
（1）制鈉：
（2）制純堿：
（3）氯堿工業：
5. 海水提溴——吹出法
世界上99%的溴以Br -的形式存在于海水中，因此溴也被稱為“海洋元素”。
5. 海水提溴——吹出法
濃縮
海水曬鹽和海水淡化后的母液中Br- 得到濃縮
1
氧化
氧化海水中的Br- Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-
2
吹出
Br2易揮發，利用溴的揮發性，通入熱空氣將溴從海水中吹出，進入吸收塔
3
吸收
用SO2作還原劑富集溴 Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4
4
蒸餾
用Cl2將氫溴酸氧化為Br2，蒸餾分離出溴蒸氣
Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-
5
思考討論
1. 上述轉化過程中，兩次用到氯氣，均發生反應：
Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-，設計這兩步操作的目的是什么？
將Br-轉變為Br2是海水中提取溴的關鍵反應，但第一次氧化后海水中的Br2含量仍很低，需要將溴富集。
《富集：從大量母體物質中搜集欲測定的痕量元素至一較小體積，從而提高其含量至測定下限以上的這一操作步驟。（即提高目標物質的濃度）》
思考討論
2. 有人說第一步通入氯氣氧化后直接用有機溶劑萃取出溴即可，你認為其建議是否合理？
不合理，直接萃取單質溴不僅需要大量的萃取劑，還會造成一部分溴流失，使成本增加。
3. 為什么要用硫酸酸化后，再通氯氣？
酸化可抑制Cl2、Br2與水反應，提高Cl2的利用率。
6. 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
思考討論
1. 海水中本來就有氯化鎂，為什么不直接通電？而是要經過上述過程來獲取MgCl2呢？
除去其它雜質，將MgCl2富集起來。
2. 所加鹽酸是否要過量？目的是什么？如果過量，如何除去？
鹽酸要過量，保證Mg(OH)2完全反應；過量的稀鹽酸加熱蒸發即可除去。
7. 海水提碘
海水
海帶
海帶灰
懸濁液
含I-濾液
碘水
碘的CCl4溶液
單質碘
生物
富集
灼燒
浸泡
過濾
稀硫酸
H2O2或Cl2
CCl4
萃取
分液
蒸餾
萃取
又稱溶劑萃取或液液萃取，亦稱抽提，是利用系統中組分在溶劑中有不同的溶解度來分離混合物的單元操作。即，是利用物質在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數的不同，使溶質物質從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中的方法。
分液
利用兩種液體互不相溶的性質將兩種液體分離的方法。
萃取劑的選擇
（1）溶質在萃取劑中的溶解度比在原溶劑中大；
（2）萃取劑與原溶劑不反應、不相溶；
（3）萃取劑與溶質不反應。
儀器——分液漏斗
分液漏斗分為球型、梨型等多種樣式，梨型分液漏斗的頸比較短，常用做萃取操作的儀器；球型分液漏斗的頸比較長，多用于制氣裝置中滴加液體的儀器。
課堂小結
1. 許多國家十分重視海水資源的綜合利用，不需要化學變化就能夠從海水中獲得的物質是（ ）
A．氯、溴、碘
B．鈉、鎂、鋁
C．燒堿、氫氣
D．食鹽、淡水
隨堂練習
D
2. 從海帶中提取碘的實驗過程中，涉及下列操作，其中正確的是（ ）
隨堂練習
D
3. 海水開發利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是（ ）
A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴
B．粗鹽可采用除雜和重結晶等過程提純
C．工業生產中常選用NaOH作為沉淀劑
D．富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質溴，再用SO2將其還
原吸收
隨堂練習
C
4. 下列關于海水資源綜合利用的說法正確的是（ ）
A．可用海水曬鹽的方法提取海水中的淡水資源
B．只通過物理變化即可提取海水中的溴
C．從海水中可以提取NaCl，可電解NaCl溶液制備Na
D．利用海水、鋁、空氣發電是將化學能轉化為電能
隨堂練習
D
5. 溴及其衍生物是制藥業和制取阻燃劑、鉆井液等的重要原料，空氣吹出法是海水提溴的常用方法，其工藝流程如圖所示，回答下列問題:
隨堂練習
（1）在實驗室若想達到步驟①的目的，需要的儀器有：酒精燈、三腳架、 。
（2）步驟②為工業上電解飽和食鹽水制Cl2，該過程還同時生產
(填化學式)。
（3）步驟④通入熱空氣吹出Br2，利用了溴的 (填標號，下同)；步驟⑤中SO2為吸收劑，利用了SO2的 。
A. 氧化性 B.還原性 C.揮發性 D.漂白性
隨堂練習
蒸發皿、玻璃棒
NaOH、H2
C
B
（4）步驟⑥中反應的離子方程式為 。
（5）步驟⑦蒸餾過程中，蒸氣冷凝后得到下層為液溴、上層為溴水的混合物，繼續分離它們的操作名稱是 。
（6）提取溴單質，采用蒸餾“溴水混合物 II”而不是蒸餾“溴水混合物 Ⅰ”，請說明原因 。
。
隨堂練習
2Br－ ＋ Cl2 = Br2 ＋ 2Cl－
分液
將“溴水混合物l"轉變為“溴水混合物II”
是Br2的濃縮過程，可提高效率減少能耗、降低成本。
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