高中化学 2.2 海水的综合利用课件 新人教版选修2.ppt

说说海水资源的广阔性 提示海洋占地球表面积的71 具有十分巨大的开发潜力 仅以海水资源为例 海水水资源的利用和海水化学资源的利用具有非常广阔的前景 说说海水资源的多样性 提示海水中含有丰富的水资源 另外 海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物 h o cl na等11种元素超过总量的99 微量元素计80多种 虽然海水中元素种类很多 总储量很大 但富集程度却很低 海水淡化的主要方法 课题2海水的综合利用 1 2 3 蒸馏法 电渗析法 离子交换法 1 了解海水晒盐的原理与工艺 2 掌握电解饱和食盐水的反应 了解离子交换膜法制碱技术的原理 3 了解吹出法从海水中提取溴的原理和方法 4 了解海水中提取镁的原理和工艺流程 5 了解硫化氢 水双温交换法从海水中提取重水的方法 盐的种类海水含有多种盐类 以 最多 约占海水盐类总量的 还含有 等 海水晒盐的原理海水制盐以 为主 主要原理是太阳照射后 水分蒸发 达到饱和浓度时 依次以固体形态析出 笃学一海水制盐 1 2 氯化钠 80 氯化镁 硫酸钙 蒸发法 盐田法 氯碱生产的核心技术 电解氯碱工业就是以 为原料制取 和 再进一步生产一系列的化工产品 1 电解使电流通过 而在阴 阳两极引起 叫做电解 2 电解饱和食盐水电解饱和食盐水时阳极反应为 阴极反应为 电解饱和食盐水的化学方程式是 笃学二食盐资源的利用 1 naoh cl2 h2 电解质溶液 氧化还原反 反应的过程 2cl 2e cl2 2h 2e h2 食盐 1 氯碱工业完成电解反应的主体设备是 比较先进的电解制碱技术是 2 离子交换膜电解槽是由多个单元槽 组成的 每个单元槽主要由 和 等组成 2 氯碱生产的基本装置 电解槽 离子交换膜法 串联或并联 阳极 阴极 离子交换膜 电解槽框 导电铜棒 1 用氯气置换 生成 在ph为3 5的酸性条件下效果最好 在氯化之前要将海水 2 将氯化生成的br2用空气或水蒸气吹出 3 为了从空气中回收br2 还要使用还原剂 目前 比较多的是用 作还原剂 使br2转化为 再用 将其氧化得到br2 br2 so2 2h2o 2hbr h2so4 笃学三海水提溴 吹出法 氯气 空气 水蒸气 br2 氯化 br br2 吹出 吸收 so2 氢溴酸 氯气 酸化 工业规模海水提镁的一种方法是 将海水抽入 沉淀槽 如课本图2 14所示 中 加入 或用海洋中的牡蛎壳烧成石灰粉末 使海水中的镁转变成 加入 转化成 然后 得到镁和氯气 氯气可用来制盐酸 再循环使用 海水制盐分离出食盐后的 中含有mgcl2 也可以从卤水中提取镁 笃学四海水提镁 反应槽 石灰乳 mg oh 2 沉淀 mgcl2溶液 过滤 烘干 电解熔融mgcl2 卤水 盐酸 你了解海水中有哪些可以利用的资源吗 提示浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库 它不仅孕育着无数的生命 还蕴藏着丰饶的矿产 而海水本身含有大量的化学物质又是宝贵的化学资源 海水资源包括 能量 生物 化学 矿物 及空间资源 利用潮汐能量发电 各种化学物质被综合利用 海洋生物为人类提供食物和保健用品 海水还是人类未来重要的淡水来源 新的能源和人类的空间资源 海水制盐的方法主要有哪些 提示盐田法 电渗析法和冷冻法 其中盐田法是历史最悠久 最经济有效的方法 慎思1 慎思2 利用电解食盐水的反应制naoh 应采取哪些措施 为什么 提示cl2与naoh溶液能发生反应生成naclo cl2 2naoh nacl naclo h2o电解食盐水制naoh 应将几种产物分开 否则会产生其他物质 而且h2与cl2混合可能会有爆炸的危险 慎思3 氯碱工业产品只有naoh cl2和h2的说法是否正确 提示不正确 电解饱和食盐水可得到naoh cl2 h2三种产品 但氯碱工业产品是指在工业上应用电解饱和食盐水的产物所制得的产品 如应用cl2可制得产品聚氯乙烯 氯化橡胶 一氯甲烷 氯仿 氯苯等 海水中的br 的浓度太低 应如何处理 提示一般不直接用海水提溴 而是用海水晒盐后的母液提溴 慎思4 慎思5 海水中mg2 的浓度很小 如何实现mg2 的富集和分离 提示海水中mg2 的浓度很小 直接加沉淀剂不利于mg2 的沉淀 可以先把海水浓缩 再加入ca oh 2 石灰乳 使mg2 沉淀 然后过滤 慎思6 1 电解食盐水实验装置饱和食盐水 要点一 电解饱和食盐水原理 离子放电顺序及电极反应式 阴极h 优先于na 放电 2h 2e h2 还原反应 阳极cl 优先于oh 放电 2cl 2e cl2 氧化反应 实验的解释 加入酚酞试液阴极区域变红的原因 由于h 被消耗 使得该极区域oh 浓度增大 实际上是破坏了附近的水的电离平衡 由于kw为定值c h 因电极反应而降低 导致了c oh 增大而使酚酞试液变红 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的原因 潮湿的氯气可以置换出碘化钾中的碘 反应为cl2 2ki 2kcl i2 从而使淀粉变蓝 电解食盐水的总反应可表示为 2 3 4 下图中能验证氯化钠溶液 含酚酞 电解产物的装置是 例1 解析在直流电源和电解池的闭合电路中 电子从电源负极流向电解池的阴极 电解饱和食盐水 在阳极上生成cl2 可用碘化钾淀粉溶液作试剂检验cl2 在阴极上生成h2 可用向下排空气法收集 采用点燃的操作方法检验h2 在阴极区生成naoh溶液 可用酚酞试液作试剂检验naoh 答案d 用u形管 石墨电极 低碳钢电极 铅蓄电池和导线等组装电解槽 电解饱和食盐水 电解是成功的 回答下列问题 1 石墨电极上的气态产物是 低碳钢电极上的气态产物是 2 naoh生成于 填 阳极区 或 阴极区 请对你的判断作出简要的解释 3 如果将铅蓄电池的正 负极对调后再连接 电解的化学方程式是 体验1 解析在电解池中 石墨是惰性电极 它用作电解池的阳极 接电源的正极 低碳钢是活性电极 它用作电解池的阴极 接电源的负极 电解装置如右图所示 饱和nacl溶液中有na 和h 两种阳离子 h 放电能力较强 有oh 和cl 两种阴离子 cl 放电能力较强 电极反应式如下 饱和食盐水 石墨电极 阳极 4cl 4e 2cl2 低碳钢电极 阴极 4h2o 4e 2h2 4oh 或2h 2e h2 在电解的过程中 阴极区生成oh 溶液里的na 受电场力的作用移向阴极区 在阴极区生成了naoh 将铅蓄电池的正 负极对调后再连接 石墨电极 惰性电极 变成了阴极 低碳钢电极 活性电极 变成了阳极 电极反应如下 石墨电极 阴极 4h2o 4e 2h2 4oh 低碳钢电极 阳极 2fe 4e 2fe2 电解总化学反应方程式 答案 1 cl2 或氯气 h2 或氢气 2 阴极区oh 在阴极区生成 溶液里的na 受电场力的作用移向阴极区 oh 与na 在阴极区组成了naoh 1 食盐水的精制 要点二 离子交换膜法制烧碱的主要生产过程 粗盐 含泥沙 ca2 mg2 fe3 so42 等 加入naoh 除去mg2 fe3 加入bacl2 除so42 加入na2co3 除ca2 及过量的ba2 过滤加入盐酸 除去过量的co32 加热消除co2 调整ph 阳离子交换塔 精制盐水 2 主要生产过程3 原理 离子交换膜法电解原理示意图 阳极 用石墨 2cl 2e cl2 阴极 用铁 2h 2e h2 总反应式 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 通电 阴极室 阳极室 1 离子交换膜电解槽主要由阳极 用金属钛网制成 涂有钛 钌等氧化物涂层 阴极 由碳钢网制成 上面涂有镍涂层 离子交换膜 电解槽框和导电铜棒等组成 每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成 2 离子交换膜的特性 只允许阳离子通过 而阻止阴离子和气体通过 3 电解时精制的饱和食盐水进入阳极室 把纯水 加入一定量的naoh溶液 加入阴极室 4 电解的结果 在阳极室中生成cl2 在阴极室中生成h2和烧碱 4 离子交换膜法制烧碱 离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小 能连续生产 生产能力强 产品质量高 能适应电流波动 能耗低 污染小等优点 是氯碱工业的发展方向 5 优点 下列关于离子膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是 a 精制饱和食盐水注入阳极室b cl 和oh 透过阳离子膜进入阳极室c 阴极区溶液使酚酞试液显红色d 阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体解析明确离子交换膜的功能是只允许阳离子和水分子通过而不允许阴离子通过 因此cl 和oh 不能透过离子交换膜 a正确 b不正确 答案b 例2 下列说法不正确的是 a 电解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸b 电解饱和食盐水在阴极区有naoh生成c 用离子交换膜法制烧碱不会对环境造成污染d 氯碱工业产品可用于造纸 金属冶炼等行业解析电解饱和食盐水可得到naoh h2 cl2 h2 cl22hcl hcl溶于水可得盐酸 naoh可用于造纸 h2还可以用于冶炼金属 离子交换膜法制烧碱在阴极区可得到30 的naoh溶液 答案c 体验2 点燃 1 工艺流程2 主要反应原理 cl2 2br br2 2cl 要点三 海水提溴 1 纯碱吸收法 海水中的溴离子被氧化为溴单质后 用热空气或水蒸气吹出 通过na2co3溶液使溴富集后 再将得到的溶液用稀硫酸酸化 用有机溶剂萃取溴单质 发生反应 3br2 3na2co3 5nabr nabro3 3co2 5nabr nabro3 3h2so4 3br2 3na2so4 3h2o 2 so2吸收法 用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起 不易分离 用还原剂so2吸收后 再用氯气氧化hbr即得到溴单质 3 溴的吸收富集 福建有广阔的海岸线 建设海峡西岸经济区 海水的综合利用大有可为 海水中溴含量约为65mg l 1 从海水中提取溴的工业流程如下 1 以上步骤 中已获得游离态的溴 步骤 又将之转变成化合态的溴 其目的是 例3 2 步骤 通入热空气或水蒸气吹出br2 利用了溴的 a 氧化性b 还原性c 挥发性d 腐蚀性 3 以上流程 中涉及的离子反应如下 请在下面短线上填入适当的化学计量数 br2 co32 bro3 br co2 4 上述流程中吹出的溴蒸气 也可先用二氧化硫水溶液吸收 再用氯气氧化后蒸馏 写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式 5 实验室分离溴还可以用溶剂萃取法 下列可以用作溴的萃取剂的是 a 乙醇b 四氯化碳c 烧碱溶液d 苯解析 1 由于海水中br 的含量低 步骤 中获得游离态的溴后 步骤 中又将其转化为化合态的溴 其目的是富集溴 2 步骤 中用热空气或水蒸气吹出br2 主要是利用了溴的挥发性 3 利用得失电子守恒 电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式 4 溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式为 so2 br2 2h2o h2so4 2hbr 5 乙醇能与水互溶 不能用作萃取剂 答案 1 富集 或浓缩 溴 2 c 3 33153 4 so2 br2 2h2o 2hbr h2so4 5 bd 用空气或h2o g 将溴吹出 而不用ccl4萃取 因后者工艺复杂 设备投资大 经济效益低且对环境污染严重 1 向溴化钠溶液中通入适量氯气 产生的现象是 反应的化学方程式是 向碘化钾溶液中加入适量溴水 产生的现象是 反应的化学方程式是 2 由上述两个化学反应可知 氯气 溴 碘三种单质的氧化性强弱关系是 该化学反应原理 在海水的综合利用中的应用是 3 下列海产品中可以考虑用于工业上大量提取碘的是 贝壳 紫菜 鱼 海带 体验3 解析cl2与nabr br2与ki反应的化学方程式是 cl2 2nabr br2 2nacl br2 2ki 2kbr i2 br2 i2的水溶液分别呈橙色 深黄色 在反应 中cl2是氧化剂 br2是氧化产物 故氧化性cl2 br2 在反应 中br2是氧化剂 i2是氧化产物 故氧化性br2 i2 以适当的氧化剂将br i 氧化的化学反应原理可以应用于从海水中提取溴和碘 在 贝壳 紫菜 鱼 海带中 紫菜和海带中碘元素的含量较多 答案 1 溶液由无色变为橙色cl2 2nabr br2 2nacl溶液由无色变为深黄色br2 2ki 2kbr i2 2 cl2 br2 i2从海水中提取溴和碘 3 1 生产步骤 1 加熟石灰 2 过滤 3 加盐酸 4 浓缩 结晶 脱水 干燥 5 熔融电解2 工艺流程 要点四 海水提镁 1 制备石灰乳cao h2o ca oh 2 2 沉淀mg2 mg2 ca oh 2 mg oh 2 ca2 3 制备mgcl2mg oh 2 2hcl mgcl2 2h2o 4 电解mgcl2 3 主要化学反应 从海水中提纯粗盐后的母液中含有k na mg2 等阳离子 对母液进行一系列的加工可制得金属镁 1 从离子反应的角度思考 在母液中加入石灰乳所起的作用是 2 石灰乳是生石灰与水作用形成的化合物 从充分利用当地海洋化学资源 提高生产与经济效益的角度考虑 生产生石灰的主要原料是 3 电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁 下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是 填写代号 a h2b co2c 空气d o2e 水蒸气 例4 解析 1 mg oh 2难溶于水 ca oh 2微溶于水 在k na mg2 等阳离子中 mg2 与石灰乳提供的oh 反应生成mg oh 2沉淀 2 充分利用当地海洋化学资源 它暗示的是利用贝壳中的caco3生产生石灰 3 镁单质易被氧化 因此冷却镁蒸汽应在还原性的氛围中冷却 题给物质中只有h2不和mg反应 答案 1 沉淀mg2 或制取mg oh 2 2 贝壳 3 a 从海水中提取镁 正确的方法是 体验4 解析本题要求我们既要知道镁是由电解熔融的氯化镁得到的 还要知道生产中从海水中提取氯化镁的途径及原料的合理使用 即利用海边富有的贝壳资源生产氢氧化钙以变废为宝 答案d 海带中含有丰富的碘元素 其主要的存在形式为化合态 有机碘化物 经灼烧后 灰烬中的碘可转化为能溶于水的无机碘化物 碘离子具有较强的还原性 可被一些氧