课题2　海水的综合利用

2020/5/12,巴东县第三高级中学,1,第二章化学与资源开发利用,第二节海水的综合利用,第2课时,选修2化学与技术,2020/5/12,巴东县第三高级中学,2,教学目标,知识与能力：1掌握氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理；2了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。教学重点、难点：氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理。探究建议：1收集资料：海水资源的综合利用。2查阅有关氯碱工业发展的资料，讨论科学技术对促进生产力发展所起的作用。课时划分：两课时,海水的综合利用,2020/5/12,巴东县第三高级中学,3,电解饱和食盐水反应原理,阴极：阳极：总反应：,2H+2e-=H2,2Cl-2e-=Cl2,复习,海水提溴,2020/5/12,巴东县第三高级中学,4,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,复习,海水提溴,2020/5/12,巴东县第三高级中学,5,1、氧化工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为3.5左右晒盐后留下苦卤(富含Br-离子)中置换出Br2。,二、海水提溴,Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,海水提溴,2020/5/12,巴东县第三高级中学,6,2、吹出然后用空气把Br2吹出，再用Na2C03溶液吸收，即得较浓的NaBr和NaBrO3溶液：3CO32-+3Br2=5Br-+BrO33-+3CO2最后，用硫酸将溶液酸化，Br2即从溶液中游离出来：5Br-+BrO33-+6H+=3Br2+3H2O,3、吸收用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr，再用氯气将其氧化成溴产品。,Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4,Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,海水提溴,2020/5/12,巴东县第三高级中学,7,思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？,Cl-、Na+、Mg2+、Ca2+、SO42-、,结合海水资源的特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际意义？在提取过程中又可能会面临怎样的困难？,三、海水提镁,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,8,思考：,、如何实现Mg2+的富集和分离？,可以加入一种试剂使Mg2+沉淀,、是不是直接往海水中加沉淀剂？,不是，因为海水中的Mg2+的浓度很小，直接加沉淀剂不利于Mg2+的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂,、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？,Ca(OH)2,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,9,思考：如何由贝壳制得氢氧化钙？,贝壳(CaCO3),CaO,Ca(OH)2,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,10,、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何解决这一矛盾？,、如何制得无水MgCl2？,、由MgCl2到Mg究竟用还原法还是电解法好？,思考：,用石灰乳代替石灰水,先加盐酸反应，再浓缩得MgCl26H2O晶体，然后再将MgCl26H2O晶体在HCl气氛中加热脱水即可得无水MgCl2,由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁,、请设计由Mg(OH)2到Mg的可能途径。,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,11,CaO,Mg(OH)2,MgCl26H2O,MgCl2,Mg,Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,12,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,13,思考：电解产生的Cl2怎么处理？,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,14,探究一：取一小段除去氧化膜的镁条投入盛有一定量稀盐酸的试管中；现象：结论或化学方程式：,镁条逐渐溶解，有大量气体产生,Mg+2HCl=MgCl2+H2,探究二：取一小段除去氧化膜的镁条投入滴有酚酞的水中；现象：结论或化学方程式：,有气体产生，滴有酚酞的水溶液变红（但比钠与水反应缓和得多）,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,15,探究三：取一根除去氧化膜的镁条，点燃后插入充满CO2的的集气瓶中。现象：结论或化学方程式：,燃着的镁条在CO2中继续燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，在集气瓶的内壁有黑色固体附着,探究四、Mg条与氮气的反应,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,16,1、海水中含的MgCl2是Mg的重要来源之一,从海水中提镁，可按如下步骤进行：（1）将贝壳制成石灰乳（2）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉（3）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物（4）将产物熔融后电解关于提取镁，下列说法中不正确的（）.此法的优点之一是原料来源丰富.进行（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取MgCl2.第四步会产生氯气D.以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,17,2、分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是（）A.CB.MgOC.MgCO3D.Mg3N2,C,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,18,小结,、海水中的化学元素的存在与利用,、海水提镁的工艺流程,、镁的性质,、镁的用途,海水提镁,2020/5/12,巴东县第三高级中学,19,四、从海水中提取重水,海水中溶存着80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值。据计算，每立方千米海水中含有3750104t固体物质，其中除氯化钠约3000104t外，镁约450104t，钾、溴、碘、钍、钼、铀等元素也不少。,中国海域,镁在海水中含量很高，仅次于氯和钠，居第3位。,溴的浓度较高，平均为6710-3mL/L，地球上99以上的溴都储存在海水里，故溴有“海洋元素”之称。,碘在海水中的浓度只有0.0610-6，属于微量元素。,钾在海水中的总量为5001012t以上。海水中所含钾的储量远远超过钾盐矿物储量。,铀海水中的总量非常可观，达45108t，相当于陆地储量的4500倍。,一吨海水中所含重水的核聚变反应，可释放出相当于256t石油燃烧所产生的能量。,重水核聚变反应可释放出相当能量，海水中约有200108t重水。,提取,从海水中提取重水,2020/5/12,巴东县第三高级中学,20,氘是氢的同位素。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要赋存于海水中，总量可达250亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。,制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水；电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。化学法：,从海水中提取重水,2020/5/12,巴东县第三高级中学,21,重水可以通过多种方法生产。然而只有两种方法已证明具有商业意义：水-硫化氢交换法（和氨-氢交换法。水-硫化氢交换法是基于在一系列塔内（通过顶部冷和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之间的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化氢中迁移。氘被浓缩了的硫化氢气体或水从第一级塔的热段和