高二化学海水的综合利用1

,新课标人教版课件系列,高中化学选修2,2.2海水的综合利用,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,课题2 海水资源的综合利用,第一课时,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，还孕育着丰富的矿产，而海水本身含有大量的化学物质，又是宝贵的化学资源,海水中储有大量的化学物质，储量可观的就有80多种化学元素，其中70多种可以被人类提取利用，海洋是地球上最大的矿产资源库。全世界每年都要从海洋中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质，海水素有“液体工业原料”之美誉。,一、海水中盐的开发与利用,结晶池,蒸发池,盐是人类日常生活中的必需品，也是很多工业部门的原料之一，而海盐又是盐的主要来源之一。 海水制盐的方法主要有三种，即：盐田法、电渗析法和冷冻法。盐田法历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛采用。,2、食盐资源的利用,氯碱工业,以食盐为原料制取NaOH Cl2 H2 再进一步生产一系列的化工产品的工业,动手、动脑：分析图2-9所示实验，溶液中离子的运动，两极的电极反应式,（1）电解饱和食盐水反应原理,阴极： 阳极：总反应：,2H+ + 2e- = H2,2Cl- -2e- = Cl2,思考？上述装置的弱点：,1.H2和Cl2 混合不安全2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯,1离子交换膜电解槽的简单构造如何?2离子交换膜的作用是什么?3工业制碱的简单生产流程怎样?,思考：,(2)离子交换膜法制烧碱,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,1、生产设备名称：离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物) 阴极：碳钢网(有镍涂层) 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。2、离子交换膜的作用： (1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量,(3)生产流程,1用什么方法除去泥沙？2用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？3所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？,思考：,粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）,Ba2+ + SO42- =BaSO4,Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+,BaSO4,Ca2+ + CO32- = CaCO3Ba2+ + CO32- = BaCO3,CaCO3BaCO3,Mg2+、Fe3+、CO32-,Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3,Fe(OH)3Mg(OH)2,OH-、CO32-,精制食盐水,电解食盐水思考：,（1）以惰性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，观察实验现象？（2）以活性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，观察实验现象？ 由此可得出什么结论？,活性材料作电极阴极上，阳离子的放电顺序同惰性电极阳极上，电极材料的溶解,氯碱工业,饱和食盐水,氢气,氯气,氢氧化钠,盐酸,漂白剂,冶炼金属等,合成农药等,造纸、玻璃、肥皂、纺织等,课题2 海水资源的综合利用,第二课时,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：,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：,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 -,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 -,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,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,思考：如何由贝壳制得氢氧化钙？,贝壳(CaCO3),CaO,Ca(OH)2,、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。,CaO,Mg(OH)2,MgCl26H2O,MgCl2,Mg,Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,思考：电解产生的Cl2怎么处理？,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）,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,四、Mg条与氮气的反应,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（）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉淀物（）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物（）将产物熔融后电解关于提取镁，下列说法中不正确的是（ ）、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,2、分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是 （ ） A、C B、 MgO C、MgCO3 D、Mg3N2,C,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,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3 750104 t固体物质，其中除氯化钠约3 000104 t外，镁约450104 t，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6710-3 mL/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0.06 10-6，属于微量元素。,钾在海水中的总量为500 1012 t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45108 t，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200108 t重水。,提取,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：,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