高二化学海水中盐的开发和利用

2海水的综合利用,第一课时海水中盐的开发和利用,1了解海水的主要成分。2了解海水中盐的开发和利用。3掌握食盐资源的利用。,一、海水制盐1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。2海水晒盐的原理海水制盐以 为主，主要原理是 。,氯化钠,80%,氯化镁,硫酸钙,蒸发法(盐田法),太阳照射后，,水分蒸发，达到饱和浓度时，依次以固体形式析出,3盐田选择的条件盐田必须符合的条件有三个： ； ； 。,有平坦空旷的海滩，潮汐落差大,气候干燥、多风、少雨,远离江河入海口,4晒盐的步骤(1)苦卤是指 ，主要成分是 、 等。(2)海水晒盐的流程可表示如下：,分离食盐晶体后所得到的母液,氯化钾,氯化镁,二、食盐资源的利用1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。,NaOH,Cl2,H2,食盐,电解质溶液,氧化还原,反应的过程,(2)电解饱和食盐水电解饱和食盐水时阳极反应式 ，阴极反应式 ，电解饱和食盐水的化学方程式是 。2氯碱生产的基本装置(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 ，每个单元槽主要由 、 、 、 和 组成。,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,电解槽,离子交换膜法,串联或并联组成的,阳极,阴极,离子交换膜,电解槽框,导电铜棒,一、电解饱和食盐水原理如何除去海水中的Ca2、Mg2、SO42等离子？选择适当的试剂和操作顺序。学生交流【提示】(1)可选用以下常见试剂：NaOH、Na2CO3、BaCl2和盐酸。,(2)加入试剂的顺序有三种：先加NaOH，后加BaCl2，再加Na2CO3，最后用稀盐酸调节pH；先加BaCl2，后加Na2CO3，再加NaOH，最后用盐酸调节pH；先加BaCl2，后加NaOH，再加Na2CO3，最后用盐酸调节pH。,用惰性电极电解电解质溶液时，阴、阳离子的放电顺序如何？师生互动【提示】用惰性电极电解时，阳离子的放电顺序：AgCu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K(和金属活动顺序刚好相反)；阴离子的放电顺序 ：S2IBrClOH含氧酸根离子。,电解食盐水实验装置请你阐述有关原理，写出电极反应式及总反应方程式。,下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(),【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,【点评】弄清阴阳两极产物，会用合适的物质来检验产物。阳极产物的判断首先要看电极材料，如果是活性电极(金属活动顺序中Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不失电子。,1某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如右图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl,【解析】该题可根据题干提供的要求，通过读图判断直流电源如何连接才能达到制得消毒液的目的。上端的电极如果接通电源正极，通电电解时，产生氯气，氯气由玻璃导管直接排放到大气中，污染环境。如果电源的正极接通下方的电极，下端产生氯气，上端产生氢气和氢氧化钠，氢气由玻璃导管直接排出，氯气向上运动的过程中，被氢氧化钠吸收后，生成次氯酸钠溶液。【答案】B,二、离子交换膜法制烧碱 离子交换膜的基本构造、特性及其作用分别是什么？学生交流【提示】(1)基本结构为离子交换膜电解槽单元槽：由阳极(钛网)、阴极(碳钢网)、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等组成。(2)离子交换膜的特性：只允许阳离子通过，且阻止阴离子和气体通过。(3)离子交换膜的作用：可防止H2和Cl2混合发生爆炸；防止Cl2与NaOH反应生成NaClO影响烧碱质量。,离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下图所示：请你简要回答离子交换膜电解原理。,师生互动【提示】离子交换膜法电解原理精制的饱和食盐水进入阳极室，加入NaOH的纯水进入阴极室，通电时，水在阴极表面放电生成H2，Na穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含NaOH，Cl则在阳极表面放电生成Cl2，电解后的淡盐水从阳极导出。由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜；阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。,氯碱产品只有NaOH、Cl2和H2的说法是否正确？离子交换膜制碱技术有何优点？学生交流【提示】(1)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所得产品聚氯乙烯、氯化橡胶、一氯甲烷、氯仿、氯苯等。(2)优点：离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、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。,氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。(1)写出电解饱和食盐水的电极反应式和总的反应式：阳极：_，阴极：_，总反应式：_。(2)离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是_ _。阴极一般用碳钢网制成。离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是_ _ _ _。,(3)为使电解饱和食盐水的速率加快，下列措施可行的是()A增大阴极碳钢网面积B提高饱和氯化钠溶液的温度C加大阴极与阳极间的距离D提高电解时的直流电源电压(4)如果将某离子交换膜电解槽的电解时的电压增大到原来的2倍；电解时的电流增大到原来的2倍；电解时的温度从30 提高到60 ，则电解速率一定会达到原来2倍的是_，解释其原因：_。,当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会变化，电流不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30 提高到60 时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流增大到原来的2倍时，单位时间内流过电路的电荷量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍。,(4)当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会变化，电流不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30 提高到60 时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流增大到原来的2倍时，单位时间内流过电路的电荷量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍【点评】本题主要考查使用离子交换膜电解饱和食盐水的原理。,2.离子交换膜法制烧碱示意图如下图所示，有关说法正确的是(),Aa口进水Bb口进精制饱和食盐水Cc口出的是Cl，是由b口进入的Dd口出的是H2【解析】a口进入的是精制饱和NaCl溶液；b口进入的是含少量NaOH的水；c口出的是淡盐水；d口出的是H2。【答案】D,20世纪90年代以来，发达国家氯碱产品结构发生了巨大的变化，即以强劲的加速度向高技术化、高附加值化、精细化、专用化方向挺进。精细化工是世界氯碱工业发展的前沿，已成为氯碱企业激烈竞争的焦点，成为氯碱企业21世纪的制胜战略，世界氯碱工业已由通用化工时代跨入“精细化工时代”。我国“九五”、“十五”规划及2010年远景目标纲要也明确指出我国化学工业要大力走精细化道路。对我国氯碱企业而言，来自国内外的竞争和挑战日益激烈，由于精细化工对资源的依赖性小、投资少、见效快、附加值高、利润大、出口创汇率高，因此发展精细化工成为我国氯碱企业实现经济增长方式根本性转变的关键。,思考：如何通过食盐来生产烧碱和氯气？还可生产哪些化工产品？,1下列关于氯碱工业产品的说法正确的是()A产量越多越好B依据用户的需求量而定C多产烧碱少产氯气 D多产氯气少产烧碱【解析】工业生产要综合考虑经济效益。【答案】B,2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BCl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不能透过离子交换膜。A正确，B不正确。【答案】B,3在氯碱工业中，原料盐中的杂质离子危害很高，能破坏离子膜，以下对Ca2、Mg2、Fe3、SO42除去顺序不合理的是()ABaCl2、NaOH、Na2CO3 BBaCl2、Na2CO3、NaOHCNaOH、BaCl2、Na2CO3 DNa2CO3、BaCl2、NaOH【解析】阳极发生氧化反应，反应式为2Cl2e=Cl2，故阳极需用惰性电极，阴极则不必。惰性金属阳极比石墨阳极在耐腐蚀性、节电等方面性能更好。【答案】B,4海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D利用潮汐发电是将化学能转化为电能,【答案】C,5下列每一方框中的字母代表一种反应物或生成物：,物质A跟B反应生成物质E、F和G；物质C跟D反应生成物质I，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上表所示。请填写下列空白。(1)物质H的分子式是_。(2)反应的化学方程式是_ _。(3)反应的化学方程式(须注明反应条件)是_ _。,6海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和加工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表第_族。(2)目前，国际上使用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经冷却而得到高纯度的淡水。由此可判断蒸馏法是_(填“物理变化”或“化学变化”)。,(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品。反应式为：食盐H2ONaOHH2Cl2(未配平)，该反应中食盐的化学式是_；利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1 000 t，最少需消耗食盐_t。(可能用到的相对原子质量：Na：23，Cl：35.5，H：1，O：16)(4)近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧