海水资源的开发利用高一化学教学课件（人教版2019）

●自然资源的开发利用●化学品的合理使用●环境保护与绿色化学

资源、能源、材料、环保、健康、安全等是当今社会重要的研究主题，化学与这些主题密切相关，在其研究与应用中发挥着重要作用。

按照绿色化学思想和循环经济原则，利用化学变化可以改变原有物质的组成和结构，合成新物质，使之具有更加优异的性能:可以科学、安全、有效和合理地开发自然资源和使用各种化学品，为建设美丽家园发挥化学科学的重要价值。组织建设第一节自然资源的开发利用（第2课时海水资源的开发利用）第八章化学与可持续发展学习目标以海水资源中的氯化钠为原料，构建物质间的转化关系和思维导图。通过海水提溴工艺流程图的设计与分析，形成工业上提取物质的一般思路和方法，培养学生模型认知和证据推理的能力。从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中。海水资源水资源化学资源生物资源能源资源海洋约占地球表面积的71%海水资源的特点分散性广阔性海水中水的储量约为1.3×109

亿吨，占地球总水量97%许多元素的富集程度很低（金总含量1×106t而1t海水仅含1×10-4t）多样性元素种类很多，总计含有80多种元素阅读课本P100资料卡片了解海水资源的特点观察课本P100海水的综合利用示意图.了解海水的综合利用海水水资源的利用海水化学资源的开发利用一、海水中的水资源利用蒸馏烧瓶冷凝管牛角管

锥形瓶

温度计酒精灯冷凝水出口冷凝水进口陶土网基本实验操作1——蒸馏利用各成分的沸点不同，分离互溶液态混合物的物理分离方法。装置及仪器名称①蒸馏烧瓶不能直接加热需垫上陶土网②烧瓶中所盛液体体积一般介于蒸馏烧瓶容积的1/3~2/3之间③蒸馏时在烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，防止液体暴沸④冷凝管中水从下口进，上口出⑤温度计的水银球位于蒸馏烧瓶支管口处蒸馏操作注意事项：蒸馏法海水淡化优点：历史最久，技术和工艺比较成熟；缺点：成本较高太阳能蒸发装置原理：在阳光照射下，海水蒸发到顶棚，然后沿管道流下，收集，得淡水【小试牛刀】又被称为绿色宝库，下列关于海洋的说法正确的是（

）A．海洋约占地球表面积的71% B．海水中元素仅为有限的十几种C．蒸馏是海水淡化的唯一方法

D．海水因有腐蚀性而不能冷却循环使用A电渗析法

电渗析原理图当海水进入时，在直流电场的作用下，海水中的阴、阳离子分别向两侧定向迁移，从而实现海水变淡水的过程。电渗析法

电渗析装置优点：工艺简单、除盐率高，操作方便。缺点：消耗淡水，使水回收率低[杀敌一千自损两百]，对不带电荷的水中物质无脱除能力，如胶体、有机物、微生物、悬浮物等，因此对水质要求较严格，需要对海水先进行预处理，同时电能消耗大，组装技术要求高。所以电渗析法可用作小型海水淡化项目，大规模海水淡化工程不宜采用此法。离子交换法离子交换原理图如图所示,离子交换树脂的结构中带有许多H+和OH-，使用时H+和海水中的Na+等阳离子交换，OH-和海水中Cl-等阴离子交换，把海水中的离子留在离子交换树脂内部，被交换出的H+和OH-中和变为H2O分子流出离子交换树脂，这样达到海水淡化的目的。离子交换法优点：装置简单，对无机离子去除能力较强，离子交换树脂具有再生能力；离子交换装置缺点：净水量较小，树脂会溶解出有机物，树脂表面还会有微生物增殖，水质有起伏，树脂再生过程较慢。所以适用小型净水设备，如实验室等。反渗透法反渗透装置示意图该法是利用只允许溶剂水分子透过、不允许溶质离子透过的半透膜，将海水与淡水分隔开。【反渗透法介绍】二、海水中的化学资源利用

海水中80多种元素，最多的是O、H两种元素，再加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种总量超过99%。

其余1%为70多种含量微少的元素。被称为“元素的故乡”。【

资料卡片】P100海水成分1．海水制盐（1）定义：

从海水中提取食盐的传统方法称为“盐田法”，又称“滩晒法”，是最简便和经济有效的方法。（2）原理：蒸发、结晶（3）过程：海水盐田饱和食盐水粗盐精盐风吹日晒水分蒸发风吹日晒水分蒸发引入提纯（4）用途：制得的氯化钠除食用也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。海水日晒制盐方法适用对象实例蒸发结晶溶解度随温度变化不大的溶质降温结晶溶解度随温度下降明显降低的溶质（1）定义:在一定条件下，溶液中的溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程不饱和溶液→饱和溶液→过饱和溶液→晶体析出蒸发结晶(蒸发溶剂)降温结晶(冷却热饱和溶液)（2）方法基本实验操作2：结晶的原理及方法NaClKNO3

A溶液:NaCl(含少量KNO3)：提纯NaCl的方法是

。

B溶液:KNO3(含少量NaCI)：提纯KNO3的方法是

。蒸发结晶降温结晶【小试牛刀】2．海水提溴海水提溴的工艺流程阅读课本P101【思考与讨论】海水富集（浓缩）氧化室吹出塔吸收塔蒸馏塔冷凝器Br2酸和Cl2空气SO2和H2OCl2和H2O目标产品物质转化、分离提纯原料富集pH3.5氯气氧化效果最好问题：氯气氧化时为什么要用硫酸酸化“吹出法”海水提溴

环节作用化学方程式（或离子方程式）氧化吹出吸收蒸馏用氯气氧化海水中的溴离子用空气将生成的溴吹出用SO2作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离冷凝将气态溴转化为液态溴Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－Br2＋SO2＋2H2O＝4H+＋SO42-＋2Br－(2)具体步骤与原理如下Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－

（1）步骤①反应的离子方程式是

。

（2）步骤③反应的化学方程式是

。

从理论上考虑，下列也能吸收Br2的是

。

A.NaOH B.FeCl2C.Na2SO3 D.H2O2Br-＋Cl2＝Br2＋2Cl-SO2＋Br2＋2H2O＝H2SO4＋2HBrABC

【小试牛刀】海水中溴元素以Br-形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:

若温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低

（4）为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴?

（3）步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：

溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高。而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了。3．海带中提取碘（I2）：（1）实验步骤①会用到下列仪器中的________(填字母)。

a.酒精灯b.漏斗c.坩埚d.泥三角（2）步骤③的操作名称是________（3）步骤④中反应的离子方程式为____________________________acdH2O2＋2I-＋2H+＝I2＋2H2O过滤

【小试牛刀】海带中含有碘元素。从海带中提取碘的实验过程如下图所示：教材P106第5题（5）海带灰中含有的硫酸盐、碳酸盐等，在实验步骤____(填序号)中实现与碘分离。（4）请设计一种检验水溶液中是否含有碘单质的方法：_______________

取少量水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，观察是否出现蓝色。如果变蓝，则说明含有碘单质。

⑤（6）步骤⑥的目的是分离出碘和回收CCl4，操作方法是____，

装置选___。蒸馏

C问题：含Br2或I2的水溶液中提取溴或碘的方法是什么？基本实验操作3：萃取、分液紫红橙红如：Br2、I2在四氯化碳、苯等有机溶剂中的溶解性远大于水中的溶解性，可以用四氯化碳、苯作萃取剂把Br2、I2从水溶液中提取出来萃取：是利用A物质在B溶剂中的溶解能力小于在C溶剂中的溶解能力，把A物质从B溶剂提取到C溶剂里(B和C互不相溶)的分离方法分液：是利用两种液体互不相溶的性质将两种液体分离的方法萃取剂的选择：①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大；②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；③萃取剂与溶质不反应。【小试牛刀】下列实验中，所选装置不合理的是（

）A．用FeCl2溶液吸收Cl2，选⑤B．用苯提取碘水中的碘，选③C．分离Na2CO3溶液和CCl4，选④D．粗盐提纯，选①和②C

【小试牛刀】镁及其合金是一种用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的，其中的主要步骤如下:4．海水提取镁：

（1）为了使MgSO4转化为Mg(OH)2。试剂①可以选用_________，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应_______

（2）加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)，沉淀的方法是_______

（3）试剂②可以选用______

（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式为________________________________Ca(OH)2

过量

过滤

盐酸

MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解教材P106第6题思考：讨论1：从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？Ca(OH)2讨论2：从经济角度分析氢氧化钙的来源？(CaCO3)贝壳煅烧CaOCa(OH)2CaCO3==CaO+CO2高温CaO+H2O=Ca(OH)2如何由贝壳制得氢氧化钙？三、海水中其他资源的开发利用1．制备化工产品：制备Mg、K、I2及其他化工产品。2．获取能量物质：提取铀和重水用来开发核能。3．开发利用新型能源：潮汐能、波浪能等。

【小试牛刀】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不正确的是（）

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．从海水中可以提取铀和重水等核原料C．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值

D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能A海水资源海水化学资源的开发利用海水提镁海水提溴海带提碘海水制盐海水淡化蒸馏法、电渗析法、离子交换法海水冷却循环淡水浓缩海水海水水资源的利用课堂小结H2O2+2I-

+2H+=I2＋2H2O1．在海水资源的综合利用中，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是（）A.溴、碘单质 B.钠、镁单质C.食盐、淡水 D.烧碱、纯碱C课堂达标2.下列关于海水资源利用的认识，错误的是（

）A.海水中金、锶、碳、铜、铁等元素属于微量元素B.海底多金属结合矿含有铁、锰、钴等多种金属元素C.通过蒸馏法、电渗析法、离子交换法等可以实现海水的淡化D.海水提溴过程中溴元素依次发生氧化反应、还原反应、氧化反应A3.从海带中提取碘，设计如下实验方案，下列说法不正确的是 （）A.步骤①的操作方法：灼烧和溶解B.步骤①需要的主要仪器：坩埚和烧杯C.步骤③的试剂a必须是氧化剂D.步骤④的试剂b可选用酒精D4、海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（

）A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等