微项目海水提溴课件高一下学期化学

微项目

海水提溴

——体验元素性质递变规律的应用鲁科

溴是海水中的非金属元素。地球上99%的溴元素以Br-的形式存在于海水中，所以人们也把溴称为“海洋元素”。原料或废弃物主产物副产物预处理目标产物操作或反应操作或反应......副产品副产物原料预处理物质转化分离提纯生产条件的选择和控制反应原理核心反应获得产品工艺流程明确核心元素的存在形式（价态、状态）明确核心元素的存在形式（价态、状态）任务一：原料的预处理②海水中的溴主要以离子形式存在。常用提溴原料在浓缩过程中的含溴量如表2所示。表2常用提溴原料含溴量提溴原料天然海水晒盐后的苦卤苦卤浓缩液溴含量/（g.L-1)0.0452.8807.270【材料1】①通常海水呈弱碱性，pH=8。海水中元素分布特点：总储量大，浓度低。海水中部分离子的含量如表1所示。表1海水中部分离子的含量成分Cl-Na+Mg2+K+HCO3-SO42-Br-I-含量/（g.L-1)19.1010.621.280.380.1422.660.0670.00006任务一：原料的预处理

天然海水的中溴元素的总储量虽大，但浓度低，工业生产应选择溴含量高的苦卤浓缩液作为原料，可有效降低成本。“富集”的思想：从海水中提取资源时要先进行原料预处理，使目标元素浓度提高。从低浓度到高浓度的浓缩过程就是溴元素的“富集”。阅读【材料1】，结合海水中元素的分布特点及溴资源含量，选取工业提溴的最佳原料并说明理由。任务二：物质的转化海水提溴主要解决两个问题：将Br-转化为Br2，在分离提纯得到纯净的Br2。假如你是提溴工厂的工程师，会选择哪种氧化剂，为什么？常见氧化剂酸性高锰酸钾氯水过氧化氢溶液氧化能力强，能在酸性条件下将I⁻氧化为I₂适中，能在酸性或中性条件下将I⁻氧化为I₂强，能迅速将I⁻氧化为I₂反应条件需酸性环境（如稀硫酸）适用pH范围广需控制氯气用量，避免过度氧化。副反应可能过度氧化生成BrO₃⁻较少，副产物为水可能过度氧化价格（万元/吨）3.40.155

1.4安全性强氧化性、毒性、环境残留高浓度腐蚀性，但低毒环保剧毒、腐蚀性、副产物致癌风险任务二：物质的转化【材料2】①单质溴是一种有毒、易挥发的红棕色液体，可溶于水，易溶于有机溶剂；Br2化学性质与Cl2相似，可与水反应，与还原物质、碱性物质反应。②不同pH下氯气的用量即配氯率（实际通入氯气与理论需要需要氯气的体积比）与溶液中所得Br2的含量关系如图所示。任务二：物质的转化阅读【材料2】，分析下列问题1、为何氧化Br-前要酸化？酸化到什么程度，依据是什么？2、用哪种酸酸化？盐酸？硫酸？Br2化学性质与Cl2相似，可与水反应，与还原物质、碱性物质反应。酸化苦卤浓缩液氧化酸氯气Br2/海水低浓度如何分离溴单质？任务三：获取产品（分离提纯）表1海水中部分离子的含量成分Cl-Na+Mg2+K+HCO3-SO42-Br-I-含量/（g.L-1)19.1010.621.280.380.1422.660.0670.00006Br2【材料4】①单质溴是一种有毒、易挥发的红棕色液体，可溶于水，易溶于有机溶剂；Br2化学性质与Cl2相似，可与水反应，与还原物质、碱性物质反应。【材料3】【材料5】工业提取Br2所用卤水中溴含量约为6g/L，若用CCl4作萃取剂，当萃取率达90%时，萃取出1t海水中大约可提取0.27kgBr2，可售价约12.7元，（溴素售价市场价47000元/吨），大约需要CCl4492.4kg，约需3447元（注：工业级CCl4价格约为7000-9000元/吨）任务三：获取产品（分离提纯）阅读【材料3-5】，分析如何分离提纯溴单质？

苦卤浓缩液中众多的干扰微粒无法一一除去，需要将Br2提取出来。Br2易挥发、易溶于有机溶剂，故蒸馏与萃取均可实现Br2的分离。任务三：获取产品（分离提纯）【材料6】自20世纪60年代以来，各国国家学者都在努力研究开发适用于海水资源的提溴技术，目前主要提溴方法如表所示。任务三：获取产品（分离提纯）酸化苦卤浓缩液氧化酸氯气Br2/海水低浓度吹出空气废液Br2/空气低浓度如何将低浓度Br2从含溴空气中分离？任务三：获取产品（分离提纯）【材料7】空气吹出法是向低浓度含溴海水中通入空气将溴单质吹出，得到初级产品，但因浓度太低还需进一步浓缩。通常采用吸收剂将含溴空气中的Br2吸收浓缩。因吸收剂不同分为碱法吸收和酸法吸收两种。步骤碱法吸收酸法吸收①吸收将低浓度含Br2空气通入Na2CO3溶液，生成BrO3-、Br-和CO2用SO2水溶液吸收低浓度含Br2空气中的Br2，将其转化为Br-②二次转化将①所得吸收液用酸酸化，BrO3-和Br

-会重新生成Br2吸收液用氧化剂氧化（Cl2）【材料8】碱法吸收液中有一部分溴元素（4%—8%）不能转化为Br2，会造成一定的损失，故该方法在工业生成已基本淘汰。任务三：获取产品（分离提纯）酸化苦卤浓缩液氧化酸氯气Br2/海水低浓度吹出空气废液Br2/空气低浓度吸收HBr/H2SO4高浓度氧化SO2水溶液氯气蒸馏粗Br2H2SO4目的：重复利用硫酸，提高原子的利用率图：海水提溴的工业流程原料预处理目的研磨、搅拌浸出（水浸、酸浸、碱浸）灼烧分离提纯方法物理性质溶解性差异熔沸点不同化学性质原料浸取沉淀氧化还原加热分解通电电解增大反应物的接触面积，加快反应速率物理溶解，或与浸取液接触反应，除去不溶物，可溶性离子进入溶液除去可燃性杂质，或原料的初步转化过滤、结晶、盐析、吹出、萃取分液冷凝、升华、分馏酸浸（可除SiO2）、碱溶（可除Al及其化合物）加沉淀剂、调节pH、利用双水解加入氧化剂、还原剂（关注既可以做氧化剂又可以做还原剂的H2O2)热稳定性差的或氢氧化物受热分解离子放电顺序不同工艺流程中关键步骤生产条件的选择和控制目的反应物用量或浓度加入氧化剂或还原剂加入沉淀剂控制溶液的pH控制反应的温度适当提高浓度，提高浸取率、反应更充分、提高反应速率、平衡移动生成金属氢氧化物，除杂；抑制盐类水解；促进盐类水解生成沉淀，过滤分离反应速率的快慢；化学平衡移动；物质溶解度大小；物质分解与否；催化剂的催化效果；防止副反应发生等转化为目标产物价态；除杂转化为沉淀当堂练习1．判断正误(1)海水中Br－浓度特别小，为提高提取效率，应先将海水浓缩，或使用海水晒盐后的苦卤(

)(2)海水提溴时，氧化剂的选择应综合考虑物质氧化性强弱及生产成本(

)(3)实验室可用CCl4从溴水中提取溴单质(

)√√√当堂练习2．海水提溴的流程如图所示。下列说法错误的是(

)A．步骤②利用了溴的挥发性B．步骤④可以用双氧水代替Cl2C．步骤⑤用到的玻璃仪器只有漏斗和烧杯D．使用该法处理1m3海水最终得到18gBr2，若提取率为30%，则原海水中Br－的浓度为60mg·L－1C3．中国有广阔的海岸线，建设发展海洋经济、海水的综合利用大有可为。空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一，其工艺流程如图所示，试回答下列问题：(1)海水日晒得到的盐因为含有较多杂质，称为粗盐。为了得到精制盐，可以用______的办法除去其中的泥沙等不溶物。(2)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是__________________。(3)步骤Ⅱ中涉及的离子方程式如下，请在下面横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