化學(xué)2《海水的綜合利用》(新人教版選修)

高中《化學(xué)》新人教版選修2系列課件化學(xué)與技術(shù)

2.2《海水的綜合利用》教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與能力1．掌握氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學(xué)原理；2．了解海水的綜合利用，認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學(xué)原理。探究建議：1．收集資料：海水資源的綜合利用。2．查閱有關(guān)氯堿工業(yè)發(fā)展的資料，討論科學(xué)技術(shù)對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展所起的作用。

課時(shí)劃分：兩課時(shí)課題2海水資源的綜合利用

浩瀚的海洋是個(gè)巨大的資源寶庫(kù)，它不僅孕育著無(wú)數(shù)的生命，還孕育著豐富的礦產(chǎn)，而海水本身含有大量的化學(xué)物質(zhì)，又是寶貴的化學(xué)資源

海水中儲(chǔ)有大量的化學(xué)物質(zhì)，儲(chǔ)量可觀的就有80多種化學(xué)元素，其中70多種可以被人類提取利用，海洋是地球上最大的礦產(chǎn)資源庫(kù)。全世界每年都要從海洋中提取大量的食鹽、鎂、溴、碘、鉀等有用物質(zhì)，海水素有“液體工業(yè)原料”之美譽(yù)。一、海水中鹽的開發(fā)與利用結(jié)晶池蒸發(fā)池1.海水制鹽海水制鹽主要有蒸發(fā)法、電滲析法和冷凍法，目前已蒸發(fā)法（鹽田法）為主2、食鹽資源的利用氯堿工業(yè)：以食鹽為原料，通過(guò)電解飽和食鹽水的方法制取NaOH、Cl2、H2，再進(jìn)一步生產(chǎn)一系列的化工產(chǎn)品的工業(yè)。食鹽是人類生活不可缺少的物質(zhì)，也是重要的化工原料，化學(xué)工業(yè)中的相關(guān)產(chǎn)品，大多以食鹽為原料。如氯堿工業(yè)。（1）電解飽和食鹽水反應(yīng)原理

陰極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2Cl-=H2↑

+Cl2↑

+2OH-

電解2H2O+2NaCl=H2↑

+Cl2↑

+2NaOH電解思考？上述裝置的弱點(diǎn)：1.H2和Cl2

混合不安全2.Cl2會(huì)和NaOH反應(yīng)，會(huì)使得到的NaOH不純工業(yè)生產(chǎn)中，為避免上述幾種產(chǎn)物混合，需要使反應(yīng)在特殊的電解槽中進(jìn)行。(2)離子交換膜法制燒堿1、生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陽(yáng)極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物)

陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層)

陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。2、離子交換膜的作用：

(1)防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸

(2)避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量1．用什么方法除去泥沙？2．用什么試劑除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？3．所用試劑只有過(guò)量才能除凈這些雜質(zhì)，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？思考：請(qǐng)參考P34資料卡片，自學(xué)食鹽水的精制粗鹽水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）過(guò)量BaCl2Ba2++SO42-=BaSO4Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+BaSO4Ca2++CO32-=CaCO3Ba2++CO32-=BaCO3CaCO3BaCO3過(guò)量Na2CO3Mg2+、Fe3+、CO32-Mg2++2OH-=Mg(OH)2Fe3++3OH-=Fe(OH)3過(guò)量NaOHFe(OH)3Mg(OH)2OH-、CO32-精制食鹽水氯堿工業(yè)產(chǎn)品飽和食鹽水氫氣氯氣氫氧化鈉鹽酸漂白劑有機(jī)合成、冶煉金屬等合成農(nóng)藥有機(jī)合成等造紙、玻璃、肥皂、紡織等

1、氯化工業(yè)上從海水中提取溴時(shí)，首先通氯氣于pH為3.5左右曬鹽后留下的苦鹵(富含Br-離子)中置換出Br2。

二、海水提溴Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

----吹出法

2、吹出然后用空氣把Br2吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得較濃的NaBr和NaBrO3溶液：

3CO32-+3Br2=5Br-+BrO33-+3CO2↑

3、吸收用還原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)镠Br，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

思考：海水是一種混合溶液，其中主要含有哪些離子？Cl-、

Na+、

Mg2+、

Ca2+、

SO42-、

Ｋ＋……海水中鎂的總儲(chǔ)量為2.1×1015t，具有開發(fā)利用的價(jià)值，目前世界上生產(chǎn)的鎂60%來(lái)自海水。三、海水提鎂思考：１、如何實(shí)現(xiàn)Mg2+

的富集和分離？可以加入一種試劑使Mg2+

沉淀２、是不是直接往海水中加沉淀劑？不是，因?yàn)楹Ｋ械腗g2+

的濃度很小，直接加沉淀劑不利于Mg2+

的沉淀，而且會(huì)增大沉淀劑的用量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑３、從綜合角度考慮選用哪種試劑作沉淀劑好？Ca(OH)2思考：如何由貝殼制得氫氧化鈣？貝殼(CaCO3)煅燒CaOCa(OH)2１、從沉淀效果看，澄清石灰水比氫氧化鈉效果差得多，如何解決這一矛盾？３、如何制得無(wú)水MgCl2

？４、由MgCl2

到Mg究竟用還原法還是電解法好？思考：用石灰乳代替石灰水先加鹽酸反應(yīng)，再濃縮得MgCl2?6H2O晶體，然后再將MgCl2?6H2O晶體在HCl氣氛中加熱脫水即可得無(wú)水MgCl2

由于鎂本身比較活潑，用還原法比較困難，工業(yè)上常使用電解熔融的氯化鎂得到鎂２、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)由Mg(OH)2到Mg的可能途徑。CaOMg(OH)2MgCl2?6H2OMgCl2MgＭgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)

=

Mg+Cl2通電

過(guò)濾，加鹽酸

加熱

電解海水母液b

c煅燒

a濃縮貝殼石灰乳

a

；

b

；

c

。MgCl2溶液[練習(xí)]根據(jù)討論，在下列方框中填入合適的物質(zhì)的化學(xué)式完成工業(yè)上用海水提鎂的工藝流程，并寫出a、b、c三個(gè)步驟的化學(xué)方程式：濃縮制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大?；瘜W(xué)法：制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大?；瘜W(xué)法：制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大?；瘜W(xué)法：制備重水有兩種方法，蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大。化學(xué)法：制備重水有方法：蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水；電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大?；瘜W(xué)交換法：吸附法：四、從海水中提取重水

氘是氫的同位素，符號(hào)為1H或D。氘的原子核除包含一個(gè)質(zhì)子外，比氫多了一個(gè)中子。氘的化學(xué)性質(zhì)與氫一樣，但是一個(gè)氘原子比一個(gè)氫原子重一倍，所以叫做“重氫”。氫二氧一化合成水，重氫和氧化合成的水叫做“重水”，分子式為D2O。重水主要賦存于海水中，總量可達(dá)250億噸。重水現(xiàn)在已是核反應(yīng)堆運(yùn)行不可缺少的輔助材料，也是制取氘的原料。2重水可以通過(guò)多種方法生產(chǎn)。然而只有兩種方法已證明具有商業(yè)意義：水-硫化氫交換法（和氨-氫交換法。

水-硫化氫交換法是基于在一系列塔內(nèi)（通過(guò)頂部冷和