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- 2021-07-02 发布
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海水资源的开发利用
一、 学习目标
1.了解海水资源及其利用。
2.了解海水淡化的方法,掌握海水的蒸馏。
3.掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐、海水提溴、海带提碘。(重难点))
4.了解海水综合利用的重要方向。
二、海水中水资源的利用
1.海水水资源:海洋约占地球表面积的71%,海水约占地球总水量的97%。
2.海水水资源的利用类型:海水的 淡化 和直接利用海水进行循环 冷却 等。
3.海水淡化的主要方法: 蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
方法
原理
蒸馏法
将海水加热至沸腾汽化,然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水
电渗
析法
在外加直流电场作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性,使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的
离子交换法
用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子,得到去离子水
I、海水蒸馏
(1)原理:将海水加热,海水中的水分受热变成气
态(其余成分因沸点较高,不易汽化,留在烧瓶
中),经过冷凝管后又冷凝成液态水。经过蒸馏
冷凝得到的液态水即为淡水。
(2)操作步骤
连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷却水→给烧瓶加热
→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷却水→整理仪器。
(3)注意事项
①烧瓶加热时,一定要垫石棉网,防止烧瓶炸裂。
② 烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容积的2/3。
③冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出,这样冷却的效果最好。
④加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。
⑤实验前认真检查装置的气密性。
⑥当烧瓶中有少量液体时,停止加热。
⑦实验结束,应先停止加热,后停止通入冷却水。
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三、海水化学资源的开发利用
1.海水中的化学元素
(1)
(2) 特点:种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度很低。
2.海水资源的开发利用
海水中含有的各种元素的特点:种类多,总储量大,富集程度低。因此,从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。
(1) 海水制盐:海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出,因此属于物理变
化。
海水
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
相关化学反应:
NaCl +2H2O === 2NaOH + Cl2 + H2
2NaOH + Cl2 === NaCl + NaClO + H2O
H2 + Cl2 === 2HCl
(2)海水提碘:
①反应原理:海带中的碘元素主要以I-的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃
取出来。如用H2O2做氧化剂,反应的离子方程式是:2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O
②实验步骤如右图所示:海带灼烧→浸泡→过滤→氧化→萃取→提纯→碘单质
③实验注意事项:海带不要用水洗,以免洗去海带中的碘;用干海带从而易于燃烧;灼烧海带
的地方要注意通风。
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(3)海水提溴:海水提溴的主要方法是空气吹出法。
①主要流程:
I、用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。
II、向酸化的海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质:2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl
III、向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽,将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以
达到富集的目的:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
IV、向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气:2HBr+Cl2=2HCl+Br2
V、用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。
②主要反应:
Cl2+2Br-Br2+2Cl-(氧化) Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4(富集)
Cl2+2Br-Br2+2Cl-(提取)
(4)海水提镁:
①主要反应原理:
CaCO3CaO+CO2↑ CaO+H2OCa(OH)2
MgCl2+Ca(OH)2==Mg(OH)2↓+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
②工艺流程。
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四、其他能量的利用
①提取核能开发中的重要原料铀和重水 ②开发海洋药物
③潮汐能、波浪能等有待开发的新型能源
【跟踪训练】
1.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示)。
下列有关说法正确的是( )
A.大量的氮、磷废水排入海洋,易引发赤潮
B.工段③中加入盐酸溶解得到MgCl2溶液,再直接蒸发得到MgCl2·6H2O
C.在工段④⑤⑥中溴元素均被氧化
D.工段①中除去粗盐中的SO、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为Na2CO3溶液
→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
2、海洋约占地球表面积的71%,对其开发利用的部分流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.可用BaCl2溶液除去粗盐中的SO
B.从苦卤中提取Br2的反应的离子方程式为
2Br-+Cl2===2Cl-+Br2
C.试剂1可以选用石灰乳
D.工业上,电解熔融MgO冶炼金属镁
3.在空气吹出法的工艺中,有选用纯碱溶液作溴蒸
气吸收剂的,也有选用SO2作溴蒸气吸收剂的,下
列有关说法正确的是( )
A.两种吸收过程中,Br2只作氧化剂
B.只有SO2吸收过程发生了氧化还原反应
C.用纯碱溶液作吸收剂时,纯碱既不是还原剂也不是氧化剂
D.用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
4.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在,实验室从海藻中提取
碘的流程如下:
(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称:①______,③________。反应②的离子方程式为
_______________________________________________________________。
(2)为使海藻中I-转换为含碘的有机溶液,实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、
圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器,尚缺少的玻璃仪器是________。
(3)从含碘的有机溶液中提取碘,还要经过蒸馏,指出下列蒸馏装置(如图
所示)中的错误之处:_____________________________________。
(4)进行蒸馏操作时,使用水浴加热的原因是________________,最后晶
态碘在________中。
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