高中化学第八章化学与可持续发展第一节第2课时海水资源的开发利用课件新人教版必修第二册 34页

第 2 课时 　 海水资源的开发利用 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 蒸馏实验中 , 除酒精灯、锥形瓶和牛角管外 , 还需要的玻璃仪器有 蒸馏烧瓶 、 冷凝管 , 温度计水银球应处于 蒸馏烧瓶的支管口处 , 冷凝管中水流的方向是 下口进 , 上口出 。 2 . 氯气、双氧水 分别 将碘离子 (I - ) 氧化成单质碘 (I 2 ) 的离子方程式为 3 . 工业上冶炼镁采用 电解 法 , 反应的化学方程式为 知识铺垫 新知预习 自主测试 一、海水资源 1 . 海洋约占地球表面积的 71%, 海水中水的储量约占地球总水量的 97% 。 2 . 海水中的化学元素 知识铺垫 新知预习 自主测试 二、海水资源的开发利用 1 . 主要包括海水淡化和直接利用海水进行 循环冷却 等。海水淡化的方法主要有 蒸馏 法、 电渗析 法和 离子交换 法等。 【微思考 1 】 蒸馏法淡化海水有何优、缺点 ? 提示 优点是技术和工艺比较成熟 , 缺点是成本较高。 2 . 海水制盐 (1) 氯化钠除供食用外 , 还可用于生产 烧碱 、 纯碱 、钠、氯气、氢气、 盐酸 等。 (2) 在传统海水制盐的基础上 , 还可从海水中制取 镁 、 钾 、 溴 及其他化工产品。 3 . 从海水中还可提取 铀 和重水 , 获得 潮汐能、波浪能 等新型能源。 知识铺垫 新知预习 自主测试 三、海水提溴 1 .“ 吹出法 ” 提溴过程 【微思考 2 】 上述过程中有两次氧化 , 都是用氯气将溴离子氧化为溴 , 这样做的目的是什么 ? 提示 富集溴。 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . 海水提溴工艺流程示意图 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 海洋约占地球表面积的 71%, 所以地球上不缺水 , 人类可以随意使用水资源 , 不必节约 B. 海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法 C. 海水淡化的各种方法中 , 蒸馏法的成本最低 D. 以上说法都正确 答案 : B 解析 : 地球表面海水多 , 淡水少 , 许多国家面临着淡水资源的危机 , 故不可以随意浪费水资源 ,A 项错误 ; 海水淡化中蒸馏法的成本较高 ,C 项错误。 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . 从海水中提取的溴约占世界溴年产量的 , 从海水中提取溴的主要步骤可表示为 ( 　　 ) A. 氧化 → 吸收 → 吹出 → 蒸馏 B. 氧化 → 吹出 → 吸收 → 蒸馏 C. 吹出 → 氧化 → 吸收 → 蒸馏 D. 吹出 → 吸收 → 氧化 → 蒸馏 答案 : B 解析 : 从海水中提取溴 , 先用 Cl 2 将溴离子氧化为溴单质 , 再用空气吹出生成的溴 , 用 SO 2 作还原剂使 Br 2 转化为氢溴酸 , 最后用 Cl 2 将氢溴酸氧化为 Br 2 后蒸馏分离。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 海水提溴 问题探究 从海水中提取溴元素连续发生以下三个反应 : ① Cl 2 +2Br - === Br 2 +2Cl - ② Br 2 +SO 2 +2H 2 O === 2HBr+H 2 SO 4 ③ Cl 2 +2Br - === Br 2 +2Cl - (1) 海水中溴元素是以溴离子形式存在 , 只发生反应 ① 就得到单质溴 , 为什么还设计 ②③ 两步反应 ? (2) 反应 ② 中溴发生什么反应 , 表现出溴单质的什么性质 ? 提示 (1) 使溴进一步富集。 (2) 溴发生还原反应 , 表现氧化性。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识拓展 1 . 海水提溴生产流程图 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 海水提溴主要过程 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 素能应用 典例 1 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 : (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 Br 2 的是 　　　　 。   A.NaOH B.FeCl 2 C.Na 2 SO 3 D.H 2 O 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (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   　 。   (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 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : (1)2Br - +Cl 2 === Br 2 +2Cl - (2)SO 2 +Br 2 +2H 2 O === H 2 SO 4 +2HBr 　 ABC (3) 若温度过高 , 大量水蒸气随溴蒸出 , 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)“ 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 解析 : (1)2Br - +Cl 2 === Br 2 +2Cl - ,(2)SO 2 +Br 2 +2H 2 O === 2HBr+H 2 SO 4 ; 只从理论上考虑 ,NaOH 具有强碱性 , 能吸收 Br 2 ,Fe 2+ 、具有强还原性 , 也能吸收 Br 2 , 但 Br 2 在水中的溶解度较小 , 用水不能将 Br 2 充分吸收。 (3) 温度过高 , 大量水蒸气随溴蒸出 , 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)“ 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。经过 “ 空气吹出、 SO 2 吸收、 Cl 2 氧化 ” 等步骤实际上是将溴水浓缩了。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 1 从海水中可以提取溴 , 但得到的液溴中常常溶有少量氯气 , 除去氯气应该采用的方法是 ( 　　 ) A. 加适量的 KI 溶液 B. 通入溴蒸气 C. 加入适量的 NaOH 溶液 D. 加入适量的 NaBr 溶液 答案 : D 解析 : A 项 ,Cl 2 和 Br 2 均能与 KI 反应生成 I 2 。 B 项 ,Cl 2 与 Br 2 不发生反应 ;C 项 ,Cl 2 和 Br 2 均与 NaOH 发生反应 ;D 项 ,Cl 2 与 NaBr 发生反应 Cl 2 +2NaBr === 2NaCl+Br 2 , 能除去 Cl 2 。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 海带提碘、海水提镁 问题探究 1 . 海带中的碘元素以何种形式存在 ? 如何将海带中的碘元素转化成单质碘 ? 提示 海带中的碘元素以 I - 形式存在 , 可加入氧化剂把 I - 氧化成 I 2 。 2 . 检验溶液中含有 I - , 所用试剂是硝酸银溶液和稀硝酸 , 二者的添加顺序如何 ? 提示 先向含 I - 的溶液中添加硝酸银溶液 , 再加稀硝酸 , 若先加稀硝酸 ,I - 会被氧化为 I 2 。 3 . 海水提镁的过程中没有涉及的基本反应类型是哪种 ? 提示 置换反应 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识拓展 1 . 海带中碘元素的检验 (1) 实验步骤。 (2) 主要反应 :2H + +2I - +H 2 O 2 === I 2 +2H 2 O 。 2 . 海带中提碘 (1) 主要流程 : 海带 → 灼烧 → 浸泡 → 过滤 → 氧化 → 提纯 → 碘单质。 (2) 主要反应 :Cl 2 +2KI === 2KCl+I 2 。 特别提醒 :(1) 海水中碘的浓度很低 , 一般从海带或一些海藻植物中提取碘。 (2) 由于 I 2 易升华 , 从 I 2 的有机溶剂溶液中提取 I 2 时应采用水浴加热 , 可避免高温下 I 2 的升华。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 . 海水提镁 (1) 主要反应原理 : 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2) 工艺流程。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例 2 下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是 ( 　　 ) A. 用装置甲灼烧碎海带 B. 用装置乙过滤海带灰的浸泡液 C. 用装置丙制备用于氧化浸泡液中 I - 的 Cl 2 D. 用装置丁吸收氧化浸泡液中 I - 后的 Cl 2 尾气 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : B 解析 : 灼烧碎海带应用坩埚 ,A 项错误 ; 海带灰的浸泡液用过滤法分离获得含 I - 的溶液 ,B 项正确 ;MnO 2 与浓盐酸反应制 Cl 2 需要加热 , 反应的化学方程式为 MnO 2 +4HCl( 浓 ) MnCl 2 +Cl 2 ↑+2H 2 O,C 项错误 ;Cl 2 在饱和 NaCl 溶液中溶解度很小 , 不能用饱和 NaCl 溶液吸收尾气 Cl 2 , 尾气 Cl 2 应用 NaOH 溶液吸收 ,D 项错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 2 海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤 , 合理的操作顺序是 ( 　　 ) ① 通入足量 Cl 2 ② 将海带焙烧成灰后加水搅拌 ③ 加 CCl 4 振荡 ④ 用分液漏斗分液 ⑤ 过滤 A. ①②③④⑤ B. ②⑤①③④ C. ①③⑤②④ D. ②①③⑤④ 答案 : B 解析 : 从海带中提取碘的过程是焙烧 → 溶解 → 过滤 → 用 Cl 2 把 I - 氧化成 I 2 →CCl 4 萃取 → 分液。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例 3 镁及其合金是一种用途很广的金属材料 , 目前世界上 60% 的镁是从海水中提取的。主要步骤如下 : (1) 为了使 MgSO 4 转化为 Mg(OH) 2 , 试剂 ① 可以选用 　　　　　 , 要使 MgSO 4 完全转化为沉淀 , 加入试剂的量应 　　　　　 。   (2) 加入试剂 ① 后 , 能够分离得到 Mg(OH) 2 沉淀的方法是 　　　　　　　　　　　　 。   (3) 试剂 ② 选用 　　　　　 , 其反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (4) 无水 MgCl 2 在熔融状态下通电后 , 产生镁和氯气 , 该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　 。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : (1) 石灰乳　过量 (2) 过滤 (3) 盐酸　 Mg(OH) 2 +2H + === Mg 2+ +2H 2 O 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 解析 : (1) 工业上常加入廉价的石灰乳使海水中的 MgSO 4 转化为 Mg(OH) 2 ; 为使 MgSO 4 完全转化为 Mg(OH) 2 , 应加入过量石灰乳。 (2) 加入石灰乳产生 Mg(OH) 2 , 通过过滤将 Mg(OH) 2 分离出来。 (3) 用盐酸溶解 Mg(OH) 2 , 反应的离子方程式为 Mg(OH) 2 +2H + === Mg 2+ +2H 2 O 。 (4) 工业上常用电解熔融 MgCl 2 的方法制取 Mg, 反应的化学方程式为 MgCl 2 ( 熔融 ) Mg+Cl 2 ↑ 。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 3 海水中含有氯化镁 , 是镁的重要来源之一。从海水中提取镁 , 可按照如下步骤进行 : ① 把贝壳制成石灰乳 ; ② 在引入的海水中加入石灰乳 , 沉降、过滤、洗涤沉淀物 ; ③ 将沉淀物与盐酸反应 , 结晶、过滤、干燥产物 ; ④ 将所得的产物熔融后电解。关于提取镁 , 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 此法的优点之一是原料来源丰富 B. 进行 ①②③ 步操作的目的是从海水中提取氯化镁 C. 第 ④ 步电解时会产生氯气 D. 以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、置换反应和复分解反应 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : D 解析 : 海水和贝壳都易于得到 , 而且十分丰富 , 所以此法的优点之一是原料来源丰富 , 故 A 项正确 ; 海水中含有氯化镁 , 但浓度低且含有其他杂质 , 不能直接蒸发结晶 , 故 B 项正确 ; 贝壳的主要成分是碳酸钙 , 碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳 , 发生的是分解反应 ; 电解熔融氯化镁时产生氯气和镁 , 属于分解反应 ; 生石灰和水反应是化合反应 , 氢氧化钙与氯化镁反应、氢氧化镁与盐酸反应都属于复分解反应 , 所以提取镁的过程中没有涉及置换反应 ,C 项正确 ,D 项错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 1 . 中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似 “ 海水晒盐 ” 原理的是 ( 　　 ) A. 蒸馏 B. 蒸发 C. 过滤 D. 搅拌 答案 : B 解析 : 实验室中的 “ 蒸发 ” 操作是利用水受热易挥发的特点 , 使其中的溶质因溶剂减少而析出的过程 , 这与海水晒盐的原理是类似的。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 从海水中提取金属镁的生产步骤有 : ① 浓缩结晶 ; ② 加熟石灰 ; ③ 加盐酸 ; ④ 过滤 ; ⑤ 熔融电解。正确的生产顺序是 ( 　　 ) A. ①②③④⑤ B. ⑤④③①② C. ②④③①⑤ D. ③④②①⑤ 答案 : C 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 .( 双选 ) 从海水中提取溴的主要反应为 2Br - +Cl 2 === Br 2 +2Cl - , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 溴离子具有氧化性 B. 氯气是氧化剂 C. 该反应属于复分解反应 D. 氯气的氧化性比溴单质的强 答案 : BD 解析 : 溴离子中的 Br 元素显 -1 价 , 处于最低价态 , 没有氧化性 ;Cl 2 中 Cl 元素化合价由 0 价降低到 -1 价 , 作氧化剂 ; 从基本反应类型来看 , 该反应属于置换反应 ; 氯气为氧化剂 ,Br 2 为氧化产物 , 因此 , 氯气的氧化性比溴单质的强。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 4 . 海水占地球总储水量的 97% 。若把海水淡化和化工生产结合起来 , 既可以解决淡水资源缺乏的问题 , 又可以充分利用海洋资源。 (1) 工业上电解饱和食盐水可制得重要化工产品 , 又称为 “ 氯碱工业 ” 。而电解熔融氯化钠可制得钠和氯气 , 该反应方程式为 　 。   (2) 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化硫废气并回收二氧化硫的方法 , 该方法的流程如下 : 试写出反应的化学方程式 : ② 　 ;   ③ 　 ;   ④ 　 。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 解析 : (1) 电解熔融 NaCl 的化学方程式为 2NaCl( 熔融 ) 2Na+Cl 2 ↑ 。 (2) 该流程较清晰地展示了氯碱工业产品及 NaCl 循环治理含 SO 2 的废气并回收 SO 2 的原理 , 根据要求写出化学方程式即可。