高中化学 4.1.2海水资源的开发利用学案 新人教版必修2

第2课时 海水资源的开发利用

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。 4.了解海水综合利用的重要方向。

同金属冶炼这一古老产业相比,海水资源的利用还处于初级阶段,教学时可以利用图片、录像、多媒体课件等为学生提供丰富的背景材料,以便形成丰富的感性知识,让学生的认知向前发展。

一、海水水资源的利用

1.海水水资源

(1)海水中水的储量约占地球上总水量的①97%。

(2)海水中水资源的利用主要包括海水的淡化和海水的②循环冷却。

(3)海水淡化的目的是从海水中提取③淡水,其方法主要有④蒸馏法、⑤电渗析法、⑥离子交换法。

2.海水的蒸馏

(1)主要仪器:A⑦圆底烧瓶、B⑧冷凝器、C⑨锥形瓶。 (2)冷却水的流向:⑩a口进水,b口出水。 (3)A中加入碎瓷片的目的是防止暴沸。 二、海水化学资源的开发利用 1.从海带中提取碘的过程

(1)酸性条件下利用双氧水将海带中含有的碘离子氧化成碘,写出相关反应的离子方程

-+

式:H2O2+2I+2HI2+2H2O。

(2)检验是否有碘生成,所加的试剂是淀粉溶液,若有碘单质存在,现象是淀粉溶液变蓝。

2.海水提溴

在预先经过酸化的浓缩海水中,用氯气氧化溴离子使之成为单质溴,反应的离子方程式为

--Cl2+2BrBr2+2Cl。

- 1 -

3.海水的综合利用

(1)从海水晒盐得到的苦卤中提取溴、镁等元素。

(2)从海水中不仅可以制得氯化钠、烧碱、纯碱等化工产品,还可以获得其他物质和能量,如铀和重水、潮汐能和波浪能等。

1.以海水为原料可以制取淡水、食盐、氯、溴、碘、烧碱等物质,其中不需要经过化学变化过程就能获得的物质有哪些?

【答案】淡水、食盐。

-2.Cl2也能将I氧化为I2,从海带中提取碘时,为什么用H2O2而不用Cl2? 【答案】Cl2有毒且过量Cl2会氧化I2:I2+5Cl2+6H2O2HIO3+10HCl,而H2O2是绿色氧化剂,不会产生污染,也不会把I2氧化。

探究:从海水中提取物质

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所示:

-

(1)步骤①主要反应的离子方程式是 。 (2)步骤③反应的化学方程式是 。 (3)Br的原子序数是 ,在周期表中位于 周期 族。

(4)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,理由是 。

(5)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。

【解析】空气吹出法是工业上从海水中提取溴的常用方法,其中一种工艺是在预先酸化的浓缩海水中,用氯气与海水中的溴离子反应,使之成为单质溴:2Br+Cl2酸:SO2+Br2+2H2O溴:2HBr+Cl2

-

?

2Cl+Br2,继而通入

-

空气和水蒸气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO2发生作用转化成氢溴

H2SO4+2HBr,以达到富集的目的。然后,再用氯气将其氧化得到产品

-

2HCl+Br2,最后蒸馏得到液溴。

2Cl+Br2

-

【答案】(1)2Br+Cl2(2)SO2+Br2+2H2O

H2SO4+2HBr

- 2 -

(3)35;第四;ⅦA

(4)温度过高,大量水蒸气随溴排出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,回收率低

(5)“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,“空气吹出、SO2吸收、氯气氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩

海水中含有大量的镁离子,目前世界上60%的镁是从海水中提取的,请设计实验流程从海水中提取镁。

【答案】

1.从海水中提取溴的四个过程

浓缩:在海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br得到浓缩。 氧化:向酸化的浓缩的海水中通入氯气,将Br氧化成Br2。

富集:利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出的溴蒸气用SO2吸收。 提取:再用Cl2将HBr氧化得到产品Br2。 2.海带中提取碘 (1)流程

海带—浸泡—氧化—过滤—提纯—碘单质 (2)原理

①主要的化学原理:Cl2+2KI

2KCl+I2。

②主要的物理原理:单质碘用苯或四氯化碳萃取,分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。

--

1.从溴水中提取溴也可以用溶剂萃取法,下列可用于从溴水中萃取溴的试剂是( )。

A.乙醇 B.四氯化碳 C.硝酸 D.己烯 【答案】B

2.若实行海水淡化来供应用水,下列方法在原理上不可行的是( )。 ．．．

A.加入明矾,使海水的盐分沉淀,从而将海水淡化

- 3 -

B.利用太阳能,将海水蒸馏淡化

C.将海水通过离子交换树脂,以除去所含的盐分 D.利用半透膜,采用反渗透法而使海水淡化 【答案】A

3.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.海水蒸发制盐的过程中只发生了化学变化 C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Na D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能 【答案】C

4.Ⅰ.全球海水中的溴的储量丰富,约占地球溴总储量的99%,故溴有“海洋元素”之称,工业上可以用空气吹出纯碱吸收法提取溴:将氯气通入富含溴离子的海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用

硫酸酸化,即可得到单质溴。该方法涉及的反应有:① (写出化学方程式);②3Br2+3C

Br+5Br+3CO2↑;③Br+5Br+6H

--+

3Br2+3H2O。其中反应②中氧化剂

是 ,还原剂是 。

Ⅱ.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以离子的形式存在。从海藻中提取碘的流程如图所示:

(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称① ;写出过程②中有关反应的化学方程式: 。 (2)提取碘的过程中可选择的有机试剂为 (填字母)。 A.酒精、四氯化碳 B.四氯化碳、苯 C.汽油、醋酸 D.汽油、甘油

(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液,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、药品,尚缺少的玻璃仪器是 。

【答案】Ⅰ.Cl2+2Br(2)B

(3)普通漏斗、分液漏斗

-

2Cl+Br2;Br2;Br2 2NaCl+I2

-

Ⅱ.(1)过滤;2NaI+Cl2

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。

- 5 -