1、2018/10/3,1,第二章 化学与资源开发利用,第二节 海水的综合利用,第2课时,新课标人教版高中化学课件系列,选修2 化学与技术,2018/10/3,2,教学目标,知识与能力：1掌握氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理；2了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。教学重点、难点： 氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理。探究建议： 1收集资料：海水资源的综合利用。2查阅有关氯碱工业发展的资料，讨论科学技术对促进生产力发展所起的作用。课时划分：两课时,海水的综合利用,2018/10/3,3,电解饱和食盐水反应原理,阴极： 阳极：总反应：,2H+ + 2e- = H2,
2、2Cl- -2e- = Cl2,复习,海水提溴,2018/10/3,4,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,复习,海水提溴,2018/10/3,5,1、氧化 工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为3.5左右晒盐后留下苦卤(富含Br-离子)中置换出Br2。,二、海水提溴,Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl -,海水提溴,2018/10/3,6,2、吹出 然后用空气把Br2吹出，再用Na2C03溶液吸收，即得较浓的NaBr和NaBrO3溶液： 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33-
3、+ 3CO2最后，用硫酸将溶液酸化，Br2即从溶液中游离出来： 5Br- + BrO33- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O,3、吸收 用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr，再用氯气将其氧化成溴产品。,Br2 + SO2+2H2O=2HBr+H2SO4,Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl -,海水提溴,2018/10/3,7,思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？,Cl-、Na+、Mg2+、 Ca2+、SO42-、,结合海水资源的特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际意义？在提取过程中又可能会面临怎样的困难？,三、海水提镁,海水提镁,2018/10/3,8,思考：,、如何实
4、现Mg2+ 的富集和分离？,可以加入一种试剂使Mg2+ 沉淀,、是不是直接往海水中加沉淀剂？,不是，因为海水中的Mg2+ 的浓度很小，直接加沉淀剂不利于Mg2+的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂,、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？,Ca(OH)2,海水提镁,2018/10/3,9,思考：如何由贝壳制得氢氧化钙？,贝壳(CaCO3),CaO,Ca(OH)2,海水提镁,2018/10/3,10,、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何解决这一矛盾？,、如何制得无水MgCl2 ？,、由MgCl2 到Mg究竟用还原法还是电解法好？,思考：,用石灰乳代替石
5、灰水,先加盐酸反应，再浓缩得MgCl26H2O晶体，然后再将MgCl26H2O晶体在HCl气氛中加热脱水即可得无水MgCl2,由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁,、请设计由Mg(OH)2到Mg的可能途径。,海水提镁,2018/10/3,11,CaO,Mg(OH)2,MgCl26H2O,MgCl2,Mg,Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,海水提镁,2018/10/3,12,海水提镁,2018/10/3,13,思考：电解产生的Cl2怎么处理？,海水提镁,2018/10/3,14,探究一：取一小段除去氧化膜的镁条投入盛有一定量稀盐酸的试管中；现象：
6、 结论或化学方程式：,镁条逐渐溶解，有大量气体产生,Mg+2HCl=MgCl2+H2,探究二：取一小段除去氧化膜的镁条投入滴有酚酞的水中；现象： 结论或化学方程式：,有气体产生，滴有酚酞的水溶液变红（但比钠与水反应缓和得多）,海水提镁,2018/10/3,15,探究三：取一根除去氧化膜的镁条，点燃后插入充满CO2的的集气瓶中。现象： 结论或化学方程式：,燃着的镁条在CO2中继续燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，在集气瓶的内壁有黑色固体附着,探究四、Mg条与氮气的反应,海水提镁,2018/10/3,16,1、海水中含的MgCl2是Mg的重要来源之一,从海水中提镁，可按如下步骤进行：（1）将贝壳
7、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（3）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物（4）将产物熔融后电解关于提取镁，下列说法中不正确的（ ）. 此法的优点之一是原料来源丰富. 进行（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取MgCl2. 第四步会产生氯气 D.以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应,海水提镁,2018/10/3,17,2、分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是 （ ） A. C B. MgO C. MgCO3 D. Mg3N2,C,海水提镁,2018/10/3,18,小结,、海水中的化学元素的存在与利用,、海水提镁的工艺流程,、镁的性质,、
8、镁的用途,海水提镁,2018/10/3,19,四、从海水中提取重水,海水中溶存着80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值。据计算，每立方千米海水中含有3 750104 t固体物质，其中除氯化钠约3 000104 t外，镁约450104 t，钾、溴、碘、钍、钼、铀等元素也不少。,中 国 海 域,镁在海水中含量很高，仅次于氯和钠，居第3位。,溴的浓度较高，平均为6710-3 mL/L，地球上99以上的溴都储存在海水里，故溴有“海洋元素”之称。,碘在海水中的浓度只有0.06 10-6，属于微量元素。,钾在海水中的总量为500 1012 t以上。海水中所含钾的储量远远超过钾盐矿物储量
9、。,铀海水中的总量非常可观，达45108 t，相当于陆地储量的4500倍。,一吨海水中所含重水的核聚变反应，可释放出相当于256t石油燃烧所产生的能量。,重水核聚变反应可释放出相当能量，海水中约有200108 t重水。,提取,从海水中提取重水,2018/10/3,20,氘是氢的同位素。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要赋存于海水中，总量可达250亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。,制备重水有两种方法， 蒸馏法：这种方法
10、只能得到纯度为92%的重水； 电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。 化学法：,从海水中提取重水,2018/10/3,21,重水可以通过多种方法生产。然而只有两种方法已证明具有商业意义： 水-硫化氢交换法（和氨-氢交换法。 水-硫化氢交换法是基于在一系列塔内（通过顶部冷和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之间的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化氢中迁移。氘被浓缩了的硫化氢气体或水从第一级塔的热段和冷段的接合处排出，并且在下一级塔中重复这一过程。最后一级的产品（氘浓缩至30%的水）送入一个蒸镏单元以制备反应堆级的重水（即99.75%的氧化氘）。,从海水中提取重水,2018/10/3,22,科学视野 P37,从海水中提取重水,
