高中化學(xué) 2.2.2《海水的綜合利用》課件3 新人教版選修2

1、 電解飽和食鹽水反應(yīng)原理 陰極：陰極： 陽(yáng)極：陽(yáng)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H+ + 2e- = H22Cl- -2e- = Cl22H2O + 2Cl- = H2 + Cl2 + 2OH- 電解電解2H2O + 2NaCl = H2 + Cl2 + 2NaOH電解電解+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜 陽(yáng) 極金屬鈦網(wǎng)陰 極碳鋼網(wǎng)1、氧化、氧化 工業(yè)上從海水中提取溴時(shí)，首先通氯氣于工業(yè)上從海水中提取溴時(shí)，首先通氯氣于pH為為3.5左右曬鹽后留下苦鹵左右曬鹽后留下苦鹵(富含富含Br-離子離子)中置換出中置換出Br2。二、海水提溴

2、二、海水提溴Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 2. 吹出吹出 然后用空氣把然后用空氣把Br2吹出，再用吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得較濃的溶液吸收，即得較濃的NaBr和和NaBrO3溶液：溶液： 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33- + 3CO2最后，用最后，用硫酸硫酸將溶液酸化，將溶液酸化，Br2即從溶液中游離出來(lái)：即從溶液中游離出來(lái)： 5Br- + BrO33- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O 3. 3. 吸收吸收 用還原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)橛眠€原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)镠BrHBr，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。Br

3、2 + SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 思考：海水是一種混合溶液，其中主要含有哪思考：海水是一種混合溶液，其中主要含有哪些離子？些離子？Cl- Na+ Mg2+ Ca2+ SO42-結(jié)合海水資源的特點(diǎn)，我們從海水中提結(jié)合海水資源的特點(diǎn)，我們從海水中提取鎂到底有沒(méi)有實(shí)際意義？在提取過(guò)程中又取鎂到底有沒(méi)有實(shí)際意義？在提取過(guò)程中又可能會(huì)面臨怎樣的困難？可能會(huì)面臨怎樣的困難？三、海水提鎂三、海水提鎂思考：思考：、如何實(shí)現(xiàn)、如何實(shí)現(xiàn)Mg2+ 的富集和分離？的富集和分離？可以加入一種試劑使可以加入一種試劑使Mg2+ 沉淀沉淀、是不是直接往海水中加沉淀劑？

4、、是不是直接往海水中加沉淀劑？不是，因?yàn)楹Ｋ械牟皇牵驗(yàn)楹Ｋ械腗g2+ 的濃度很小，直接加沉的濃度很小，直接加沉淀劑不利于淀劑不利于Mg2+ 的沉淀，而且會(huì)增大沉淀劑的用的沉淀，而且會(huì)增大沉淀劑的用量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑、從綜合角度考慮選用哪種試劑作、從綜合角度考慮選用哪種試劑作沉淀劑好？沉淀劑好？Ca(OH)2思考思考：如何由貝殼制得氫氧化鈣？如何由貝殼制得氫氧化鈣？貝殼(CaCO3)煅燒煅燒CaOCa(OH)2、從沉淀效果看，澄清石灰水比、從沉淀效果看，澄清石灰水比氫氧化鈉效果差得多，如何解決這氫氧化鈉效果差得多，如何解決這一矛盾？一矛

5、盾？、如何制得無(wú)水、如何制得無(wú)水MgCl2 ？、由、由MgCl2 到到Mg究竟用還原法還是電究竟用還原法還是電解法好？解法好？思考：用石灰乳代替石灰水用石灰乳代替石灰水先加鹽酸反應(yīng)，再濃縮得先加鹽酸反應(yīng)，再濃縮得MgCl26H2O晶晶體，然后再將體，然后再將MgCl26H2O晶體在晶體在HCl氣氣氛中加熱脫水即可得無(wú)水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，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工業(yè)上常使用電解熔融的氯化鎂得到鎂、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)由、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)由Mg(OH)2到到Mg的可能途徑。的可能途徑。 過(guò)濾，加鹽酸過(guò)濾，加鹽酸 加熱加熱

6、 電解電解海水 母液 b c 煅燒 a 濃縮濃縮貝殼 石灰乳 a ； b ； c 。MgCl2溶液練習(xí)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，完成工業(yè)上用海水提鎂的工藝流程，并寫(xiě)出并寫(xiě)出a、b、c三個(gè)步驟的化學(xué)方程式：三個(gè)步驟的化學(xué)方程式：CaOMg(OH)2MgCl26H2OMgCl2MggCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2通電思考：電解產(chǎn)生的思考：電解產(chǎn)生的Cl2怎么處理？怎么處理？Cl2探究一：取一小段除去氧化膜的鎂條投入盛有一定量稀鹽探究一：取一小段除去氧化膜的鎂條投入盛有一定量稀鹽酸

7、的試管中；酸的試管中；現(xiàn)象：現(xiàn)象： 結(jié)論或化學(xué)方程式結(jié)論或化學(xué)方程式： 鎂條逐漸溶解，有大量氣體產(chǎn)生鎂條逐漸溶解，有大量氣體產(chǎn)生 Mg+2HCl=MgCl2+H2探究二：取一小段除去氧化膜的鎂條投入滴有酚酞的水中；探究二：取一小段除去氧化膜的鎂條投入滴有酚酞的水中；現(xiàn)象：現(xiàn)象： 結(jié)論或化學(xué)方程式：結(jié)論或化學(xué)方程式： 有氣體產(chǎn)生，滴有酚酞的水溶液變紅有氣體產(chǎn)生，滴有酚酞的水溶液變紅(但比鈉與但比鈉與水反應(yīng)緩和得多）水反應(yīng)緩和得多）Mg+H2O=Mg(OH)2+H2探究三：取一根除去氧化膜的鎂條，點(diǎn)燃后插入充滿探究三：取一根除去氧化膜的鎂條，點(diǎn)燃后插入充滿CO2的的集氣瓶中。的的集氣瓶中。現(xiàn)象：現(xiàn)

8、象： 結(jié)論或化學(xué)方程式：結(jié)論或化學(xué)方程式： 燃著的鎂條在燃著的鎂條在CO2中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體，在集氣瓶的內(nèi)壁有黑色固體附著生成白色固體，在集氣瓶的內(nèi)壁有黑色固體附著2Mg + CO2=2MgO+C點(diǎn)燃四、四、Mg條與氮?dú)獾姆磻?yīng)條與氮?dú)獾姆磻?yīng) 3 Mg +N2= Mg3N2點(diǎn)燃1. 海水中含的海水中含的MgCl2是是Mg的重要來(lái)源之一的重要來(lái)源之一,從海水中提鎂，從海水中提鎂，可按如下步驟進(jìn)行：可按如下步驟進(jìn)行：（1）將貝殼制成石灰乳）將貝殼制成石灰乳（）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、過(guò)濾、洗滌沉（）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、過(guò)濾、洗滌沉

9、淀物淀物（）將沉淀物與鹽酸反應(yīng)、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物（）將沉淀物與鹽酸反應(yīng)、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物（）將產(chǎn)物熔融后電解（）將產(chǎn)物熔融后電解關(guān)于提取鎂，下列說(shuō)法中不正確的是（關(guān)于提取鎂，下列說(shuō)法中不正確的是（ ）. 此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來(lái)源豐富此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來(lái)源豐富. 進(jìn)行（進(jìn)行（1）、（）、（2）、（）、（3）步的目的是從海水中提?。┎降哪康氖菑暮Ｋ刑崛gCl2. 第四步會(huì)產(chǎn)生氯氣第四步會(huì)產(chǎn)生氯氣 D. 以上過(guò)程中涉及到復(fù)分解反應(yīng)、化合反應(yīng)和置換反應(yīng)以上過(guò)程中涉及到復(fù)分解反應(yīng)、化合反應(yīng)和置換反應(yīng)2. 分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物，肯定不存在的物質(zhì)是分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物，肯定不存在的物質(zhì)

10、是 （ ） A. C B. MgO C. MgCO3 D. Mg3N2CMgBr2+NaOH=2NaBr+Mg(OH)23. 鎂粉使溴水褪色后，再向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，鎂粉使溴水褪色后，再向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式產(chǎn)生白色沉淀，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為為小結(jié). 海水中的化學(xué)元素的存在與利用. 海水提鎂的工藝流程. 鎂的性質(zhì).鎂的用途四、從海水中提取重水四、從海水中提取重水 海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開(kāi)發(fā)價(jià)值。據(jù)計(jì)算，每立方千米海水中含有3 750104 t固體物質(zhì)，其中除氯化鈉約3 000104 t外，鎂約450104 t

11、，鉀、溴、碘、釷、鉬、鈾等元素也不少。 中中 國(guó)國(guó) 海海 域域 鎂鎂在海水中含量很高，僅次于氯和鈉，居第3位。 溴溴的濃度較高，平均為6710-3 mL/L，地球上99以上的溴都儲(chǔ)存在海水里，故溴有“海洋元素”之稱。 碘碘在海水中的濃度只有0.06 10-6，屬于微量元素。 鉀鉀在海水中的總量為500 1012 t以上。海水中所含鉀的儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鉀鹽礦物儲(chǔ)量。 鈾鈾海水中的總量非?？捎^，達(dá)45108 t，相當(dāng)于陸地儲(chǔ)量的4500倍。 一噸海水中所含重水的核聚變反應(yīng)，可釋放出相當(dāng)于256t石油燃燒所產(chǎn)生的能量。 重水重水核聚變反應(yīng)可釋放出相當(dāng)能量，海水中約有200108 t重水。 提取提取 氘是

12、氫的同位素。氘的原子核除包含一個(gè)質(zhì)子外，比氘是氫的同位素。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，所以叫做子比一個(gè)氫原子重一倍，所以叫做“重氫重氫”。氫二氧一化。氫二氧一化合成水，重氫和氧化合成的水叫做合成水，重氫和氧化合成的水叫做“重水重水”。重水主要賦。重水主要賦存于海水中，總量可達(dá)存于海水中，總量可達(dá)250250億噸。重水現(xiàn)在已是核反應(yīng)堆運(yùn)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。行不可缺少的輔助材料，也是制取氘的原料。 制備重水有兩種方法，制備重水有兩種方法， 蒸餾法：這種方法只能得到純度為蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%92%的重水的重水； 電解法：可得電解法：可得99.7%99.7%的重水，但消耗電能特別的重水，但消耗電能特別大。大。 化學(xué)法化學(xué)法：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)頂部冷和底