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2022年高一化學(xué) 4.1《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》教案2 新人教版必修2

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1、第一節(jié) 2022年高一化學(xué) 4.1《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》教案2 新人教版必修2 二、海水資源的開發(fā)利用 1.海水水資源的利用:海水中水的儲量約占全球總水量的97%。海水中水資源的利用,主要包括 海水的淡化 和直接利用海水進(jìn)行 循環(huán)冷卻 。 海水淡化的方法:主要有 蒸餾法 、電滲析 法 、離子交換 法等。 海水蒸餾原理示意圖 太陽能蒸發(fā)原理示意圖 2.海水中的化學(xué)資源的開發(fā)利用: (1)海洋是一個遠(yuǎn)未開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫:海洋資源中,利用潛力最大的是海水中的化學(xué)資源。由于與巖石、大氣、生物的相互

2、作用,海水中溶解和懸浮有大量的無機(jī)物和有機(jī)物,目前,在陸地上發(fā)現(xiàn)的100多種化學(xué)元素, 在海水中已找到80多種(包括超過總量99%的H、O、CL、Br、Na、K、Mg、Ca、S、C等11種元素和其他微量微量元素)其中70多種可供提取。如,氯化鈉(即食鹽)有4億億噸,鎂約有1800萬億噸,鉀有500萬億噸,溴約有90萬億噸,核燃料約40億噸-50億噸。 (2)海水中含有的各種元素的特點(diǎn):種類多,總儲量大,富集程度低。因此,從海水中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集的問題。 (3)從海水中提取物質(zhì)的方法 I. 從海水中提取食鹽的主要工藝流程:從海水中制取鹽的方法主要有:鹽田法、電滲析法和冷凍法。

3、其中鹽田法(又叫灘曬法)歷史最悠久,而且也是最簡便和經(jīng)濟(jì)有效的方法?,F(xiàn)在還在廣泛采用。 ※鹽田法:鹽田建在海灘邊,借用海灘逐漸升高的坡度,開出一片片象扶梯一樣的池子。利用漲潮或用風(fēng)車和泵抽取海水到池內(nèi)。海水流過幾個池子,隨著風(fēng)吹日曬,水份不斷蒸發(fā),海水中的鹽濃度愈來愈高,最后讓濃鹽水進(jìn)入結(jié)晶池,繼續(xù)蒸發(fā),直到析出食鹽晶體。我國是世界上最大的產(chǎn)鹽國,年產(chǎn)鹽量近xx萬噸,占世界食鹽產(chǎn)量的80%。 長聲鹽場 Ⅱ.從海水中提取鎂的主要工藝流程:鎂是一種用途很廣的金屬材料,目前世界上60%的鎂從海水中提取。主要步驟如下: 海水(主要 含NaCl 和MgSO4)

4、 溶液 試劑① 熔融 Mg 無水 MgCl2 MgCl2 溶液 Mg(OH) 2 沉淀 電解

5、 試劑② (1)為了使MgSO4轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2,試劑①可以選用?NaOH ,要使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為沉淀,加入試劑①的量應(yīng)?過量 ;驗(yàn)證MgSO4已完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2的方法是 取上層清液,加入NaOH溶液,不生成沉淀 。 (2)加入試劑①后,能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是?過濾 。 (3)試劑②可以選用??HCl? 。 (4)無水MgCl2在熔融狀態(tài)下,通電后會產(chǎn)生Mg和Cl2,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式: MgCl2(熔融) Mg + Cl2↑

6、 Ⅲ. 從海水中提取溴的主要工藝流程 (1)用蒸餾法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的海水酸化。 (2)向酸化的海水中通入適量的氯氣,使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)。反應(yīng)的化學(xué)方程式為: 2NaBr + Cl2 == Br2 + 2NaCl ; (3)向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽,將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達(dá)到富集的目的,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Br2 + SO2 + 2H2O == 2HBr + H2SO4 (4)向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2HBr+

7、Cl2 == 2HCl+ Br2 (5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的溴單質(zhì),得到產(chǎn)品溴。 【實(shí)驗(yàn)4—2】從海帶中提取碘 (1)反應(yīng)原理:海帶中的碘元素主要以I-的形式存在,提取時用適當(dāng)?shù)难趸瘎℉2O2)將其氧化成I2,再用有機(jī)溶劑將I2萃取出來。 用H2O2做氧化劑,反應(yīng)的離子方程式是:2I-+ H2O2 + 2H+ == I2 + 2H2O 。 (2)操作步驟: ①取約3g干海帶,把表面的浮著物用刷子刷凈(不要用水沖洗,以免 洗去表面的碘化物),用剪刀剪碎后,用酒精濕潤,放入坩堝中。點(diǎn)燃酒精燈,灼燒海帶至完全變?yōu)榛覡a(注意通風(fēng))停止加熱,冷卻。 ②將海

8、帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中,向其中加入10ml蒸餾水,攪拌、煮沸2~3min ,過濾。 ③在濾液中滴入幾滴稀硫酸(3mol/l),再加入1mL H2O2(3%),現(xiàn)象:溶液 變棕黃色 。 再加入幾滴淀粉溶液,現(xiàn)象是:溶液 變藍(lán)色 。 (3)提取I2流程: 含碘單質(zhì)的有機(jī)溶液 含碘單質(zhì)的溶液 試劑 殘?jiān)? 含碘元素的溶液 灼燒 海帶 溶解,過濾 海帶灰 【總結(jié)】海水資源的開發(fā)利用:

9、 ① 從海水中提取淡水——海水淡化 ②海水制鹽 海水資源的開發(fā)利用 ③從海水中提取鎂、鉀、溴、碘等化工產(chǎn)品 ④從海水中獲取鈾和重水作為核能開發(fā)的重要原料 ⑤從海水中獲取其他物質(zhì)和能量 ※海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例(如下圖) 【隨堂練習(xí)】 1.從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟有:①濃縮結(jié)晶,②加熟石灰,③加鹽酸,④過濾,⑤熔融電解,正確的生產(chǎn)步驟順序是_

10、 ②④③①⑤ 。 2.按下述實(shí)驗(yàn)過程填空: (1)寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式: ① 2FeBr2 + 3Cl2 === 2FeCl3 +2Br2 ; ② ??2FeCl3 +2KI ===2FeCl2 + 2KCl +I(xiàn)2 ; ③ ?2KI + Br2 ===2KBr +I(xiàn)2 。 (2)溶液的顏色:a: 棕黃色 ; b:橙紅色 ; c: 藍(lán)色 ; d:藍(lán)色 。 3.海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如下圖所示: △

11、 (1) 若在空氣中加熱MgCl2·6H2O,生成的是Mg(OH)Cl或MgO,寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式 MgCl2·6H2O === Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑ 。 (2)用電解法制取金屬鎂時,需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O時,能得到無水MgCl2,其原因是: 在干燥的HCl氣流中,抑制了MgCl2水解,且?guī)ё進(jìn)gCl2·6H2O受熱產(chǎn)生的水氣,故能得到無水MgCl2 (3)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去?寫出實(shí)驗(yàn)步驟。 步驟:加入 MgCl2 溶液,充分?jǐn)嚢?,過濾 ,沉淀用水 洗滌

12、 。 (4)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過程中,在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒,分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的; ①溶解時: 攪拌,加速溶解 。 ②過濾時:使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗,防止外灑 。 ③蒸發(fā)時:攪拌,防止因局部過熱液滴或晶體飛濺 。 (5) 獲得HCl的反應(yīng)為2CH4+O2+4Cl2===2CO+8HCl(不考慮其他反應(yīng))。事實(shí)上,生產(chǎn)中HCl一直在循環(huán)使用。試從理論上分析是否需要補(bǔ)充HCl,簡要說明理由: 答:不需要補(bǔ)充HCl,因?yàn)镃l2~2HCl~Mg(OH)2~MgCl2~Cl2;依氯元素守恒可以看出理論上不要補(bǔ)充HCl。

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