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歡迎進入化學課堂 2 第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 河北灤南一中裴文寶 第二課時海水資源的開發(fā)利用 一 海水中蘊藏的資源及其開發(fā)意義 海洋水資源 海水中水的儲量約為1 3 109億噸 約占全球總水量的97 化學資源 含元素80多種 海洋資源中 利用潛力最大的是海水中的化學資源 目前 在陸地上發(fā)現(xiàn)的 多種化學元素 在海水中已找到 多種 其中 多種可供提取 如 氯化鈉 即食鹽 有 億億噸 鎂約有 萬億噸 鉀有 萬億噸 溴約有 萬億噸 核燃料約 億噸 億噸 礦產資源 海洋中所貯存的各種礦物約500億噸 通常只要每平方米有5 的礦物 錳結核 可燃冰 砂和礫石 用于冶金 燃料 建筑 石英砂用制玻璃等 空間資源 海洋可利用空間包括海上 海中 海底三個部分 海洋空間利用已從傳統(tǒng)的交通運輸擴大到生產 通信 電力輸送 儲藏 文化娛樂等諸多領域 我國擁有18000公里的大陸海岸線 管轄的海域面積近300萬平方公里 能源 海水運動中蘊藏著巨大的能量 包括潮汐能資源 波浪能資源 海流能資源 溫差和鹽差能資源 海上水能資源 它們都屬于可再生能源 而且沒有污染 生物資源 由魚 蝦 貝 藻等組成的海洋生物資源 除了直接捕撈供食用和藥用外 通過養(yǎng)殖 增殖等途徑還可實現(xiàn)可持續(xù)利用 海洋生物品種繁多 我國就有20278種 其中入藥的有700種 二 海水淡化 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行循環(huán)冷卻 通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去 都可以達到淡化海水的目的 海水淡化的方法主要有蒸餾法 電滲析法 離子交換法等 三 海水中的化學資源 由于與巖石 大氣 生物的相互作用 海水中溶解和懸浮有大量的無機物和有機物 按含量計 水中的H O兩種元素 加上Cl Na K Mg Ca S C F B Br Sr等11種超過總量的99 其他為微量元素 總計含有80多種元素 海洋有取之不盡的化學資源 1 海水中含有的各種元素的特點 種類多 總儲量大 富集程度低 因此 從海水中提取物質需要解決物質的富集的問題 2 從海水中提取物質的方法 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 鹽田法制得的粗鹽中含較多的氯化鎂和氯化鈣及泥沙 請設計實驗室除去NaCl中混有的泥沙 Ca2 Mg2 離子的方法 需要儀器及實驗步驟 先將樣品溶解 加稍過量的氫氧化鈣 再加入稍過量的碳酸鈉溶液 過濾 在濾液中加入稍過量的鹽酸 蒸發(fā)結晶即可 思考 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 1 為了使MgCl2轉化為Mg OH 2 試劑 可以選用 要使MgCl2完全轉化為沉淀 加入試劑 的量應 驗證MgCl2已完全轉化為Mg OH 2的方法 NaOH 過量 取上層清液 滴入NaOH溶液 不產生沉淀 2 加入試劑 能夠分離得到Mg OH 2沉淀的方法是 3 試劑 可以選用 4 無水MgCl2在熔融狀態(tài)下 通電后會產生Mg和Cl2 寫出該反應的化學方程式 過濾 HCl 從海水中提取溴的主要工藝流程 用四氯化碳 或苯 萃取吸收塔內的溶液中的溴單質 用蒸餾法將海水濃縮 用硫酸將濃縮的海水酸化 向酸化的海水中通入適量的氯氣 使溴離子轉化為溴單質 2NaBr Cl2 Br2 2NaCl 向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸汽 將溴單質吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內以達到富集的目的 Br2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 向吸收塔內的溶液中通入適量的氯氣 2HBr Cl2 2HCl Br2 海帶中的碘元素主要以I 的形式存在 提取時用適當?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2 再萃取出來 用H2O2做氧化劑 反應的離子方程式是 2I H2O2 2H I2 2H2O 從海帶中提取碘的實驗 提取流程 反應原理 1 稱取3g干海帶 用刷子把干海帶表面的附著物刷凈 不要用水洗 有I 將海帶剪碎 用酒精潤濕 便于灼燒 后 放在坩堝中 2 用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝 至海帶完全成灰 停止加熱 冷卻 3 將海帶灰轉移到小燒杯中 再向燒杯中加入10ml蒸餾水 攪拌 煮沸2min 3min 使可溶物溶解 過濾 4 向濾液中滴入幾滴稀硫酸 再加入約1mlH2O2溶液 觀察現(xiàn)象 5 取少量上述濾液 加幾滴淀粉溶液 觀察現(xiàn)象 實驗注意事項 實驗方法 海帶不要用水洗 以免洗去海帶中的碘 用干海帶從而易于燃燒 灼燒海帶的地方要注意通風 3 海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例 如下圖 海水資源的開發(fā)利用簡述 總結 1 從海水中提取淡水 海水淡化 2 海水制鹽 3 從海水中提取鎂 鉀 溴 碘等化工產品 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和能量 課堂練習1 海水的綜合利用可以制備金屬鎂 其流程如下圖所示 1 若在空氣中加熱MgCl2 6H2O 生成的是Mg OH Cl或MgO 寫出相應反應的化學方程式 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gCl2 6H2O受熱產生的水氣 故能得到無水MgCl2 2 Mg OH 2沉淀中混有的Ca OH 2應怎樣除去 寫出實驗步驟 加入MgCl2溶液 充分攪拌 過濾 沉淀用水洗滌 3 實驗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 溶解 過濾 蒸發(fā) 攪拌 加速溶解 使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗 防止外灑 攪拌 防止因局部過熱液滴或晶體飛濺 4 獲得HCl的反應為2CH4 O2 4Cl2 2CO 8HCl 不考慮其他反應 事實上 生產中HCl一直在循環(huán)使用 試從理論上分析是否需要補充HCl 簡要說明理由 不需要補充HCl 因為Cl2 2HCl Mg OH 2 MgCl2 Cl2 依氯元素守恒可以看出理論上不要補充HCl 祝同學們學習進步 生活愉快 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全