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第一節(jié) 2019-2020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。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） 溶液 試劑① 熔融 Mg 無水 MgCl2 MgCl2 溶液 Mg(OH) 2 沉淀 電解 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↑ 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+ 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 殘渣 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： 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_ 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： △ （1） 若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式 MgCl26H2O === 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MgCl26H2O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)gCl26H2O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)嚢瑁^濾 ，沉淀用水 洗滌 。 （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。