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人教版高中化学必修二《4.1.2海水资源的开发利用》优选课件

1、第四章 第一节 开发利用金属矿物和海水资源,第2课时 海水资源的开发利用,1.了解海水淡化的方法及其意义。 2.了解海水的主要组成元素。 3.了解海水化学资源的开发和利用,熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理。 4.以海水资源的综合利用为例,了解化学方法在实现物质间转化中的作用。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,分层训练,一、海水水资源的开发利用,基础知识导学,答案,1.直接利用海水进行 。 2.海水淡化:主要方法有 、 、 。 3.海水的蒸馏(1)原理,循环冷却,蒸馏法,电渗析法,离子交换法,答案,(2)注意事项 烧瓶需垫 加热。 烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的

2、_,也不能少于_。 需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片, 。 冷凝器里的冷却水要从冷凝器的 进、 出。,石棉网,以防液体暴沸,下口,上口,议一议 若实现海水淡化供应饮用水,下列方法在原理上完全不可行的是( ) A.加明矾使海水中盐分沉淀而淡化 B.利用太阳能使海水蒸馏淡化 C.将海水电解,然后让两极气体燃烧得到饮用水 D.将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子,解析 明矾具有净水作用,可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去,但不能使海水中盐分沉淀。,解析答案,A,二、海水化学资源的开发利用,答案,1.海水中的化学资源 海水中H、O两种元素,加上 等11种元素的总量超过 ,其他为微量元素,共计含有80多

3、种。 2.海水制盐,Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、,Sr,99%,3.海带提碘 (1)流程:海带灼烧 过滤 提纯碘单质。 (2)原理:_。,浸泡,氧化,2ICl2=I22Cl,答案,4.海水提溴 (1)过程:浓缩 提取。 (2)原理:_。 5.海水提镁,2BrCl2=Br22Cl,CaO,盐酸,脱水,电解,氧化,富集,答案,Mg22OH=Mg(OH)2,MgCl2(熔融) MgCl2,6.新能源的开发 (1)从海水中提取铀和重水,铀和重水是核能开发的重要原料。 (2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。,答案,返回,议一议 判断正误,正确的打“”,错误的打“” (1)海水中含

4、有Br2( ) (2)海带中含有碘,能使淀粉变蓝( ) (3)用SO2溶液吸收溴蒸气,是利用了SO2具有漂白性( ),一、海水中溴的提取,重点难点探究,例1 海水中溴元素以Br形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:,解析答案,(1)步骤反应的离子方程式是_, 步骤反应的化学方程式是_。,解析 读懂流程图,可以写出2BrCl2=Br22Cl,SO2Br22H2O=2HBrH2SO4。,答案 2BrCl2=Br22Cl SO2Br22H2O=H2SO42HBr,(2)从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是_。 A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O,解析

5、只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2、SO 具有还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,不能充分吸收。,ABC,解析答案,(3)步骤中氧化剂是_,若反应中生成2 mol HBr,则消耗_mol SO2。,解析 Br2SO22H2O=H2SO42HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2 mol HBr,则消耗1 mol SO2。,Br2,1,(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是_。,解析 最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2,蒸馏得到Br2。经过上述反应过程知氧化性由强到弱的顺序为Cl2Br2SO2。,C

6、l2Br2SO2,解析答案,海水提溴四个过程,规律总结,变式训练1 溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65 mgL1。实验室模拟海水中溴的提取。 实验方法:将适量新制氯水加入到20 mL富含溴离子的海水中(海水可以用0.1 molL1的NaBr溶液代替),把溴置换出来。氯水中的氯气作_剂,涉及反应的离子方程式为_。 得到的单质溴可以用有机溶剂在_(仪器)中实现萃取富集,萃取试剂用_、苯等,得到的有机层显_色。,解析答案,解析 把溴离子转化为溴单质时,溴离子发生氧化反应,因此需要氧化剂,氯气可以将Br氧化为Br2。根据萃取的原理,要从水溶液中萃取某种溶质,所选择的萃取剂一定要和水互不相溶。溴单

7、质在有机溶剂中的颜色是橙色到橙红色。,氧化,Cl22Br=2ClBr2,分液漏斗,四氯化碳,橙红,(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称: _,_, 反应的离子方程式_。,解析答案,二、海水中碘的提取 例2 海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下:,答案 过滤 萃取 2ICl2=I22Cl,解析 为了从悬浊液中分离I,应用过滤;从I2的水溶液中把它提取出来,应用萃取。,(2)提取碘的过程中,可供选择的有机溶剂是_。 A.甲苯、酒精 B.四氯化碳、苯 C.汽油、乙酸 D.汽油、甘油,解析答案,解析 A中酒精,C中乙酸,D中甘油,都是易溶

8、于水的物质,所以不能用于萃取碘。,B,(3)为使海藻中I转化为碘的有机溶液,实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。还缺少的仪器是_。,解析答案,解析 萃取分液所必需的仪器是分液漏斗,过滤时所需仪器必有普通漏斗。,分液漏斗,普通漏斗,(4)从含碘的有机溶剂中提取碘,还要经过蒸馏,指出下列蒸馏装置中的错误之处_ _。,答案,没有石棉网;温度计插入液面以下;冷凝管进、出水方向,颠倒,(5)进行蒸馏操作时,使用水浴加热的原因是_, 最后晶态碘在_中。,萃取剂沸点较低,I2易升华,烧瓶,海带中碘元素的检验 (1)反应原理:2H2IH2O2=I22H2O (2)

9、实验步骤及证明方法,归纳总结,变式训练2 海带中的碘元素主要以I的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。证明海带中含有碘的实验方法: 用剪刀剪碎海带,用酒精湿润,放入坩埚中。 灼烧海带至完全成灰,停止加热,冷却。 将海带灰加蒸馏水溶解,搅拌、煮沸、过滤。 在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2,然后加入几滴淀粉溶液。(涉及反应的离子方程式为2IH2O22H=I22H2O) (1)在实验过程中用到的玻璃仪器有_。 (2)能证明海带中含有碘的实验操作是_ (填序号),现象是_。,答案,烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯,滴入淀粉溶液后变蓝,三、海水中镁的提取 例3 下表是氧化镁和氯化镁的熔

10、、沸点数据:,请参考以上数据分析,从海水中提取镁,正确的方法是( ),解析答案,解析 解答本题既要知道镁是由电解熔融的MgCl2得到,还要知道实际生产中从海水提取MgCl2的途径及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。,答案 D,从海水中提取镁的方法 (1)工艺流程,归纳总结,变式训练3 从海水中可提取多种化工原料,下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题:,解析答案,(1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO 等杂质离子,精制时所用试剂为A.盐酸;B.BaCl2溶液;C.NaOH溶液;D.Na2CO3溶液。则加入试剂的顺序是_(填字母)。,解析 化工生产是综合利用化学知识解决实际

11、问题的过程,在此过程中,除运用到我们所学的化学知识外,还要从环境保护、能源利用、经济效益等方面考虑。 该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2、Mg2、SO 时,不能带入新的杂质离子。所以,解此题的关键是把握好加入离子的顺序: Ba2必须在CO 之前加入;CO 、OH必须在H之前加入,所以B、C不分先后,而D、A本身既分先后,A又必须放在B、C之后才能满足条件。,答案 BCDA或CBDA或BDCA,(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式: _。,解析答案,CaCO3 CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2,解析 由贝壳Ca(OH)2的反应为CaCO3CaOCa(OH)2。,

12、(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2,其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为_。,解析答案,解析 漂白粉的主要成分为CaCl2和Ca(ClO)2,可将Cl2通入石灰乳中制得。,2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O,(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2,而不从异地山中开凿石灰石制取,主要考虑到什么问题?_。,解析答案,解析 海滩上的物质为海水综合利用创造了便利条件,不用运输,就地取材,从经济效益角度考虑是有利的。,经济效益,(5)从经济效益角度看,该化工厂厂址应选在_。,解析 由此可见,应在海滩建化工厂或在沿海陆地建厂。,海边,返回,1.

13、海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( ),随堂达标检测,1,2,3,4,5,A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收,解析答案,1,2,3,4,5,解析 苦卤中含有Br,通入Cl2可将Br氧化生成Br2,A正确; 粗盐中含有Ca2、SO 等杂质离子,故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液,而NaCl的溶解度随温度变化不大,故采用重结晶可以得到纯净的NaCl,B正确; 工业上沉淀海水中的Mg2,采用Ca(OH)2,不用NaOH,因为NaOH的价格较

14、贵,C错误; Br2易挥发,用热蒸气吹出后,用SO2吸收,生成H2SO4和HBr,富集后再用Cl2处理HBr生成Br2,D正确。,答案 C,2.某同学设计实验从海带中提取碘: 滴加稀硫酸和双氧水 在海带中加入少量酒精,点燃使其燃烧为灰烬,在灰烬中加水搅拌 加四氯化碳并振荡 过滤 分液 该实验的合理操作顺序是( ) A. B. C. D.,1,2,3,4,5,解析答案,答案 C,1,2,3,4,5,3.下列有关说法不正确的是( ) A.工业上可利用海水制取镁 B.实验室可用海带为原料获得碘 C.工业上可用还原剂还原赤铁矿(含Fe2O3)获得铁 D.从海水中提取溴元素(以Br形式存在),可以考虑向

15、其中通入F2,解析答案,1,2,3,4,5,解析 海水中含大量Mg2,海带中含碘元素,因此工业上可利用海水制镁,实验室中用海带制碘,A、B正确; 赤铁矿主要成分为Fe2O3,可用还原剂如焦炭还原Fe2O3获得铁,C正确; 因F2能与水剧烈反应,化学方程式:2F22H2O=4HFO2,D错误。,D,4.海水提取镁的最基本方法是往海水中加_,得到_沉淀,将沉淀分离出来后再加入_把它变成_;之后,经过结晶、_、干燥、_,就可得到金属镁。,答案,1,2,3,4,5,电解,碱,氢氧化镁,盐酸,氯化镁,过滤,5.海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下:,返回,1,2,3,4,5,(1)请写出

16、一种海水淡化的方法: _。 (2)步骤获取Br2的离子方程式 为_ (3)步骤用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2SO22H2O=H2SO42HBr,在该反应中,还原剂是_(填化学式)。若反应中生成4 mol HBr,则消耗_mol SO2。,解析答案,解析 海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水淡化后得到NaCl,电解其熔融态可生成Na和Cl2,利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br得到Br2,离子方程式为Cl22Br=Br22Cl,然后通入空气,吹出Br2,再用SO2吸收Br2,发生反应的化学方程式为Br2SO22H2O=H

17、2SO42HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成4 mol HBr,则消耗2 mol SO2,最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2,蒸馏得到Br2。,返回,1,2,3,4,5,答案 (1)蒸馏法(或电渗析法,离子交换法等) (2)Cl22Br=Br22Cl (3)SO2 2,基础过关,分层训练,题组1 海水的综合利用,1.许多国家十分重视海水资源的综合利用,不需要化学变化就能从海水中获得的物质是( ) A.Cl2、Br2、I2 B.Na、Mg、Al C.食盐、淡水 D.NaOH、H2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答案,解析 A、B、D中的物

18、质必须经化学变化,才能够从海水中获取。,C,2.海水是一个巨大的化学资源宝库,下列有关海水综合利用的说法正确的是( ) A.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质 B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化 C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Cl2 D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 海水中的钾元素是以化合态形式存在,化合态转化为游离态,一定发生氧化还原反应,A不正确; 海水蒸发制海盐,是发生了物理变化,B错误; 电解熔融NaCl可以制得N

19、a和Cl2,C正确; 潮汐发电是将机械能转化为电能,D不正确。,答案 C,3.NaCl是海水中提取出来的一种重要物质,除食用外,它还是一种工业原料。下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( ) 烧碱 纯碱 金属钠 氯气 盐酸 A. B. C. D.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案 A,题组2 海水提取溴、碘及其性质应用 4.从海水中提取的溴约占世界溴年产量的 ,从海水中提取溴的主要步骤可表示为( ) A.氧化吸收吹出 B.氧化吹出吸收 C.吹出氧化吸收 D.吹出吸收氧化,解析答案,1,2,3,4,5,6

20、,7,8,9,10,11,12,解析 从海水中提取溴,先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质,再用热空气吹出后用碱液吸收。,B,5.海水提溴过程中将Br氧化成Br2,可向其中加入氧化剂,合适的是( ) A.酸性KMnO4溶液 B.氯水 C.FeCl3溶液 D.碘水,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 Fe3和I2的氧化性都不如Br2的强,C、D不正确; 酸性KMnO4溶液能氧化Br,但KMnO4价格比较贵,不适合工业生产用。,B,6.从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作,其中正确的是( ),解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 灼烧海

21、带应用坩埚,A项错误; 过滤时应用玻璃棒引流,B项错误; 苯的密度比水的小,萃取后的混合溶液中苯在上层,应从分液漏斗上口倒出,C项错误。,D,7.甲、乙、丙三溶液各含有一种X(X为Cl、Br或I),向甲中加入淀粉溶液和氯水,则溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有( ) A.Br、I、Cl B.Br、Cl、I C.I、Br、Cl D.Cl、I、Br,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 向甲中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,应是溴水的颜色,则甲中必含有Br,被Cl2置换生成了Br2,由此否定了C、D;再加丙溶液,颜色无明显变化,说明丙溶

22、液中不含I,否则加入后应被Br2所置换,生成I2,溶液应为蓝色,与题给条件不符,则丙溶液只能含有Cl,I必在乙溶液中。因此甲、乙、丙溶液依次含有Br、I、Cl。,A,8.检验海带中碘元素的实验中,发生如下反应:2H2IH2O2=I22H2O。下列对该反应的叙述中不正确的是( ) A.I2为氧化产物 B.H2O2既作氧化剂又作还原剂 C.氧化性强弱顺序为H2O2I2 D.生成1 mol I2时转移2 mol电子,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 ,该反应中I2为氧化产物,H2O2作氧化剂,根据氧化性由强到弱

23、的顺序为氧化剂氧化产物,所以氧化性H2O2I2;反应中每生成1 mol I2,转移2 mol电子。,答案 B,能力提升 9.全球海水中溴的储藏量丰富,约占地球溴总储藏量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65 mgL1。其工业提取方法有: (1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中,把溴置换出来,再用空气将嗅吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到溴单质。该方法涉及的反应有_,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1),只是将溴吹出后是用SO2来吸收的,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单

24、质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式:_。 (3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是_。下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是_(填序号)。 乙醇 四氯化碳 硝酸,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答案,解析 工业上提取溴的原理:将氯气通入到富含溴离子的海水中,把溴置换出来,然后被某些溶液吸收,再提纯即可得到。Cl22Br=2ClBr2,溴与二氧化硫反应的化学方程式:Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。方法(3)是利用物理方法,用有机溶剂溶解,因为溴易溶于有机溶剂,作为海水中萃取溴的溶剂只能是四氯化

25、碳。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案 (1)Cl22Br=2ClBr2 Br2 Br2 (2)Br2SO22H2O=2HBrH2SO4 (3)分液漏斗 ,10.海水的综合利用可以制备金属镁,其流程如下图所示:,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(1)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤:_。,解析 为防止引入新杂质,可用MgCl2溶液将Ca(OH)2转化为Mg(OH)2,然后过滤洗涤得Mg(OH)2。,加入MgCl2溶液,充分搅拌,过滤,沉淀用水洗涤,解析答案,(2)实验室将粗盐制成精盐的过程中,溶解、过滤、蒸发三个步

26、骤的操作都要用到玻璃棒,分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的: 溶解:_。 过滤:_。 蒸发:_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 溶解固体时使用玻璃棒是为了加速固体的溶解;在过滤时使用玻璃棒引流,可防止液体外溅;蒸发结晶过程中,使用玻璃棒搅拌,可防止因局部过热而使液体或晶体飞溅。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案 搅拌,加速固体溶解 引流,防止液体外溅 搅拌,防止因局部过热而使液体或晶体飞溅,11.镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下:,(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)

27、2,试剂可以选用_,要使MgSO4完全转化为沉淀,加入试剂的量应_。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 工业上常加入廉价的石灰乳使海水中的MgSO4转化为Mg(OH)2;为使MgSO4完全转化为Mg(OH)2,应加入过量石灰乳。,石灰乳,过量,解析答案,(2)加入试剂后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 加入石灰乳产生Mg(OH)2,通过过滤将Mg(OH)2分离出来。,过滤,(3)试剂选用_;其反应的离子方程式为_。,解析 用盐酸溶解Mg(OH)2,反应的离子方程式为Mg(OH)22H=M

28、g22H2O。,盐酸,Mg(OH)22H=Mg22H2O,(4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后产生镁和氯气,该反应的化学方程式为_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 工业上电解熔融MgCl2制取Mg,反应的化学方程式为MgCl2(熔融) MgCl2。,MgCl2(熔融) MgCl2,12.空气吹出法工艺是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下:,拓展探究,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(1)步骤的离子方程式:_。,(2)步骤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称

29、是_。 (3)溴水混合物中溶有一定量的氯气,因此在步骤中可将蒸馏产生的气体通过_(填试剂名称)溶液,以除去氯气。 (4)步骤的蒸馏过程中,温度应控制在8090 。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因:_。 (5)步骤中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是_。 (6)提取溴单质,采用蒸馏“溴水混合物”而不是蒸馏“溴水混合物”,请说明原因:_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,返回,解析 占地球储量99%的溴分布在海洋中,从海水中提取溴,一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。 步骤的氯气氧化发生的反应是Cl22Br=2ClBr2,生成的溴仍溶解在海水中,怎样才能把

30、溴提取出来呢?根据溴的沸点比水低的性质,可以鼓入热空气(步骤),使它和热空气一起挥发出来,再用SO2吸收(步骤):Br2SO22H2O=4H2BrSO ,这样可以得到较大浓度的含Br的溶液,进一步用氯气氧化(步骤),得到Br2,然后蒸馏便得到了液溴。,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案 (1)Br2SO22H2O=4H2BrSO (2)分液漏斗 (3)饱和溴化钠(或其他含Br的盐类物质) (4)温度过高,大量水蒸气被蒸出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低 (5)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应 (6)将“溴水混合物”转变为“溴水混合物”是Br2的浓缩过程,可提高效率,减少能耗,降低成本,返回,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,本课结束,