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,