化学海水的综合利用新人教版选修2省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页 电解饱和食盐水反应原理 阴极：阴极：阳极：阳极：总反应：总反应：2H+2e-=H22Cl-2e-=Cl22H2O+2Cl-=H2+Cl2+2OH-电解电解2H2O+2NaCl=H2+Cl2+2NaOH电解电解第2页+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少许NaOH）离子交换膜 阳 极金属钛网阴 极碳钢网第3页1、氧化、氧化 工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为为3.5左右晒盐后留下苦卤左右晒盐后留下苦卤(富含富含Br-离子离子)中置换出中置换出Br2。Cl2+2Br-=Br2+2Cl-第4页 2.吹出吹出 然后用空气把然后用空气把Br2吹出，再用吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得较浓溶液吸收，即得较浓NaBr和和NaBrO3溶液：溶液：3CO32-+3Br2=5Br-+BrO33-+3CO2最终，用最终，用硫酸硫酸将溶液酸化，将溶液酸化，Br2即从溶液中游离出来：即从溶液中游离出来：5Br-+BrO33-+6H+=3Br2+3H2O 3.3.吸收吸收 用还原剂二氧化硫使溴单质变为用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBrHBr，再用氯气将其氧化成溴产品。，再用氯气将其氧化成溴产品。Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Cl2+2Br-=Br2+2Cl-第5页思索：海水是一个混合溶液，其中主要含有哪思索：海水是一个混合溶液，其中主要含有哪些离子？些离子？Cl-Na+Mg2+Ca2+SO42-结合海水资源特点，我们从海水中提取结合海水资源特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际意义？在提取过程中又可镁到底有没有实际意义？在提取过程中又可能见面临怎样困难？能见面临怎样困难？三、海水提镁三、海水提镁第6页思索：思索：、怎样实现、怎样实现Mg2+富集和分离？富集和分离？能够加入一个试剂使能够加入一个试剂使Mg2+沉淀沉淀、是不是直接往海水中加沉淀剂？、是不是直接往海水中加沉淀剂？不是，因为海水中不是，因为海水中Mg2+浓度很小，直接加沉淀剂不浓度很小，直接加沉淀剂不利于利于Mg2+沉淀，而且会增大沉淀剂用量，我们能够沉淀，而且会增大沉淀剂用量，我们能够先将海水浓缩，再加沉淀剂先将海水浓缩，再加沉淀剂、从综合角度考虑选取哪种试剂作、从综合角度考虑选取哪种试剂作沉淀剂好？沉淀剂好？Ca(OH)2第7页思索思索：怎样由贝壳制得氢氧化钙？怎样由贝壳制得氢氧化钙？贝壳(CaCO3)煅烧煅烧CaOCa(OH)2第8页、从沉淀效果看，澄清石灰水比、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，怎样处理这氢氧化钠效果差得多，怎样处理这一矛盾？一矛盾？、怎样制得无水、怎样制得无水MgCl2？、由、由MgCl2 到到Mg终究用还原法还是电终究用还原法还是电解法好？解法好？思索：用石灰乳代替石灰水用石灰乳代替石灰水先加盐酸反应，再浓缩得先加盐酸反应，再浓缩得MgCl26H2O晶晶体，然后再将体，然后再将MgCl26H2O晶体在晶体在HCl气气氛中加热脱水即可得无水氛中加热脱水即可得无水MgCl2 因为镁本身比较活泼，用还原法比较困难，因为镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工业上常使用电解熔融氯化镁得到镁工业上常使用电解熔融氯化镁得到镁、请设计由、请设计由Mg(OH)2到到Mg可能路径。可能路径。第9页 过滤，加盐酸过滤，加盐酸 加热加热 电解电解海水 母液 b c 煅烧 a 浓缩浓缩贝壳 石灰乳 a ；b ；c 。MgCl2溶液练习练习依据讨论，在以下方框中填入适当物质化学式完成依据讨论，在以下方框中填入适当物质化学式完成工业上用海水提镁工艺流程，工业上用海水提镁工艺流程，并写出并写出a、b、c三个步骤化学方程式：三个步骤化学方程式：CaOMg(OH)2MgCl26H2OMgCl2MggCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2Mg(OH)Mg(OH)2 2+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl2 2+2H+2H2 2OOMgClMgCl2 2(熔融熔融熔融熔融)=Mg+ClMg+Cl2 2通电第10页第11页思索：电解产生思索：电解产生Cl2怎么处理？怎么处理？Cl2第12页探究一：取一小段除去氧化膜镁条投入盛有一定量稀盐酸探究一：取一小段除去氧化膜镁条投入盛有一定量稀盐酸试管中；试管中；现象：现象：结论或化学方程式结论或化学方程式：镁条逐步溶解，有大量气体产生镁条逐步溶解，有大量气体产生 Mg+2HCl=MgCl2+H2探究二：取一小段除去氧化膜镁条投入滴有酚酞水中；探究二：取一小段除去氧化膜镁条投入滴有酚酞水中；现象：现象：结论或化学方程式：结论或化学方程式：有气体产生，滴有酚酞水溶液变红有气体产生，滴有酚酞水溶液变红(但比钠与水但比钠与水反应缓解得多）反应缓解得多）Mg+H2O=Mg(OH)2+H2第13页探究三：取一根除去氧化膜镁条，点燃后插入充满探究三：取一根除去氧化膜镁条，点燃后插入充满CO2集集气瓶中。气瓶中。现象：现象：结论或化学方程式：结论或化学方程式：燃着镁条在燃着镁条在CO2中继续燃烧，发出刺眼白光，生成中继续燃烧，发出刺眼白光，生成白色固体，在集气瓶内壁有黑色固体附着白色固体，在集气瓶内壁有黑色固体附着2Mg+CO2=2MgO+C点燃四、四、Mg条与氮气反应条与氮气反应 3 Mg+N2=Mg3N2点燃第14页1.海水中含海水中含MgCl2是是Mg主要起源之一主要起源之一,从海水中提镁，可按以从海水中提镁，可按以下步骤进行：下步骤进行：（1）将贝壳制成石灰乳）将贝壳制成石灰乳（）在引入海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉淀（）在引入海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉淀物物（）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物（）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物（）将产物熔融后电解（）将产物熔融后电解关于提取镁，以下说法中不正确是（关于提取镁，以下说法中不正确是（）.此法优点之一是原料起源丰富此法优点之一是原料起源丰富.进行（进行（1）、（）、（2）、（）、（3）步目标是从海水中提取）步目标是从海水中提取MgCl2.第四步会产生氯气第四步会产生氯气 D.以上过程中包括到复分解反应、化合反应和置换反应以上过程中包括到复分解反应、化合反应和置换反应第15页2.分析镁在空气中燃烧产物，必定不存在物质是分析镁在空气中燃烧产物，必定不存在物质是 （）A.C B.MgO C.MgCO3 D.Mg3N2CMgBr2+NaOH=2NaBr+Mg(OH)23.镁粉使溴水褪色后，再向溶液中滴加氢氧化钠溶液，镁粉使溴水褪色后，再向溶液中滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，发生反应化学方程式产生白色沉淀，发生反应化学方程式为为第16页小结.海水中化学元素存在与利用.海水提镁工艺流程.镁性质.镁用途第17页四、从海水中提取重水四、从海水中提取重水 海水中溶存着80各种元素，其中不少元素能够提取利用，含有主要开发价值。据计算，每立方千米海水中含有3 750104 t固体物质，其中除氯化钠约3 000104 t外，镁约450104 t，钾、溴、碘、钍、钼、铀等元素也不少。中中 国国 海海 域域 镁镁在海水中含量很高，仅次于氯和钠，居第3位。溴溴浓度较高，平均为6710-3 mL/L，地球上99以上溴都储存在海水里，故溴有“海洋元素”之称。碘碘在海水中浓度只有0.06 10-6，属于微量元素。钾钾在海水中总量为500 1012 t以上。海水中所含钾储量远远超出钾盐矿物储量。铀铀海水中总量非常可观，达45108 t，相当于陆地储量4500倍。一吨海水中所含重水核聚变反应，可释放出相当于256t石油燃烧所产生能量。重水重水核聚变反应可释放出相当能量，海水中约有200108 t重水。提取提取第18页 氘是氢同位素。氘原子核除包含一个质子外，比氢多氘是氢同位素。氘原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘化学性质与氢一样，不过一个氘原子比一了一个中子。氘化学性质与氢一样，不过一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做个氢原子重一倍，所以叫做“重氢重氢”。氢二氧一化合成水，。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成水叫做重氢和氧化合成水叫做“重水重水”。重水主要赋存于海水中，。重水主要赋存于海水中，总量可达总量可达250250亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺乏辅亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺乏辅助材料，也是制取氘原料。助材料，也是制取氘原料。制备重水有两种方法，制备重水有两种方法，蒸馏法：这种方法只能得到纯度为蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%92%重水；重水；电解法：可得电解法：可得99.7%99.7%重水，但消耗电能尤其大。重水，但消耗电能尤其大。化学法化学法：第19页重水能够经过各种方法生产。然而只有两种方法已证实含有商业意义：水-硫 化 氢 交 换 法（和 氨-氢 交 换 法。水-硫化氢交换法是基于在一系列塔内（经过顶部冷和底部热方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换一个方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之间混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化氢中迁移。氘被浓缩了硫化氢气体或水从第一级塔热段和冷段接合处排出，而且在下一级塔中重复这一过程。最终一级产品（氘浓缩至30%水）送入一个蒸镏单元以制备反应堆级重水（即99.75%氧化氘）。第20页第21页 mqv60hnp 烧水间外边摆放一张大桌子，准备一些碗和水杯什么，放几把长条凳子，再放口大水缸、几个脸盆儿、扯根绳子挂几块儿毛巾什么！”耿正说：“唔，这就齐全了，方便大家伙儿干累了洗脸喝水小歇什么！”耿直说：“哥，到时候俺和你一起来看管工地！”耿正拍拍弟弟肩膀说：“好！”看看时间已经半早晨了，大家伙儿还在兴高采烈地干着呢！耿老爹父子们就四下里招呼众人：“乡亲们别再干了！大家伙儿都来中间场地儿上集中集中，看看谁家眼下除了自家个儿春耕春种，可还有充裕人手。假如有，就来登记登记哇！”于是大家伙儿收了手，各自寻找小石块儿什么把手里铁锹镐头简单蹭一蹭。那些有充裕人手当家人，就提着自己家伙什儿往八仙桌这边走来。这边，耿英已经与娘和妹妹将笔、墨、纸、砚什么都准备好了。见乡亲们围拢了过来，耿英笑容可掬地招呼大家，亲切地说：“乡亲们，大家伙儿受累了！一个一个说，俺来记！”一会儿登记完了。耿老爹和耿正、耿直向大家伙儿连连拱手。耿正说：“多谢大家，多谢大家！咱们小学堂和大戏台今儿个已经正式破土开工啦！已经登记这些人，下午还继续来这里，家伙什儿还自己带上。没有登记，就忙自家春耕春种去哇！等什么时候有空了，随时都欢迎再来给咱们出力！”众乡亲们也都拱手道别，高高兴兴地回家去了。董家成和耿憨两家人都没有走，大家围着已经挖开围墙墙基转了一圈，一边走一边聊着。董家成说：“今儿个后晌先集中人手修建暂时工棚哇！假如有多出人，就开始挖围墙地基。俺去多借一些木夯，再借几套石夯来，地基一定要打好呢！”耿憨说：“借来了先放在俺那儿哇，需要时候再拿来！等工具间盖起来就方便了。”耿老爹说：“这些工具俺来借哇，家成哥你地里活儿多呢！”董家成说：“不碍事，还是俺借哇！这些年了你不在家，咱镇上有了一些改变呢，俺知道谁家有这些东西！”郭氏说：“这几天咱们工地上没有方法烧开水，春儿上天干，没有水喝不行啊！俺和兰兰先在家里烧哇，烧好了送来工地上！”耿老爹说：“行，先在家里烧哇。烧开了，俺们给大家伙儿挑到工地上来就行！”董家成又说：“春耕春种有二壮帮着俺就行了，大壮就在这边帮着干哇！”耿憨也说：“青山也交给正儿了，随便使唤哇！恰好和大壮一人赶一挂车，拉石头、拉砖瓦什么，能够加紧工程进度呢！”青山叫了起来：“爹，看你说，随便使唤！俺是愿意让耿正哥随便使唤呢，可听你这么一说，俺好像是牲畜了哇！”刘氏笑着说：“是哩，他憨叔看你这张嘴巴！这平日里哇，你家成哥老说俺不考究呢，可俺今儿个看你这个斯文人儿，也有不考究时候哇！”裴氏也笑了，说：“他是太高兴了哇！”郭氏第22页