课题2-海水的综合利用-(3).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课题2 海水资源的综合利用,第一课时,浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库，它不仅孕育着无数的生命，还孕育着丰富的矿产，而海水本身含有大量的化学物质，又是宝贵的化学资源,海水中储有大量的化学物质，储量可观的就有,80,多种化学元素，其中,70,多种可以被人类提取利用，海洋是地球上最大的矿产资源库。全世界每年都要从海洋中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质，海水素有“液体工业原料”之美誉。,一、海水中盐的开发与利用,结晶池,蒸发池,盐是人类日常生活中的必需品，也是很多工业部门的原料之一，而海盐又是盐的主要来源之一海水制盐的方法主要有三种，即：盐田法、电渗析法和冷冻法。盐田法历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛采用。,2,、食盐资源的利用,氯碱工业,以食盐为原料制取,NaOH,Cl,2,H,2,再进一步生产一系列的化工产品的工业,动手、动脑：分析图,2-9,所示实验，溶液中离子的运动，两极的电极反应式,（,1,）电解饱和食盐水反应原理,阴极：,阳极：,总反应：,2H,+,+2e,-,=H,2,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,2H,2,O+2Cl,-,=H,2,+Cl,2,+2OH,-,电解,2H,2,O+2NaCl=H,2,+Cl,2,+2NaOH,电解,思考？,上述装置的弱点：,1.H,2,和,Cl,2,混合不安全,2.Cl,2,会和,NaOH,反应，会使得到的,NaOH,不纯,1,离子交换膜电解槽的简单构造如何,?2,离子交换膜的作用是什么,?3,工业制碱的简单生产流程怎样,?,思考：,(2),离子交换膜法制烧碱,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡盐水,NaOH,溶液,精制饱和,NaCl,溶液,H,2,O,（含少量,NaOH,）,离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,1,、生产设备名称：离子交换膜电解槽,阳极：金属钛网,(,涂钛钌氧化物,),阴极：碳钢网,(,有镍涂层,),阳离子交换膜：只允许,阳,离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。,2,、离子交换膜的作用：,(1),防止氯气和氢气混合而引起爆炸,(2),避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量,(3),生产流程,1,用什么方法除去泥沙？,2,用什么试剂除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,？,3,所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？,思考：,粗盐水（,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,）,过量,BaCl,2,Ba,2+,+SO,4,2-,=BaSO,4,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,Ba,2+,BaSO,4,Ca,2+,+CO,3,2CaCO,3,Ba,2+,+CO,3,2-,=BaCO,3,CaCO,3,BaCO,3,过量,Na,2,CO,3,Mg,2+,、,Fe,3+,、,CO,3,2-,Mg,2+,+2OH,-,=Mg(OH),2,Fe,3+,+3OH,-,=Fe(OH),3,过量,NaOH,Fe(OH),3,Mg(OH),2,OH,-,、,CO,3,2-,精制食盐水,电解食盐水思考：,（,1,）以惰性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，观察实验现象？,（,2,）以活性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，观察实验现象？,由此可得出什么结论？,活性材料作电极,阴极上，阳离子的放电顺序同惰性电极,阳极上电极材料的溶解,氯碱工业,饱和食盐水,氢气,氯气,氢氧化钠,盐酸,漂白剂,冶炼金属等,合成农药等,造纸、玻璃、肥皂、纺织等,1,、氧化,工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于,pH,为,3.5,左右晒盐后留下苦卤,(,富含,Br,-,离子,),中置换出,Br,2,。,二、海水提溴,Cl,2,+2Br,-,=Br,2,+2Cl,-,2,、吹出,然后用空气把,Br,2,吹出，再用,Na,2,C0,3,溶液吸收，即得较浓的,NaBr,和,NaBrO,3,溶液：,3CO,3,2-,+3Br,2,=5Br,-,+BrO,3,3-,+3CO,2,最后，用,硫酸,将溶液酸化，,Br,2,即从溶液中游离出来：5Br,-,+BrO,3,3-,+6H,+,=3Br,2,+3H,2,O,3,、吸收,用还原剂二氧化硫使溴单质变为,HBr,，再用氯气将其氧化成溴产品。,Br,2,+SO,2,+2H,2,O,=2HBr+H,2,SO,4,Cl,2,+2Br,-,=Br,2,+2Cl,-,思考：海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？,Cl,-,Na+Mg,2+,Ca,2+,SO,4,2-,结合海水资源的特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际意义？在提取过程中又可能会面临怎样的困难？,三、海水提镁,思考：,、如何实现,Mg,2+,的富集和分离？,可以加入一种试剂使,Mg,2+,沉淀,、是不是直接往海水中加沉淀剂？,不是，因为海水中的,Mg2+,的浓度很小，直接加沉淀剂不利于,Mg2+,的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂,、从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？,Ca(OH),2,思考,：,如何由贝壳制得氢氧化钙？,贝壳,(CaCO,3,),煅烧,CaO,Ca(OH),2,、从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何解决这一矛盾？,、如何制得无水,MgCl,2,？,、由,MgCl,2,到,Mg,究竟用还原法还是电解法好？,思考：,用石灰乳代替石灰水,先加盐酸反应，再浓缩得,MgCl,2,6H,2,O,晶体，然后再将,MgCl,2,6H,2,O,晶体在,HCl,气氛中加热脱水即可得无水,MgCl,2,由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁,、请设计由,Mg(OH),2,到,Mg,的可能途径。,过滤，加盐酸,加热,电解,海水 母液,b,c,煅烧,a,浓缩,贝壳 石灰乳,a,；,b,；,c,。,MgCl,2,溶液,练习,根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式完成工业上用海水提镁的工艺流程，,并写出,a,、,b,、,c,三个步骤的化学方程式：,CaO,Mg(OH),2,MgCl,2,6H,2,O,MgCl,2,Mg,gCl,2,+Ca(OH),2,=Mg(OH),2,+CaCl,2,Mg(OH),2,+2HCl=MgCl,2,+2H,2,O,MgCl,2,(,熔融,),=,Mg+Cl,2,通电,思考：电解产生的,Cl,2,怎么处理？,Cl,2,探究一：取一小段除去氧化膜的镁条投入盛有一定量稀盐酸的试管中；,现象：,结论或化学方程式,：,镁条逐渐溶解，有大量气体产生,Mg+2HCl=MgCl,2,+H,2,探究二：取一小段除去氧化膜的镁条投入滴有酚酞的水中；,现象：,结论或化学方程式：,有气体产生，滴有酚酞的水溶液变红,(,但比钠与水反应缓和得多）,Mg+H,2,O=Mg(OH),2,+H,2,探究三：取一根除去氧化膜的镁条，点燃后插入充满,CO,2,的的集气瓶中。,现象：,结论或化学方程式：,燃着的镁条在CO,2,中继续燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，在集气瓶的内壁有黑色固体附着,2Mg+CO,2,=2MgO+C,点燃,四、,Mg,条与氮气的反应,3 Mg+N,2,=Mg,3,N,2,点燃,1,、海水中含的,MgCl,2,是,Mg,的重要来源之一,从海水中提镁，可按如下步骤进行：,（,1,）将贝壳制成石灰乳,（）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉淀物,（）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,关于提取镁，下列说法中不正确的是（）,、此法的优点之一是原料来源丰富,、进行（,1,）、（,2,）、（,3,）步的目的是从海水中提取,MgCl,2,、第四步会产生氯气,D,、以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应,2,、分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是 （）,A,、,C B,、,MgO,C,、,MgCO,3,D,、,Mg,3,N,2,C,MgBr,2,+,NaOH,=2NaBr+Mg(OH),2,3,、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，发生反应的化学方程式,为,小结,、海水中的化学元素的存在与利用,、海水提镁的工艺流程,、镁的性质,、镁的用途,四、从海水中提取重水,海水中溶存着,80,多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值。据计算，每立方千米海水中含有,3 750,10,4,t,固体物质，其中除氯化钠约,3 000,10,4,t,外，镁约,450,10,4,t,，钾、溴、碘、钍、钼、铀等元素也不少。,中 国 海 域,镁,在海水中含量很高，仅次于氯和钠，居第,3,位。,溴,的浓度较高，平均为,67,10,-3,mL,/L,，地球上,99,以上的溴都储存在海水里，故溴有,“,海洋元素,”,之称。,碘,在海水中的浓度只有,0.06,10,-6,，属于微量元素。,钾,在海水中的总量为,500,10,12,t,以上。海水中所含钾的储量远远超过钾盐矿物储量。,铀,海水中的总量非常可观，达,45,10,8,t,，相当于陆地储量的,4500,倍。,一吨海水中所含重水的核聚变反应，可释放出相当于,256t,石油燃烧所产生的能量。,重水,核聚变反应可释放出相当能量，海水中约有,200,10,8,t,重水。,提取,氘是氢的同位素。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做,“,重氢,”,。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做,“,重水,”,。重水主要赋存于海水中，总量可达,250,亿吨。重水现在已是核反应堆运行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。,制备重水有两种方法，,蒸馏法：这种方法只能,得到纯度为,92%,的,重水；,电解法：可得,99.7%,的重水，但消耗电能,特别大。,化学法：,制备重水有两种方法，,蒸馏法：这种方法只能,得到纯度为,92%,的,重水；,电解法：可得,99.7%,的重水，但消耗电能,特别大。,化学法：,制备重水有两种方法，,蒸馏法：这种方法只能,得到纯度为,92%,的,重水；,电解法：可得,99.7%,的重水，但消耗电能,特别大。,化学法：,制备重水有两种方法，,蒸馏法：这种方法只能,得到纯度为,92%,的,重水；,电解法：可得,99.7%,的重水，但消耗电能,特别大。,化学法：,制备重水有两种方法，,蒸馏法：这种方法只能得到纯度为,92%,的重水；,电解法：可得,99.7%,的重水，但消耗电能特别大。,化学法,：,重水可以通过多种方法生产。然而只有两种方法已证明具有商业意义：,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（通过顶部冷和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种方法。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的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化氢中迁移。氘被浓缩了的硫化氢气体或水从第一级塔的热段和冷段的接合处排出，并且在下一级塔中重复这一过程。最后一级的产品（氘浓缩至,30%,的水）送入一个蒸镏单元以制备反应堆级的重水（即,99.75%,的氧化氘）。,谢谢,作业：,P43-45,