化學(xué)：2.2《海水的綜合利用》PPT課件（新人教版-選修2）.ppt

1、高中化學(xué)新人教版 選修2系列課件,化學(xué)與技術(shù),2.2海水的綜合利用,教學(xué)目標(biāo),知識(shí)與能力 1掌握氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學(xué)原理； 2了解海水的綜合利用，認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 氯堿工業(yè)、海水提溴、海水冶煉鎂的化學(xué)原理。 探究建議： 1收集資料：海水資源的綜合利用。 2查閱有關(guān)氯堿工業(yè)發(fā)展的資料，討論科學(xué)技術(shù)對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展所起的作用。課時(shí)劃分：兩課時(shí),課題2 海水資源的綜合利用,第一課時(shí),浩瀚的海洋是個(gè)巨大的資源寶庫(kù)，它不僅孕育著無(wú)數(shù)的生命，還孕育著豐富的礦產(chǎn)，而海水本身含有大量的化學(xué)物質(zhì)，又是寶貴的化學(xué)資源,海水中儲(chǔ)有大量的化學(xué)物質(zhì)，儲(chǔ)量可觀的就有

2、80多種化學(xué)元素，其中70多種可以被人類提取利用，海洋是地球上最大的礦產(chǎn)資源庫(kù)。全世界每年都要從海洋中提取大量的食鹽、鎂、溴、碘、鉀等有用物質(zhì)，海水素有“液體工業(yè)原料”之美譽(yù)。,一、海水中鹽的開發(fā)與利用,結(jié)晶池,蒸發(fā)池,鹽是人類日常生活中的必需品，也是很多工業(yè)部門的原料之一，而海鹽又是鹽的主要來(lái)源之一。 海水制鹽的方法主要有三種，即：鹽田法、電滲析法和冷凍法。鹽田法歷史最悠久，而且也是最簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)有效的方法，現(xiàn)在還在廣泛采用。,2、食鹽資源的利用,氯堿工業(yè),以食鹽為原料制取NaOH Cl2 H2 再進(jìn)一步生產(chǎn)一系列的化工產(chǎn)品的工業(yè),動(dòng)手、動(dòng)腦：分析圖2-9所示實(shí)驗(yàn)，溶液中離子的運(yùn)動(dòng)，兩極的電極

3、反應(yīng)式,（1）電解飽和食鹽水反應(yīng)原理,陰極： 陽(yáng)極： 總反應(yīng)：,2H+ + 2e- = H2,2Cl- -2e- = Cl2,思考？上述裝置的弱點(diǎn)：,1.H2和Cl2 混合不安全 2.Cl2會(huì)和NaOH反應(yīng)，會(huì)使得到的NaOH不純,1離子交換膜電解槽的簡(jiǎn)單構(gòu)造如何?2離子交換膜的作用是什么?3工業(yè)制堿的簡(jiǎn)單生產(chǎn)流程怎樣?,思考：,(2)離子交換膜法制燒堿,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡鹽水,NaOH溶液,精制飽和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,離子交換膜,1、生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽 陽(yáng)極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物) 陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層) 陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子

4、通過(guò)，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。 2、離子交換膜的作用： (1)防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸 (2)避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量,(3)生產(chǎn)流程,1用什么方法除去泥沙？ 2用什么試劑除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？ 3所用試劑只有過(guò)量才能除凈這些雜質(zhì)，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？,思考：,粗鹽水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）,Ba2+ + SO42- =BaSO4,Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+,BaSO4,Ca2+ + CO32- = CaCO3 Ba2+ + CO32- = BaCO3,CaCO3 BaCO3,Mg2+、F

5、e3+、CO32-,Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3,Fe(OH)3 Mg(OH)2,OH-、CO32-,精制食鹽水,電解食鹽水思考：,（1）以惰性材料作電極，電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？ （2）以活性材料作電極，電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？ 由此可得出什么結(jié)論？,活性材料作電極 陰極上，陽(yáng)離子的放電順序同惰性電極 陽(yáng)極上，電極材料的溶解,氯堿工業(yè),飽和食鹽水,氫氣,氯氣,氫氧化鈉,鹽酸,漂白劑,冶煉金屬等,合成農(nóng)藥等,造紙、玻璃、肥皂、紡織等,課題2 海水資源的綜合利用,第二課時(shí),電解飽和食鹽水反應(yīng)原理,陰

6、極： 陽(yáng)極： 總反應(yīng)：,2H+ + 2e- = H2,2Cl- -2e- = Cl2,復(fù)習(xí)：,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡鹽水,NaOH溶液,精制飽和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,離子交換膜,復(fù)習(xí)：,1、氧化 工業(yè)上從海水中提取溴時(shí)，首先通氯氣于pH為3.5左右曬鹽后留下苦鹵(富含Br-離子)中置換出Br2。,二、海水提溴,Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl -,2、吹出 然后用空氣把Br2吹出，再用Na2C03溶液吸收，即得較濃的NaBr和NaBrO3溶液： 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33- + 3CO2最后，用硫酸將溶液酸化，Br2即

7、從溶液中游離出來(lái)： 5Br- + BrO33- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O,3、吸收 用還原劑二氧化硫使溴單質(zhì)變?yōu)镠Br，再用氯氣將其氧化成溴產(chǎn)品。,Br2 + SO2+2H2O=2HBr+H2SO4,Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl -,思考：海水是一種混合溶液，其中主要含有哪些離子？,Cl- Na+ Mg2+ Ca2+ SO42-,結(jié)合海水資源的特點(diǎn)，我們從海水中提取鎂到底有沒有實(shí)際意義？在提取過(guò)程中又可能會(huì)面臨怎樣的困難？,三、海水提鎂,思考：,、如何實(shí)現(xiàn)Mg2+ 的富集和分離？,可以加入一種試劑使Mg2+ 沉淀,、是不是直接往海水中加沉淀劑？,不是，因?yàn)楹Ｋ械腗g

8、2+ 的濃度很小，直接加沉淀劑不利于Mg2+ 的沉淀，而且會(huì)增大沉淀劑的用量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑,、從綜合角度考慮選用哪種試劑作沉淀劑好？,Ca(OH)2,思考：如何由貝殼制得氫氧化鈣？,貝殼(CaCO3),CaO,Ca(OH)2,、從沉淀效果看，澄清石灰水比氫氧化鈉效果差得多，如何解決這一矛盾？,、如何制得無(wú)水MgCl2 ？,、由MgCl2 到Mg究竟用還原法還是電解法好？,思考：,用石灰乳代替石灰水,先加鹽酸反應(yīng)，再濃縮得MgCl26H2O晶體，然后再將MgCl26H2O晶體在HCl氣氛中加熱脫水即可得無(wú)水MgCl2,由于鎂本身比較活潑，用還原法比較困難，工業(yè)上常使用電解熔融

9、的氯化鎂得到鎂,、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)由Mg(OH)2到Mg的可能途徑。,CaO,Mg(OH)2,MgCl26H2O,MgCl2,Mg,Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,思考：電解產(chǎn)生的Cl2怎么處理？,探究一：取一小段除去氧化膜的鎂條投入盛有一定量稀鹽酸的試管中； 現(xiàn)象： 結(jié)論或化學(xué)方程式：,鎂條逐漸溶解，有大量氣體產(chǎn)生,Mg+2HCl=MgCl2+H2,探究二：取一小段除去氧化膜的鎂條投入滴有酚酞的水中； 現(xiàn)象： 結(jié)論或化學(xué)方程式：,有氣體產(chǎn)生，滴有酚酞的水溶液變紅(但比鈉與水反應(yīng)緩和得多）,探究三：取一根除去氧化膜的鎂條，點(diǎn)燃后插入充滿CO2的的集氣瓶中。 現(xiàn)象： 結(jié)論或化學(xué)方程式：,燃

10、著的鎂條在CO2中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體，在集氣瓶的內(nèi)壁有黑色固體附著,四、Mg條與氮?dú)獾姆磻?yīng),1、海水中含的MgCl2是Mg的重要來(lái)源之一,從海水中提鎂，可按如下步驟進(jìn)行： （1）將貝殼制成石灰乳 （）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、過(guò)濾、洗滌沉淀物 （）將沉淀物與鹽酸反應(yīng)、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥產(chǎn)物 （）將產(chǎn)物熔融后電解 關(guān)于提取鎂，下列說(shuō)法中不正確的是（ ） 、此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來(lái)源豐富 、進(jìn)行（1）、（2）、（3）步的目的是從海水中提取MgCl2 、第四步會(huì)產(chǎn)生氯氣 D、以上過(guò)程中涉及到復(fù)分解反應(yīng)、化合反應(yīng)和置換反應(yīng),2、分析鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物，肯定不存在的物質(zhì)是 （ ）

11、 A、C B、 MgO C、MgCO3 D、Mg3N2,C,小結(jié),、海水中的化學(xué)元素的存在與利用,、海水提鎂的工藝流程,、鎂的性質(zhì),、鎂的用途,四、從海水中提取重水,海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開發(fā)價(jià)值。據(jù)計(jì)算，每立方千米海水中含有3 750104 t固體物質(zhì)，其中除氯化鈉約3 000104 t外，鎂約450104 t，鉀、溴、碘、釷、鉬、鈾等元素也不少。,中 國(guó) 海 域,鎂在海水中含量很高，僅次于氯和鈉，居第3位。,溴的濃度較高，平均為6710-3 mL/L，地球上99以上的溴都儲(chǔ)存在海水里，故溴有“海洋元素”之稱。,碘在海水中的濃度只有0.06 10-6，

12、屬于微量元素。,鉀在海水中的總量為500 1012 t以上。海水中所含鉀的儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鉀鹽礦物儲(chǔ)量。,鈾海水中的總量非?？捎^，達(dá)45108 t，相當(dāng)于陸地儲(chǔ)量的4500倍。,一噸海水中所含重水的核聚變反應(yīng)，可釋放出相當(dāng)于256t石油燃燒所產(chǎn)生的能量。,重水核聚變反應(yīng)可釋放出相當(dāng)能量，海水中約有200108 t重水。,提取,氘是氫的同位素。氘的原子核除包含一個(gè)質(zhì)子外，比氫多了一個(gè)中子。氘的化學(xué)性質(zhì)與氫一樣，但是一個(gè)氘原子比一個(gè)氫原子重一倍，所以叫做“重氫”。氫二氧一化合成水，重氫和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要賦存于海水中，總量可達(dá)250億噸。重水現(xiàn)在已是核反應(yīng)堆運(yùn)行不可缺少的輔助材料，也是制取氘的原料。,制備重水有兩種方法， 蒸餾法：這種方法只能得到純度為92%的重水； 電解法：可得99.7%的重水，但消耗電能特別大。 化學(xué)法：,重水可以通過(guò)多種方法生產(chǎn)。然而只有兩種方法已證明具有商業(yè)意義： 水-硫化氫交換法（和氨-氫交換法。 水-硫化氫交換法是基于在一系列塔內(nèi)（通過(guò)頂部冷和底部熱的方式操