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第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
人教版高中化学必修第二册第八章第一节
你知道海洋中有哪些可以利用的资源吗？
海水中的化学元素
由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物。海水中含量最多的O、H两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量。虽然海水中元素的种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。例如，海水中金元素的总储量约为5×106 t，而1t海水中金元素的含量仅为4×10-6g。海洋还是一个远未充分开发的巨大化学资源宝库。
海水资源
化学资源
海水资源的开发利用
水资源
新型能源
一、海水水资源的开发利用
分离出盐分
1、海水资源的特点
电渗析法
离子交换法
2、利用途径及海水淡化方法
海水淡化
提取出淡水
海水循环冷却
海水水资源的利用
蒸馏法
广阔性
多样性
分散性
蒸馏法
最先使用，技术成熟，但成本高
电渗
析法
成本低，但未能大量生产
目前正在迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂
电渗析法
蒸馏法
离子交换法
蒸馏法
思考1：(1)蒸馏适用于分离哪些混合物？ (2)蒸馏操作中有哪些注意事项？
适用范围：沸点相差较大的液体混合物。
注意事项：①温度计的水银球置于蒸馏烧瓶的支管口处；
②蒸馏烧瓶内加沸石防止暴沸；
③冷凝管水流方向“下进上出”。
实验室蒸馏海水原理示意图
太阳能蒸发原理示意图
思考2：海水中含量较多的元素是什么？主要以什么微粒形式存在于海水中？
思考3：海水中化学资源的利用首先要解决的问题是什么？
元素的富集
含O、H及Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F
二、海水化学资源的开发利用
海水淡化
蒸馏
淡化
浓缩海水
蒸发结晶
粗盐
母液
1、海水嗮盐
从海水中制得氯化钠除了食用外，还有什么用途？
制备这些化工原料的反应原理？
交流讨论
提纯
精盐
2
制纯碱
3
工业制氯
氯碱工业
制钠和氯气：___________________________
制盐酸：
制漂白剂(84)：
1
制钠
2NaCl 2Na＋Cl2↑
通电
NaCl＋CO2＋NH3＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O
2NaHCO3 ===Na2CO3＋CO2↑＋H2O
△
H2＋Cl2 2HCl
海水淡化
蒸馏
淡化
浓缩海水
蒸发结晶
粗盐
母液
海水 0.0672 g/L
苦卤 2.5~3 g/L
母液也叫“苦卤”，含有较高浓度的K+、Mg 、Br 和SO4 等。
2+
2
Br 的浓度
Br2
原料Br
目标产品
溴在海水中的浓度比较低，如何从海水中提取溴呢？
医药
……
液溴
农药
染料
摄影器材
冶金工业
灭火器材
二、海水化学资源的开发利用
2、海水提溴
—吹出法
此流程的目的是什么？
这种方法叫什么法？
01
流程中涉及哪些步骤？
每一步的作用是什么？
02
“吹出法”海水提溴 环节 作用 离子方程式
氧化
吹出
吸收
蒸馏
HBr
溴水
通入Cl2
通入空气
通入Cl2
吸收塔(SO2)
浓缩海水
产品溴
Br-
2Br －＋ Cl2 ＝ Br2 ＋2Cl－
通入Cl2，使Br 转化为Br2
通入空气，将Br2吹出
吹出的Br2通入盛有SO2、H2O的吸收塔内
SO2＋Br2＋2H2O＝ 4H＋＋2Br－
通入适量的Cl2，将HBr氧化生成Br2后蒸馏分离
溴的沸点低易挥发
2Br －＋ Cl2 ＝ Br2 ＋2Cl－
01
请你根据教材海水提溴工艺流程图，自己动手绘制简易工艺流程图。
总结：由工业原料到具体产品的一般思路和方法

富集
中间产物Ⅰ
中间产物Ⅱ
转化
①酸碱性
②氧化性
分离提纯
①除去杂质
②提纯产物
……
目标产品
富集
(浓缩)
氧化室
冷凝器
吹出塔
吸收塔
蒸馏塔
Br2
海水
酸和Cl2
空气
SO2和H2O
Cl2和H2O(g)
物质转化，分离提纯
右图为海水提镁的工艺流程，
写出下列步骤中的化学方程式。
3、海水提镁
CaO＋H2O===Ca(OH)2
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+Ca2+
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
CaCO3 ==== CaO＋CO2↑
高温
MgCl2(熔融) ==== Mg＋Cl2↑
电解
①分解贝壳(主要成分是CaCO3)、制备Ca(OH)2：
______________________，____________________。
②沉淀Mg2＋：___________________________________ (离子方程式)。
③制备MgCl2：______________________________。
④制取Mg：___________________________。
二、海水化学资源的开发利用
二、海水化学资源的开发利用
4、海带提碘
灼烧海带
(1)实验步骤①会用到下列仪器中的____(填字母)。
a.酒精灯 b.漏斗 c.坩埚 d.泥三角
(2)步骤③操作的名称是_____。
(3)步骤④中反应的离子方程式为___________________________。
acd
2I－＋H2O2＋2H＋=I2＋2H2O
过滤
分离得到海带灰悬浊液中的溶液
(4)请设计一种检验水溶液中是否含有碘单质的方法：
_______________________________________________________________________________________________________________。
(5)海带灰中含有的硫酸盐、碳酸盐等，在实验步骤____(填序号)中实现与碘分离。
取适量水溶液于试管中，加入淀粉溶液，观察溶液是否变蓝，若变蓝则说明水溶液中含有碘单质，反之则不含
由于淀粉遇碘单质变蓝，故可以用淀粉溶液来检验水溶液中是否含碘单质。
⑤
萃取、分液
1、铀：元素符号U，最重要的核燃料。
三、海水新型能源的开发利用
2、重水：分子式D2O，原子能工业中用作减速剂，也是制取重氢的原料。
3、潮汐能、波浪能
据估计，全世界的潮汐能约有10亿多千瓦。我国海岸线长达18000多千米，潮汐能至少有3000万千瓦，年发电量1000亿度以上，相当于建成后的7个葛洲坝水电站。
潮汐能
波浪能发电有多种形式，有的利用波的上下波动，有的利用波的横向运动，有的利用波产生的水中压力变化等等。
每平方千米海面上的波涛大约蕴藏着20万千瓦的能量。海洋总面积达3.6亿平方千米。据估算，全世界可供利用的波浪能约为100亿千瓦。
波浪能
海水资源的综合利用
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