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第八章 化学与可持续发展
人教版高中化学必修第二册
第一节 自然资源的开发应用
第2课时 海水资源的开发利用
金属矿物
海水资源
化石燃料
海水的特点
广阔性：海水中水的储量约为1.3×109 亿吨，占地球总水量 97%
多样性：元素种类很多，总计含有80多种元素
分散性：许多元素的富集程度很低
如：海水中金属元素总含量约为5千万t，但1t海水中只含金属元素0.000004g（百分之0.000004克）
直接利用海水进行循环冷却
海水淡化
提取溴单质
制取氯化钠
制取镁
海水资源的开发利用
任务一 海水水资源的利用
直接利用海水进行循环冷却
海水淡化
海水水资源
电渗析法
反渗透法
蒸馏法
离子交换法
电渗析法
离子交换法
蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）
反渗透法
任务一 海水水资源的利用
海水蒸馏的原理
直形冷凝管
蒸馏烧瓶
锥形瓶
温度计
碎瓷片
或沸石
注意点
2.冷凝水，下口进，上口出
1.温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处
3.加热时，蒸馏烧瓶要垫上石棉网
4.液体量是烧瓶容积1/3 ～ 2/3
任务一 海水水资源的利用
广泛使用太阳能、风能、发电厂等工业余热
设计一种压强一个比一个低的蒸发室，连通在一起，当海水通过时，水就会瞬间蒸发变成水蒸气，经冷凝成为淡水。
工业中的蒸馏海水淡化
任务一 海水水资源的利用
成本低，但未能大量生产
（电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。）
电渗析法的原理
任务一 海水水资源的利用
离子交换法的原理
目前正在迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂
阳离子交换树脂: HR+Na+ = NaR+H+
阴离子交换树脂: ROH+Cl- = RCl+OH-
H++OH- = H2O
任务一 海水水资源的利用
反渗透法的原理
利用孔径比1 nm还小的半透膜滤去盐分来制取淡水。利用只允许溶剂水分子透过、不允许溶质离子透过的半透膜，将海水与淡水分隔开。
成本较低
任务二 海水化学资源的利用
海水制盐
（1）氯碱工业
（2）制钠和氯气
（3）制盐酸
盐田
海水
饱和食盐水
引入
日晒风吹
析出粗盐
食用盐
氯碱工业
精制
蒸发结晶
（4）制漂白粉
（5）制纯碱
(侯氏制碱法)
2NaCl+2H2O ══ 2NaOH + H2↑ +Cl2↑
电解
Cl2+H2 ══ 2HCl
点燃
2Cl2+2Ca(OH)2 ══ CaCl2 + Ca(ClO)2 +2H2O
2NaHCO3 ═ Na2CO3+H2O↑+CO2↑
△
NaCl+H2O+NH3+CO2 ═ NaHCO3↓+NH4Cl
任务二 海水化学资源的利用
海水提溴
核心反应
价格（万元/吨）
Cl2 0.155
O2 0.13（不能把Br-氧化为Br2)
KMnO4 3.4
K2CrO4 3.76
KClO3 2.7
H2O2 1.4
地球上99%的溴分布在海水中，以Br-的形式存在。要对海水中的溴进行富集。
Br-
Br2
氧化
如何选择合适的氧化剂？
可行 氧化效果好 便宜 无污染
任务二 海水化学资源的利用
海水
浓缩海水
(Cl-)
吸收塔用SO2吸收
浓缩海水
(Cl-、Br2)
Br-
SO42-
浓缩
酸化
通入Cl2
(氧化)
通入热空气或
水蒸气(吹出)
反应后
富集溴
通入Cl2
(提取)
Br2
Cl-
蒸馏
分离
溴单质
海水晒盐和海水淡化的过程中Br-得到浓缩
Cl2+2Br- = 2Cl-+Br2
Br2+SO2+2H2O=H2SO4 +2HBr
向经过酸化的浓缩海水中通入Cl2，将Br-氧化为Br2
利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收
Cl2+2Br- = 2Cl-+Br2
任务二 海水化学资源的利用
自然界提取物质的一般工业流程和思维方法
工业原料
中间产物1
中间产物2
目标产品
富集
转化
①酸碱性
②氧化性
①除去杂质②提纯产物
分离提纯
任 务
核心问题
原料
产品
如何分离出产品？
物料是否能够循环使用？
原料预处理
物质转化
产品分离
如何选取原料？
如何处理原料？
1、从资源、成本角度考虑；
2、从反应速率、提高效率角度。
1、从元素价态的角度分析是否需要选取氧化剂或还原剂？
2、从成本、环保的角度选取最合适的试剂。
根据目标产物的性质及含量，选取合适的分离提纯方法。
如何控制反应条件？
如何选取氧化剂？还原剂？
知识、方法
任务二 海水化学资源的利用
海水提碘
稀硫酸
过氧化氢溶液
灼烧
加水
加热
溶解
过滤
CCl4
蒸馏
海带灰
海带
悬浊液
滤液
碘水
碘的CCl4溶液
单质碘
操作1
操作2
操作3
操作4
操作5
试剂1
试剂2
萃取
分液
生物
富集
海水
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
或Cl2
任务二 海水化学资源的利用
海水制镁
海水
石灰乳
盐酸
CaO
贝壳
水
煅烧
Mg(OH)2
MgCl2溶液
蒸发结晶
MgCl2·6H2O
脱水
MgCl2晶体
电解
Mg
Cl2
H2
HCl
Mg2＋＋Ca(OH)2==Mg(OH)2↓ + Ca2+
Mg(OH)2＋2HCl==MgCl2＋2H2O
知识总结
海水资源
海水化学资源的开发利用
海水提镁
海水提溴
海带提碘
海水制盐
海水淡化
蒸馏法、电渗析法
离子交换法、反渗透法
海水冷却循环
淡水
浓缩海水
海水水资源的利用
海水能源资源的利用
潮汐能、波浪能等

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