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(共31张PPT)
海水资源
的开发利用
第八章 化学与可持续发展
1.能够说出海水中富含的元素，了解目前海水中可以提取哪些资源，知道开发、利用海洋资源的重要性
2.通过了解海水淡化、海水制盐的方法，进一步加深对物质分离和提纯方法的理解
3.以海水提镁、海水提溴为例，用化学视角找到物质转化、元素富集的途径，从而认识化学在自然资源开发和利用过程中的作用和贡献
4.通过海水提溴工艺流程图的绘制和分析，形成工业提取物质的一般思路和方法
海
洋
资
源
13亿亿吨
每年6亿吨鱼虾贝藻，现在捕捞量为每年9000万吨
镁、钾、铀、锶等矿物：5亿亿吨
锰结核：3万亿吨
重水：200万吨
潮汐能：27亿千瓦
波浪能：700亿千瓦
海底石油:1350亿吨
天然气：140万亿立方米
金总量5×107t,1t海水中仅有4×10-6g
富集程度很低
一、海水资源的开发利用
（一）海水水资源的利用
分离出盐分
直接利用海水进行循环冷却
海水水资源的利用
海水淡化
提取出淡水
蒸馏法
电渗析法
离子交换法
膜分离法
太阳能蒸馏装置图
加入沸石或碎瓷片
冷凝水：下进上出
液体体积不应该超过容积的2/3,不应少于1/3
1、蒸馏法
垫石棉网
温度计水银球处于支管口处
蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但是成本较高。
【资料卡片】 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、Br、 S、Ca、K 、C、Sr、B、F等11种元素，
其总量超过99%，其他元素为微量。
大约每1000g海水中仅仅含1.28gMg2+，
0.067gBr-，而经过摊晒分离出氯化钠的海水
即苦卤（浓缩的海水），苦卤中的离子浓度
大大提高。
海水能源资源的利用
海水资源
海水水资源的利用
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、
海水资源的开发利用
潮汐能、波浪能等
海底可燃冰
海水循环冷却
（二）海水化学资源的开发利用
粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、 Mg2+、 SO42-
除杂试剂：
①Na2CO3
②NaOH
③BaCl2
试剂加入顺序：
②③① \\ ③②① \\ ③①②
基本原则： 先加BaCl2，后加Na2CO3；过滤后再加稀盐酸，蒸发结晶。
1、 海水中提取NaCl——海水晒盐
2NaCl + 2H2O 电解 H2 +Cl2 +2NaOH
【应用】
(1)NaCl的水溶液制NaOH
(2)制金属Na
(3)制Na2CO3
NaCl + H2O + NH3 + CO2 = NaHCO3 ↓+ NH4Cl
2NaCl（熔融）电解 2Na + Cl2
2NaHCO3 = Na2CO3+ CO2↑+ H2O
△
（侯氏制碱法）
Br-
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Br-
Mg2+
Mg2+
海水
粗盐
NaCl
苦卤
Mg
？
剩下的浓缩海水（或苦卤）仍然是苦涩的，你们知道里面还有哪些元素吗？
MgCl2
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
“母液”也叫“苦卤”,含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等，可从中提取多种化工原料。
贝壳——CaO——Ca(OH)2
苦卤
Mg(OH)2
MgCl2溶液
试剂2
MgCl2·6H2O
操作B
无水MgCl2
Cl2
Mg
电解
海水
提取
粗盐
试剂1
操作A
在HCl气流中脱水
思考1:流程中试剂1可能是_____，充分反应后进行的操作A是____。
思考2:试剂2可能是_____，操作B是_________过滤、洗涤、干燥。
煅烧 水
操作C
过滤
过量的
稀盐酸
碱液
蒸发浓缩冷却结晶
含Mg2+等
石灰乳
【资料】无水氯化镁遇到水会发生反应。
思考3:操作HCl气流的作用是 。
抑制氯化镁与水发生反应
思考4:该流程中的试剂1是否可用石灰乳？为什么？
（从实际生产的成本考虑）
2.工业上从海水中提取镁的流程图
①
⑥
②
③
④
⑤
防止Mg2+水解
2.工业上从海水中提取镁的流程图
化工流程图模型
【资料卡片】
海水中元素种类很多，总储存量很大，但许多元素富集程度却很低。
溴是海洋元素，地球上99%的溴分布在海水中，以Br-的形式存在，而每升中溴元素的含量仅约为67mg。
Br-
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
Mg2+
+
Mg2+
Br-
Mg2+
Mg2+
Cl-
Cl-
Cl-
海水
粗盐
NaCl
Mg
Br2
Mg2+
Br-
苦卤
？
思考：上述苦卤中含有Br-，需要加入___ _使其转化为Br2。
氧化剂
Br-
吹
出
塔
吸
收
塔
蒸
馏
塔
浓缩
海水(Br-)
液 溴
空气
水
SO2
氯气
溴蒸气
酸和氯气
HBr溶液
①
②
③
3、海水中提取Br2
根据教材中海水提溴的工艺流程图，思考和讨论每一环节的作用，写出氧化和吸收环节主要反应的离子方程式。
“吹出法”海水提溴 环节 作用 化学方程式（或离子方程式）
氧化
吹出 ——
吸收
氧化
蒸馏冷凝 ——
用氯气氧化海水中的溴离子
用空气将生成的溴 吹出
用SO2作还原剂使溴转化为氢溴酸，使其与空气分离
再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离
将气态溴转化为液态溴
2Br- + Cl2=2Cl-+Br2
Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr
Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-
2Br-+Cl2=2Cl-+Br2
2HBr+Cl2=2HCl+Br2
用“吹出法”从海水提溴的三点解读
①“蒸馏”不是单纯的蒸馏，而是先用Cl2将HBr氧化为Br2，然后再进行蒸馏，使Br2挥发出去。
②在氧化、吹出、吸收、蒸馏四个环节中，“氧化”是化学变化，“吹出”是物理变化，“吸收”是化学变化，“蒸馏”是化学变化和物理变化。
③“吹出”之所以能够将Br2吹出去，是因为Br2的溶解度较小、沸点低，会随着空气一起蒸发出去。
【科学探究】如何证明海带中有碘离子？
晒干燃烧
加水加热
溶解
过滤
稀硫酸
Cl2或过氧化氢
CCl4
蒸馏
海带灰
海带
悬浊液
滤液
碘水
碘的CCl4溶液
I2
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
2I-+ H2O2+2H+ = I2 +2H2O
2KI+ H2O2+H2SO4 =I2 +K2SO4+2H2O
稀硫酸的作用：
增强H2O2的氧化性；抑制I2与水反应
或Cl2＋2I－=I2＋2Cl－
4、海带中提取I2
海带中提取碘的装置图
【资料】CCl4沸点：76.8℃
I2升华温度：184.3℃
紫红
思考：实验室萃取Br2、I2在什么仪器中进行？常用的萃取剂是什么？它们在萃取剂中一般呈现什么颜色？
橙红
有机溶剂，如CCl4 、苯
分液漏斗
特别提醒：苯的密度比水的小,萃取I2的苯层在上层,从分液漏斗上口倒出。
1.下列哪种方法不能实现海水的淡化（ ）
A．蒸馏法 B．电解法
C．电渗析法 D．离子交换法
B
2.下列说法正确的是（ ）
A．除去粗盐中杂质(Mg2+、SO42—、Ca2+)，加入的药品顺序为NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
B．海水提溴的流程：浓缩海水→Cl2氧化→通热空气吹出Br2→SO2还原→Cl2氧化→Br2
C．海水晒盐的原理是蒸馏
D．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
B
3.在验证海带中含有碘元素的实验操作过程中，下列操作不涉及的是（ ）
C
4.从海水晒盐后的母液中提取镁，最基本的方法是往海水中加石灰乳，得到Mg(OH)2沉淀，将沉淀分离后再加入盐酸变成MgCl2溶液；之后经结晶、过滤、干燥、电解，即可得到金属镁。工艺流程如下：
下列对从海水中提取镁的有关说法正确的是( )
A．电解MgCl2溶液即可得到金属镁
B．电解后得到的镁应在氮气氛围中冷却
C．上述从母液中提取镁的变化过程中不存在分解反应
D．制备过程中产生的氯气可以用来制备盐酸，循环使用
D
5.从淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是(　 　)
A．X 可用Na2SO3的饱和溶液
B．步骤Ⅲ发生的离子反应为
C．工业上每获得1 mol Br2，至少需要消耗标准状况下的Cl2 22.4 L
D．步骤Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸馏
C
6.下列有关物质分离、提纯的操作叙述错误的是( )
A．做蒸馏实验时，在蒸馏烧瓶中应加入沸石，以防暴沸。如果在沸腾前发现忘记加沸石， 应立即停止加热，冷却后补加
B．提纯混有少量硝酸钾的氯化钠，应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法
C．1- 己醇的沸点比己烷的沸点高，1 -己醇和己烷可通过蒸馏初步分离
D．提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯：向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量饱和 Na2CO3溶液， 振荡后静置分液，并除去有机相的水
B
7.海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收
C

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