高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题2 海水的综合利用课文配套ppt课件

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题2 海水的综合利用课文配套ppt课件，共41页。PPT课件主要包含了氯化钠，氯化镁，硫酸钙，贮水池，蒸发池，结晶池，食盐晶体，氯化钾，OH－，离子交换膜等内容，欢迎下载使用。

学习目标1.了解海水中盐的开发和利用，掌握食盐资源的利用。2.了解海水提溴的重要步骤。
一、海水中盐的开发和利用海水中含有多种盐类，以_________最多，约占海水中盐类总量的_______，还含有________、________等。1．海水制盐(1)海水制盐以_______法(盐田法)为主，主要原理是太阳照射后，水分蒸发，各种盐分达到_______浓度时，依次以固体形式析出。
(2)盐田必须符合的条件：①有平坦空旷的海滩，潮汐落差大；②气候干燥、多风、少雨；③远离江河入海口。(3)盐田一般分为________、________、________三部分。(4)海水制盐要经过风吹、日晒逐渐蒸发浓缩，达到饱和后会析出_________，分离后所得的母液叫______，可综合利用制得副产品_______、_______等。(卤水中主要含氯化镁、碘化钾、溴化钾。)
(5)海水制盐还可用电渗析法和冷冻法，这样不仅可制得盐，还可得到______。2．食盐资源的利用(1)化学工业之一的氯碱工业，是以食盐为原料制取________________，再进一步生产其他化工产品。(2)电解食盐水实验装置
NaOH、Cl2、H2
用电解饱和食盐溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。氯化钠溶液中存在着 Na＋、Cl－、OH－、H＋四种离子，通直流电后，______________向阳极移动，____________向阴极移动。(3)阳极反应式 _____________________，阴极反应式 _____________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
(6)电解制碱目前主要采用______________法。离子交换膜电解槽是由多个_______槽串联或并联组成。单元槽由阳极(钛网)、阴极(碳钢网)、___________、__________和___________等组成。(7)精制的饱和食盐水进入阳极室，加入NaOH的纯水进入阴极室，通电时，水在阴极表面放电生成 _______，Na＋ 穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含________，Cl－则在阳极表面放电生成 _______，电解后的淡盐水从______极导出。
3．离子交换膜法制烧碱二、海水提溴从海水中提溴约占世界溴年产量的1/3，常用的方法叫_________，即用氯气氧化海水中的Br－，使其变成Br2，然后用空气或水蒸气吹出。1．氯化(1)用氯气置换溴离子的反应式为 ___________________________。(2)氯气置换溴离子之前，要使海水_____化，使pH＝______。
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
2．吹出当Br－被氧化成 Br2后，用______将其吹出，也可用_________与溴一起蒸出。3．吸收用二氧化硫做还原剂回收溴，再用氯气将其氧化得到溴产品的反应方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。溴的用途：工业上：燃料的防爆剂；胶卷的感光材料；农业上：杀虫剂；医药上：红药水、镇静剂。氧化性：Cl2＞Br2＞I2。
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；Br2＋2I－===I2＋2Br－。三、海水提镁1．海水中镁的总储量约为___________t，目前世界生产的镁_________来自海水。2．工业生产中提取镁的主要方法和主要反应方程式：
四、从海水中提取重水2. 氘的原子核内有一个_______和一个_______，所以叫_______，化学符号是_____。重水可作原子反应堆的___________和_________________。3．热核聚变指的是两个氘核在高温高压下融合成氦核，同时放出大量能量的过程。4．海水中含重水约_______________。
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一、海水中盐的开发和利用1．海水制盐(1)利用蒸发法，从海水中主要获得氯化钠，及氯化镁、氯化钾等副产品。(2)电渗析法、冷冻法不仅能制得盐，同时还可得到淡水。
2．氯碱工业——食盐资源的利用离子交换膜法电解食盐水：(1)设备：离子交换膜电解槽。离子交换膜只允许Na＋通过。(2)原理：化学方程式为
2．主要反应原理：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。3．溴的吸收富集(1)纯碱吸收法：海水中的溴离子被氧化为溴单质后，用热空气或水蒸气吹出，通过Na2CO3溶液使溴富集后，再将得到的溶液用稀硫酸酸化，用有机溶剂萃取溴单质。发生反应：3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O(2)SO2吸收法：用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起，不易分离，用还原剂SO2吸收后，再用氯气氧化HBr即得到溴单质。
特别提醒：①通氯气前要将海水酸化，pH为3.5时，氯气的氧化效果最好。②用空气或H2O(g)将溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工艺复杂，设备投资大，经济效益低且对环境污染严重。
三、海水提取镁工艺流程和化学平衡原理的应用1．生产步骤(1)加熟石灰　(2)过滤　(3)加盐酸　(4)浓缩结晶脱水干燥　(5)熔融电解2．工艺流程
4．工业生产中平衡原理的应用(1)沉淀溶解平衡原理的应用①向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2，由于c(OH－)增大，Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，则最大程度地将Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀。②向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸，使沉淀溶解平衡右移。(2)水解平衡原理的应用在MgCl2·6H2O脱水变为MgCl2时，由于MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl水解平衡的存在，在HCl气体环境中，增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。
特别提醒：①为提高反应中Mg2＋的浓度，将海水浓缩或用提取食盐后的盐卤。②电解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制盐酸，循环使用，节省成本。③所得Mg(OH)2沉淀中含有的CaSO4杂质在加盐酸前应除去，以保证MgCl2的纯度。
1．海水淡化通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法已有十几种，主要的有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法，其蒸馏原理如图所示。
2．海水中镁、钾、溴、碘等化工产品元素的提取海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集问题。如海水中溴的提取流程：(1)用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。(2)向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
(3)向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(4)向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2(5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。海带中碘的提取原理：海带中的碘元素主要以I－的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。
如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O实验先将干海带灼烧去除有机物，剩余物用H2O2、H2SO4处理，使得I－被氧化成I2。3．海水资源的综合利用(1)从海水中提取淡水——海水淡化；(2)直接利用海水进行循环冷却；(3)海水制盐；
(4)从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品；(5)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料；(6)从海水中获取其他物质和能量。
请回答氯碱工业中的如下问题：(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k＝_____________(要求计算表达式和结果)；
①图中X、Y分别是________、________(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小________；②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：____________________；负极：________________；③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)____________________、_________________。
变式训练　工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示：
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是________。电解槽中的阳极材料为________。(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？________(填“是”或“否”)。原因是_______________________________________。(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶， 故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是________________________________________。
解析：(1)电解饱和食盐水用的是阳离子交换膜，而在食盐水中的阳离子只有H＋和Na＋，电解时，H＋在阴极上生成氢气，Na＋在外加电场作用下向阴极运动，所以通过离子膜和隔膜的是Na＋。由于阳极上发生氧化反应，是溶液中Cl－放电生成Cl2，所以必须用惰性电极，工业上一般用钛(表面涂有钌氧化物)，也可以用石墨电极。(2)在该流程开始时向苦卤中加入硫酸，因CaSO4微溶于水，先形成CaSO4沉淀而将Ca2＋除去。若先制取Mg(OH)2，加入的石灰水会有部分与硫酸反应生成CaSO4而使制得的Mg(OH)2不纯净。
(3)CCl4是一种易挥发、有毒的液体，所以此流程中不用CCl4萃取的方法，而是利用溴的挥发性，向得到的含溴水的海水中吹入热空气，使溴挥发出来。与萃取相比，该方法简单、实用、经济、无污染。答案：(1)阳离子(或Na＋)　钛(或石墨)(2)否　如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重