高中化学必修二第四章 本章重难点专题突破 2

2 海水资源的综合利用
1．海水水资源的利用
海水水资源的利用主要包括直接利用和海水淡化。

海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉；海水淡化可解决淡水资源不足问题。

海水淡化现有20多种技术方法。

目前技术纯熟、经济效益较好的有蒸馏法、冷冻法、反渗透法、电渗析法等。

(1)蒸馏法
蒸馏法历史最久，技术、工艺比较完善，是目前海水淡化的主要方法。

蒸馏淡化过程的实质如同水蒸气的形成，使海水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气在一定条件下遇冷形成不带咸味的水，但蒸馏法的弊端是消耗能量多并在仪器里产生大量的锅垢。

(2)冷冻法
冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态水变成固态冰的同时盐被分离出去。

冷冻法与蒸馏法相比，耗能低、结垢轻，但得到的淡水味道不佳。

(3)反渗透法
反渗透法通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。

该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的，其最大优点是节能。

反渗透法正逐步取代蒸馏法成为最广泛的方法。

(4)电渗析法
电渗析法是将具有选择透过性的阳离子膜与阴离子膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，相邻隔室实现海水浓缩与淡化。

电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。

2．海水化学资源的利用
(1)海水制盐
海水制盐又称海水晒盐。

其方法是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐(即蒸发海水，使食盐浓缩结晶)。

食盐除在食品中作调味剂外，它还是一种工业原料： ①氯碱工业：2NaCl ＋2H 2O=====电解
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑
③制盐酸：H 2＋Cl 2=====点燃2HCl
④制漂白剂：Cl 2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O
⑤制纯碱：NaCl ＋CO 2＋H 2O ＋NH 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl,2NaHCO 3=====△
Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑
特别提示 海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca 2＋、Mg 2＋、SO 2－4等杂质，精制后得到NaCl 饱和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl 2溶液、过量的NaOH 溶液和过量的Na 2CO 3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。

(2)海水提镁
反应流程：
有关反应的化学方程式：
①CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑
②CaO ＋H 2O===Ca(OH)2
③MgCl 2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl 2
④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O
⑤MgCl 2·6H 2O=====HCl △
MgCl 2＋6H 2O ⑥MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑
(3)海水提溴
①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br －得到浓缩；
②氧化：向浓缩的海水中通入适量的Cl 2，将Br －氧化为Br 2，反应的离子方程式为Cl 2＋2Br －===Br 2＋2Cl －
； ③富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO 2吸收。

反应的化学方程式为Br 2＋SO 2＋2H 2O===2HBr ＋H 2SO 4；
④提取：再用Cl 2将HBr 氧化得到产品溴。

(4)海带中提碘
①流程
海带――→灼烧
海带灰→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质；
②主要的化学原理：2H ＋＋2I －＋H 2O 2===I 2＋2H 2O 或Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2。

特别提示①海水中提取Mg、Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均可为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2或I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开；
②利用在火力发电厂和核电站用于冷却的循环海水，以减少能耗。

利用海水淡化后溴离子得到浓缩的浓海水，以提高制溴的效益。

【典例3】海带含有丰富的碘。

为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的仪器是________(从下列仪器中选择所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。

A．烧杯B．坩埚C．表面皿D．泥三角E．酒精灯
F．干燥器
(2)步骤③的实验操作名称是________；步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。

(3)步骤④反应的离子方程式是________________________________________。

(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是_______________________________。

(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：________________。

解析(1)灼烧海带在坩埚里进行，坩埚放在泥三角上，用酒精灯加热，且要用玻璃棒搅拌，使其充分反应。

(2)分离悬浊液得到含碘溶液和残渣，采用过滤法；碘溶于苯中，苯易挥发，碘固体易升华，可以通过蒸馏方法得到碘和苯。

(3)联想二氧化锰氧化浓盐酸中氯离子，I－还原性强于Cl－，在酸性条件下二氧化锰一定能氧化I－，MnO2＋2I－＋4H＋===I2＋Mn2＋＋2H2O。

(4)萃取剂必须具备三个条件：①不溶于水，也不与水反应；②被萃取的物质在该萃取剂中溶解度大于在水中的溶解度；③被萃取的物质与该萃取剂不发生反应。

苯符合萃取剂选用条件，苯不溶于水，且不与水反应；苯是非极性溶剂，碘是非极性分子，根据相似相溶原理，碘易溶于苯而在极性溶剂水中溶解度相对较小；碘与苯不反应。

除苯作萃取剂外，四氯化碳等有机溶剂也可以作碘的萃取剂。

(5)利用“碘与淀粉溶液混合，溶液呈蓝色”这一
特征现象检验水层里是否有碘单质存在。

设计实验方法包括步骤、现象、结论及解释。

答案(1)BDE(2)过滤蒸馏
(3)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O
(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大
(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘)。