2020-2021学年化学人教版必修2学案：4.1.2 海水资源的开发利用

第2课时海水资源的开发利用一、海水水资源的利用1．海水的淡化(1)海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。

(2)海水的蒸馏2．直接利用海水进行循环冷却。

据统计，城市用水约80%是工业用水，工业用水中约80%是工业冷却用水。

因此直接利用海水进行循环冷却是解决水资源短缺的重要途径。

3．海水制取食盐：主要方法是利用太阳能晒制。

4．海水提铀：主要方法是采用各种高效吸附剂富集铀，再分离得到铀。

5．海水制取溴：主要方法是空气吹出法。

(1)主要流程：(2)主要反应：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2、Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4、2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。

6．海带中含有的碘元素，以I－形式存在，因此可先用氧化剂将其氧化为I2，然后利用I2遇淀粉溶液变蓝这一特性检验。

二、海水中化学资源的开发利用1．海水中的化学元素大量元素：H、O等元素共13种。

微量元素：I、U等元素。

2．海水化学资源的开发利用(1)从海水中制得NaCl。

除食用外，还用作工业原料，如生产钠单质、烧碱、纯碱以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。

(2)从海水中制取钾、镁、溴及其化工产品，是在传统海水制盐工业上的发展。

探究点海水水资源的综合利用1．海水淡化(1)海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。

(2)海水的蒸馏2．海水制盐(1)方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。

(2)原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。

(3)食盐用途①氯碱工业：2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====通电2Na ＋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。

提取Br 2的流程如下图：4．海带中提碘(1)海带中含有碘元素的检验①关键反应的反应原理：2H ＋＋2I －＋H 2O 2===I 2＋2H 2O②实验步骤及证明方法(2)海带中提碘①流程海带―→浸泡―→氧化―→过滤―→提纯―→碘单质②主要的化学原理：Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 25．海水提镁(1)反应流程：(2)有关反应的化学方程式：①MgCl 2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl 2②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O③MgCl 2·6H 2O=====HCl MgCl 2＋6H 2O④MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑1.海水中提取镁时，石灰乳能否换为石灰水？提示：不能。

因为Ca(OH)2微溶于水，石灰水中Ca(OH)2的浓度很小，沉淀Mg 2＋的效果不好。

2．在提取碘时，为什么干海带用刷子刷干净，而不用水冲洗干净？ 提示：海带中的碘元素是以有机碘的形式存在，灼烧后转化为I －，碘易升华，但有机碘和I－不升华，可以用酒精灯灼烧干海带。

用水冲洗海带会使海带中的部分碘元素溶解流失。

[例]从海水中可以获得淡水、食盐，并可提取镁和液溴等物质。

(1)下列物质不需要通过化学变化就能够从海水中获得的是________(填序号，下同)。

A．金属镁B．粗盐C．淡水D．液溴(2)食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料，从海水中得到的粗盐中常含有可溶性杂质CaCl2、MgCl2、Na2SO4等，先将粗盐加水溶解，再通过以下几个步骤可制得纯净的食盐水：①加入稍过量的Na2CO3溶液；②加入稍过量的NaOH溶液；③加入稍过量的BaCl2溶液；④滴入适量的稀盐酸；⑤过滤；其正确的操作顺序是________。

A．②③①⑤④B．③①②⑤④C．②③①④⑤D．③⑤②①④(3)从海水中提取溴和镁的流程如图所示：①提取溴单质(Br2)时，通入Cl2是将海水中的溴离子(Br－)氧化成Br2，请写出该反应的离子方程式：__________________。

工业上用空气吹出法将Br2吹入吸收塔与吸收剂SO2作用转化为氢溴酸(HBr)以达到富集溴的目的，步骤Ⅱ是SO2与Br2在水中反应生成两种酸的过程，请写出对应的化学方程式：________________。

第二次通入Cl2后得到高浓度的溴水，此时从高浓度的溴水中提取Br2还要进行的操作为________、________和________。

②为实现对镁元素的富集，步骤Ⅰ中加入的足量试剂是________(填化学式)。

[解析](1)通过电解熔融的氯化镁得到镁和氯气，是化学变化，故A项错误；用蒸馏海水的方法可以得到淡水，用太阳暴晒海水，蒸发水分后即得粗盐，不需要化学变化就能够从海水中获得，故B、C 项正确；将溴离子氧化为溴单质是化学变化，故D项错误。

(2)除去粗盐中的可溶性杂质Mg2＋、Ca2＋、SO2－4时，正确的操作顺序可为②加入稍过量的NaOH溶液(除去镁离子：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓)；③加入稍过量的BaCl2溶液(除去硫酸根离子：SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓)；①加入稍过量的Na2CO3溶液(除去钙离子及多余的钡离子：CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓、CO2－3＋Ba2＋===BaCO3↓)，其中碳酸钠溶液必须加在氯化钡溶液之后，氢氧化钠溶液和氯化钡溶液的加入顺序可以颠倒；⑤过滤，将沉淀和不溶性的泥沙过滤出去；最后④滴入适量的稀盐酸以除去氢氧根离子和碳酸根离子，注意不能在过滤之前加盐酸，否则氢氧化镁、碳酸钙等会重新溶解，故A、B项正确。

(3)向苦卤中加入试剂(步骤Ⅰ)得到Mg(OH)2，且不能引入新的杂质离子，则①应该是NaOH，Mg(OH)2溶于稀盐酸得到MgCl2溶液，将MgCl2·6H2O在HCl 氛围中脱水得到MgCl2，电解熔融MgCl2得到Mg；向酸化的滤液中通入过量Cl2，发生反应2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，得到低浓度的Br2，用热空气将Br2吹出，然后用二氧化硫还原溴得到溴离子，反应方程式为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr，向氢溴酸中通入氯气，发生反应2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，从而得到高浓度的Br2。

①通过以上分析知，提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；步骤Ⅱ所发生的反应为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr；第二次通入Cl2后得到高浓度的溴水，此时从高浓度的溴水中提取Br2，还要进行的操作为萃取、分液、蒸馏。

②通过以上分析知，为了实现对镁离子的富集，步骤Ⅰ中加入的足量试剂是NaOH。

[★答案★](1)BC(2)AB(3)①Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr萃取分液蒸馏②NaOH海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。

碘元素以碘离子的形式存在。

实验室里从海藻中提取碘的流程如图所示：(1)指出制取碘的过程中有关的实验操作名称：①过滤，②萃取和分液。

(2)提取碘的过程中可供选择的有机试剂是B(填序号)。

A．甲苯、酒精B．四氯化碳、苯C．汽油、乙酸D．汽油、甘油(3)现需做使海藻灰中的碘离子转化为有机溶液中的碘的实验，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、药品，尚缺少的玻璃仪器是普通漏斗、分液漏斗。

(4)要从含碘的苯溶液中提取碘和回收苯，还需要经过蒸馏。

进行蒸馏操作时，需使用水浴加热，目的是使蒸馏烧瓶均匀受热，便于控制温度，最后晶态碘在蒸馏烧瓶里聚集。

解析：(1)操作①是过滤，操作②是萃取和分液。

(2)由于酒精、乙酸和甘油都易溶于水，不能用作提取碘的萃取剂。

(3)为使海藻灰中的碘离子转化为有机溶液中的碘，需经过溶解、过滤、氧化、萃取和分液这几个步骤。

在过滤时缺少普通漏斗，在进行萃取和分液时缺少分液漏斗。

(4)苯的沸点为80.1 ℃。

使用水浴加热的目的是使蒸馏烧瓶均匀受热、便于控制温度(水浴加热时的温度不会超过100 ℃)。

最后晶态碘在蒸馏烧瓶里聚集。

1．从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是(B)A．Mg B．NaClC．Br2D．K解析：海水中存在大量的NaCl，可以通过蒸发的方法将NaCl从海水中分离出来，而Mg、Br2、K必须经过化学反应才能得到。

2．从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是(D)解析：灼烧海带应用坩锅，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B 项错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯层在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C项错误。

3．水资源非常重要，我国是水资源紧缺的国家，节约用水应该是我们的良好习惯。

下列关于水的说法错误的是(D) A．蒸馏法是海水淡化的方法之一B．淡水的密度小于海水的密度C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少D．0 ℃以上，温度越高，水的密度越小4．从海水中提镁，最基本的方法是往海水里加碱，得到Mg(OH)2沉淀，将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成MgCl2之后，经浓缩、干燥、电解，即可得到金属镁。

下列对从海水中提镁的有关说法中，正确的是(A)A．整个过程中没有涉及置换反应B．往海水里加碱是指直接加入NaOHC．电解MgCl2溶液即可得到金属镁D．电解时得到的镁蒸气应在CO2氛围中冷却5．(1)如图所示的蒸馏装置中，如果有错误请指出并加以改正：①蒸馏烧瓶中温度计水银球应在支管口处，而不应插在液面下；②冷凝管的冷水流向是错误的，应从a处流入，b处流出；③接收仪器应用小口的锥形瓶，而不应用大口的烧杯，以免蒸气挥发太多；④没用石棉网。

(2)一化学兴趣小组的同学通过如下实验提取海带中的碘：a．粉碎海带，加一定量的氢氧化钠溶液后高温灰化；b．用水浸泡海带灰，过滤；c．用盐酸酸化滤液，加入碘酸钾(KIO3)氧化溶液中的碘离子(I－)，生成碘单质；d．用四氯化碳溶液萃取水溶液中的碘。

请回答下列问题：①实验步骤c中相关反应的离子方程式为：IO－3＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O。

②实验步骤c中也可用H2O2代替KIO3，相关反应的离子方程式为：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。

③检验用四氯化碳萃取碘后的水溶液中是否还含有碘单质的实验方法是：取少量水溶液放入试管，向其中滴入几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，则说明水溶液中还含有I 2；反之，不含有(或：用玻璃棒蘸取溶液，点在淀粉试纸中部，若试纸变蓝，则说明水溶液中还含有I 2；反之，不含有)。