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 2O

②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 2

5．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 2

②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O

③MgCl 2·6H 2O=====HCl MgCl 2＋6H 2O

④MgCl 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．③①②⑤④

C．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