海水的综合利用

海水的综合利用

复习目标：

1．掌握氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理；

2．了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。

复习重点、难点：氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理。

课时划分：一课时

教学过程

知识梳理

海水中储有大量的化学物质，储量可观的就有＿＿多种化学元素，其中＿＿多种可以被人类提取利用，海水素有“液体工业原料”之美誉。

一、海水中盐的开发与利用

1、海水制盐的方法主要有三种，即：＿＿法、＿＿析法和＿＿法。

2、食盐资源的利用

(1)电解饱和食盐水反应原理

阴极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿阳极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

总反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

(2)生产设备名称：＿＿＿＿＿电解槽

阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)

阴极：碳钢网(有镍涂层)

阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。防止＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，避免＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(3)食盐水的精制

思考问题：①用什么方法除去泥沙？＿＿＿＿。②用什么试剂除去Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、2-？③所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？

SO

4

【例题1】氯碱工业中用离子交换膜法电解制碱的主要生产流程示意图如下：

依据上图完成下列填空：

(1)与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为___________________；与电源负极相连的电极附近，溶液的pH__________(选填“不变”“升高”“降低”)。

(2)工业食盐含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，精制过程中发生反应的离子方程式为______________________。

(3)如果粗盐中SO

42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO

4

2-，该钡试剂可以是_____(选填

a、b、c)。 a.Ba(OH)

2 b．Ba(NO

3

)

2

c．BaCl

2

(4)为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO

4

2-，加入试剂的合理顺序为___________(选填a、b、c)。

a．先加NaOH，后加Na

2CO

3

，再加钡试剂

b．先加NaOH；后加钡试剂，再加Na

2CO

3

c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na

2CO

3

(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________、冷却、

_______________(填写操作名称)除去NaCl。

(6)由图示可知用离子交换膜法电解制碱工艺中___________产品可循环使用。

(7)已知NaCl在60℃的溶解度为37．1 g，现电解60℃精制饱和食盐水1 371 g 经分析，电解后溶液密度为1.37 g·cm-3，其中含有20gNaCl，则电解后NaOH的物质的量浓度为__________mo1·L-1。

解析：本题取材于新教材第三册第四单元电解原理及其应用中的氯碱工业。本题以氯碱工业为主线突出考查了元素及其化合物这一主干知识，通过本题的解答可归纳如下知识点：

(1)在电解饱和NaCl溶液时，电解池阴极附近溶液的pH为什么会升高?这是因为当电解

时Na+、H+趋向阴极，而H+放电能力比Na+强，故H+在阴极放电：2H++2e＝H

2

↑，而H+在阴极不断放电打破了水的电离平衡，使阴极附近溶液中c(OH-)，c(H+)，故电解一段时间后阴

极因生成NaOH 而使溶液的pH 升高。

(2)离子交换膜法电解制碱技术是氯碱工业发展的方向，同以前无隔膜法电解制碱技术相比避免了Cl 2进入阴极区与Na0H 溶液接触发生如下反应：Cl 2+2NaOH ＝NaCl+NaClO+H 2O ，影响产品的质量。

答案：（1）2Cl —2e=Cl 2 ↑ 升高

（2）Ca 2+

+CO 32-=CaCO 3 ↓；Mg 2+

+2OH -=Mg(OH)2↓ ；Fe 3+

+3OH -

=Fe(OH)3↓

(3)a 、c (4)b 、c (5)蒸发 过滤 （6）NaCl (或淡盐水) （7）7.14 二、海水提溴

1、氧化：工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH 为3.5左右晒盐后留下苦卤(富含Br -离子)中置换出Br 2，化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2、吹出：然后用空气把Br 2吹出，再用Na 2C03溶液吸收，即得较浓的NaBr 和NaBrO 3溶液：

化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。最后，用硫酸将溶液酸化，Br 2即从溶液中游离出来：化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

3、吸收：用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr ，再用氯气将其氧化成溴产品：化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

三、海水提镁

［知识链节］回顾写出金属镁的主要化学反应方程式。

[海水提镁]（1）用Ca （OH ）2将海水和苦卤中的Mg 2＋沉淀出来成为Mg （OH ）2，再加入HCl 即可得到MgCl 2（2）然后在HCl 的气氛中将MgCl 2溶液转变为无水MgCl 2，最后电解熔融状态的MgCl 2，即可制得镁：

↑

+22Cl Mg MgCl 通电

思考：如何由贝壳制得氢氧化钙？

【例题2】从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水的几项综合利用示意图。

⎪⎩

⎪

⎨⎧⎩⎨⎧−−→−−−→−∙−−−−−→−−−−→−−−−−→−−−→−→Mg Cl MgCl O H MgCl OH Mg NaCl 22

222)(6)(通电

脱水

加盐酸蒸发、浓缩、结晶加石灰水

饱和溶液电解精制无水烧碱和氯气粗盐海水

根据示意图回答下列问题：

(1)粗盐中含有Ca 2＋

、Mg 2＋

、-

24SO 等杂质离子，精制时所用试剂为盐 酸、BaCl 2溶液、

NaOH 溶液、Na 2CO 3溶液，加入试剂的顺序是 。