海水资源综合利用

2.海水中化学资源的开发利用 ( 1) 海水中的化学元素 常量元素: 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。
4.按下述实验过程填空:
写出上述反应的化学方程式: ① ; ② ; ③ 。
解析: Cl2 的氧化性大于 Br2, 可将 FeBr2 氧化为 Br2, 然后再加 CCl4 萃取。 答案: ①2FeBr2+3Cl2 ②2FeCl3+2KI ③Br2+2KI 2FeCl3+2Br2 2FeCl2+I2+2KCl 2KBr+I2
) 。
解析: 在海水中镁元素、钠元素、氯元素、溴元素、钾元素都以化合态 存在, 所以从海水中提取镁单质、钾单质、溴单质都要发生氧化还原反 应, 只有提取氯化钠不需要通过化学反应。 答案: B
2.若将海水淡化后的水作为饮用水使用, 下列方法在原理上完全不可行 的是( ) 。 A.加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化 B.利用太阳能使海水蒸馏淡化 C.将海水缓慢凝固以获得淡化的饮用水 D.海水通过离子交换树脂, 以除去所含杂质离子 解析: 明矾净水是利用 Al3+水解生成的 Al(OH)3 胶体的吸附作用而除去 水中的一些悬浮物, 并不能除去海水中的多数杂质离子而使海水淡化。 利用太阳能使海水蒸馏淡化, 是极有研究价值的一种淡化途径。海水缓 慢凝固后可结成冰, 在这个过程中可以除去海水中的杂质离子而使海 水淡化。将海水通过离子交换树脂是一种已被应用的海水淡化方法。 答案: A
(1)海水中提取镁的流程
(2)有关反应的化学方程式 MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2↓+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O MgCl2· 6H2O MgCl2( 熔融) MgCl2+6H2O↑ Mg+Cl2↑
1.从海水中提取下列物质, 可以不涉及化学变化的是( A.Mg B.NaCl C.Br2 D.K
二、海水中镁的提取
已知 MgCl2、MgO 的熔点分别为 604 ℃、2 800 ℃, 将 MgO、MgCl2 加热熔融后通电电解, 都可得到金属镁。海水中含有 MgCl2, 你能够设计 经济、可行的方案从海水中提取镁吗? 答案: MgO 的熔点 2 800 ℃远高于 MgCl2 的熔点 604 ℃, 在工业上一 般都通过电解熔融 MgCl2 冶炼镁, 这样耗能更少。使用廉价的石灰乳将 Mg2+以 Mg( OH) 较为经济。 2 形式沉淀下来, 设计方案为: 海水 Mg( OH) 2 MgCl2 溶液 MgCl2 熔融 Mg
预习交流 如何从海水中提取溴单质? 答案: 海水中制取溴的主要方法: 空气吹出法。 主要流程:
一、海水中溴的提取
工业中从海水中提取溴的方法很多, 根据下面的提取过程回答问 题: ( 1) 向预先经过酸化的浓缩海水中通入 Cl2, 将海水中的溴化物氧化, 反应的离子方程式为 。
( 2) 向上述混合液中吹入热空气, 将生成的溴吹出, 用纯碱溶液吸收, 生成 NaBr、 NaBrO3 和 CO2, 反应的化学方程式为 。 ( 3) 将( 2) 所得溶液用硫酸酸化, 使 NaBr、NaBrO3 中的溴转化为溴单 质, 再用有机溶剂提取溴, 还可以得到副产品 Na2SO4, 写出这一变化的离 子方程式 。 ( 4) 这样得到的溴中还含有少量的 Cl2, 该怎样除 去? 。 答案: ( 1) 2Br-+Cl2 2Cl-+Br2 ( 2) 3Br2+3Na2CO3
3.海水淡化方法较多, 如反渗透法、蒸馏法、电渗透法、离子交换法和 压渗法等。下列方法中也可以用来进行海水淡化的是( ) 。 A.过滤法 B.萃取法 C.分液法 D.冰冻法 解析: 从海水中得到淡水或者把海水中的盐分分离出去都是海水的淡 化, 由于海水中的盐分是可溶性的, 所以, 过滤法和萃取分液均不能用, 由 于海水中含有盐分, 所以, 海水的熔点和淡水不一样, 利用冰冻的方法可 以提取淡水。 答案: D
( 3) 5Br-+Br O3 +6H+
5NaBr+NaBrO3+3CO2↑ 3Br2+3H2O
( 4) 加 NaBr
从海水中提取溴的步骤: ( 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 SO2 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 Br2+2HCl。 ( 5) 用四氯化碳( 或苯) 萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。
(1)海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。
海水蒸馏原理示意图
太阳能蒸发原理示意图
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蒸馏法: ①蒸馏烧瓶要垫上石棉网; ②蒸馏烧瓶内液体不超过容积的 1 ; 2 ③加沸石或碎瓷片, 防止暴沸; ④冷凝管的水流方向: 由下至上; ⑤温度计水银球的位置: 蒸馏烧瓶的支管口处。 ( 2) 循环冷却: 火力发电厂和核电站用于循环冷却的循环海水。
第 2 课时 海水资源的开发利用
海洋约占地球表面积的 71%, 具有十分巨大的开发潜力。仅以海水 为例, 海水水资源的利用和海水化学资源的利用有非常广阔的前景。 1.水资源的利用 海水中水的储量约为 1.3× 109 亿吨, 约占全球总水量的 97%。海水 中水资源的利用主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却 等。通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去, 都可以达到淡化 海水的目的。