海水的综合利用

由多个单元槽串联或并联组成
每个单元槽由阳极、阴极、离子交 换膜、电解槽框和导电铜棒等组成
离子交换膜法制烧碱
Cl2 +
H2 － NaOH溶液 H+
阴 极
淡盐水
阳 极 金属钛网
Cl2 Na+ Cl-
碳钢网
OH—
精制饱和 NaCl溶液
离子交换膜
只允许阳离子通过， 且阻止阴离子和气体 通过
H2O（含少量NaOH）
浩瀚的大海，巨大的宝藏
在众多的自然资源中，海水是十分重要的 资源之一。利用海水中富含的化学物质，如： NaCl、MgCl2、NaBr、NaI等，能获得获得的非 金属单质Cl2、Br2、I2，如何从海水中获得这 些物质呢?
一、海水中盐的开发与利用 1、海水制盐 海水 引入
风吹 盐田 日晒
粗盐
作为盐田的条件：
海水
母液
煅烧 CaO
贝壳
a 石灰乳
Mg(OH)2
b
MgCl2
溶液
c
Mg
2 a ＭgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓ +CaCl ；
b
c
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
MgCl2(熔融) =
通电
；
。
Mg+Cl2
四、从海水中提取重水
科学视野 P37
离子交换膜法 制碱技术优点：
设备占地面积小、能连续生产、生产能力 强、产品质量高、能适应电流波动、能耗 低、污染小等，是氯碱工业的发展方向。
精制食盐水
粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-） 过量BaCl2 Ba2+ + SO42- =BaSO4↓ Na+ 、 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+ 、 Cl过量NaOH BaSO4↓
[思考]１．海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？ Cl- Na+ Mg2+ Ca2+ SO42- Ｋ＋……
2．结合海水资源的特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际 意义？在提取过程中又可能会面临怎样的困难？
Biblioteka Baidu 三、海水提镁
[思考] 1.如何实现Mg2+ 的富集和分离？ 可以加入一种试剂使Mg2+ 沉淀 2.是不是直接往海水中加沉淀剂？ 不是，因为海水中的Mg2+ 的浓度很小，直接加沉淀剂 不利于Mg2+ 的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们 可以先将海水浓缩，再加沉淀剂 3.从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？ Ca(OH)2 4.如何由贝壳制得氢氧化钙？ 煅烧 贝壳(CaCO3) CaO Ca(OH)2
苦卤：分离食盐晶体后得到的母液。 含氯化钾、氯化镁、硫酸镁、氯化钠、溴化钾、碘化钾 海水制盐还有电渗析法和冷冻法这两种方法不但可以制得 盐，还可以得到淡水。
蒸发池 结晶池
2、食盐资源的利用 （1）氯碱工业：以食盐为原料制取 NaOH 、Cl2和 H2， 再进一步生产 一系列的化工产品的工业 a、实验装置 b、阳离子放电顺序 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+ >Pb2+ > Sn2+ >Fe2+>Zn2+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阳极放电顺序：
3. 吸收 用空气吹出的溴中含有大量的空气。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。 Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 Cl2 +2Br- = Br2+ 2Cl主要流程 浓缩 通入 海水 吸收塔 通入空气 浓缩 海水 Cl 海水 SO2 水蒸气 ( 吹出 ) 氯气 Br 酸化 2 Br、Br Cl HBr 、 2 通入Cl2 反应后 分离 溴单质 22SO SO4 4 富集溴
[思考]
1.从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何 解决这一矛盾？ 用石灰乳代替石灰水 2.请设计由Mg(OH)2到Mg的可能途径。 3.如何制得无水MgCl2 ？ 先加盐酸反应，再浓缩得MgCl2·6H2O晶体， 然后再将MgCl2·6H2O晶体在HCl气氛中加热 脱水即可得无水MgCl2
、
Cl- 、 OH-
Ca2+ + CO32- = CaCO3↓ Ba2+ + CO32- = BaCO3↓ CaCO3↓ BaCO3↓
氯碱工业产品
二、海水提溴
吹出法
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Br2。 Cl2 +2Br - = Br2+ 2Cl 2. 吹出 当海水中Br-被氧化成Br2后，然后用空气或水蒸气把Br2吹 出。
Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓ Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓ Fe(OH)3↓ Na+、 Mg2+、 Ca2+ 、 Ba2+ Mg(OH)2↓ 过量Na2CO3
Mg2+、 Ca2+、 Na+、 Cl- 、 OH-、CO32通过阳离子 适量HCl,调节PH 交换树脂 Na+、 Cl-
4.由MgCl2 到Mg究竟用还原法还是电解法好？ 由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难， 工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁
三、海水提镁
[练习]根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式 完成工业上用海水提镁的工艺流程， 并写出a、b、c三个步骤的化学方程式：
过滤，加盐酸 加热 MgCl2·6H2O 浓缩 MgCl2 电解
a. 生产设备名称：离子交换膜电解槽 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。 b. 离子交换膜的作用： (1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响 氢氧化钠的产量
(3)生产流程
金属 > S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->FC、原理： 阴极：2H+ + 2e- = H2↑ 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑
通电
总反应： 2H2O + 2Cl- = H2↑ + Cl2↑ + 2OH通电
2H2O + 2NaCl = H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH [学与问] P33上述装置有什么的缺点？你认为应采取 什么措施？ 点燃 H2 + Cl2 = 2HCl 1.H2和Cl2 混合不安全 2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯 2NaOH + Cl2= NaCl + NaClO +H2O 将几种物质分开