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1、(新人教選修2)
2022年新人教版化學選修2高中《海水的綜合利用》word教案二
目的要求:
了解海水中鹽的開發(fā)和利用,掌握食鹽資源的利用。
了解海水提溴的重要步驟
教學過程:
引入:
海水成份及應用前景:
海水是一個大的混合物體系(廣意):
若將海水中的鹽結晶后平鋪于陸地上,地球將增高150米
海水中平均含鹽3.5%,含多種礦物質,如鈉、鈣、鉀、溴、碘、鍶等。海洋中還有大量的生物,是人類食物的來源之一
海水資源包括:能量、生物、化學、礦物、及空間資源。利用潮汐能量發(fā)電,各種化學物質被綜合利用 ,海洋生物為人類提供食物和保健用品;海水還是人類未來重要的
2、淡水來源、新的能源和人類的空間資源。
一、海水中鹽的開發(fā)和利用
1.海水制鹽
(1)海水制鹽以蒸發(fā)法(鹽田法)為主,主要原理是太陽照射后,水分蒸發(fā),達到飽和濃度時,依次以固體形式析出。
(2)鹽田必須符合的條件有三個
①有平坦空曠的海灘,潮汐落差大;②氣候干燥、多風、少雨;③遠離江河入???。
(3)鹽田一般分為貯水池、蒸發(fā)池、結晶池三部分。
(4)海水制鹽要經過風吹、日曬逐漸蒸發(fā)濃縮,達到飽和后會析出
食鹽晶體,分離后所得的母液叫苦鹵,可綜合利用制得副產品氯化鉀、氯化鎂等。
(鹵水中主要含氯化鎂、碘化鉀、溴化鉀)
(5)海水制鹽還可用電滲析法和冷凍法,這樣不但可制得鹽,還可
3、得到淡水。
2、食鹽資源的利用
(1)化學工業(yè)之一的氯堿工業(yè),是以食鹽為原料制取NaOH、Cl2、H2,再進一步生產其他化工產品。
(2)電解食鹽水實驗裝置
(3)用惰性電極電解時,各陽離子的放電順序:
Ag+﹥Cu2+﹥H+﹥Pb2+﹥Sn2+﹥Fe2+﹥Zn2+﹥Al3+﹥Mg2+﹥Na+﹥Ca2+﹥K+(和金屬活動順序剛好相反);
陰離子的放電順序:S2-﹥I-﹥Br-﹥Cl-﹥OH-﹥含氧酸根離子。
(4)原理:氯化鈉溶液中存在著Na+、Cl—、OH— 、H+四種離子,通直流電后,Cl—、OH—向陽極移動且Cl—比OH—優(yōu)先失電子放電,N
4、a+、H+向陰極移動且Na+比H+優(yōu)先得電子放電。
陽極反應式:2 Cl——2e—= Cl2↑ ;陰極反應式:2 H+ +2e—= H2 ↑
電解飽和食鹽水的反應式是2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑+ Cl2↑
(5)電解產品及其他化工產品
電解食鹽水后產物NaOH、Cl2、H2 可用來制其他化工產品。
2NaOH + CO2 ==Na2CO3 + H2O H2 + Cl22HCl
2NaOH + Cl2=NaClO+NaCl+ H2O
二、海水提溴
溴是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用作燃料的防爆劑;膠卷的感光材料;農業(yè)上常用作殺蟲劑
5、;醫(yī)藥上可用于紅藥水、鎮(zhèn)靜劑。
海水中蘊藏著大量的溴,目前常用吹出法從海水提取溴元素。具體過程如下
1、氯化:
氯氣置換溴離子之前,要使海水酸化,使pH=3.5,用氯氣置換溴離子的反應
Cl2+2 Br—=2 Cl—+Br2
2、吹出:
當Br— 被氧化成Br2后,用空氣將其吹出,也可用水蒸氣與溴一起蒸出。
3、吸收:
空氣吹出的溴和大量的空氣混合不易分離,常用二氧化硫做還原劑回收溴,再用氯氣將其氧化得到溴產品:Br2+SO2 +H2O=2HBr+H2SO4 Cl2+2 Br—=2 Cl—+Br2
三、海水提鎂
1、海水提鎂用到的原料是海灘上的貝殼,貝殼的主要成分
6、是CaCO3,煅燒貝殼可得到生石灰CaO,將其加入海水中可提供OH—將海水中的Mg2+轉化成沉淀Mg(OH)2,從而與海水分離。發(fā)生反應的化學方程式為:
①CaCO3煅燒CaO+CO2↑; ②CaO+H2O=Ca(OH)2;
③MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2。
2、從海水中的Mg2+到金屬鎂,經歷了以下幾個過程:
①(利用在溶液中,微溶物可向難溶物轉化)MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2;
②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O;
3、電解熔融的氯化鎂 MgCl(熔融)電解Mg+Cl2↑。
4、海水
7、制鹽后的苦鹵中含有大量的氯化鎂,可以從中提取鎂。
【思考】(1) 如何用蒸發(fā)、結晶的方法從氯化鎂溶液中得到無水氯化鎂 ?
答案:在氯化氫氣氛中蒸發(fā)
(2)設計從上述苦鹵中提取溴、碘?
提示:氧化性:Cl2> Br2>I2 故有反應:Cl2+2Br-= Br2+2Cl-,Cl2+2I-=I2+2 Cl- ,Br2+2I-=I2+2Br-。
答案:溴氧化后吹出,用氫氧化鈉吸收后酸化;碘氧化后用萃取劑萃取
四、從海水中提取重水
1、重水可作原子反應堆的中子減速劑和傳熱介質(重水堆)
2、熱核聚變指的是兩個氘核在高溫高壓下融合成氦核,同時放出大量能量的過程。
3、重水在海水中的貯量豐富,總計海水中含重水2.0×1014t 。