(人教版)化学必修二名师设计4-1-2《化学与自然资源的开发利用》ppt课件(78页)

化学与自然资源的开发利用第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源第二课时海水资源的开发利用[学习目标]1．了解海水资源及其利用。2．了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏。3．掌握海水资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。4．了解海水综合利用的重要方向。目标导航[目标解读]重点：了解化学方法在海水资源开发中的作用。难点：海水资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。海水资源情境切入在茫茫的大海中蕴藏着丰富的海洋资源，按资源性质或功能分为海洋生物资源和水域资源。世界水产品中的85%左右产于海洋。以鱼类为主体，占世界海洋水产品总量的80%以上，还有丰富的藻类资源。海水中含有丰富的海水化学资源，已发现的海水化学物质有80多种。其中，11种元素(氯、钠、镁、钾、硫、钙、溴、碳、锶、硼和氟)占海水中溶解物质总量99.8%以上，可提取的化学物质达50多种。由于海水运动产生海洋动力资源，主要有潮汐能、波浪能、海流能及海水因温差和盐差而引起的温差能与盐差能等。估计全球海水温差能的可利用功率达100×108千瓦，潮汐能、波浪能、河流能及海水盐差能等可再生功率在10×108千瓦左右。让我们认识海洋资源，开发海洋资源。自主预习感悟教材学与思(对应学生用书P94)一、海水资源的特点1．海水资源的广阔性海洋约占地球表面积的，海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占地球总水量的97%，海水中除了水以外，还含有很多其他物质。71%2．海水资源的多样性大家最熟悉的是海水中含有，不仅如此，据统计，元素周期表列出的110多种元素，有80多种能在海水中找到。海水中大约有4.5×109t铀，储量相当于陆地上铀矿储量的4500倍。NaCl3．海水资源的不均衡性不同的元素在海水中含量不同，而且差别很大。在每升海水中含量高于1mg的元素称为海水中的常量元素，在每升海水中含量低于1mg的元素称为海水中的微量元素。二、海水水资源的利用1．海水水资源海洋约占地球表面积的71%，海水占地球总水量的97%。2．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：利用海水进行。循环冷却问题探究1：海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别，为什么？提示：因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为100℃(常压下)，无需用温度计，因此可以不用蒸馏烧瓶，而用圆底烧瓶。三、海水化学资源的开发利用1．海水化学资源等13种元素超过海水所含元素总量的99%，其他为微量元素。2．海水化学资源的开发利用H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr(2)海水提溴在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子使之成为单质溴，反应的离子方程式为：。Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2(3)海水提碘海水中的碘的总储藏量很大，但由于其浓度很低，因此目前工业上并不直接从海水中提取碘。海洋中的某些植物具有富集碘的能力，如海带等。从海带中提取碘的流程如下：海带――→灼烧海带灰――→水浸泡煮沸、过滤滤液――→通入氯气提纯碘单质通入氯气发生反应的离子方程式：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。四、其他物质和能量1．从海水中提取核能开发中的重要原料。2．潮汐能、波浪能也是有待开发的新型能源。铀和重水互动课堂核心突破导与练(对应学生用书P95)要点一海水淡化的方法1.海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。现在常用的方法是蒸馏法和离子交换法。蒸馏法成本较高，但技术和工艺都比较完善。2．蒸馏法淡化海水(1)原理：加热使海水中的水受热沸腾汽化后再冷凝，就收集到了淡水。(2)注意事项①烧瓶需垫石棉网加热。②烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的2/3，也不能少于1/3。③需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。④若对馏分在冷凝器里用自来水冷却，自来水要从冷凝器水口的下口进、上口出。例1随着全球淡水资源危机日益严重，世界各国都把目光投向了占全球总水量约97%的汪洋大海，希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水。(1)海水淡化由来已久。二次大战时，一艘为盟军运送军事物资的商船遇难漂流到一座荒岛上。为了获取淡水，船员们将救生艇上的铜皮空气箱拆下，在空气箱上加盖一块边缘向内卷曲形成水槽的铜盖，做成一个简易蒸馏器。加热箱内的海水，水蒸气在盖顶冷凝后顺着边缘流进水槽。再滴入淡水桶内。根据上述文字的描述，为下图简易蒸馏器示意图补画铜盖。(1)海水淡化亦称海水脱盐。该工艺过程包括海水预处理、脱盐、淡化水的处理等。下列属于海水预处理的是__________(填序号)。①淡水收集②除掉悬浮物③杀灭海洋生物④除掉海水中的盐分⑤水质检测⑥降低海水浑浊度(3)为了检验所收集的淡水中是否含有氯离子，通常采用的试剂是__________。【解析】(2)中①⑤属于海水淡化后的处理，④属于脱盐，②③⑥属于海水预处理。(3)检验Cl－的方法是加入硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。【答案】(1)如图(2)②③⑥(3)AgNO3溶液和稀硝水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法错误的是()A．蒸馏法是海水淡化的方法之一B．淡水的密度小于海水的密度C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少D．0℃以上，温度越高，水的密度越小【解析】海水中溶有Na＋、Mg2＋、Cl－及SO2－4等，这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高，可用蒸馏的方法将其分离，A正确；上述杂质的溶入使水溶液的密度增大，B正确；雪与雨水成分相同，是水蒸发后凝结而成的，含矿物质很少，而深井中的水不断与硅酸盐矿物质接触，其中溶有许多矿物质，C正确；由于水在4℃时密度最大，在0℃～4℃之间时，温度升高，密度增大，而在4℃以上时，温度升高水的密度反而减小，D错。【答案】D要点二海水资源的综合利用1.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＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====通电2Na＋Cl2↑。2．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Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为：Cl2＋2Br－===Br2＋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SO2吸收。反应的化学方程式为：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。(4)提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。3．海带中提碘(1)海带中碘元素的检验①关键反应的反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O②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：Cl2＋2KI===2KCl＋I24．海水提镁(1)反应流程：(2)有关反应的化学方程式：①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O③MgCl2·6H2O=====HClMgCl2＋6H2O④MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑例2从海水中可提取多种化工原料，下图是工业上对海水的几项综合利用的示意图。试回答下列问题：(1)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式_______。(2)以上海水的综合利用过程中，哪一种操作肯定会引起氧化还原反应的发生__________。(3)电解无水MgCl2可制取镁和氯气，其中副产品氯气和石灰乳可制得漂白粉，制漂白粉的化学方程式为__________。(4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2，而不从异地山中开凿石灰石制取，主要考虑到__________问题。(5)从经济效益角度看，该化工厂厂址应选在________。【解析】(1)贝壳的主要成分为CaCO3，对其煅烧制得CaO，CaO加水即可制得Ca(OH)2；(2)电解饱和食盐水和熔融MgCl2属于氧化还原反应；(3)制漂白粉2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；(4)(5)在工业生产中主要考虑经济效益问题。【答案】(1)CaCO3=====煅烧CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2(2)电解(3)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(4)经济效益(5)海边解题时应先读懂流程图中的每一个信息，即反应或操作的变化与目的。然后联系已有的卤素性质和实验知识，进行综合分析。要分析清楚每步实验的原理、注意事项。方法指导海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：①__________，③__________，②的离子方程式__________。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是()A．甲苯、酒精B．四氯化碳、苯C．汽油、乙酸D．汽油、甘油(3)为使海藻中I－转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。尚缺少的仪器是__________。(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下列蒸馏装置中的错误之处__________。(5)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是__________，最后晶态碘在__________中。【解析】(1)为了从悬浊液中分离I－，应用过滤；从I2的水溶液中把它提取出来，应用萃取。(2)A中酒精，C中乙酸，D中甘油，都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。(3)过滤所需主要仪器漏斗；萃取分液所必需的仪器是分液漏斗。(4)蒸馏的三点错误：①没有石棉网；②温度计插入液面以下；③冷凝管进、出水方向颠倒。(5)根据(2)中B选项的两种萃取剂的沸点数据，苯80℃、四氯化碳77℃，用水浴加热即可使之沸腾，而避免高温下I2的升华。最后I2残留在烧瓶中。【答案】(1)过滤萃取2I－＋Cl2===I2＋2Cl－(2)B(3)分液漏斗、漏斗(4)见解析(5)萃取剂沸点较低，I2易升华烧瓶易错点碘及其化合物的性质记忆不准致错典例下列说法正确的是()A．海水中含量最高的元素是氯B．海水中含量最高的物质是氯化钠C．检验加碘食盐碘的存在时，将食盐制成溶液加入氯水再加淀粉溶液显蓝色D．加碘食盐中的碘是以化合物的形成存在的易错盘点(对应学生用书P96)【错解】C【错因分析】在学习了海水中含碘、海带含碘及用氯气氧化I－产生碘分子后，有的同学认为食盐中加的是NaI，这种认识是错误的，因为I－在空气中会被氧化，而不能稳定存在，实际加的是KIO3。【正确解答】海水中含量最高的物质是水，含量最高的元素是氧。加碘食盐中的碘是KIO3。碘单质遇淀粉溶液显蓝色，含碘元素的化合物遇淀粉溶液不显蓝色。答案为D。常见生成I2的化学反应I－具有较强的还原性，氧化性较强的物质能氧化I－生成I2，常见的化学反应主要有：(1)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2(2)Br2＋2I－===2Br－＋I2(3)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(4)IO－3＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O(5)H2O2＋2H＋＋2I－===I2＋2H2O误区警示从海藻灰中提取碘的方法：往海藻灰浸取液中通入Cl2后用升华方法将置换的碘提纯。但浸取液中通入Cl2时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr，为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，需加入适量的()A．CaOB．KIC．H2OD．酒精【解析】ICl、IBr都有氯化性，KI具有还原性，能发生如下反应：ICl＋KI===KCl＋I2，IBr＋KI===KBr＋I2。【答案】B成功体验演练提升测与评(对应学生用书P97)1．海水中含有大量的化学元素，自然界中的有些元素主要存在于海水中。下列元素中，被称为“海洋元素”的是()A．氮B．硫C．溴D．氯随堂训练[解析]溴元素在陆地中含量很小，主要存在于海水中，所以称为海洋元素，C符合