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第2课时海水资源的开发利用学习目标核心素养建构1.了解海水资源及其利用。2．掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐，海水提镁、提溴、提碘。3．了解海水综合利用的重要方向。海水资源的开发利用水资源的利用→海水淡化化学资源的利用→获取镁、溴、碘等的原理和生产流程[知识梳理]一、海水水资源的开发利用1．直接利用：海水进行循环冷却。2．海水淡化：主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。3．海水的蒸馏(1)原理(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积的23，也不能少于13。③需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。④冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。【自主思考】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，因此可不用蒸馏烧瓶，而换为圆底烧瓶。二、海水化学资源的开发利用1．海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的总量超过99%，其他为微量元素，共计含有80多种。2．海水制盐海水――→日晒结晶粗盐――→提纯精盐。3．海带提碘(1)流程：海带―→灼烧―→浸泡―→过滤――→Cl2氧化―→提纯―→碘单质。(2)原理：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。4．海水提溴(1)过程：浓缩―→氧化―→富集―→提取。(2)原理：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。5．海水提镁(1)过程：浓缩――→CaO沉淀―→过滤――→盐酸溶解―→结晶(MgCl2·6H2O)――→脱水MgCl2晶体――→电解金属镁。(2)原理：①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。③MgCl2·6H2O=====HCl△MgCl2＋6H2O。④MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑。6．新能源的开发(1)从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。(2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。【自主思考】2．海水制盐属于物理变化，还是化学变化？提示海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出，因此属于物理变化。[效果自测]1．若实现海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是()A．加明矾使海水中盐分沉淀而淡化B．利用太阳能使海水蒸馏淡化C．将海水电解，然后让两极气体燃烧得到饮用水D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子解析明矾具有净水作用，可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去，但不能使海水中盐分沉淀。答案A2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)海水中含有Br2()(2)海带中含有碘，能使淀粉变蓝()(3)用SO2溶液吸收溴蒸气，是利用了SO2具有漂白性()答案(1)×(2)×(3)×探究一、海水中水资源的利用【合作交流】1．进行海水的蒸馏实验时，烧瓶中为什么要放入少量沸石？冷凝管中冷却水的流向如何？提示在烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，目的是防止液体暴沸；冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。2．结合对本课时内容的预习，讨论海洋中哪些能源可转化为蒸馏海水时所需的热能？提示潮汐能、核能可转化为电能给蒸馏海水加热。【点拨提升】1．海水蒸馏实验的操作步骤连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷却水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷却水→整理仪器。2．海水蒸馏实验的注意事项(1)烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸裂。(2)烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容积的23。(3)冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果最好。(4)加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。(5)实验前认真检查装置的气密性。(6)当烧瓶中有少量液体时，停止加热。(7)实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。【典题例证1】海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能解析海水中的钾元素以化合态形式存在，要使化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，A不正确；海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，B不正确；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。答案C【学以致用1】海水淡化可使用蒸馏法。如图所示为以自来水为原料制取蒸馏水的实验装置，请回答下列问题。(1)图中的两处明显错误是①____________________________；②____________________________。(2)仪器A的名称是________________，仪器B的名称是________________________。(3)实验时A中除加入自来水外，为防止液体暴沸还需加入少量________________________。解析(1)蒸馏时，温度计测量的是水蒸气的温度，而不是溶液的温度，所以温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处；根据题图，冷却水应“下进上出”。(2)观察题图可知，A是蒸馏烧瓶，B是冷凝管。(3)由于需要加热，所以A中还要加入沸石(或碎瓷片)以防止液体暴沸。答案(1)①温度计的水银球插入液体中②冷却水进出口方向反了(2)蒸馏烧瓶直形冷凝管(3)沸石(或碎瓷片)探究二、海水化学资源的开发利用【合作交流】1．目前，海水制盐所采用的方法大部分仍为盐田蒸发法，利用风能和太阳能使海水蒸发。这种古老方法有什么优点？(从经济效益方面考虑)提示盐田蒸发法具有产量高、耗能少、成本低、运输方便等优点。2．阅读下面文字，交流讨论后面的问题：空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法：在预先经过酸化的浓缩海水中通入氯气使溴离子成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸，以达到富集的目的。然后，再用氯气将其氧化得到溴，最后蒸馏得到液溴。(1)通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，是利用了溴的什么性质？(2)除通过蒸馏提取液溴外，还有什么方法可提取液溴？提示(1)溴的沸点低，易挥发。(2)由于溴易溶于有机溶剂，还可用萃取的方法提取液溴。3．下面流程图为海带中碘元素检验的实验步骤，据此思考回答问题。海带――→灼烧海带灰―――→水，加热过滤溶液―――→H2SO4H2O2溶液――→淀粉溶液(1)海带灼烧前，为什么不用水冲洗海带表面的附着物，而是用刷子刷？(2)写出加入稀硫酸酸化的H2O2时发生的离子方程式。(3)根据什么现象证明海带中有碘元素。提示(1)为减少海带中I－的流失，不能用水冲洗。(2)2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O(3)当加入淀粉溶液时，溶液变蓝，证明有I2生成，从而说明海带中含有碘元素。【点拨提升】1．海水提溴海水提溴的主要方法是空气吹出法。(1)主要流程：海水――→浓缩酸化浓缩海水Br－―――――――――→通入Cl2、通入空气水蒸气吸收塔SO2――→反应后富集溴HBr、SO2－4――→通入Cl2后提取Br2Br2、Cl－(2)主要反应：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(提取)2．海带中提碘(1)海带中含有碘元素的检验①关键反应的反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。②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主要的化学反应原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。3．海水提镁(1)主要反应原理：CaCO3=====煅烧CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑(2)工艺流程。【典题例证2】空气吹出法是目前“海水提溴”使用到的主要方法之一。其工艺流程如下：(1)步骤③所发生反应的离子方程式是_________________________________________________________________________________。(2)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气，因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过________(填化合物名称)溶液，以除去氯气。(3)步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90℃温度。过高或过低都不利于生产，请解释原因：____________________________________________________。(4)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_____________________________________。(5)提取溴单质时，蒸馏溴水混合物Ⅱ而不是蒸馏溴水混合物Ⅰ，请说明原因：_____________________________________________________________________________________________________________________。解析从海水中提取溴，一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。步骤①发生的反应是Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，生成的溴仍溶解在海水中，依据溴的沸点比水低，鼓入热空气(步骤②)，使溴和热空气一起挥发出来，再用SO2水溶液吸收(步骤③)：Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO2－4，这样可以得到Br－浓度较大的溶液，进一步用氯气氧化(步骤④)，可得到含Br2的水溶液，然后蒸馏即得到液溴。答案(1)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO2－4(2)溴化铁(或其他含Br－的盐)(3)温度过高，大量水蒸气被蒸出；温度过低，溴不能被完全蒸出(4)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应(5)将溴水混合物Ⅰ转变为溴水混合物Ⅱ是Br2的富集浓缩过程，蒸馏溴水混合物Ⅱ可提高效率，减少能耗，降低成本【学以致用2】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________________，反应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。还缺少的仪器是________________________。(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，应用萃取分液。(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)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗，过滤时所需仪器必有普通漏斗。答案(1)过滤萃取分液2I－＋Cl2===I2＋2Cl－(2)B(3)分液漏斗，普通漏斗(4