2020-2021学年高中化学 新人教版选修2 第二单元化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用学案

课题2　海水的综合利用 1．了解海水中盐的开发和利用，掌握电解饱和食盐水的反应，了解离子交换膜法制碱技术的原理。 2．了解海水提镁、提溴的主要方法步骤和原理。 3．了解海水提取重水的常用方法。 一、海水中盐的开发和利用 1．盐的种类 海水中含有多种盐类，以氯化钠为最多，约占海水中盐类总量的80%，还含有氯化镁、硫酸钙等。 2．海水制盐 (1)海水制盐的方法有三种，即蒸发法、电渗析法和冷冻法。 (2)目前，海水制盐的方法仍以蒸发法(盐田法)为主。海水蒸发浓缩，达到饱和析出食盐晶体，分离后所得到的母液叫苦卤。苦卤的主要成分是氯化钾、氯化镁等。 (3)海水晒盐的流程可表示为： 3．食盐资源的利用 (1)氯碱工业的原理 氯碱工业就是以食盐为原料制取NaOH、Cl2和H2，再进一步生产一系列的化工产品。 电解饱和食盐水时阳极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应式2H＋＋2e－===H2↑，电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 (2)氯碱生产的基本装置 ①氯碱工业完成电解反应的主体设备是电解槽。比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。 ②离子交换膜电解槽是由多个单元槽串联或并联组成的，每个单元槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。如下图所示： 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。防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，避免Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量。 二、海水提溴 1．原理 从海水中提取的溴约占世界溴年产量的1/3。常用的方法叫空气吹出法，反应原理为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。 2．提取过程 (1)氯化：氯气置换溴离子之前，要使海水酸化，使pH＝3.5，用氯气置换溴离子的反应为：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。 (2)吹出：当Br－被氧化成Br2后，用空气将其吹出，也可用水蒸气，使溴和水蒸气一起蒸出。 (3)吸收：空气吹出的溴和大量的空气混合不易分离，常用二氧化硫做还原剂回收溴，再用氯气将其氧化得到溴产品，有关化学方程式是：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4、Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。 三、海水提镁 1．原理 海水提镁的基本反应原理可表示如下图： (1)所加试剂：①石灰乳，③盐酸。 (2)所用操作方法：②过滤，④浓缩，⑤电解。 2．过程 从海水中提取镁的过程如上述原理图所示，用离子方程式或化学方程式表示海水提镁的过程为： ①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓， ③Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O， ⑤MgCl2Mg＋Cl2↑。 四、从海水中提取重水 提取重水的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等，其中常用的一种是硫化氢—水双温交换法，交换按下列反应进行：H2O(l)＋HDS(g)??HDO(l)＋H2S(g)。重水D2O可作原子反应堆的中子减速剂和传热介质(重水堆)。 要点一　食盐资源的利用———氯碱工业 1．电解饱和食盐水原理 (1)电解食盐水实验装置(如图所示) (2)原理：氯化钠溶液中存在着Na＋、Cl－、OH－、H＋四种离子，通直流电后，Cl－、OH－向阳极移动且Cl－比OH－优先失电子放电，Na＋、H＋向阴极移动且H＋比Na＋优先得电子放电。 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑， 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑， 电解饱和食盐水的反应式是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 2．离子交换膜法制烧碱 (1)离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下图所示： 离子交换膜法电解制碱的主要生产流程 (2)离子交换膜法电解原理 精制的饱和食盐水进入阳极室，加入NaOH的纯水进入阴极室，通电时，水在阴极表面放电生成H2，Na＋穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含NaOH，Cl－则在阳极表面放电生成Cl2，电解后的淡盐水从阳极导出。由电解槽流出的阴极液中含有30%的Na ... ...