第二节　资源综合利用　环境保护教学目标设计

海水资源开发利用教学设计

教学目标：

1、掌握海水资源的综合开发与利用。能够从海水中得到Mg、I2、Br2等物质。了解氯碱工业。

一、海洋资源的开发利用

1、海水淡化

（1）海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。

（2）海水淡化的方法及其特点

海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术

和工艺也比较完善，但成本较高。

2、海水中镁的提取

（1）流程

（2）有关反应的化学方程式

MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O HClMgCl2·6H2O=====MgCl2＋6H2O↑

△

1

电解MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

3、海水提溴

除去悬浮浓缩氧化剂提取（1）工艺流程：海水———→

——→

———→

——→Br2(l) 杂质氧化（2）原理

①用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2Br＋Cl2=Br2＋2Cl。

③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4。

④向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBr＋Cl2=2HCl＋Br2。

⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。

⑥若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是蒸馏。

4、海带中碘的提取

（1）流程

－－

（2）主要化学原理：Cl2＋2KI=2KCl＋I2。

5、氯碱工业

以氯碱工业以电解饱和食盐水为基础的化工生产及产品的工业。

（1）食盐水精制

2-2+2+3+由于粗盐水中含有泥沙、Cu、Mg、Fe、SO

杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。

4

精制食盐水时经常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸调节盐水的pH。例如：

2-2+2+

加入Na2CO3溶液以除去Ca： Ca+CO =CaCO3↓

3

加入NaOH溶液以除去Mg、Fe等：Mg＋2OH＝Mg(OH)2↓；Fe＋3OH＝Fe(OH)3↓

2-2+为了除去SO

，可以先加入BaCl2溶液，然后再加入Na2CO3溶液以除去过量的Ba： 42+3+2+-3+-

2

2-2+Ba+ SO =BaSO4↓

42-2+Ba+CO =BaCO3↓

3

这样处理后的盐水仍含有一些Ca、Mg等金属离子，由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜，因此该盐水还需送入阳离子交换塔，进一步通过阳离子交换树脂除去Ca、Mg等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。

（2）离子交换膜法电解

阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na通过，而Cl、OH和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。

+--2+2+2+2+

精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室。通电时，H2O在

阴极表面放电生成H2，Na穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有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，可重新用于配制食盐水。

离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如上图所示：

（3）基本原理

电解饱和食盐水的总反应可以表示为：

电解2NaCl+2H2O===== 2NaOH+H2↑+Cl2↑

阳极反应：2Cl－2e=Cl2↑（氧化反应）

阴极反应：2H＋2e＝H2↑（还原反应）

【典型例题3】(2011·江苏，9)NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(如下图)。下列说法正确的是+---+-

3

(

)

A．25 ℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大

B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂

C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应

D．图中所示转化反应都是氧化还原反应

【迁移训练3】空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下：

（1）步骤③的离子方程式：____________________________________________。

（2）步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是__________。

（3）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__________(填试剂名称)溶液，以除去氯气。

（4）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：________________________________________________________。

（5）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是____________________________________。

4

（6）提取溴单质，采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，

请说明原因：_____________________________________________________________。

考点详析：

考点：化工流程题目在流程上一般分为3个过程：

原料处理―→分离提纯―→获得产品

1、原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率

②溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等

水浸：与水接触反应或溶解

浸出：固体加水(酸)溶解得到离子

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化) 酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程

③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解

④控制反应条件的方法

2、分离提纯阶段的常见考点

①调pH值除杂

a．控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀

例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示

物质

Fe(OH)3

开始沉淀

2.7 沉淀完全

3.7

5

Fe(OH)2

Mn(OH)2

2＋2＋7.6 8.3 9.6 9.8 若要除去Mn溶液中含有的Fe，应该怎样做？

提示：先用氧化剂把Fe氧化为Fe，再调溶液的pH到3.7。

b．调节pH所需的物质一般应满足两点：

能与H反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。

例如：若要除去Cu溶液中混有的Fe，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。

②试剂除杂

③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。

④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动

⑤萃取

3、获得产品阶段的常见考点

①洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。

③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。

④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。

⑤重结晶

4、其他常见考点

①化学方程式

②实验仪器

③计算

④信息

【典型例题4】(2012·广东理综，32)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca＋2K＋Mg＋4SO4＋2H2O 2＋＋2＋2－2＋3＋＋2＋3＋为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

（1）滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。

（2）用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K的原因：_________________。

＋

6

（3）“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入_________溶液调滤液pH至中性。

（4）不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图。

由图可得，随着温度升高，

①________________，

②__________________。

＋

【迁移训练4】铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取

铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程

如图所示：

请回答下列问题：

7

（1）固体a的化学式为________，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为____________。

（2）由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)________、冷却结晶、过滤洗涤。

（3）以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm)________ L(保留一位小数)。

（4）若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为_____。

－3

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