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1、高中化学第4章第1节开发利用金属矿物和海水资源（第2课时）学案新人教版必修2开发利用金属矿物和海水资源【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掌握海水化学资源的开发和利用，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。【学习过程】海洋是生命的摇篮，海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源。海水中水的储量约为1.3109亿吨，约占全球总水量的97。海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的100多种化学元素，在海水中已找到80多种，其中70多种可供提取。1海水中水资源的利用：海水中水资源的利用主要包括海水的淡化
2、和直接利用海水进行循环冷却等。通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法有蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）、电渗析法（成本低，但未能大量生产）、离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）。2.海水中化学资源的开发利用：海水中含有的各种元素的特点是种类多、总储量大、富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。(1)海水制盐：从海水中制取盐的方法主要有盐田法、电渗析法和冷冻法。海水制盐生产NaCl，NaCl的水溶液制NaOH和漂白剂等。2NaCl+2H2O 2NaOH + Cl2+H22NaOH + Cl2 = NaCl
3、 + NaClO+H2O（2）海带中碘的提取：海水中碘的浓度很低，碘一般从海带或海藻等植物中提取。使I变成单质碘，可供选择的常见氧化剂有Cl2和H2O2。单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏的方法将碘和有机溶剂分开。碘的提取反应原理Cl22I=I22Cl工艺流程碘元素的检验反应原理2H2IH2O2=I22H2O操作步骤温馨提示：碘元素的检验方法：淀粉遇单质碘变蓝，若是碘离子，通常先加入氯水氧化，再加入淀粉；或碘水呈黄色,通常加入有机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色；或加入硝酸酸化的硝酸银溶液后产生淡黄色沉淀，则原溶液中含碘离子。（3）海水中提取溴：工艺流程基本操作浓缩海水晒盐和海水淡化的过程中
4、副产物Br得到浓缩氧化向浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化成Br2，反应的离子方程式为Cl22Br=Br22Cl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，反应方程式为Br2SO22H2O=2HBrH2SO4提取再用Cl2将HBr氧化得到产品溴（4）海水中提取镁：工艺流程反应原理CaCO3CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2MgCl2+ Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2 Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O MgCl2 Mg + Cl2 【归纳总结】（1）海水制盐得到的是粗盐，含有Ca2、Mg2、SO等杂质，需精制后才能用于氯碱工
5、业。（2）海水中的溴元素、海带中的碘元素均是以离子的形式存在而不是以单质的形式存在，需要加入氧化剂才能将其转化为单质。（3）海水中元素的储量很大，但浓度很小。因此，首先需要将海水中的元素富集，然后再进行加工处理。（4）海水中含有溴元素，故需要经过化学变化才可以得到溴单质。（5）从海水中提取溴的流程中，有两次用到Cl2置换出Br2的反应，设计这两次反应的目的是富集海水中的溴。3.海水的其他应用：提取铀和重水、开发海洋药物、利用潮汐能、波浪能等。【当堂检测】1. 6月5日是世界环境日，环境与可持续发展是永远的主题，利用海水是可持续发展的一个任务，对于海水的利用认识错误的是()A海水晒盐是利用蒸馏的
6、原理B海水可以成为廉价的能源基地，但不能开发过度，要适度使用和开发C可以用太阳能光解海水以获取氢能源D人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡2.从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是()3.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示)。下列有关说法正确的是()A大量的氮、磷废水排入海洋，易引发赤潮B工段中结晶出的MgCl26H2O在空气中受热分解制无水MgCl2C在工段中溴元素均被氧化D工段中除去粗盐中的SO、Ca2、Mg2、Fe3等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸4. 海水是巨大的资源宝库，可以进行综合利用。从
7、海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请写出一种海水淡化的方法：_。(2)步骤获得Br2的离子方程式为_。(3)步骤用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2SO22H2O=H2SO42HBr，在该反应中，氧化剂是_(填化学式)。若反应中生成2 mol HBr，则消耗_mol SO2。(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是_。5. 海藻中含有丰富的碘元素(以I形式存在)。实验室中提取碘的流程如下：(1)实验操作的名称是_，所用主要仪器名称为_。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是_(填序号)。A酒精(沸点7
8、8 )B四氯化碳(沸点77 ) C甘油(沸点290 ) D苯(沸点80 )(3)在操作中，溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气)，为消除此杂质，使碘全部游离出来，应加入适量_(填字母)溶液，反应的离子方程式为_。AKIO3 BHClO CKI DBr2(4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是_。答案与解析题号答案解析1A海水晒盐利用蒸发的原理，A符合题意；海水利用时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡，不能过度开发，要适度使用和开发，B、D正确；利用太阳能光解海水可获得氢能源，C正确2D灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯层在上层，应
9、从分液漏斗的上口倒出，C项错误3A海水中含有大量的氮、磷等元素，能引发赤潮，A项对；结晶出的MgCl26H2O需要在HCl气氛中制无水MgCl2，否则由于其他反应而最终得到MgO，B项错；反应为Br2SO22H2O=H2SO42HBr，溴元素被还原，C项错；粗盐提纯的顺序中要注意两点：一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入，二是盐酸最后加入，D项错误4(1)蒸馏法(其他合理答案均可)(2)Cl22Br=2ClBr2(3)Br21(4)Cl2Br2SO2海水淡化方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等；海水淡化后得到NaCl，电解其熔融态可生成Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br得
10、到Br2，离子反应为Cl22Br=Br22Cl，然后通入空气，吹出Br2，再用SO2吸收Br2，发生反应为Br2SO22H2O=H2SO42HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成2 mol HBr，则消耗1 mol SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。经过上述过程中的反应知氧化性由强到弱的顺序为：Cl2Br2SO25(1)萃取分液分液漏斗(2)B、D(3)CIClI=I2Cl(4)蒸馏法从碘水中提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳(酒精和甘油均溶于水，不能作萃取剂)，然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液，再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂，采用水浴加热蒸馏，其中在操作中，为使少量的ICl中的碘全部游离出来，应加入还原剂，故只有C项符合，发生的化学反应为IClKI=I2KCl- 6 - / 6
