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1、第三单元海水淡化第三单元海水淡化 课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案学习目标学习目标第第三三单单元元海海水水淡淡化化学习目标学习目标1.了解蒸馏方法的原理。了解蒸馏方法的原理。2了解电渗析法的原理及其应用。了解电渗析法的原理及其应用。3了解反渗透淡化海水的原理。了解反渗透淡化海水的原理。4了解冷冻法原理。了解冷冻法原理。课前自主学案课前自主学案海水淡化又称海水淡化又称_,它是利用物理、化学、生物它是利用物理、化学、生物方法将海水中溶解的盐脱除方法将海水中溶解的盐脱除.海水淡化的方法有蒸馏法、膜法、冷冻法、离子海水淡化的方法有蒸馏法、膜法、冷冻法、离子交换法
2、等交换法等,其中蒸馏法、膜法是主要方法其中蒸馏法、膜法是主要方法.脱盐脱盐一、蒸馏法一、蒸馏法海水淡化处理多用蒸馏法海水淡化处理多用蒸馏法.蒸馏法是将水加热至蒸馏法是将水加热至105 蒸发汽化蒸发汽化,然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法.蒸馏法的特点是设备结构简单、易操作、淡水质蒸馏法的特点是设备结构简单、易操作、淡水质量好量好,缺点是缺点是_.将发电厂等工业余热用于海将发电厂等工业余热用于海水淡化是经济合理的途径水淡化是经济合理的途径.能耗大能耗大其中普遍采用的是多级闪急蒸馏法其中普遍采用的是多级闪急蒸馏法,70%的淡化海的淡化海水是用这种方法生产的水是用这种方
3、法生产的.常压下常压下,水的沸点是水的沸点是100 ,减压时水的沸点降低减压时水的沸点降低.“多级闪急蒸馏法多级闪急蒸馏法”就是设计就是设计了一种压强一个比一个低的蒸发室了一种压强一个比一个低的蒸发室,将它们连通在将它们连通在一起一起,当高温海水从它们中间通过时当高温海水从它们中间通过时,水就会被瞬间水就会被瞬间蒸发变为水蒸气蒸发变为水蒸气,经冷凝成为淡水经冷凝成为淡水.思考感悟思考感悟1什么是减压蒸馏？什么是减压蒸馏？【提示】【提示】当压强降低时，液体的沸点也降低。当压强降低时，液体的沸点也降低。因此，降低容器内的压强，可使液体在较低温度因此，降低容器内的压强，可使液体在较低温度下沸腾。在低
4、于常压下进行的蒸馏过程，通常称下沸腾。在低于常压下进行的蒸馏过程，通常称为减压蒸馏。为减压蒸馏。二、电渗析法二、电渗析法电渗析是指利用阴、阳离子交换膜对阴、阳离子电渗析是指利用阴、阳离子交换膜对阴、阳离子的的_,在外加直流电场作用下在外加直流电场作用下,使水中的使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的的方法的方法.选择透过性选择透过性将具有选择透过性的将具有选择透过性的_与与_交替排列交替排列,组成多个相互独立的隔组成多个相互独立的隔室室,在外加电场的作用下在外加电场的作用下,阴、阳离子定向移动阴、阳离子定向移动,隔室隔室内海水被淡化内海水被
5、淡化,而相邻隔室内的海水被浓缩而相邻隔室内的海水被浓缩,淡水与淡水与浓缩海水得以分离浓缩海水得以分离.阳离子交换膜阳离子交换膜(阳膜阳膜)阴离阴离子交换膜子交换膜(阴膜阴膜)思考感悟思考感悟2电渗析法淡化海水的原理是什么？电渗析法淡化海水的原理是什么？【提示】【提示】电渗析法中阴离子交换膜只允许阴离电渗析法中阴离子交换膜只允许阴离子通过子通过,阳离子交换膜只允许阳离子通过阳离子交换膜只允许阳离子通过. 在外加电在外加电场的作用下场的作用下,阴离子透过阴离子交换膜迁移到阳极阴离子透过阴离子交换膜迁移到阳极区区,阳离子透过阳离子交换膜迁移到阴极区阳离子透过阳离子交换膜迁移到阴极区.三、反渗透法三、
6、反渗透法利用只允许利用只允许_通过通过,不允许不允许_通过的半透膜通过的半透膜,将海水与淡水分离将海水与淡水分离.利用反渗透技术可以大量、快利用反渗透技术可以大量、快速地生产淡水速地生产淡水.寻找更理想的渗透膜寻找更理想的渗透膜,提高海水淡化提高海水淡化效率是目前努力的方向效率是目前努力的方向.溶剂溶剂溶质溶质思考感悟思考感悟3反渗透法的关键是什么？反渗透法的关键是什么？【提示提示】关键是寻找更理想的渗透膜，提高海关键是寻找更理想的渗透膜，提高海水淡化效率。水淡化效率。四、冷冻法四、冷冻法把冷海水喷入把冷海水喷入_,部分海水蒸发吸热使其余部分海水蒸发吸热使其余海水冷却形成冰晶海水冷却形成冰晶.
7、冰晶中杂质含量比原溶液中冰晶中杂质含量比原溶液中少少,将冰晶处理后可得到淡水将冰晶处理后可得到淡水.真空室真空室课堂互动讲练课堂互动讲练海水淡化的方法海水淡化的方法要点一要点一海水淡化的方法已有十几种海水淡化的方法已有十几种,主要的有蒸馏法、主要的有蒸馏法、电渗析法、冷冻法、反渗透法、太阳能法、离子电渗析法、冷冻法、反渗透法、太阳能法、离子交换法等交换法等.其中蒸馏法的历史最久其中蒸馏法的历史最久,技术和工艺也技术和工艺也比较完善比较完善,是目前海水淡化的主要方法是目前海水淡化的主要方法.(内容详见内容详见课前自主学案课前自主学案)例例例例1 1【解析】【解析】明矾的成分是明矾的成分是KAl(
8、SO4)212H2O,加入加入到海水中只能除去到海水中只能除去OH或或Ba2等等,对对Na、Cl、Mg2、Ca2等无影响等无影响,起不到淡化的作用起不到淡化的作用.【答案】【答案】A解析：解析：选选D。海水淡化耗能大，成本高，这是传。海水淡化耗能大，成本高，这是传统淡化法，现在研究出许多新的方法如离子膜分统淡化法，现在研究出许多新的方法如离子膜分离法、离子交换法等，耗能成本都大为降低，可离法、离子交换法等，耗能成本都大为降低，可以形成规模化生产。以形成规模化生产。电渗析法淡化海水的原理电渗析法淡化海水的原理要点二要点二现在大规模淡化海水则采用电渗析法现在大规模淡化海水则采用电渗析法.如下图所示
9、如下图所示:海水进入电渗析装置后海水进入电渗析装置后,在电场作用下在电场作用下,钠离子和氯钠离子和氯离子都要作定向移动离子都要作定向移动:钠离子向阴极移动钠离子向阴极移动,氯离子向氯离子向阳极移动阳极移动,但阳离子选择性透过膜只能让钠离子通但阳离子选择性透过膜只能让钠离子通过过,阴离子选择性透过膜只能让氯离子通过阴离子选择性透过膜只能让氯离子通过,所以所以,在在电渗析装置中就出现了电渗析装置中就出现了“一格海水被浓缩一格海水被浓缩,另一格另一格海水被淡化海水被淡化”的情况的情况,我们只需要将淡水引出即得我们只需要将淡水引出即得淡化水淡化水,而浓缩后的卤水则可以作为海水加工的原而浓缩后的卤水则可
10、以作为海水加工的原料得到进一步的利用料得到进一步的利用. 阳离子交换膜能在直流电场的作用下选择性阳离子交换膜能在直流电场的作用下选择性地透过电解液中的阳离子使向阴极迁移地透过电解液中的阳离子使向阴极迁移,阴离子交阴离子交换膜则能在直流电场的作用下选择性地透过电解换膜则能在直流电场的作用下选择性地透过电解液中的阴离子使向阳极迁移液中的阴离子使向阳极迁移.同时在电解槽同时在电解槽(称为称为“电渗析器电渗析器”)中使用合适型号的这两种膜中使用合适型号的这两种膜(简称简称“阳阳膜膜”和和“阴膜阴膜”),可以在直流电场的作用下进行可以在直流电场的作用下进行海水的电渗析脱盐而使海水淡化海水的电渗析脱盐而使
11、海水淡化.例例例例2 2脱盐时，各隔室相间流动着脱盐时，各隔室相间流动着“淡水淡水”和和“浓水浓水”；在流动着；在流动着“极水极水”的以石墨为电极材料的两极的以石墨为电极材料的两极发生电解反应。根据需要，可将几台电渗析器串发生电解反应。根据需要，可将几台电渗析器串联使用。图中标写的离子符号，提供思考其在电联使用。图中标写的离子符号，提供思考其在电场中的迁移方向。场中的迁移方向。回答下列问题：回答下列问题：(1)分别写出海水在电渗析器中脱盐时所得主要分别写出海水在电渗析器中脱盐时所得主要阳极产物和主要阴极产物的化学式。用石棉布阳极产物和主要阴极产物的化学式。用石棉布为隔膜的一般的惰性阳极电解槽来
12、电解海水，为隔膜的一般的惰性阳极电解槽来电解海水，能用来生产能用来生产H2吗？为什么？吗？为什么？(2)致力于发展电渗析法、反渗透法等海水淡化致力于发展电渗析法、反渗透法等海水淡化新技术的直接社会效益是什么？新技术的直接社会效益是什么？(3)已成功地联合应用海水淡化新技术和一般的离已成功地联合应用海水淡化新技术和一般的离子交换树脂净水法，由海水制得纯水。又知海洋子交换树脂净水法，由海水制得纯水。又知海洋水能源水能源(海洋水能发电海洋水能发电)有其巨大的开发前景。你有其巨大的开发前景。你认为应怎样综合开发海洋能源，促成人类进入氢认为应怎样综合开发海洋能源，促成人类进入氢能时代？能时代？【解析解析
13、】(1)阳极阳极:2Cl2e=Cl2;阴极阴极:2H2e=H2.因为氯气可以和烧碱反应因为氯气可以和烧碱反应,所以所以不能用于制氯气不能用于制氯气,但制氢气没有什么问题但制氢气没有什么问题.(2)从以上原理看从以上原理看,至少可以得到电解产物氯气、氢至少可以得到电解产物氯气、氢气和高浓度的烧碱气和高浓度的烧碱,同时得到淡水及可用于进一步同时得到淡水及可用于进一步利用的浓缩海水利用的浓缩海水.【答案答案】(1)Cl2、H2;可以可以;因为阴极发生的反应因为阴极发生的反应可以得到可以得到H2.(2)制氯气、氢气和高浓度的烧碱制氯气、氢气和高浓度的烧碱,同时得到淡水及同时得到淡水及高浓度卤水高浓度卤
14、水.(3)思路提示思路提示:太阳能发电太阳能发电,电渗析电解得氯碱类产电渗析电解得氯碱类产品及淡水品及淡水,卤水的进一步开发利用卤水的进一步开发利用.变式训练变式训练2自然环境提供的能够被人类利用的资自然环境提供的能够被人类利用的资源并不丰富，而且资源缺乏的形式日益严峻。地源并不丰富，而且资源缺乏的形式日益严峻。地球的海水总量约为球的海水总量约为1.41018 t，是人类最大的资源，是人类最大的资源库。电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水库。电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图：淡化技术，其原理如下图：电渗析淡化海水原理示意图电渗析淡化海水原理示意图(1)电渗析法的主
15、要原理是电渗析法的主要原理是_ _.(2)是是_(填填“淡水淡水”或或“浓水浓水”)室室,由由口口排出的是排出的是_(填填“淡水淡水”或或“浓水浓水”).解析解析:利用电场作用利用电场作用,使海水中阴、阳离子分别向阳、使海水中阴、阳离子分别向阳、阴极定向移动阴极定向移动,但在阳膜和阴膜的离子选择透过性但在阳膜和阴膜的离子选择透过性作用下作用下,使有的间隔内离子浓度变大使有的间隔内离子浓度变大(如如间隔间隔),有有的间隔内离子浓度变小的间隔内离子浓度变小(如如间隔间隔),这样就可以在这样就可以在不同的间隔内分别得到浓水和淡水不同的间隔内分别得到浓水和淡水.答案：答案：(1)在电场作用下，海水中的阳离子趋向阴在电场作用下，海水中的阳离子趋向阴极，阴离子趋向阳极，但阳离子只能透过阳膜，极，阴离子趋向阳极，但阳离子只能透过阳膜，却被相邻的阴膜阻挡，阴离子与此相反，形成含却被相邻的阴膜阻挡，阴离子与此相反，形成含盐多的浓水和含盐少的淡水盐多的浓水和含盐少的淡水(2)淡水淡水浓水浓水
