高中化学知识点:海水资源的综合利用
◎ 海水资源的综合利用的定义
海水资源的综合利用:

浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库,它不仅孕育着无数的生命,还孕育着丰富的矿产,而海水本身含有大量的化学物质,又是宝贵的化学资源。可从海水中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质,海水素有“液体工业原料”之美誉。
◎ 海水资源的综合利用的知识扩展
浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库,它不仅孕育着无数的生命,还孕育着丰富的矿产,而海水本身含有大量的化学物质,又是宝贵的化学资源。可从海水中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质,海水素有“液体工业原料”之美誉。
(1)海水提溴:取饱和态海水,依测定量搅拌中通入氯气并过量约15%(必须在通风良好的环境中),静置(溴沉在底部),分离,提纯即得。注意其中含有一定量的碘,当用物理方法纯化,且重复几次。提制过程中要有防毒面具,橡胶手套及防护服装,防止中毒,溴具强腐蚀性,蒸气易于进入呼吸道,在体内的积存极难清除。
(2)海水提镁:
①先把海水抽入特大的池中,倒入石灰乳,便生成氢氧化镁的悬浊液。待沉淀沉降后取出沉淀,经洗涤后得到纯度很高的氢氧化镁。它没有多大用途,必须使它变成有用的氧化镁和金属镁。氧化镁不稳定,受热后分解成氧化镁和水。
Mg(OH)2MgO+H2O
②氧化还原法
要使+2价的镁离子得到电子而还原成单质镁,是比较困难的。如果用类似炼铁的方法冶炼镁,需要很高的温度。例如在2000℃下用焦炭还原氧化镁,才能制得单质镁。这样得到的镁常含有较多的杂质。 MgO+CMg+CO↑
③电解法
工业上常用电解法使镁离子在阴极得到电子,还原成单质镁。用电解的方法冶炼镁,先要获得含有镁离子的熔融液。在镁的化合物中,典型的离子化合物有氧化镁和氯化镁。氧化镁的熔点太高(2800℃),而氯化镁的熔点要低得多(714℃)。所以人们选择氯化镁作为电解制取镁的原料。用盐酸溶解氢氧化镁(或氧化镁),再使溶液浓缩,就得到氯化镁。Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
在熔融的氯化镁中有能自由移动的镁离子。通入直流电后,氯离子向阳极移动,在阳极上失去电子,氧化成氯原子,两个氯原子结合成1个氯分子;镁离子向阴极移动,在阴极上得到电子,还原成单质镁。两个电极上发生的反应是
阳极:2Cl2-2e-=Cl2
阴极:Mg2﹢+2e-=Mg
总的电解反应方程式可以表示如下:
MgCl2(熔融)Mg+Cl2
为了防止生成的镁在高温下被空气中的氧气氧化,电解时需要在特殊的真空环境下进行。
◎ 海水资源的综合利用的知识点拨

海水制盐:

(1)海水制盐的方法:从海水中得到食盐的方法有蒸发法(盐田法)、电渗析法等。目前,以蒸发法(盐田法)为主。
(2)海水晒盐的基本原理:水分不断蒸发,氯化钠等盐结晶析出。
(3)海水晒盐的流程

氯碱工业:

(1)食盐水的精制
 
(2)电极反应
阴极:
阳极:
总反应:
(3)主要设备
离子交换膜电解槽一一阳极用金属钛(表面涂有钛、钉氧化物层)制成,阴极用碳钢(覆有镍镀层)制成。阳离子膜具有选择透过性,只允许Na+透过,而Cl-、 OH一和气体不能透过。

(4)产品及用途
烧碱:可用于造纸、玻璃、肥皂等工业
氯气:可用于制农药、有机合成、氯化物的合成
氢气:可用于金属冶炼、有机合成、盐酸的制取

海水提溴:

(1)氯化
氯化氧化溴离子,在pH=3.5的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前要将海水酸化。
(2)吹出
当海水中的Br一被氧化成Br2以后,用空气将其吹出。另外,也可以用水蒸气,使溴和水蒸气一起蒸出。
(3)吸收
目前比较多的是用二氧化硫作还原剂,使溴单质转化为HBr,再用氯气将其氧化得到溴产品。化学方程式如下:

海水提镁:

(1)工艺流程
 
(2)主要化学反应
①制备石灰乳:
②沉淀
③制备

从海水中提取重水:

提取重水的方法:蒸馏法、电解法、化学交换法、吸附法等。常用方法:化学交换法(硫化氢一水双温交换法)

铀和重水目前是核能开发中的重要原料,从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义,化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能也是越来越受到重视的新型能源。

◎ 海水资源的综合利用的教学目标
1、了解海洋是地球最大的资源库,多种元素已被人类利用。
2、了解海水晒盐的原理,海水提溴、碘和氯气的原理。
3、能用相关知识点解决简单问题。
◎ 海水资源的综合利用的考试要求
能力要求:掌握
课时要求:120
考试频率:必考
分值比重:7
◎ 海水资源的综合利用的所有试题
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