高中化学 海水资源的综合利用

• 蒸 发 时 ： ______________________________________。 • 【解析】 本题以无机物和电解原理为载体， 较全面地考查了基本概念，基本原理，元素化
• (1)海水提取镁的关键是制得无水 MgCl2，由于 MgCl2 为强酸弱碱盐，故 MgCl2·6H2O 晶体加热 脱水时，因Mg2＋的水解不能得到无水 MgCl2， 工业生产中通常采用的方法是在不断通入干燥 HCl气流的条件下加热脱水，以抑制Mg2＋的水 解。 • (2)除去Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2时，可根 据Mg(OH)2与Ca(OH)2溶解度的差异，向混合物 中 加 入 MgCl2 溶 液 ， 使 溶 解 度 相 对 较 大 的 Ca(OH)2转变为难溶的Mg(OH)2和易溶的CaCl2而 除去。
• 一、海水提溴 • 海水提溴的主要反应原理和工艺流程 如何？ • [师生互动] • 【提示】 (1)主要反应原理：Cl2＋2Br－===Br2 ＋2Cl－ • (2)工艺流程
• 溴的吸收富集方法有哪些？举例说明。 • [师生互动] • 【提示】 溴的吸收富集 • (1)纯碱吸收法：海水中的溴离子被氧化为溴单 质后，用热空气或水蒸气吹出，通过Na2CO3溶 液使溴富集后，再将得到的溶液用稀硫酸酸化， 用有机溶剂萃取溴单质。发生反应： • 3Br2＋3Na2CO3=== 5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑ • 5NaBr ＋ NaBrO3 ＋ 3H2SO4===3Br2 ＋ 3Na2SO4 ＋ 3H2O
＋
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋ ③制备 MgCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ④电解 MgCl2 通电 MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

1.海水中的化学资源是指海水中所含具有经济价 值的化学物质。海水的主要成分有Na+、Mg2+、 Ca2+、K+、Cl－、SO42－，这6种成分占海水成分的 99．5%以上。通常所说的海盐主要指钠盐、镁盐、 钾盐和钙盐，钠盐在海盐中产量最大，应用最广 泛，人们把氯化钠称为百味之王，化工之母，其 次还有硫酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠；镁的含量仅 次于氯化钠，海水中的镁总量约2000×10t；
氯化钠的应用： 1.含氯化钠0.9%的水称为生理盐水，因为它与血浆 有相同的渗透压。 2.食品业和渔业用于盐腌，在烹调菜肴中加入食盐 可以除掉原料的一些异味，增加美味，这就是食 盐的提鲜作用。 3.氯碱工业：电解饱和食盐水。 4.候氏联合制碱法。 5.电解熔融氯化钠和氯化钙的混合物制取金属钠。 氯化钙用作助熔剂，可将氯化钠的熔点降低至 700℃以下。钙的还原性不及钠，不会引进杂质。
2.溴是海水中重要的非金属元素.地球上 99%的溴元素以Br－的形式存在于海水中， 所以人们也把溴称为“海洋元素”。 3.碘在自然界中含量稀少，在地壳的含量 位居第47位。除在海水中含量较高（海带、 贝类）以外，在大部分土壤、岩石、水 的含量都很低。
4.氯化钠主要来自海水，由海水（平均含2.4% 氯化钠）引入盐田，经日晒干燥 ，浓缩结晶， 制得粗品，然后精制。
4.离子交换法：用阴阳离子交换树脂除去海水中的 多余盐分的方法。 5.反渗透淡化法：该法在压力推动下使薄膜脱盐， 除用于海水脱盐外，还广泛用于苦咸水的淡化。 反渗透淡化发展迅速，其装机容量仅次于海水蒸 馏而居第二位。
二、海水中化学资源的提取
海水中蕴含着几乎所有的化学元素，总储量很大， 但是很多元素富集程度却很低。例如，金的储量 约为5×107吨，但是1吨海水中仅有4×10-6克。

(2)由上述两个化学反应可知，氯气、溴、碘三种单质的氧化性强弱关系是 ____________________________________________________； 该化学反应原理，在海水的综合利用中的应用是 ____________________________________________________ ____________________________________________________。 (3)下列海产品中可以考虑用于工业上大量提取碘的是____________(填序 号)。 ①贝壳 ②紫菜 ③鱼 ④海带
1.工艺流程 2．主要反应原理：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
3．溴的吸收富集 (1)纯碱吸收法：海水中的溴离子被氧化为溴单质后，用热空气或水蒸气吹 出，通过Na2CO3溶液使溴富集后，再将得到的溶液用稀硫酸酸化，用有机溶剂 萃取溴单质。发生反应： 3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑ 5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O (2)SO2吸收法：用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起，不易分离，用 还原剂SO2吸收后，再用氯气氧化HBr即得到溴单质。
(2)化学方程式： ① Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 ； ② Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ； ③ MgCl2(熔融)=通==电==Mg＋Cl2↑。
2．海水中Mg2＋的浓度很小，如何实现Mg2＋的富集和分离？
【提示】 海水中Mg2＋的浓度很小，直接加沉淀剂不利于Mg2＋的沉淀， 可以先把海水浓缩，再加入Ca(OH)2(石灰乳)使Mg2＋沉淀，然后过滤。
化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：

a.氯碱工业：2NaCl＋2H2O 电=解==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 b．制钠和氯气：_2_N_a_C__l(_熔__融__)__电=_解=_=_2_N__a_＋__C_l_2↑_。
c．制盐酸：_H_2_＋__C_l_2_=点_=_燃=__2_H_C__l。
d．制漂白剂
3．海水提溴
4．海水提碘 灼烧富含碘的海藻或海带，使碘元素转化成碘化物，再通入氯气，离子方程 式为_2_I－__＋__C_l_2=_=__=_I_2＋__2_C__l－_。
【解析】选 C。海带中碘元素以 I－形式存在，干海带灼烧后，先加蒸馏水溶解， 向滤液中滴加稀硫酸酸化，再加入 H2O2 溶液将 I－氧化成 I2，最后滴加淀粉溶液， 溶液变蓝色。
【补偿训练】 实验室从海带灰中提取碘的操作过程中，仪器选用不正确的是( ) A．称取 5 g 左右的干海带—托盘天平 B．灼烧干海带至完全变成灰烬—坩埚 C．过滤煮沸后的海带灰和水的混合物—漏斗 D．用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘—长颈漏斗
【想一想】海带灼烧前，为什么不用水冲洗海带表面的 附着物，而是用刷子刷？ 提示：为减少海带中 I－的流失，不能用水冲洗。
5．海水提镁 海水(含有 NaCl 和 MgSO4 等)Ca―（―OH→）2 Mg(OH)2 沉淀―H―C→l MgCl2 溶液―结―晶→ MgCl2·6H2OH―C△―l气→氛 无水 MgCl2―电―解→ Mg
(2)实验步骤 c 中也可用 H2O2 代替 KIO3，相关反应的离子方程式为_________。 (3) 检 验 用 四 氯 化 碳 萃 取 碘 后 的 水 溶 液 中 是 否 还 含 有 碘 单 质 的 实 验 方 法 是 _______________。
【解析】(1)中，由于 KIO3 中碘元素为＋5 价(高价态)，碘离子(I－)为－1 价(低价 态)，二者在酸性条件下可发生氧化还原反应，生成单质碘：IO－ 3 ＋5I－＋6H＋ ===3I2＋3H2O。(2)中，用 H2O2 代替 KIO3，同样发生氧化还原反应：2I－＋H2O2 ＋2H＋===I2＋2H2O。(3)中，利用单质碘遇淀粉变蓝的性质，可用淀粉溶液或淀粉 试纸检验。