高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊(cè)第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用評(píng)課ppt課件

這是一份高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊(cè)第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用評(píng)課ppt課件，文件包含812海水資源的開發(fā)利用精品課件pptx、812海水資源的開發(fā)與利用mp4等2份課件配套教學(xué)資源，其中PPT共34頁， 歡迎下載使用。
海水資源的開發(fā)利用是一個(gè)物質(zhì)不斷分離和提純的過程!
海 水 淡 化 技 術(shù)
電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）
陽離子交換樹脂:HR+Na+ = NaR+H+
陰離子交換樹脂:ROH+Cl- = RCl+OH-
H++OH- = H2O
離子交換法（目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹脂）
原理:利用液體中各組分沸點(diǎn)的差別,使低沸點(diǎn)物質(zhì)汽化并隨之冷凝,從而實(shí)現(xiàn)其與所含組分的分離。
操作:將水加熱至105℃蒸發(fā)汽化,然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法
特點(diǎn):歷史最久,技術(shù)和工藝比較完善;設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易操作、淡水質(zhì)量好,缺點(diǎn)是能耗大
可采用何種措施降低成本？
方法一：廣泛使用太陽能、風(fēng)能、發(fā)電廠等工業(yè)余熱
當(dāng)壓強(qiáng)降低時(shí),液體的沸點(diǎn)也降低,因此,降低容器內(nèi)的壓強(qiáng),可使液體在較低溫度下沸騰。在低于常壓下進(jìn)行的蒸餾過程,通常稱為減壓蒸餾
方法二：設(shè)計(jì)了一種壓強(qiáng)一個(gè)比一個(gè)低的蒸發(fā)室,將它們連通在一起,當(dāng)高溫海水從它們中間通過時(shí),水就會(huì)瞬間蒸發(fā)變成水蒸氣,經(jīng)冷凝成為淡水。
開發(fā)利用海水中化學(xué)資源面臨的關(guān)鍵問題?
濃縮或富集：使用物理或化學(xué)方法，使某種元素或物質(zhì)濃度提高的過程
海水淡化與化學(xué)資源的綜合利用
海水淡化后的濃縮海水怎么利用?
也叫“苦鹵”,含有高濃度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等,可從中提取多種化工原料。
鹽田法(太陽能蒸發(fā)法)
繼續(xù)日曬風(fēng)吹成為過飽和溶液,析出晶體
1.定義:在一定條件下,溶液中的溶質(zhì)以晶體的形式從溶液中析出的過程
不飽和溶液→飽和溶液→過飽和溶液→晶核的發(fā)生→晶體生長等過程
降溫結(jié)晶(冷卻熱飽和溶液)
恒溫蒸發(fā)溶劑,P-A,繼續(xù)蒸,A-A',析出晶體
保持溶劑量不變,降溫P-B,繼續(xù)降溫,B-B',析出晶體
A溶液:NaCI(含少量KNO3);提純NaCI B溶液:KNO3(含少量NaCI);提純KNO3
在青海的茶卡鹽湖,沿湖居民“夏天曬鹽、冬天撈堿”
“夏天曬鹽”:蒸發(fā)結(jié)晶,得到氯化鈉晶體
“冬天撈堿”:降溫結(jié)晶,得到碳酸鈉晶體
如何除去NaCI溶液中少量的Mg2+、Ca2+、SO42-?
除雜原則:試劑及添加順序:操作流程圖:
原則一:盡量不引入新的雜質(zhì),如不得不引入,后面應(yīng)該除去原則二:為了保證除徹底,一般藥品要過量原則三:順序要合理
除雜原則:試劑及添加順序:
原則一:Na2CO3在BaCl2之后，利用CO32-除Ba2+和Ca2+,最后加鹽酸除OH-、CO32-原則二:每一步試劑加過量
引入雜質(zhì):OH-、CO32-、Ba2+
第一課時(shí) 金屬礦物的開發(fā)利用
母液也叫“苦鹵”,含有高濃度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等,可從中提取多種化工原料。
海水中鎂的含量為1.28g/L,總儲(chǔ)量約為2×1015t
結(jié)合粗鹽中可溶性雜質(zhì)離子的除去與金屬冶煉的方法,思考:海水中提取鎂的反應(yīng)原理是什么?其基本流程是怎樣的?
鎂具有密度低,比強(qiáng)度、比剛度高,阻尼減振降噪能力強(qiáng)、電磁屏蔽性能優(yōu)異,抗輻射,磨擦?xí)r不起火花,熱中子捕獲截面小,液態(tài)成形性能優(yōu)越,易于回收,符合“21世紀(jì)綠色結(jié)構(gòu)材料”。
鎂最大用途之一作為合金的元素鎂合金因具有強(qiáng)度高、機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于航空、汽車、船舶等運(yùn)輸系統(tǒng),通訊電子業(yè),國防工業(yè),電化學(xué)方面包括陰極保護(hù)、制造電池和光刻等。
生產(chǎn)難熔金屬的還原劑：鎂既可作為生產(chǎn)稀有金屬Ti、Zr、Hf等的還原劑,也可以做為生產(chǎn)Be、B的還原劑。
高貯能材料：鎂在常壓下,大約523K和H2作用生成MgH2,在低壓或稍高溫下又能釋放出氫,鎂具有貯氫的作用。MgH2較一般金屬氫化物貯能高,所以鎂可以作國防金屬，為高貯能材料。
溴是海洋元素，地球上99%的溴分布在海水中，以Br-的形式存在。
迄今已發(fā)現(xiàn)海水中化學(xué)元素達(dá)80多種,一般將每千克海水中含量在1毫克以上的元素稱為常量元素,小于1毫克的元素稱微量元素。
實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，首先要先對(duì)海水中的溴進(jìn)行富集
溴化鎢制成的溴鎢燈體積小卻非常明亮
溴化鉀、溴化鈉和溴化銨制成的三溴片,在醫(yī)學(xué)上用作鎮(zhèn)靜劑,消毒藥劑的紅藥水中,就含有溴和汞;
1.如何選擇合適的氧化劑？
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
2.如何將鹵水中的溴單質(zhì)提取出來？
萃取:是利用A物質(zhì)在B溶劑中的溶解能力小于在C溶劑中的溶解能力,把A物質(zhì)從B溶劑提取到C溶劑里(B和C互不相溶)的分離方法
分液:是利用兩種液體互不相溶的性質(zhì)將兩種液體分離的方法。
工業(yè)上做法：“吹出法”。其過程主要包括氧化（用氯氣氧化海水中的溴離子）、吹出（用空氣將生成的溴吹出）、吸收（用二氧化硫作還原劑使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，以使其與空氣分離）、蒸餾（再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離）等環(huán)節(jié)（如圖8-4）
①2Br- + Cl2═ Br2+ 2Cl-
②2H2O+SO2+Br2═H2SO4+2HBr
③2Br-+Cl2═ Br2+2Cl-
注：Cl2連續(xù)2次 氧化Br-
工業(yè)上做法：“吹出法”。其過程主要包括氧化（用氯氣氧化海水中的溴離子）、吹出（用空氣將生成的溴吹出）、吸收（用二氧化硫作還原劑使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，以使其與空氣分離）、蒸餾（再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離）等環(huán)節(jié)
為什么氯氣氧化時(shí)要用硫酸酸化？
再次氯化后得到的溴水混合物與第一次氯化后有什么不同?
PH3.5氧化效果最好
為什么不用四氯化碳萃取后再蒸餾？
依據(jù)綠色化學(xué)示意圖：四氯化碳有毒，從安全和環(huán)保角度考慮不合適