高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用教学课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用教学课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了拓展链接蒸馏，拓展链接结晶，稀硫酸的作用，课堂练习，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第一课时 海水资源的开发利用
2.以海水资源中的氯化钠为原料，构建物质间的转化关系和思维导图。
3.通过海水提溴工艺流程图的设计与分析，形成工业上提取物质的一般思路和方法，培养学生模型认知和证据推理的能力。
1.了解海水水资源及其利用，能准确说出海水淡化的方法。
4.能从化学的角度分析从自然资源到产品的转化途径，认识化学方法在实现物质转化中的作用和贡献，感受化学科学在生产生活中的应用价值。了解海水综合利用的意义。
海水提溴的工艺流程图、原理和分离提纯方法。
物质提取的一般思路和方法。
核心素养1、科学探究：认识海水资源的多样性和分散性；不断创新海水资源开发利用的途径和方法。2、社会责任：通过海水资源保护意识和合理开发，建立可持续发展意识和绿色化学观念，并能对与此有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中。
海水资源主要分为几大类?
海水中水的储量约为1.3×1018t，约占全球总水量的97%
海洋生物品种繁多，通过养殖、增殖等途径可实现可持续利用
含量最多的是H和O，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C等元素，其总含量超过99%
浅海石油、天然气、煤、硫、磷等；深海锰结核，可燃冰等，
海水运动中蕴藏着巨大能量，包括潮汐能、波浪能、海流能、温差和盐差等
探索从海水中提铀对一个国家来说具有重要的战略意义。铀是目前核能开发的重要原料。海水中铀多达45亿吨是陆地铀矿储量的4500倍，而海水中氘有50亿吨足够人类用上千万年。
【思考】为什么核电站往往建立在海边？
核电站的蒸汽在汽轮机里做功后出来的是乏气，而乏气是无法再给水泵运输的，需要在凝汽器中冷却成凝结水。
一、海水水资源的开发利用
1. 主要包括直接利用海水进行循环冷却和海水淡化等。
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。海水淡化的方法主要有______、________、__________等。
问题：可采用何种措施降低成本？
历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
1、原理：利用各成分的沸点不同，分离互溶液态混合物的物理分离方法。
思考：蒸馏实验的实验操作步骤？及注意事项
加热装置 冷凝装置 接收装置
温度计水银球处于支管口处
液体体积不应该超过容积的2/3,不应少于1/3
加入沸石/碎瓷片，防暴沸
连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷却水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷却水→整理仪器。
3、海水蒸馏实验的操作步骤。
典例1.海水淡化可使用蒸馏法。如图所示为以自来水为原料制取蒸馏水的实验装置,请回答下列问题。
(1)图中的两处明显错误①　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　。 (2)仪器A的名称是　　　　　,仪器B的名称是　　　　。(3)实验时A中除加入自来水外,为防止液体暴沸还需加入少量　　　　。 
温度计的水银球插入液体中
思考：实验过程中发现忘加沸石了，怎么办？
（电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。）
成本低，但未能大量生产
离子交换树脂可以把阴阳离子分别交换出来，使水得到纯化。
HR + Na+ = NaR + H+
ROH + Cl— = RCl +OH—
H++OH- =H2O
目前正迅速发展，需要不断更新离子交换树脂
海水中80多种元素，最多的两种元素O、H和Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种总量超过99%其余1%为70多种含量微少的元素。被称为“元素的故乡”。
思考2：下面我们以从海水中获得溴单质为例，来探讨下如何利用海水中的化学资源？
此流程的目的是什么？这种方法叫什么法？
二 海水化学资源的开发利用
1、从海水中提取溴——吹出法
流程中涉及哪些步骤？每一步的作用是什么？
【思考与讨论2】该流程中是Br-如何转化成Br2？
溴元素由化合物变为单质，化合价升高，发生了氧化反应，所以用氧化剂把Br-氧化为Br2
【思考与讨论4】工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法”。根据资料思考：用热空气吹出的物质是什么？利用该物质的什么性质呢？
【思考与讨论3】为何选择氧化剂氯气来氧化Br-？
①氯气的氧化性大于溴②氯气的成本③生成物对环境无污染
【思考与讨论1】海水提溴的原理是什么？请结合教材中的流程图用一句话简述。
以海水中的含溴物质为原料，通过化学和物理方法分离提纯，得到溴单质。
【思考与讨论5】根据教材中海水提溴的工艺流程图，思考和讨论每一环节的作用，写出氧化和吸收环节主要反应的离子方程式。
用氯气氧化海水中的溴离子
用空气将生成的溴 吹出
用SO2作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离
再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离
2Br-+Cl2=2Cl-+Br2
Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr
Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-
2HBr+Cl2=2HCl+Br2
【思考与讨论6】请绘制出运用“吹出法”从海水中制备溴的工业流程图？
将溴浓缩（富集溴元素），提高Br2的提取率
思考1：通入二氧化硫将溴单质还原后再通入氯气生成溴单质，是不是多此一举？
思考2：涉及的主要反应有哪些？
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－(提取)
请总结由工业原料到具体产品的一般思路和方法流程和思维方法
建立方法模型 ——自然界提取物质的一般工业流程和思维方法
如何分离出产品？物料是否能够循环使用？
如何选取原料？如何处理原料？
1、从资源、成本角度考虑；2、从反应速率、提高效率角度。
1、从元素价态的角度分析是否需要选取氧化剂或还原剂？2、从成本、环保的角度选取最合适的试剂。
根据目标产物的性质及含量，选取合适的分离提纯方法。
如何选取氧化剂？还原剂？
1.海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程图如右所示：
(1)步骤①反应的离子方程式是______________________。
(2)步骤③反应的化学方程式是_______________________________。(3)步骤②中，用热空气将Br2吹出，利用溴的性质为_______，从步骤②到步骤④的目的是__________________________。
2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr
将溴浓缩，提高Br2的提取率
(4)从理论上考虑，下列物质也能充分吸收Br2的是_______(填字母)。A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O
(5)步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则 。
溴不能完全蒸出，产率太低
根据教材图8-3“海水的综合利用示意图”以及金属的冶炼原理，小组合作设计完整方案，完成从海水中提取钠的工艺流程设计，写出流程中发生反应的化学方程式和离子方程式。
思考：海水资源开发利用过程中需要解决的关键问题是什么?
(“盐田法”又称“滩晒法”)
“母液”也叫“苦卤”,含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等，可从中提取多种化工原料。
思考1：粗盐的杂质主要有哪些？
泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-
思考2：请画出粗盐提纯的流程图？
思考3：粗盐提纯过程都涉及那些实验操作？ 具体用到哪些实验仪器？ 我们应该注意哪些问题？
（1）定义:在一定条件下,溶液中的溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程
不饱和溶液→饱和溶液→过饱和溶液→晶体析出
降温结晶(冷却热饱和溶液)
A溶液:NaCl(含少量KNO3);提纯NaCl 的方法是 。B溶液:KNO3(含少量NaCI);提纯KNO3的方法是 。
思考1：从海水中获取氯化钠还可以用于哪些工业生产？你能写出相应的化学方程式吗？
思考交流：下图为从海水中提取镁的工业设备图,请结合你所掌握的知识画出海水提镁的工业流程图，并写出相应的化学反应方程式。
1、镁及其合金是一种用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的，其中的主要步骤如下:（已知：无水氯化镁遇到水会发生反应）
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2.试剂①可以选用_________，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应_______(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH),沉淀的方法是_________(3)试剂②可以选用___________，操作③是_________、_________过滤、洗涤、干燥。(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式为________________________________(5)操作HCl气流的作用是 。
抑制氯化镁与水发生反应
蒸发浓缩 冷却结晶
思考交流：请结合视频讲解画出海带提碘的工业流程图，并写出相应的化学反应方程式。
(1)海带中提碘①工艺流程：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。②主要的化学反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
或Cl2＋2I－=I2＋2Cl－
增强H2O2的氧化性；抑制I2与水反应
拓展链接——萃取、分液
(1)萃取原理 ①液—液萃取：利用溶质在 溶剂中的 不同，将有机物从 转移到 的过程。 ②固—液萃取：用溶剂从 的过程。
固体物质中溶解出待分离组分
适用条件：有机化合物与杂质在某种溶剂中的溶解性有较大的差异。
(3)萃取操作：加入萃取剂后充分 ，静置分层后，打开分液漏斗活塞，下层液体从 流出，并及时关闭活塞，上层液体从 倒出。
如：Br2、I2在四氯化碳、苯等有机溶剂中的溶解性远大于水中的溶解性，可以用四氯化碳、苯作萃取剂把Br2、I2从水溶液中提取出来。
(5)分液:是利用两种液体互不相溶的性质将两种液体分离的方法。
问题：海水中提取溴为什么不用四氯化碳萃取后再蒸馏？
依据绿色化学观。四氯化碳有毒，从安全和环保角度考虑不合适
①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大；②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；③萃取剂与溶质不反应。
常用的与水不互溶的有机溶剂有 等。
乙醚、石油醚、三氯甲烷、苯、四氯化碳
注意：1.分液可单独进行，但萃取之后一般要进行分液。
(1)实验步骤①会用到下列仪器中的________(填字母)。a.酒精灯 b.漏斗 c.坩埚 d.泥三角(2)步骤③的操作名称是_____________(3)步骤④中反应的离子方程式为________________________
H2O2+2I- +2H+=I2＋2H2O
1、海带中含有碘元素。从海带中提取碘的实验过程如下图所示：
(5)海带灰中含有的硫酸盐、碳酸盐等，在实验步骤_______(填序号)中实现与碘分离。
(4)请设计一种检验水溶液中是否含有碘单质的方法：_______________
取少量水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，观察是否出现蓝色。如果变蓝 ，则说明含有碘单质。
(6)步骤⑥的目的是分离出碘和回收CCl4，操作方法是______装置选___
2、下列实验中，所选装置不合理的是(　　)
A．用FeCl2溶液吸收Cl2，选⑤B．用苯提取碘水中的碘，选③C．分离Na2CO3溶液和CCl4，选④D．粗盐提纯，选①和②
(1)制备化工产品：制备Mg、K、I2及其他化工产品。(2)获取能量物质：提取铀和重水用来开发核能。(3)开发利用新型能源：潮汐能、波浪能等。
三、海水中其他资源的开发利用
阅读课本101最后一自然段总结海水资源的其他利用
1、海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法不正确的是（ ）A.海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B．从海水中可以提取铀和重水等核原料C．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
海水化学资源的开发利用
蒸馏法、电渗析法、离子交换法