课题2 海水的综合利用
海水中盐的开发和利用 [自读教材·夯基础] 1．海水制盐
(1)海水制盐的方法有三种：蒸发法、电渗析法和冷冻法。
(2)目前，海水制盐的方法仍以蒸发法(盐田法)为主，其原理是海水经蒸发浓缩，达到饱和后析出食盐晶体，分离后所得到的母液叫苦卤。
(3)盐田选择的条件：
作为盐田必须符合的条件有三个。 ①有平坦空旷的海滩，潮汐落差大 ②空气干燥、多风、少雨 ③远离江河入海口 (4)流程：
2．食盐资源的利用
(1)电解饱和食盐水的反应原理： 阳极：2Cl－2e===Cl2↑。 阴极：2H＋2e===H2↑。
电解
总反应的化学方程式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 (2)氯碱工业：
①生产装置：离子交换膜电解槽。 ②生产过程：
＋
－
－
－
精制的饱和食盐水进入阳极室，纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有
1
＋
NaOH；Cl在阳极表面放电生成Cl2。
[跟随名师·解疑难]
(1)离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，避免了两极产物混合，从而得到较纯净的NaOH、Cl2、H2。
(2)采用饱和食盐水是为了减少Cl2的溶解。
(3)充入阴极区的水中加入少量NaOH，是为了增强导电性。 (4)工业生产中常用石墨作阳极，用铁作阴极。
[剖析典例·探技法]
[例1] 氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图为：
－
依据示意图完成下列填空：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
与电源负极相连的电极附近，溶液pH________(填“不变”、“升高”或“下降”)。 (2)工业食盐含Ca
2＋
、Mg
2＋
等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (3)如果粗盐中SO4含量较高，必须添加钡试剂除去SO4，该钡试剂可以是________(选填a，b，c)。
a．Ba(OH)2 b．Ba(NO3)2 c．BaCl2
(4)为有效除去Ca、Mg、SO4 ，加入试剂的合理顺序为________(选填a、b、c)。 a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂 b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3 c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________、冷却、________(填写操作名称)除去NaCl。
(6)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为________________________________________________________________________。
[名师解析] (1)电解食盐水时，与电源正极相连的电极发生的反应是2Cl－2e===Cl2
↑，与电源负极相连的电极发生的反应是2H＋2e===H2↑，消耗H，即产生OH，所以溶
＋
－
＋
－－
－
2＋
2＋
2－
2－
2－
2
液的pH升高。
(2)精制过程中，加入Na2CO3除去Ca(Ca＋CO3===CaCO3↓)；加入NaOH除去Mg(Mg
＋
－
2＋
－
2－
2＋
2＋
2－
2＋
2
＋2OH===Mg(OH)2↓)，由于Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度，所以Mg与OH、CO3混
合时，主要生成Mg(OH)2沉淀。
(3)除去SO4应选择Ba，如加入Ba(NO3)2，溶液中会引入杂质NO3，而加入BaCl2或Ba(OH)2均不会增加新的杂质。
(4)除杂质时加入Ba和OH无先后之分，但Na2CO3一定在BaCl2之后加入，因为CO3还要除去多余的Ba。
(5)脱盐工序的目的是分离NaOH和NaCl，由于NaCl溶解度小，因而NaCl首先析出，其操作过程是蒸发、冷却、结晶，经过滤得到NaCl晶体。
(6)如无隔膜会发生如下反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，电解食盐水溶液的化学电解电解方程式为2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H两反应的化学方程式相加得NaCl＋H2↑＋Cl2↑，2O===== NaClO＋H2↑。
[答案] (1)2Cl－2e===Cl2↑ 升高 (2)Ca＋CO3===CaCO3↓， Mg＋2OH===Mg(OH)2↓ (3)ac (4)bc (5)蒸发 过滤
电解
(6)NaCl＋H2O===== NaClO＋H2↑ [名师点睛] 粗盐的精制
(1)目的：除去泥沙，使Ca、Mg、Fe、SO4等离子的含量达到要求。
(2)原因：Ca、Mg等会在碱液中形成沉淀，破坏离子交换膜；同时杂质的存在会使制得的产品不纯。
(3)试剂：BaCl2(除去SO4)、NaOH(除去Mg、Fe)、Na2CO3溶液(除去Ca及Ba)、稀盐酸(除去OH、CO3)。试剂的加入顺序：纯碱须加在钡试剂后，稀盐酸加在过滤后。
海水提溴 [自读教材·夯基础] 1．方法
常用的一种海水提溴技术叫做吹出法。 2．原理
－
2－
2－
2＋
3＋
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
3＋
2－
2＋
－
2＋
2－
－
－
2＋
2＋
－
2－
2－
2＋
－
3
Br
－
加入氧化剂――→Br2
3．过程
(1)氯化(填化学方程式)：Cl2＋2Br===Br2＋2Cl。
(2)吹出：产生的Br2用空气吹出或用水蒸气使Br2与其一起蒸出。 (3)吸收(填化学方程式)： SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr； Cl2＋2HBr===2HCl＋Br2。 4．注意事项
(1)海水中的Br浓度太低，一般不直接利用海水提溴，而是利用海水晒盐后的母液提溴。
(2)氯气氧化Br在pH＝3.5的条件下效果最好。
[剖析典例·探技法]
[例2] 海水中溴含量约为65 mg·L，从海水中提取溴的工业流程如下：
－1
－－
－
－
(1)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是________。
(2)步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的________。 A．氧化性 C．挥发性
B．还原性 D．腐蚀性
(3)以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在下面短线上填入适当的化学计量数： ________Br2＋________CO3===________BrO3＋________Br＋________CO2↑ (4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：_______________________________。
(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用做溴的萃取剂的是________。 A．乙醇 C．烧碱溶液
－
2－
－
－
B．四氯化碳 D．苯
[名师解析] (1)由于海水中Br的含量低，步骤Ⅰ中获得游离态的溴后，步骤Ⅱ中又将其转化为化合态的溴，其目的是富集溴。(2)步骤Ⅱ中用热空气或水蒸气吹出Br2，主要是利用了溴的挥发性。(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。(4)溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。(5)乙醇能与水互溶，不能用做萃取剂。
[答案] (1)富集(或浓缩)溴 (2)C
4
(3)3 3 1 5 3
(4)SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4 (5)BD [名师点睛]
用空气或H2O(g)将溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工艺复杂，设备投资大，经济效益低且对环境污染严重。
海水提镁、海水提重水 [自读教材·夯基础] 1．海水提镁的基本反应原理
海水――→――→Mg(OH)―→MgCl―→MgCl→MgCl―→Mg 2―2溶液―2·6H2O晶体―2―①②③④⑤(1)所加试剂：①石灰乳，③盐酸。
(2)所用操作方法：②过滤，④浓缩，⑤电解。 (3)所发生的反应： ①Mg＋2OH===Mg(OH)2↓； ③Mg(OH)2＋2H===Mg＋2H2O； 电解⑤MgCl2(熔融)===== Mg＋Cl2↑。 2．从海水中提取重水
(1)提取重水(D2O)的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等，较为常用的方法是化学交换法。
(2)硫化氢——水双温交换法，反应的化学方程式为： H2O(l)＋HDS(g)===HDO(l)＋H2S(g)。
[跟随名师·解疑难]
(1)因为Mg发生水解，所以直接蒸干MgCl2溶液得不到MgCl2。应该先将MgCl2溶液蒸发浓缩，先得到MgCl2·6H2O晶体，然后在氯化氢的气氛中加热脱水，得到无水氯化镁。
(2)工业上不用电解熔融MgO来制取Mg，是因为MgO的熔点高，使其熔化时耗能大。
[剖析典例·探技法]
[例3] 海水综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示。
2＋
＋
2＋
2＋
－
(1)写出从海水中Mg到金属镁的化学方程式。
________________________________________________________________________
2＋
5