2020-2021学年高中化学 新人教版选修2 第二单元化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用学案8页

课题 2　海水的综合利用
1．了解海水中盐的开发和利用，掌握电解饱和食盐水的反应，了解离子交换膜法制碱技术的
原理。
2．了解海水提镁、提溴的主要方法步骤和原理。
3．了解海水提取重水的常用方法。
一、海水中盐的开发和利用
1．盐的种类
海水中含有多种盐类，以氯化钠为最多，约占海水中盐类总量的 80%，还含有氯化镁、硫
酸钙等。
2．海水制盐
(1)海水制盐的方法有三种，即蒸发法、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。海水蒸发浓缩，达到饱和析出食盐
晶体，分离后所得到的母液叫苦卤。苦卤的主要成分是氯化钾、氯化镁等。
(3)海水晒盐的流程可表示为：
3．食盐资源的利用
(1)氯碱工业的原理
氯碱工业就是以食盐为原料制取 NaOH、Cl2和 H2，再进一步生产一系列的化工产品。
电解饱和食盐水时阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑，电解
饱和食盐水的化学方程式是 2NaCl＋2H2O =====
电解

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(2)氯碱生产的基本装置
①氯碱工业完成电解反应的主体设备是电解槽。比较先进的电解制碱技术是离子交换膜
法。
②离子交换膜电解槽是由多个单元槽串联或并联组成的，每个单元槽主要由阳极、阴极、
离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。如下图所示：

阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)
阴极：碳钢网(有镍涂层)
阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。防止阴极产生的 H2
和阳极产生的 Cl2相混合而引起爆炸，避免 Cl2与 NaOH 溶液反应生成 NaClO 而影响烧碱的质
量。
二、海水提溴
1．原理
从海水中提取的溴约占世界溴年产量的 1/3。常用的方法叫空气吹出法，反应原理为 Cl2＋
2Br－===2Cl－＋Br2。
2．提取过程
(1)氯化：氯气置换溴离子之前，要使海水酸化，使 pH＝3.5，用氯气置换溴离子的反应
为：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。
(2)吹出：当 Br－被氧化成 Br2后，用空气将其吹出，也可用水蒸气，使溴和水蒸气一起
蒸出。
(3)吸收：空气吹出的溴和大量的空气混合不易分离，常用二氧化硫做还原剂回收溴，再
用氯气将其氧化得到溴产品，有关化学方程式是：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4、Cl2＋2Br－
===2Cl－＋Br2。
三、海水提镁
1．原理
海水提镁的基本反应原理可表示如下图：
(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。
2．过程
从海水中提取镁的过程如上述原理图所示，用离子方程式或化学方程式表示海水提镁的
过程为：

①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，
③Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，
⑤MgCl2 =====
电解

Mg＋Cl2↑。
四、从海水中提取重水
提取重水的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等，其中常用的一种是硫化氢—
水双温交换法，交换按下列反应进行：H2O(l)＋HDS(g)HDO(l)＋H2S(g)。重水 D2O可作原
子反应堆的中子减速剂和传热介质(重水堆)。
要点一　食盐资源的利用——氯碱工业
1．电解饱和食盐水原理
(1)电解食盐水实验装置(如图所示)
(2)原理：氯化钠溶液中存在着 Na＋、Cl－、OH－、H＋四种离子，通
直流电后，Cl－、OH－向阳极移动且 Cl－比 OH－优先失电子放电，Na＋、H
＋向阴极移动且 H＋比 Na＋优先得电子放电。
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，
电解饱和食盐水的反应式是 2NaCl＋2H2O =====
电解

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．离子交换膜法制烧碱
(1)离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下图所示：
离子交换膜法电解制碱的主要生产流程
(2)离子交换膜法电解原理
精制的饱和食盐水进入阳极室，加入 NaOH的纯水进入阴极室，通电时，水在阴极表面放
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 NaOH，Cl－则在阳极
表面放电生成 Cl2，电解后的淡盐水从阳极导出。由电解槽流出的阴极液中含有 30%的 NaOH，
称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩

后被送往氢气贮柜；阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。
(3)优点：离子交换膜法制碱技术具有...