第 3 章 自然界中的元素 第 4 节 海水中的元素 -- 海水工业

镁合金微弧氧化涂层（硬度和抗磨性更强）成功应 用于嫦娥三号飞行器、着陆器和月面巡视器的表面，在 嫦娥三号的发射和月面巡视中发挥了重要作用。 2013 年 12 月 15 日晚，正在月球上开展科学探测的嫦娥三 号着陆器和巡视器进行互成像实验， “ 两器 ” 顺利互拍， 嫦娥三号任务取得圆满成功。

国防金属 -- 镁 在哪里？

宇航员遥看地球的照片宇航员遥看地球的照片

海水中镁的含量一般为 1.28g/L, 总储量约 2×10 15 t 。目 前，世界上生产的镁有 60% 来自海水 海水中含量较高元素浓度图

学习目标 1. 通过氯碱工业原理的探究，了解海水中氯 化钠的工业应用。 2. 通过海水中镁、溴提取工业流程的探究， 巩固氧化还原理论及镁、溴的性质。 3. 明白一个真实的化学工业流程中，不仅要 考虑化学反应原理，还要考虑经济效益、环 境保护等问题，感受化学与生活、生产紧密 相连。

1. 煮海为盐 一、海水粗提取：

2. 晒海为盐

3. 机械热压缩制盐

实验现象推测结论 与电源正极 相连的管 与电源负极 相连的管 总方程式 （一）. 氯碱工业原理 产生气体使液 面下降，溶液 使酚酞变红 有碱产生 产生气体使 淀粉碘化钾 试纸变蓝 氧化性气体 二、海水深加工 氯气 氢氧化钠 + - 氢气气体？？

氯碱工业产品

国防金属 -- 镁如何从海水中提取？ 海水 镁 Mg 2+ Mg ↓(?) Mg(OH) 2

问题组一： 1. 哪类物质把 Mg 2+ 从母液中沉淀出来？ 从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？ （二）海水提镁 试剂氢氧化钾氢氧化钠氢氧化钙氢氧化钡 (元/吨)(元/吨) 碱 海边的贝壳 2. 临海工业氢氧化钙从哪里获取？

问题组一： 3. 已知 如何把 Mg(OH) 2 转化 为单质镁？ 4. 海水中原来就有 MgCl 2 ，沉淀、中和还得到 MgCl 2 ，这些操作的目的是什么？ 5. 如何实现 Cl 2 的循环利用？ 2NaCl 2Na+Cl 2 电解 熔融 MgCl 2 Mg+Cl 2 盐酸 电解 熔融 Mg(OH) 2 H 2 +Cl 2 = 2HCl 点燃 浓缩

MgCl 2 ==Mg+Cl 2 通电 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 Mg 2+ +Ca(OH) 2 =Mg(OH) 2 +Ca 2+ Mg(OH) 2 +2HCl =MgCl 2 +H 2 O

问题组二： 1. 海水提镁的工业流程中采用了哪些措施来 提高经济效益？ 2. 假如你是海水提镁厂的厂长，你还将关注 什么？ 就地取材、循环使用 环保（粉尘、尾气）、可持续性（改进工艺）

“ 海洋元素 ”-- 溴， 如何从海水中提取？ 海水 溴 Br - Br 2 (?)(?) 问题组三： 1. 将 Br – 转化为 Br 2 ， 需加入那类试剂？从物质提 纯角度分析何种试剂最好？ 2. 原料用卤水还是海水好？ 3. 利用 Br 2 的特性，如何将得到的粗 Br 2 提取出来？ Br － 浓度（ g /L ） 海水 卤水 ( 晒盐后 ) 氧化剂 卤水 利用挥发性，用热空气将 Br 2 吹出 Cl 2

3 、海水提溴 蒸发、 浓缩 海水海水 卤水卤水 溴单 质 粗溴粗溴 通入 氯气 热空 气 粗溴与大量空气混合为气态，很难沉降为液溴，如何 精炼？ 粗溴提纯粗溴提纯： Br 2 → Br 2 Br 2 的氧化性 (?)(?) Br － → 与空气脱离 加还原剂 加氧化剂

过滤，加盐酸 电解 海水 母液 b c 煅烧 a 浓缩干燥 贝壳 石灰乳 a ； b ； c 。 MgCl 2 溶液 [ 整合 ] 提取 NaCl 后的海水（母液），可提取 Mg 和粗 Br 2 ． ①写出 a 、 b 、 c 三个步骤的化学方程式： ②若用此母液来提取粗 Br 2 ，用离子方程式表示提取溴 的原理 ． 是利用溴的 性，将其 用热空气吹出。

海水提溴全流程 ： 蒸发、 浓缩 海水 苦卤苦卤 溴、水混 合物Ⅰ 粗溴 高纯 溴 Br - 溴、水 混合物Ⅱ 通入 氯气 热 空气 蒸馏蒸馏 通入 氯气 通入 SO 2 、水 （ 1 ） Br 2 + SO 2 +2H 2 O =2HBr+H 2 SO 4 (2) 温度过高，水蒸汽大量蒸出使溴不纯，温度过低 ，溴的蒸出速度慢，产量低。 （ 3 ） “ 溴水混合物Ⅰ ” 中溴的浓度太低，不易被蒸出， 而 “ 溴水混合物Ⅱ ” 经过浓缩，浓度大，易蒸出高纯溴 【拓展应用】

归纳总结：海水中物质提取的一般的思路。 浓缩 、 转化 、 提取 氧化还原反应

三、海水的综合利用

联合国确定 2003 年为国 际淡水年。 每年的 3 月 22 日为 “ 世界 水日 ”

青岛海诺水务 是一家专业从 事水处理工艺 技术和环保产 品研发的高新 技术企业

作业：学案的《课后练习》 可供深入了解的视频材料： 《走向海洋》纪录片 6KFLwwU/ 6KFLwwU/ 《探索发现》栏目《海洋中国》纪录片 ODIw.html

过滤，加盐酸 电解 海水 母液 b c 煅烧 a 浓缩干燥 贝壳 石灰乳 a ； b ； c 。 MgCl 2 溶液 [ 整合 ] 根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式 完成工业上用海水提镁的工艺流程， 并写出 a 、 b 、 c 三个步骤的化学方程式： CaO Mg(OH) 2 MgCl 2 Mg Ｍ gCl 2 +Ca(OH) 2 =Mg(OH) 2 +CaCl 2 Mg(OH) 2 +2HCl=MgCl 2 +2H 2 O MgCl 2 ( 熔融 ) = Mg+Cl 2 通电

情感、态度、价值观 1 、认识开发海水中元素的意义，以及对工业生产和 高科技领域的潜在价值。 2 、明白一个真实的化学工业流程中，不仅要考虑 化学反应，还要考虑经济效益、环境保护等问题， 感受化学与生活、生产紧密相连。 知识 1. 了解海水中氯化钠的工业应用原理。 2. 了解海水提取镁、溴工业流程。 学习目标

MgCl 2 Mg 盐酸 电解 熔融 Mg(OH) 2 海水 离子浓度较高、 较纯的溶液

NaCl+NH 3 +CO 2 +H 2 O=NaHCO 3 ↓+NH 4 Cl （产品） 侯氏制碱法反应原理： 2NaHCO 3 =Na 2 CO 3 +CO 2 ↑+H 2 O △ ③方法 A ：母液提取 Mg 后，再来提取粗 Br 2 ；方法 B ： 母液提取粗 Br 2 后，再来提取 Mg ．哪个更合适 ，理 由是 ． 若先提取 Mg ，海水中残留过量的 Ca(OH) 2 ，提取溴时 会消耗大量 Cl 2

过滤，加盐酸 电解 海水 母液 b c 煅烧 a 浓缩干燥 贝壳 石灰乳 a ； b ； c 。 MgCl 2 溶液 CaO Mg(OH) 2 MgCl 2 Mg Ｍ gCl 2 +Ca(OH) 2 =Mg(OH) 2 +CaCl 2 Mg(OH) 2 +2HCl=MgCl 2 +2H 2 O MgCl 2 ( 熔融 ) = Mg+Cl 2 通电 [ 整合 ] 提取 NaCl 后的海水（母液），可提取 Mg 和粗 Br 2 ． ①写出 a 、 b 、 c 三个步骤的化学方程式： ②若用此母液来提取粗 Br 2 ，用离子方程式表示提取溴 的原理 ． 是利用溴的 性，将其 用热空气吹出。 Cl 2 +2Br - = 2Cl - +Br 2 挥发