《化学必修第二册》——30、海水资源的开发利用

第八章  化学与可持续发展    

第一节　自然资源的开发利用

二、海水资源的开发利用

海洋约占地球表面积的71%，海水中水的储量约1.3×1018t，约占地球上总水量的97%。

海水的组成：由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的机物和有机物。海水中含量最多的是O、H两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量。

海水中元素分布的特点：海水中元素种类很多，总储量很大，但大部分元素的富集程度都很低。如，海水中金元素的总储量约为5×106 t，而1 t海水中金元素的含量仅为4×10－6 g。

海水的综合开发利用：海洋是一个巨大的化学资源库，其开发利用是人们研究的一个重要方向。

1、海水的淡化

海水淡化的方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法，其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟。  

海水蒸馏的原理：利用水的沸点比其他物质的沸点低，将水蒸发，再凝结得到纯净的水。在实验室中可用下面的装置模拟蒸馏法制淡水。

注意：温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口；蒸馏烧瓶中加入几块碎瓷片（或沸石）防止液体暴沸；冷却水从直形冷凝管a口进b口出。

2、海水制盐

将海水蒸发可制得含杂质的氯化钠（粗盐），将其提纯制得食盐，可以用作日常生活中的调味品，也是重要的工业原料，可生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。  

3、海水提溴

溴及其化合物在医药、农药和阻燃剂等的生产有广泛应用。目前，主要从海水和盐湖中提取溴。

下面是“吹出法”从海水中提溴的工艺流程：  

其主要步骤为：

浓缩：利用海水制盐或淡化的副产物苦卤（其中溴离子浓度较高）为原料。

氧化：利用氧化剂Cl2将Br－氧化成Br2。

吹出：利用溴的挥发性，用热空气吹出溴蒸气。

吸收：用SO2吸收吹出的溴蒸气，得到HBr溶液（氢溴酸）。

氧化：再用Cl2将HBr氧化得到溴。

蒸馏冷凝：蒸馏分离出溴蒸气，再冷凝得到液溴。

氧化、吸收、氧化过程的化学方程式：

4、海水提碘

海水中碘（I-）的浓度很低，而一些海洋植物会吸收碘元素使其富集，如海带。工业上一般从海带中提取碘。  

碘离子被氧化的离子方程式：

5、海水提镁

海水中的镁以镁离子（Mg2+）的形式存在，从中提取镁的主要流程为：

涉及的主要化学方程式：  

6、海水中获取能量物质、开发新能源

铀（U）和重水（D2O）是核能开发的重要原料，从海水中提取铀和重水具有一定的战略意义。

潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用也越来越多的受到重视。