化学选修22知识点.docx

化学选修2化学及技术第一单元 走进化学工业教学重点（难点）：1、化工消费过程中的根本问题。2、工业制硫酸的消费原理。平衡挪动原理及其对化工消费中条件限制的意义和作用。3、合成氨的反响原理。合成氨消费的相宜条件。4、氨碱法的消费原理。困难盐溶液中固体物质的结晶、分别和提纯。学问归纳：1制硫酸反响原理造气：S+O2=SO2催化氧化：2SO2+O22SO3汲取：SO3+H2O=H2SO4 98.3%的硫酸汲取。原料选择黄铁矿：FeS2 硫磺：S反响条件2SO2+O22SO3 放热 可逆反响（低温、高压会提升转化率）转化率、限制条件的本钱、实际可能性。400500，常压。钒触媒：V2O5三废处理废气：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O废水：酸性，用碱中和废渣：黄铁矿废渣炼铁、有色金属；制水泥、制砖。部分循环：充分利用原料能量利用热交换：用反响放出的热预热反响物。2制氨气反响原理N2+3H22NH3 放热、可逆反响（低温、高压会提升转化率）反响条件：铁触媒 400500，10MPa30MPa消费过程1、造气：N2:空气（两种方法，(1)液化后蒸发分别出氮气和液氧，沸点N2196，H2183；(2)将氧气燃烧为CO2再除去）。H2:水合碳氢化合物（生成H2和CO或CO2）2、净化：避开催化剂中毒。除H2S：NH3H2O+H2S=NH4HS+H2O 除CO：CO+H2O=CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O=2KHCO33、氨的合成及分别：混合气在合成塔内合成氨。出来的混合气体中15为氨气，再进入冷凝器液化氨气，剩余原料气体再送入合成塔。 工业开展1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改良（磁铁矿）3、环境爱护三废处理废气：H2S干脆氧化法（选择性催化氧化）、循环。 CO2消费尿素、碳铵。废液：含氰化物污水生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等。 含氨污水蒸馏法回收氨，浓度较低可用离子交换法。废渣：造气阶段产生氢气原料的废渣。煤渣（用煤），炭黑（重油）。3制纯碱氨碱法（索尔维）1、CO2通入含NH3的饱和NaCl溶液中 NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl2、2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O缺点：CO2来自CaCO3，CaOCa(OH)22NH3+CaCl2+2H2O CaCl2的处理成为问题。和NaCl中的Cl没有充分利用，只有70。CaCO3的利用不够充分。结合法（侯德榜）及氨气消费结合起来：NH3、CO2都来自于合成氨工艺；这样NH4Cl就成为另一产品化肥。综合利用原料、降低本钱、削减环境污染，NaCl利用率达96。资料：一、硫酸的用处硫酸是根本化学工业中重要产品之一。它不仅作为很多化工产品的原料，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益扩大，须要数量日益增加。硫酸作用如下：1、为农业消费效劳(1)肥料的消费。硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）：2NH3 + H2SO4(NH4)2SO4；和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）：Ca3(PO4)2 + 2H2SO4Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4； (2)农药的消费。如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最一般的杀虫剂，如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的消费都需用硫酸。为大家所熟识的滴滴涕，每消费1t须要20%发烟硫酸1.2t。2、为工业消费效劳(1)冶金工业和金属加工。在冶金工业部门，特殊是有色金属的消费过程须要运用硫酸。例如：电解法精炼铜、锌、镉、镍时，电解液用硫酸，某些贵金属的精炼，也须要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在钢铁工业中进展冷轧、冷拔及冲压加工之前，都必需用硫酸去除钢铁外表的氧化铁。在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材，都必需每轧一次用硫酸洗涤一次。另外，有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进展镀锌之前，都要经过用硫酸进展酸洗手续。在某些金属机械加工过程中，例如镀镍、镀铬等金属制件，也需用硫酸来洗净外表的锈。在黑色冶金企业部门里，须要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5%6%，而每吨钢材的酸洗，约消费98%的硫酸30 kg50kg。(2)石油工业汽油、光滑油等石油产品的消费。须要浓硫酸精炼，以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。每吨原油精炼须要硫酸约24kg，每吨柴油精炼须要硫酸约31kg。石油工业所运用的活性白土的制备，也消耗不少硫酸。(3)其他化工消费和其他工业部门。例如，在浓缩硝酸中，以浓硫酸为脱水剂；氯碱工业中，以浓硫酸来枯燥氯气、氯化氢气等；无机盐工业中，如冰晶石(Na3AlF6)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)、磷酸三钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备都要用硫酸。很多无机酸如磷酸、硼酸、铬酸(H2CrO4，有时也指CrO3)、氢氟酸、氯磺酸(ClSO3H)；有机酸如草酸(COOH)2、醋酸等的制备，也常须要硫酸作原料。此外炼焦化学工业（用硫酸来同焦炉气中的氨起作用副产硫酸铵）、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业（有机溶剂的制备）、工业炸药和铅蓄电池制造业等等，都消耗相当数量的硫酸。3、解决人民“穿”及“用”等问题。(1)化学纤维的消费。粘胶丝，它须要运用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固浴。每消费1t粘胶纤维，须要消耗硫酸1.2t1.5t，每消费1t维尼龙短纤维，就要消耗98%硫酸230kg，每消费1t卡普纶单体，须要用1.6t20%发烟硫酸。此外，在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维消费中，也运用相当数量的硫酸。(2)化学纤维以外的高分子化合物消费。塑料等高分子化合物，在国民经济中越来越占有重要的地位。每消费1t环氧树脂，需用硫酸2.68t，号称“塑料王”的聚四氟乙烯，每消费1t，需用硫酸1.32t；有机硅树胶、硅油、丁苯橡胶及丁腈橡胶等的消费，也都要运用硫酸。(3)染料工业。几乎没有一种染料（或其中间体）的制备不需运用硫酸。偶氮染料中间体的制备须要进展磺化反响，苯胺染料中间体的制备须要进展硝化反响，两者都需运用大量浓硫酸或发烟硫酸。所以有些染料厂就设有硫酸车间，以协作须要。(4)日用品的消费。消费合成洗涤剂须要用发烟硫酸和浓硫酸。塑料的增塑剂（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、赛璐珞制品所需的原料硝化棉，都须要硫酸来制备。玻璃纸、羊皮纸的制造，也须要运用硫酸。此外，纺织印染工业、搪瓷工业、小五金工业、肥皂工业、人造香料工业等消费部门，也都须要运用硫酸。(5)制药工业。磺胺药物的制备过程中的磺化反响，强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反响，都需用硫酸。此外，很多抗生素的制备，常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素B2、B12及维生素C、某些激素、异烟肼、红汞、糖精等的制备，无不需用硫酸。4、稳固国防 某些国家硫酸工业的开展，曾经是和军用炸药的消费严密连结在一起的。无论军用炸药（放射药、爆炸药）或工业炸药，大都是以硝基化物或硝酸酯为其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油、苦味酸等。虽然这些化合物的制备是依靠硝酸，但同时必需运用浓硫酸或发烟硫酸。5、原子能工业及火箭技术 原子反响堆用的核燃料的消费，反响堆用的钛、铝等合金材料的制备，以及用于制造火箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的钛合金，都和硫酸有干脆或间接的关系。从硼砂制备硼烷的过程须要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料。硼烷又用做制备硼氢化铀用来分别铀235的一种原料。二、氨气1、氮肥工业原料 及酸反响生成铵盐2、硝酸工业原料 能被催化氧化成为NO3、用作制冷剂 易液化，汽化时汲取大量的热三、纯碱烧碱（学名氢氧化钠）是可溶性的强碱。纯碱（学名碳酸钠）事实上是个盐，由于它在水中发生水解作用而使溶液呈碱性，再由于它和烧碱有某些相像的性质，所以它及烧碱并列，在工业上叫做“两碱”。烧碱和纯碱都易溶于水，呈强碱性，都能供给Na离子。这些性质使它们被广泛地用于制肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金及其他化学工业等各部门中。1、一般肥皂。高级脂肪酸的钠盐，一般用油脂在略为过量的烧碱作用下进展皂化而制得的。假如干脆用脂肪酸作原料，也可以用纯碱来代替烧碱制肥皂。2、印染、纺织工业。 要用大量碱液去除棉纱、羊毛等上面的油脂。消费人造纤维也须要烧碱或纯碱。例如，制粘胶纤维首先要用1820烧碱溶液（或纯碱溶液）去浸渍纤维素，使它成为碱纤维素，然后将碱纤维素枯燥、粉碎，再加二硫化碳。最终用稀碱液把磺酸盐溶解，便得到粘胶液。再经过滤、抽真空（去气泡），就可用以抽丝了。3、精制石油。 为了除去石油馏分中的胶质，一般在石油馏分中加浓硫酸以使胶质成为酸渣而析出。经过酸洗后，石油里还含有酚、环烷酸等酸性杂质以及多余的硫酸，必需用烧碱溶液洗涤，再经水洗，才能得到精制的石油产品。 4、造纸工业。 首先要用化学方法处理，将含有纤维素的原料（如木材）及化学药剂蒸煮制成纸浆。所谓碱法制浆就是用烧碱或纯碱溶液作为蒸煮液来除去原料中的木质素、碳水化合物和树脂等，并中和其中的有机酸，这样就把纤维素分别出来。5、冶金工业。 往往要把矿石中的有效成分转变成可溶性的钠盐，以便除去其中不溶性的杂质，因此，常须要参加纯碱（它又是助熔剂），有时也用烧碱。例如，在铝的冶炼过程中，所用的冰晶石的制备和铝土矿的处理，都要用到纯碱和烧碱。又如冶炼钨时，也是首先将精矿和纯碱焙烧成可溶的钨酸钠后，再经酸析、脱水、复原等过程而制得粉末状钨的。6、化学工业。 制金属钠、电解水都要用烧碱。很多无机盐的消费，特殊是制备一些钠盐（如硼砂、硅酸钠、磷酸钠、重铬酸钠、亚硫酸钠等等）都要用到烧碱或纯碱。合成染料、药物以及有机中间体等也要用到烧碱或纯碱。 此外，纯碱还用于食品工业和日常生活中。第二单元 化学及资源开发利用教学重点（难点）：1、 自然水净化和污水处理的化学原理，化学再水处理中的应用和意义。硬水的软化。中和法和沉淀法在污水处理中的应用。2、 海水晒盐。海水提镁和海水提溴的原理和简洁过程。氯碱工业的根本反响原理。从海水中获得有用物质的不同方法和流程。3、 石油、煤和自然气综合利用的新进展。学问归纳：方法原理自然水的净化混凝法混凝剂：明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等Al3+3H2O3H+Al(OH)3 絮状胶体（吸附悬浮物）；带正电（使胶体杂质聚沉）。生活用水净化过程：混凝沉淀过滤杀菌化学软化法硬水：含有较多的Ca2+,Mg2+的水，较少或不含的为软水。 不利于洗涤，易形成锅垢，降低导热性，部分过热、爆炸。短暂硬度：Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的硬度。1、加热法 永久硬度：钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度。2、药剂法：纯碱、生石灰、磷酸盐3、离子交换法：离子交换树脂，不溶于水但能及同电性离子交换 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na再生：CaR2+2Na=2NaR+Ca2+污水处理物理法一级处理：格栅间、沉淀池等出去不溶解的污染物。预处理。（微）生物法二级处理：除去水中的可降解有机物和部分胶体污染物。化学法三级处理：中和法酸性废水（熟石灰），碱性废水（硫酸、CO2） 沉淀法含重金属离子的工业废水（沉淀剂，如S2-） 氧化复原法。（试验：电浮选凝合法）方法原理盐的利用海水制盐蒸发法（盐田法）太阳照耀，海水中的水分蒸发，盐析出。盐田条件：地点（海滩、远离江河入海口）、气候。盐田划分：贮水池、蒸发池、结晶池。苦卤：分别出食盐的母液。食盐利用电解（氯碱工业）2NaCl2H2O2NaOH+H2+Cl2阳极：2Cl-2eCl2 阴极：2H+2eH2海水提溴吹出法1、氯化：Cl22Br2ClBr22、吹出：空气（或水蒸气）吹出Br23、汲取：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4 再用氯气氧化氢溴酸。海水提镁详细过程海水Mg(OH)2MgCl2Mg碱（贝壳）/过滤 盐酸 枯燥/电解海水提取重水蒸馏法、电解法、化学交换法、吸附法理解化学交换法化工目的石油分馏（常压、减压）（物理）把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，得到汽油（C511）、煤油（C1116）、柴油（C1518）等轻质油，但产量较低。裂化（化学）获得更多轻质油，特殊是汽油。断链。列解（化学）获得重要有机化工原料：乙烯、丙稀、丁烯等。煤关注问题进步燃烧热效率，解决燃烧时的污染，分别提取化学原料。干馏隔绝空气加热。得焦炉气（H2、CH4、乙烯、CO等，燃料）、煤焦油（苯等芳香族化合物，进一步提取）、焦炭（金属冶炼）等。气化利用空气或氧气将煤中的有机物转化为可燃性气体。C水液化把煤转化为液体燃料的过程。干脆液化：及溶剂混合，高温、高压、催化剂及氢气作用，得到汽油、柴油、芳香烃等。煤制油（内蒙古）。间接液化：先转变为CO和氢气，再催化合成为烃类、醇类燃料。一碳化学以分子中只含一个碳原子的化合物（甲烷、甲醇等）为原料合成一系列化工原料和燃料的化学。CO：煤 CH4：自然气。资料：水处理中絮凝剂的探讨应用现状 郝红英崔子文郝红元随着我国经济的开展，用水量急剧增加，工业废水也相应增加，但无论是饮用水，工业用水，还是废水都必需经过处理才能运用或排放. 目前，国内外报导的水处理方法很多，如絮凝沉淀法，生化法，离子交换法等，但是应用最广泛，本钱最低的处理方法还是絮凝沉淀法. 絮凝技术是目前国内外普遍用来进步水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术，其关键问题之一是絮凝剂的选择. 根据化学成分，絮凝剂可分为无机，有机，复合和微生物四大类. 本文对其探讨及应用现状分别阐述如下.1有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂有自然高分子和合成高分子两大类. 常见的有聚二乙基二甲基氯化氨，聚胺，自然聚合物 (改性淀粉，腐值酸等)，聚丙烯酸钠，阳离子型，非离子型和阴离子型聚丙烯酰胺. 有机高分子絮凝剂在水处理中投加量少，絮凝速度快，受共存盐类，介质及环境温度影响小，生成污泥量也少；而且有机高分子絮凝剂大分子中可带 COO，NH，SO3，OH 等亲水集团，具有链状，环状等多种构造，利于污染物进入絮体，脱色性好.由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解，降解产物有毒，而且合成价格较高，故开发和利用受到肯定限制，单独应用实例还较少.2无机絮凝剂无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两类；按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系；按分子量可分为低分子系和高分子系两大类.2.1无机低分子絮凝剂低分子絮凝剂包括硫酸铝，氯化铝，硫酸铁，氯化铁等，其中硫酸铝最早是由美国开发的，迄今为止始终是重要的无机絮凝剂之一. 但用于水处理时，低分子絮凝剂存在着本钱高，腐蚀性大，在某些场合净水效果还不志向等缺点.2.2无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是 60 年头后在传统的铝盐，铁盐的根底上开展起来的一类新型的水处理剂，和传统药剂相比，它能成倍地进步效能，且价格相应较低，因此有逐步成为主流药剂的趋势. 目前，在日本，俄罗斯，西欧以及我国，无机高分子絮凝剂都已有相当规模的消费和应用，聚合类药剂的消费占絮凝剂总产量的 30%60%1.2.2.1简洁的无机聚合物絮凝剂这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物，如聚合氯化铝，聚合硫酸铝(二者简称聚铝)，聚合氯化铁，聚合硫酸铁(二者简称聚铁). 这些絮凝剂中存在多羟基络离子，以 OH- 作为架桥形成多核络离子，从而变成了宏大的无机高分子化合物，相对分子质量高达 1×105. 无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂实力高，絮凝效果好，其根本缘由就在于它能供给大量的如上所述的络合离子，可以剧烈吸附胶体微粒，通过粘附，架桥和交联作用，从而促使胶体凝合. 同时还发生物理化学变更，中和胶体微粒及悬浮物外表的电荷，降低了 电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒互相碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的外表积可达 (2001 000) m2/g，极具吸附实力. 也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附，桥联以及卷扫絮凝作用.2.2.2改性的单阳离子无机聚合絮凝剂除常用的聚铝，聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)，聚磷铝(铁). 改性的目的是引入某些高电荷离子以进步电荷的中和实力，引入羟基，磷酸根等以增加配位络合实力，从而变更絮凝效果，其可能的缘由是4：某些阴离子或阳离子可以变更聚合物的形态构造及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用.2.2.3多阳离子无机聚合絮凝剂近年来，人们开场关注聚铝铁复合絮凝剂，它是含有多核聚铁及聚铝及氯根和硫酸根配位的复合型无机高分子絮凝剂，因此兼有聚铝和聚铁的优良性能.聚合硫酸氯化铁铝11(PAFCS) 就是其中之一，其有效铁铝含量 (Al2O3+Fe2O3) 大于 22%，碱化度为 65%85%，产品吸湿性小. 探讨说明：在聚合氯化铝 PAC 的有效铝含量大于 PAFCS 有效铝铁含量的状况下，PAFCS 在饮用水及污水处理中，有着比明矾更好的效果；在含油废水及印染废水中 PAFCS 比 PAC 的效果均优，且脱色实力也优；絮凝物比重大，絮凝速度快，易过滤，出水率高；其原料均来源于工业废渣，本钱较低，合适工业水处理.铝铁共聚复合絮凝剂也属这类产品，它的消费原料氯化铝和氯化铁均是廉价的传统无机絮凝剂，来源广，消费工艺简洁，有利于开发应用. 铝盐和铁盐的共聚物不同于两种盐的混合物，它是一种更有效地综合了 PAC 和 FeCl3 的优点，增加了去浊效果的絮凝剂. 3无机-有机高分子复合絮凝剂虽然无机高分子絮凝剂对各种困难成分的水处理适用性强，但生成的絮体却不及有机高分子絮凝剂生成的絮体大，且投加量大. 有机高分子絮凝剂正好可以弥补这一缺点，因此若把二者结合起来，形成无机-有机高分子复合絮凝剂，两种絮凝剂复合运用，则效果更明显. 4微生物絮凝剂国外微生物絮凝剂的商业化消费始于 90 年头，因不存在二次污染，运用便利，应用前景迷人. 如红平红球菌及由此制成的 NOC-1 是目前发觉的最佳微生物絮凝剂，具有很强的絮凝活性，广泛用于畜产废水，膨化污泥，有色废水的处理. 我国微生物絮凝剂的制品尚未见报导.5结论近 10 年来，随着人们对水处理相识的不断进步，残留铝对生物体产生的毒害作用倍受人们的关注，如何削减二次污染的问题已经越来越引起重视. 国内现有消费方法制得的饮用水中铝含量比原水一般高 12 倍4. 饮用水中残留铝等含量高，缘由可能是絮凝过程不完善，导致部分铝以氢氧化铝的微细颗粒存在于水中. 采纳强化絮凝净化法15，改善絮凝反响条件，延长慢速絮凝时间等可有效地降低铝等含量.纵观絮凝剂的现状可以看出：絮凝剂的品种繁多，从低分子到高分子，从单一型到复合型，总的趋势是向廉价好用，无毒高效的方向开展，其中更有前途的可能是 PASS，该产品的研制在国内还未见报导，应当是絮凝剂进一步开发探讨的方向.海水资源1、无穷的盐资源人类生存养分中不行缺少盐。人类以盐作调料的历史不行考，中国人“煮海为盐”的历史则可以追溯到4000余年前的夏代。进入封建社会，盐、铁成为国家两项重大的官营商品。盐、铁官卖，一方面可以保证供给，另一方面，可以作为国家财政的重要来源和调整阀门。 早期海盐，是支起大锅用柴火煮熬出来的。汉、魏以前的历史书上多有“煮海为盐”的记载。开拓盐田，利用太阳和风力的蒸发作用，晒海水制盐的工艺，比起煮海为盐，是很大的进步。 我国是海水晒盐产量最多的国家，也是盐田面积最大的国家。我国有盐田376万公顷。年产海盐1500万吨左右，约占全国原盐产量的70。我国闻名的盐场，从北往南，有辽宁的复州湾盐场，河北、天津的长芦盐场，山东莱州湾盐场，江苏淮盐盐场以及浙江、福建、广东、广西、海南的南方盐场。每年消费的海盐，供给全国一半人口的食用盐和80的工业用盐。还有100万吨原盐出口。我国海盐业对国家的奉献是很大的。 海水制盐并不是原盐消费的唯一来源。事实上，世界原盐产量中，海盐只占20多一点，80左右是用工业化方法消费的矿盐。 海水晒盐，节约燃料。但是，海水晒盐受天气限制，占用大量平坦土地，劳动条件特别艰辛，消费效率低。在工业化的现代，原为先进的工艺，变成了落后的工艺。目前世界上，只有中国、印度和少数气候条件特殊相宜的国家大规模海水晒盐。在澳大利亚和墨西哥一些特别干旱的海岸地区，运用自动化机械进展海水晒盐，消费效率极高，一个盐场工人年产原盐7000吨。这样既节约能源又有高效率的海水晒盐工艺是很先进的工艺。我国的很多盐场，也逐步实现了机械化消费，效率大为进步。机械化、自动化消费，为我国海水晒盐业开拓了广袤前景。 2、淡水资源根据当代科学技术的调查探讨结果得悉，我们人类生存的这颗星球的水资源总量达约13.86亿立方千米之巨,但其中淡水仅占水资源总量的2.5%。即约0.35亿立方千米。而全球淡水资源总量中69.5% 即约0.24亿立方千米是以人类难以利用，诸如冰川、永久积雪、用东地层中的冰等固态形式存在的约0.11亿立方千米的淡水资源中又有约30%式地下水，人类可以利用的也仅是其中极少的一部分。难怪有识之士惊呼：人类面临的下一个生态位即将是淡水资源短缺!爽性这是我们这颗星球存在无比宏大深邃的海洋，其储存的海水多达13.38亿立方千米,约占地球水资源总量的96.5%，因此，依靠现代科学技术手段，充分开发海水自愿，是人类克制全球淡水资源短缺危机的必由之路和盼望所在。3、化学元素的家乡海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发觉的lOO多种元素，在海水中可以找到80多种。人们早就想到应当从这个宏大的宝库中去获得不同的元素。传闻炎帝时就有凤沙氏教民煮海水为盐的故事。当今世界上，消费海盐的国家已达80多个，制盐工业的新工艺、新技术也如雨后春笋般地快速开展，从最古老的日晒法到先进的塑苫技术，海盐大大满意了人类及日俱增的耗盐量需求。人们利用海盐为原料消费出上万种不同用处的产品，例如烧碱(NaOH)、氯气、氢气和金属钠等，但凡用到氯和钠的产品几乎都离不开海盐。 难以提取的钾是植物生长发育所必需的一种重要元素，它也是海洋宝库馈赠给人类的又一种珍宝。海水中隐藏着极其丰富的钾盐资源，据计算总储量达5×1013吨，但是由于钾的溶解性低，在l升海水中仅能提取380毫克钾。而且，钾及钠离子、镁离子和钙离子共存，分别较困难，致使钾的工业开采步履维艰。目前，已有采纳硫酸盐复盐法、高氯酸盐汽洗法、氨基三磺酸钠法和氟硅酸盐法等从制盐卤水中提取钾；采纳二苦胺法、磷酸盐法、沸石法和新型钾离子富集剂从海水中提取钾。 溴是一种珍贵的药品原料，可以消费很多消毒药品。例如大家熟识的红药水就是溴及汞的有机化合物，溴还可以制成熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。地球上99以上的溴都隐藏在汪洋大海中，故溴还有“海洋元素”的美称。据计算，海水中的溴含量约65毫克厘3，整个大洋水体的溴储量可达l×1014吨。早在19世纪初，法国化学家就独创了提取溴的传统方法(即以中度卤水和苦卤为原料的空气吹出制溴工艺)，这个方法也是目前工业规模海水提溴的惟一成熟方法。此外，树脂法、溶剂萃取法和空心纤维法提溴新工艺正在探讨中。随着新方法的不断出现，人们不仅能从海水中提取溴，还能从自然卤水及制钾母液中获得溴，溴的产量也大大增加了。镁不仅大量用于火箭、导弹和飞机制造业，它还可以用于钢铁工业。近年来镁还作为新型无机阻燃剂，用于多种热塑性树脂和橡胶制品的提取加工。另外，镁还是组成叶绿素的主要元素，可以促进作物对磷的汲取。镁在海水中的含量仅次于氯和钠，总储量约为18×1015吨，主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。从海水中提取镁并不困难，只要将石灰乳液参加海水中，沉淀出氢氧化镁，注入盐酸，再转换成无水氯化镁就可以了。电解海水也可以得到金属镁。全世界镁砂的总产量为76×106吨/年，其中约有2.6×106吨是从海水中提取的。美国、日本、英国等是目前世界上消费海水镁砂产量较多的国家。 铀是高能量的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于2250吨优质煤。然而陆地上铀矿的分布极不匀称，并非全部国家都拥有铀矿，全世界的铀矿总储量也不过2×10 6吨左右。但是，在宏大的海水水体中，含有丰富的铀矿资源，总量超过4×109吨，约相当于陆地总储量的2000倍。 从本世纪60年头起，日本、英国、联邦德国等先后着手从海水中提取铀的工作，并且渐渐建立了多种方法提取海水中的铀。以水合氧化钛吸附剂为根底的无机吸附剂的探讨进展最快。当今评估海水提铀可行性的根据之一仍是一种采纳高分子粘合剂和水合氧化钻制成的复合型钛吸附剂。如今海水提铀已从根底探讨转向开发应用探讨。日本已建成年产10千克铀的中试工厂，一些沿海国家亦安排建立百吨级或千吨级铀工业规模的海水提铀厂。假如将来海水中的铀能全部提取出来，所含的裂变能相当于l×1016吨优质煤，比地球上目前已探明的全部煤炭储量还多1000倍。“能源金属”锂是用于制造氢弹的重要原料。海洋中每升海水含锂1520毫克，海水中锂总储量约为25×1011吨。随着受控核聚变技术的开展，同位素锂6聚变释放的宏大能量最终将和平效劳于人类。锂还是志向的电池原料，含铿的铝捏合金在航天工业中占有重要位置。此外，锂在化工、玻璃、电子、陶瓷等领域的应用也有较大开展。因此，全世界对铿的需求量正以每年711速度增加。目前，主要是采纳蒸发结晶法、沉淀法、溶剂萃取法及离子交换法从卤水中提取锂。 重水也是原子能反响堆的减速剂和传热介质，也是制造氢弹的原料，海水中含有2×1014吨重水，假如人类始终致力的受控热核聚变的探讨得以解决，从海水中大规模提取重水一旦实现，海洋就能为人类供给取之不尽、用之不竭的能源。 除了上述已形成工业规模消费的各种化学元素外，海水还将无私地奉献给人类全部其他微量元素。4、让海水献出核燃料-氘、氚、铀资源核能的利用是人类将来能源的盼望所在。从目前的科学技术程度看，人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀；二是轻元素的聚变，如氘、氚。重元素的裂变技术，己得到实际应用；轻元素聚变技术，正在主动研制之中。不管是在核裂变反响的重元素铀，还是核聚变反响的轻元素氘、氚，在世界大洋中的贮存量都是宏大的。 对于铀，采纳人工方法轰击铀的原于核，使之分裂，可以释放出惊人的宏大能量。例如，1公斤铀裂变时释放的能量，相当于2500吨优质煤燃烧时放出的全部热能。可见，铀核裂变能是一种宏大的能源，这就是人们常说的原于能发电。迄今为止，全世界已建成的原子能电站和正在建立的约有上千座。随着原子能发电技术的开展，对燃料铀的须要量也在不断增加。然而，陆地上铀的贮存量并不丰富，较适于开采的只有100万吨，加上低品位铀矿及其副产铀化物，总量也不超过500万吨。可是，海水中溶解的铀的数量可达45亿吨，超过陆地储量的几千倍，若全部搜集起来，可保证人类几万年的能源须要；不过，海水中含铀的浓度很低，1000吨海水只含有3克铀。要从海水中提取铀，从技术上讲是件特别困难的事情，须要处理大量海水，技术工艺特别困难。但是，人们已经试验了很多种海水提铀的方法，如吸附法、共沉法、气泡分别法以及藻类生物浓缩法等。 氘和氚都是氢的同位素。在肯定条件下，它们的原子核可以互相碰撞而聚合成一种较重的原子核-氦核，同时把核中贮存的宏大能量(核能)释放出来。一个碳原子完全燃烧生成二氧化碳时，只放出4电子伏特的能量，而员-氚反响时能放出400万电子伏特的能量。氘-氚反响时能放出1780万电子伏特的能量。据计算，1公斤氛/燃料，至少可以抵得上4公斤铀燃料或l万吨优质煤燃料。海水中氘的含量为十万分之三，即1升海水中含有0.03克氘。这0.03克氘聚变时释放出采的-能量等于300升汽油燃烧的能量，因此，人们用1升海水300升汽油这样的等式来形容海洋中核聚变燃料贮存的丰富。人们已经知道，海水的总体积为137亿立方公里，所以海水中总共含有几亿亿公斤的氘。这些氘的聚变能量，足以保证人类上百亿年的能源消费。而且，氘的提取方法简便，本钱较低，核聚变堆的运行也是特别平安的。因此，以海水中的氘、氚的核聚变能解决人类将来的能源须要'将展示出最好的前景。 氘-氚的核聚变反响，须要在几千万度，以致上亿度的高温条件下进展。目前，这样的反响，已经在氢弹爆炸过程中得以实现。用于消费目的的受控热核聚变在技术上还有很多难题。但是，随着科学技术的进步，这些难题都是可以解决的。1991年11月9日，出l 4个欧洲国家合资，在欧洲结合环型核裂变装置上，胜利地进展了首次氘-氚受控核聚变试验，反响时发出了18兆瓦电力的聚变能量，持续时间为2秒，温度高达3亿度，比太阳内部的温度还高20倍。核聚变比核裂变产生的能量效应要高达600倍，比煤高1000万倍。因此，科学家们认为，氘-氚受控核聚变的试验胜利，是人类开发新能源历程中的一个里程碑。在下个世纪，核聚变技术和海洋氘、氚提取技术将会有重大打破。这两项技术的开展及成熟，对整个人类社会将产生重大的影响。5、海底石油和自然气海底石油和自然气是一对“孪生兄弟”，它们多栖身在海洋中的“大陆架”和“大陆坡”底下。 在几千万年甚至上亿年以前，有的时期气候比如今暖和潮湿，在海湾和河口地区，海水中氧气和阳光足够，加之江河带入大量的养分物和有机质，为生物的生长、繁殖供给了丰富的“食粮”，使很多海洋生物(如鱼类以及其它浮游生物、软体动物)快速大量地繁殖。据计算，全世界海洋海平面以下100米厚的水层中的浮游生物，其遗体一年便可产生600亿吨的有机碳，这些有机碳就是生成海底石油和自然气的“原料”。但是，仅有这些生物遗体还不能形成石油和自然气，还须要肯定的条件和过程。海洋每年承受160 4乙吨沉积物，特殊是在河口区，每年带入海洋的泥沙比其他地区更多。这样，年复一年地把大量生物遗体一层一层掩埋起来。假如这个地区处在不断下沉之中，积累的沉积物和掩埋的生物遗体便越来越厚。被埋藏的生物遗体及空气隔绝，处在缺氧的环境中，再加上厚厚岩层的压力、温度的上升和细菌的作用，便开场渐渐分解，经过漫长的地质时期，这些生物遗体就渐渐变成了分散的石油和自然气。生成的油气还须要有储集它们的地层和防止它们跑掉的盖层。由于上面地层的压力，分散的油滴被挤到四周多孔隙的岩层中。这些藏有油的岩层就成为储油地层。有的岩层孔隙很小，石油“挤”不进去，不能储积石油。但是，正因为它们孔隙很小，却是不让石油逃逸的“爱护壳”。假如这样的岩层处在储油层的顶部和底部，它们就会把石油封闭在里面，成为爱护石油的盖层。 分散在砂岩中的石油并没有开采的价值，那些油气富集的地方才具有开采价值。浅海的地层经常是砂层、页岩、石灰岩等构成的，这些都叫沉积岩。沉积岩原来应当成层地平铺在海底，但由于地壳变动，使它们弯曲、变斜或断开了。向上弯的叫背斜，向下弯的叫向斜。有的像馒头一样的隆起，叫穹隆背斜。有些含有油气的沉积岩层，由于受到宏大压力而发生变形，石油都跑到背斜里去了，形成富集区。所以背斜构造往往是贮存石油的“仓库”，在石油地质学上叫“储油构造”。通常，由于自然气密度最小，处在背斜构造的顶部，石油处在中间，下部则是水。找寻油气资源就是要先找这种地方。斜里去了，形成富集区。所以背斜构造往往是贮存石油的“仓库”，在石油地质学上叫“储油构造”。通常，由于自然气密度最小，处在背斜构造的顶部，石油处在中间，下部则是水。找寻油气资源就是要先找这种地方。 1896年，美国人以栈桥连陆方式在加利福尼亚距海岸200多米处打出了第一口海上油井，它标记着海上石油工业的诞生。到了20世纪40年头建立胜利第一台特地设计用于海上石油专谈开采的，工作平台深度只有7米。这项技术进步使着海上石油工业出现突飞猛进的开展。到1979年全世界近海有7000余座固定式海洋石油钻探消费平台。第二次世界大战后，海洋石油钻探开采技术突飞猛进，可开发深度越来越大，并能在各种困难的海况状况下开采石油。50年头以后，研制胜利各种挪动式钻井平台，克制了固定式平台建、柴禾不能重复运用的缺点，并大大增加了工作深度。挪动式海洋石油钻井设备拥有自己的浮力构造，可以有拖船拖着挪动。有的还拥有自己的动力设备，可以自航。前两种平台都是固定在海底的平台，工作深度受限。后两种，运用锚缆定位和动态定位，工作深度可达200米以上，稳定性较差。为向深水石油开发进军，各国景象探讨稳定有廉价的深程度台和深水重力平台。张力推平台用绷紧的钢索系留，工作水深入达600-900米。后两种平台都是从海底直立到海面的固定平台，其特点主要是采纳缩小横断面等技术，降低造价，其工作深度可达500-600米。挪动式海洋钻井设备包括：座底式平台、自升式平台、半潜式平台和钻井船。进入70年头，海上石油平台的数量猛增，特殊是半潜式平台。1965年还只有70台，截至1976年浮动石油平台已超过350台，遍布世界各个沿海地区域。随着石油平台数量的增加，海洋石油产量随之增加。到80年头中期，海洋石油产量已占世界石油产量的三分之一；到下个世纪初，海洋石油产量在世界石油总产量中百分比还会增加。6、潮汐能开发利用 潮汐是一种世界性的海平面周期性变更的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用，海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐供给了便利，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。潮汐发电是一项潜力宏大的事业，经过多年来的理论，在工作原理和总体构造上根本成型，可以进入大规模开发利用阶段。潮汐发电的前景是广袤的。20世纪初，欧、美一些国家开场探讨潮汐发电。第一座具有商业好用价值的潮汐电站是1967年建成的法国郎斯电站。该电站位于法国圣马洛湾郎斯河口。郎斯河口最大潮差134米，平均潮差8米。一道750米长的大坝横跨郎斯河。坝上是通行车辆的马路桥，坝下设置船闸、泄水闸和发电机房。郎斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机，涨潮、落潮都能发电。总装机容量24万千瓦，年发电量5亿多度，输入国家电网。1968年，前苏联在其北方摩尔曼斯克旁边的基斯拉雅湾建成了一座800千瓦的试验潮汐电站。1980年，加拿大在芬地湾兴建了一座2万干瓦的中间试验潮汐电站。试验