●自然資源的開發(fā)利用●化學品的合理使用●環(huán)境保護與綠色化學

資源、能源、材料、環(huán)保、健康、安全等是當今社會重要的研究主題，化學與這些主題密切相關(guān)，在其研究與應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。

按照綠色化學思想和循環(huán)經(jīng)濟原則，利用化學變化可以改變原有物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，合成新物質(zhì)，使之具有更加優(yōu)異的性能:可以科學、安全、有效和合理地開發(fā)自然資源和使用各種化學品，為建設(shè)美麗家園發(fā)揮化學科學的重要價值。組織建設(shè)第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用（第2課時海水資源的開發(fā)利用）第八章化學與可持續(xù)發(fā)展學習目標以海水資源中的氯化鈉為原料，構(gòu)建物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系和思維導圖。通過海水提溴工藝流程圖的設(shè)計與分析，形成工業(yè)上提取物質(zhì)的一般思路和方法，培養(yǎng)學生模型認知和證據(jù)推理的能力。從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍色的海洋之中。海水資源水資源化學資源生物資源能源資源海洋約占地球表面積的71%海水資源的特點分散性廣闊性海水中水的儲量約為1.3×109

億噸，占地球總水量97%許多元素的富集程度很低（金總含量1×106t而1t海水僅含1×10-4t）多樣性元素種類很多，總計含有80多種元素閱讀課本P100資料卡片了解海水資源的特點觀察課本P100海水的綜合利用示意圖.了解海水的綜合利用海水水資源的利用海水化學資源的開發(fā)利用一、海水中的水資源利用蒸餾燒瓶冷凝管牛角管

錐形瓶

溫度計酒精燈冷凝水出口冷凝水進口陶土網(wǎng)基本實驗操作1——蒸餾利用各成分的沸點不同，分離互溶液態(tài)混合物的物理分離方法。裝置及儀器名稱①蒸餾燒瓶不能直接加熱需墊上陶土網(wǎng)②燒瓶中所盛液體體積一般介于蒸餾燒瓶容積的1/3~2/3之間③蒸餾時在燒瓶中放少量碎瓷片或沸石，防止液體暴沸④冷凝管中水從下口進，上口出⑤溫度計的水銀球位于蒸餾燒瓶支管口處蒸餾操作注意事項：蒸餾法海水淡化優(yōu)點：歷史最久，技術(shù)和工藝比較成熟；缺點：成本較高太陽能蒸發(fā)裝置原理：在陽光照射下，海水蒸發(fā)到頂棚，然后沿管道流下，收集，得淡水【小試牛刀】又被稱為綠色寶庫，下列關(guān)于海洋的說法正確的是（

）A．海洋約占地球表面積的71% B．海水中元素僅為有限的十幾種C．蒸餾是海水淡化的唯一方法

D．海水因有腐蝕性而不能冷卻循環(huán)使用A電滲析法

電滲析原理圖當海水進入時，在直流電場的作用下，海水中的陰、陽離子分別向兩側(cè)定向遷移，從而實現(xiàn)海水變淡水的過程。電滲析法

電滲析裝置優(yōu)點：工藝簡單、除鹽率高，操作方便。缺點：消耗淡水，使水回收率低[殺敵一千自損兩百]，對不帶電荷的水中物質(zhì)無脫除能力，如膠體、有機物、微生物、懸浮物等，因此對水質(zhì)要求較嚴格，需要對海水先進行預(yù)處理，同時電能消耗大，組裝技術(shù)要求高。所以電滲析法可用作小型海水淡化項目，大規(guī)模海水淡化工程不宜采用此法。離子交換法離子交換原理圖如圖所示,離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)中帶有許多H+和OH-，使用時H+和海水中的Na+等陽離子交換，OH-和海水中Cl-等陰離子交換，把海水中的離子留在離子交換樹脂內(nèi)部，被交換出的H+和OH-中和變?yōu)镠2O分子流出離子交換樹脂，這樣達到海水淡化的目的。離子交換法優(yōu)點：裝置簡單，對無機離子去除能力較強，離子交換樹脂具有再生能力；離子交換裝置缺點：凈水量較小，樹脂會溶解出有機物，樹脂表面還會有微生物增殖，水質(zhì)有起伏，樹脂再生過程較慢。所以適用小型凈水設(shè)備，如實驗室等。反滲透法反滲透裝置示意圖該法是利用只允許溶劑水分子透過、不允許溶質(zhì)離子透過的半透膜，將海水與淡水分隔開。【反滲透法介紹】二、海水中的化學資源利用

海水中80多種元素，最多的是O、H兩種元素，再加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種總量超過99%。

其余1%為70多種含量微少的元素。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。【

資料卡片】P100海水成分1．海水制鹽（1）定義：

從海水中提取食鹽的傳統(tǒng)方法稱為“鹽田法”，又稱“灘曬法”，是最簡便和經(jīng)濟有效的方法。（2）原理：蒸發(fā)、結(jié)晶（3）過程：海水鹽田飽和食鹽水粗鹽精鹽風吹日曬水分蒸發(fā)風吹日曬水分蒸發(fā)引入提純（4）用途：制得的氯化鈉除食用也是生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸的工業(yè)原料。海水日曬制鹽方法適用對象實例蒸發(fā)結(jié)晶溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)降溫結(jié)晶溶解度隨溫度下降明顯降低的溶質(zhì)（1）定義:在一定條件下，溶液中的溶質(zhì)以晶體的形式從溶液中析出的過程不飽和溶液→飽和溶液→過飽和溶液→晶體析出蒸發(fā)結(jié)晶(蒸發(fā)溶劑)降溫結(jié)晶(冷卻熱飽和溶液)（2）方法基本實驗操作2：結(jié)晶的原理及方法NaClKNO3

A溶液:NaCl(含少量KNO3)：提純NaCl的方法是

。

B溶液:KNO3(含少量NaCI)：提純KNO3的方法是

。蒸發(fā)結(jié)晶降溫結(jié)晶【小試牛刀】2．海水提溴海水提溴的工藝流程閱讀課本P101【思考與討論】海水富集（濃縮）氧化室吹出塔吸收塔蒸餾塔冷凝器Br2酸和Cl2空氣SO2和H2OCl2和H2O目標產(chǎn)品物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分離提純原料富集pH3.5氯氣氧化效果最好問題：氯氣氧化時為什么要用硫酸酸化“吹出法”海水提溴

環(huán)節(jié)作用化學方程式（或離子方程式）氧化吹出吸收蒸餾用氯氣氧化海水中的溴離子用空氣將生成的溴吹出用SO2作還原劑使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸，以使其與空氣分離再用氯氣將氫溴酸氧化為溴后蒸餾分離冷凝將氣態(tài)溴轉(zhuǎn)化為液態(tài)溴Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－Br2＋SO2＋2H2O＝4H+＋SO42-＋2Br－(2)具體步驟與原理如下Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－

（1）步驟①反應(yīng)的離子方程式是

。

（2）步驟③反應(yīng)的化學方程式是

。

從理論上考慮，下列也能吸收Br2的是

。

A.NaOH B.FeCl2C.Na2SO3 D.H2O2Br-＋Cl2＝Br2＋2Cl-SO2＋Br2＋2H2O＝H2SO4＋2HBrABC

【小試牛刀】海水中溴元素以Br-形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖:

若溫度過高,大量水蒸氣隨溴排出,所得氣體中水蒸氣的含量增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低

（4）為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進行蒸餾得到液溴?

（3）步驟⑤蒸餾的過程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，請解釋原因：

溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì)，但濃度低，如果直接蒸餾，處理量大，生產(chǎn)成本高。而“溴水混合物Ⅱ”實際上將溴水濃縮了。3．海帶中提取碘（I2）：（1）實驗步驟①會用到下列儀器中的________(填字母)。

a.酒精燈b.漏斗c.坩堝d.泥三角（2）步驟③的操作名稱是________（3）步驟④中反應(yīng)的離子方程式為____________________________acdH2O2＋2I-＋2H+＝I2＋2H2O過濾

【小試牛刀】海帶中含有碘元素。從海帶中提取碘的實驗過程如下圖所示：教材P106第5題（5）海帶灰中含有的硫酸鹽、碳酸鹽等，在實驗步驟____(填序號)中實現(xiàn)與碘分離。（4）請設(shè)計一種檢驗水溶液中是否含有碘單質(zhì)的方法：_______________

取少量水溶液于試管中，加入幾滴淀粉溶液，觀察是否出現(xiàn)藍色。如果變藍，則說明含有碘單質(zhì)。

⑤（6）步驟⑥的目的是分離出碘和回收CCl4，操作方法是____，

裝置選___。蒸餾

C問題：含Br2或I2的水溶液中提取溴或碘的方法是什么？基本實驗操作3：萃取、分液紫紅橙紅如：Br2、I2在四氯化碳、苯等有機溶劑中的溶解性遠大于水中的溶解性，可以用四氯化碳、苯作萃取劑把Br2、I2從水溶液中提取出來萃?。菏抢肁物質(zhì)在B溶劑中的溶解能力小于在C溶劑中的溶解能力，把A物質(zhì)從B溶劑提取到C溶劑里(B和C互不相溶)的分離方法分液：是利用兩種液體互不相溶的性質(zhì)將兩種液體分離的方法萃取劑的選擇：①溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度比在原溶劑中大；②萃取劑與原溶劑不反應(yīng)、不相溶；③萃取劑與溶質(zhì)不反應(yīng)。【小試牛刀】下列實驗中，所選裝置不合理的是（

）A．用FeCl2溶液吸收Cl2，選⑤B．用苯提取碘水中的碘，選③C．分離Na2CO3溶液和CCl4，選④D．粗鹽提純，選①和②C

【小試牛刀】鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料。大量的鎂是從海水中提取的，其中的主要步驟如下:4．海水提取鎂：

（1）為了使MgSO4轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2。試劑①可以選用_________，要使MgSO4完全轉(zhuǎn)化為沉淀，加入試劑①的量應(yīng)_______

（2）加入試劑①后，能夠分離得到Mg(OH)，沉淀的方法是_______

（3）試劑②可以選用______

（4）無水MgCl2在熔融狀態(tài)下，通電后會產(chǎn)生Mg和Cl2，該反應(yīng)的化學方程式為________________________________Ca(OH)2

過量

過濾

鹽酸

MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解教材P106第6題思考：討論1：從綜合角度考慮選用哪種試劑作沉淀劑好？Ca(OH)2討論2：從經(jīng)濟角度分析氫氧化鈣的來源？(CaCO3)貝殼煅燒CaOCa(OH)2CaCO3==CaO+CO2高溫CaO+H2O=Ca(OH)2如何由貝殼制得氫氧化鈣？三、海水中其他資源的開發(fā)利用1．制備化工產(chǎn)品：制備Mg、K、I2及其他化工產(chǎn)品。2．獲取能量物質(zhì)：提取鈾和重水用來開發(fā)核能。3．開發(fā)利用新型能源：潮汐能、波浪能等。

【小試牛刀】海水是一個巨大的化學資源寶庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法不正確的是（）

A．海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B．從海水中可以提取鈾和重水等核原料C．海水中的溴、氟等元素均為微量元素，但仍有提取的價值

D．利用潮汐發(fā)電是將化學能轉(zhuǎn)化為電能A海水資源海水化學資源的開發(fā)利用海水提鎂海水提溴海帶提碘海水制鹽海水淡化蒸餾法、電滲析法、離子交換法海水冷卻循環(huán)淡水濃縮海水海水水資源的利用課堂小結(jié)H2O2+2I-

+2H+=I2＋2H2O1．在海水資源的綜合利用中，不需要化學變化就能夠從海水中獲得的物質(zhì)是（）A.溴、碘單質(zhì) B.鈉、鎂單質(zhì)C.食鹽、淡水 D.燒堿、純堿C課堂達標2.下列關(guān)于海水資源利用的認識，錯誤的是（

）A.海水中金、鍶、碳、銅、鐵等元素屬于微量元素B.海底多金屬結(jié)合礦含有鐵、錳、鈷等多種金屬元素C.通過蒸餾法、電滲析法、離子交換法等可以實現(xiàn)海水的淡化D.海水提溴過程中溴元素依次發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)A3.從海帶中提取碘，設(shè)計如下實驗方案，下列說法不正確的是 （）A.步驟①的操作方法：灼燒和溶解B.步驟①需要的主要儀器：坩堝和燒杯C.步驟③的試劑a必須是氧化劑D.步驟④的試劑b可選用酒精D4、海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是（

）A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B．粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等