課時2

海水資源的開發(fā)利用

第八章

化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過閱讀理解、原理分析，了解海水資源的利用方法和從海水中獲得化學(xué)物質(zhì)（如氯化鈉、溴、金屬鎂、氫氧化鈉、氯氣）的方法，初步認(rèn)識海水資源的廣泛性和多樣性。2.通過討論交流，原理分析，認(rèn)識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)模型認(rèn)知和證據(jù)推理的能力。3.通過思考交流，問題探究，能從化學(xué)的角度分析從自然資源到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化途徑，認(rèn)識化學(xué)方法在實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用和貢獻(xiàn)，感受化學(xué)科學(xué)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用價值。新課導(dǎo)入從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中。海洋約占地球表面積的71%海水中水的儲量約為1.3×1018t，約占全球總水量的97%教學(xué)過程海洋是“歷史留給人類的資源儲備”海水資源水資源化學(xué)資源生物資源能源資源

21世紀(jì)，人類進(jìn)入了大規(guī)模開發(fā)利用海洋的時期。我國是一個陸海兼?zhèn)涞陌l(fā)展中大國，建設(shè)海洋強(qiáng)國是中國國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。教學(xué)過程

主要包括直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻和海水淡化等。一、海水中水資源的利用服務(wù)于火電廠、核電廠的循環(huán)冷卻教學(xué)過程海水水資源的利用海水淡化提取出淡水蒸餾法分離出鹽分電滲析法離子交換法反滲透法直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻一、海水中水資源的利用教學(xué)過程蒸餾法最先使用，技術(shù)成熟，但成本高實驗室蒸餾裝置圖太陽能蒸發(fā)原理示意圖蒸餾法教學(xué)過程電滲析法

電滲析原理圖當(dāng)海水進(jìn)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。電滲析法成本低，但未能大量生產(chǎn)教學(xué)過程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。教學(xué)過程目前正在迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹脂離子交換法教學(xué)過程1、蒸餾法教學(xué)過程蒸餾原理：加熱裝置冷凝裝置

接收裝置冷凝管：冷凝水下口進(jìn)上口出溫度計：水銀球處于支管口處蒸餾燒瓶：液體體積一般介于容積的1/3~2/3加入沸石/碎瓷片（防暴沸）石棉網(wǎng)牛角管或尾接管利用各成分的沸點不同，分離互溶的液液混合物的物理分離方法。鐵架臺錐形瓶酒精燈教學(xué)過程二、海水中化學(xué)資源的利用教學(xué)過程思考：海水中化學(xué)資源開發(fā)利用過程中需要解決的關(guān)鍵問題是什么?富集

海水中某些元素的總量很大,但百分含量很低,解決的具體方法是采取某種方法進(jìn)行富集。(濃縮或富集：使用物理或化學(xué)方法，使某種元素或物質(zhì)濃度提高的過程)教學(xué)過程1、海水制鹽目前，從海水中提取食鹽的方法主要為“鹽田法”(也稱“太陽能蒸發(fā)法”)，這是一種古老而至今仍廣泛沿用的方法。鹽田教學(xué)過程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(jì)有效的方法。（2）原理：蒸發(fā)、結(jié)晶（3）過程：海水日曬制鹽海水蒸發(fā)池結(jié)晶池粗鹽母液（苦鹵）（4）用途：

從海水中制得的氯化鈉除了供食用，還作為化工原料用于生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等。教學(xué)過程氯堿工業(yè)制鈉和氯氣制鹽酸制漂白劑(84)2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑電解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解H2＋Cl22HCl點燃教學(xué)過程海水淡化蒸餾淡化濃縮海水蒸發(fā)結(jié)晶粗鹽母液海水0.0672g/L苦鹵2.5~3g/L母液也叫“苦鹵”，含有較高濃度的K+、Mg、Br和SO4等。2+2Br的濃度Br2

原料Br

目標(biāo)產(chǎn)品溴在海水中的濃度比較低，如何從海水中提取溴呢？醫(yī)藥……液溴農(nóng)藥染料攝影器材冶金工業(yè)滅火器材教學(xué)過程問題1：Br-Br2如何轉(zhuǎn)化問題2：結(jié)合下列信息如何選擇合適的氧化劑？成本低

氧化性比溴強(qiáng)氧化效果好、操作簡單寫出Br-與氯氣反應(yīng)的離子方程式。Cl2+2Br-

===Br2+2Cl-教學(xué)過程問題3：如何將鹵水中的溴單質(zhì)提取出來？資料卡片：

溴是唯一在常溫呈液態(tài)的非金屬元素單質(zhì),易揮發(fā),沸點58.76℃,紅棕色液體,在四氯化碳、苯等有機(jī)溶劑中的溶解性遠(yuǎn)大于水中的溶解性。

閱讀課本P101——海水提取溴工藝流程示意圖（工業(yè)上做法：“吹出法”）教學(xué)過程教學(xué)過程閱讀課本P101【思考與討論】畫出簡易的工藝流程圖寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式2HBr+Cl2===2HCl+Br2Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBrCl2＋2NaBr===

2NaCl＋Br2目標(biāo)產(chǎn)品物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分離提純原料富集教學(xué)過程pH3.5氯氣氧化效果最好2.再次氯化后得到的溴水混合物與第一次氯化后有什么不同?將溴濃縮(富集溴元素),提高Br2的提取率。3.海水中提取溴為什么不用四氯化碳萃取后再蒸餾？依據(jù)綠色化學(xué)觀。四氯化碳有毒，從安全和環(huán)保角度考慮不合適1.為什么氯氣氧化時要用硫酸酸化？教學(xué)過程從海水中提取物質(zhì)的一般思路濃縮還原或氧化海水含離子濃度較高的溶液粗品純品提純【歸納總結(jié)】思考:查閱資料，如何從海水中得到碘單質(zhì)和鎂單質(zhì)？教學(xué)過程有關(guān)的離子方程式：稀硫酸的作用：增強(qiáng)H2O2的氧化性；3、海帶中提取碘（I2）主要流程：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－或H2O2＋2I－＋2H＋===

I2＋2H2O抑制I2與水反應(yīng)實驗現(xiàn)象：加入H2O2溶液后，溶液顏色變?yōu)楹稚?；加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{(lán)色。或稀硫酸過氧化氫溶液教學(xué)過程(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

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

教學(xué)過程(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(lán)色。如果變藍(lán)，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

教材P106

教學(xué)過程問題：含Br2或I2的水溶液中提取溴或碘的方法是什么？補(bǔ)充：基本實驗操作3：萃取、分液是利用A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,萃取:把A物質(zhì)從B溶劑提取到C溶劑(B和C互不相溶)的分離方法教學(xué)過程教學(xué)過程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。分液:（梨形）分液漏斗4、海水提取鎂主要流程：有關(guān)的化學(xué)方程式：【思考】如何使Mg2+變?yōu)镸g？富含Mg2+海水過濾網(wǎng)沉降池沉降過濾貝殼CaCO3高溫煅燒CaO石灰乳Mg(OH)2HCl溶液MgCl2溶液△MgO(耐火材料)MgCl2·6H2O溶液蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶在HCl氛圍中脫水MgCl2熔融電解MgCl2教學(xué)過程4、海水提取鎂Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2OCaO＋H2O==Ca(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2MgCl2·6H2O===MgCl2+6H2O

HCl△教學(xué)過程1、MgCl2為什么要在HCl氛圍中脫水？防止MgCl2水解生成Mg(OH)2或MgO注意點:MgCl2?6H2O晶體在HCl氣氛中加熱脫水才可得無水MgCl22、為什么沉淀劑選擇石灰乳？從成本的角度考慮教學(xué)過程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:(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)2,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(xué)方程式為________________________________Ca(OH)2

過量

過濾

鹽酸

MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解教材P106教學(xué)過程1、鈾：元素符號U，最重要的核燃料。三、海水新型能源的開發(fā)利用教學(xué)過程2、重水：分子式D2O，原子能工業(yè)中用作減速劑，也是制取重氫的原料。教學(xué)過程3、潮汐能、波浪能

據(jù)估計，全世界的潮汐能約有10億多千瓦。我國海岸線長達(dá)