课题2　海水的综合利用教学内容分析

第一节

开发利用金属资源和海水资源(二) 教学目的:

知识与技能:

1、帮助学生认识和体会海水资源开发和利用中的意义和作用

2、提示化学与可持续发展的重要关系

3、树立资源保护意识及合理开发意识

4、初步培养自主查阅资料的能力

过程与方法: 1、自主学习、培养学生自学能力

2、活动探究，通过了解海洋资源的类型，海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力，比较能力

情感态度价值观: 1、帮助学生树立节约资源，爱护环境，变废为宝等意识

2、通过金属矿物及海水资源的开发利用两个专题，使学生热爱自然，热爱化学

重

点:

了解化学方法在海水资源开发中的作用

难

点:

海水资源的合理开发及综合应用

教学过程

一、导入新课：海洋是生命的摇篮，海水不仅是宝贵的水资源，海水中还蕴藏着钠、钙、镁、钾、氯、溴、碘、锶等丰富的化学资源。加强对海水（包括苦咸水）资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地区淡水危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战略的重要保证。

第二课时

海水资源的开发和利用

（一）海水中的水资源

海洋占地球表面的71%，总面积约3.6亿平方千米。海水资源的利用。主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。

海水的综合利用，主要有：1.海水中水资源的利用海水的淡化（咸水淡水）

2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）

1、海水的淡化

海水淡化：是指从海水中获取淡水的技术和过程。海水淡化方法在20世纪30年代主要是采用多效蒸发法；20世纪50年代至20世纪80年代中期主要是多级闪蒸法（MSF），至今利用该方法淡化水量仍占相当大的比重；20世纪50年代中期的电渗析法（ED）、20世纪70年代的反渗透法（RO）和低温多效蒸发法（LT-MED）逐步发展起来，特别是反渗透法(RO)海水淡化已成为目前发展速度最快的技术。

（1）海水淡化的途径: 从海水中提取淡水；从海水中分离出盐

（2）海水淡化的方法: 蒸

馏

法（最先使用，技术成熟，但成本高）

海水蒸馏原理示意图：

蒸馏法海水淡化技术研究已有几十年的历史。天津大港电

厂引进两台3000立方米/日多级闪蒸海水淡化装置，于1990年运转至今，积累了大量宝贵经验。低温多效蒸馏海水淡化技术经过"九五"科技攻关，作为"十五"国家重大科技攻关项目正在青岛建立3000吨/日的示范工程。

太阳能蒸发海水示意图：

电渗析法（成本低，但未能大量生产）

离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）

2、海水直接冷却循环利用

海水循环冷却技术始于20世纪70年代，在美国等国家已大规模应用，是海水冷却技术的主要发展方向之一。我国经过"八五""九五"科技攻关，完成了百吨级工业化试验，在海水缓蚀剂、阻垢分散剂、菌藻杀生剂和海水冷却塔等关键技术上取得重大突破。"十五"期间，通过实施国家重大科技攻关项目，正在建立千吨级和万吨级海水循环冷却示范工程。

海洋是一个"蓝色的宝库"。据估算，如果把整个地球上的海水加以提炼,可得到550万吨黄金、4亿吨白银、40亿吨铜、137亿吨铁、41亿吨锡、27亿吨钡、70亿吨锌、137亿吨钼和137亿吨铝。可以说，地球陆地上有的，海洋里都有，而且有许多是陆地上蕴藏不多，而又难于提取的稀有元素，如锶、铀、铷、锂、钡等。这些化学元素都是工农业生产和国防上的重要资源。近年来，从海水里直接提取镁、铀、碘、溴都取得成功。

（二）、海水中化学资源的开发利用

海水中含有的各种元素的特点：

种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。

从海水中提取物质的方法

1、从海水中提取食盐的主要工艺流程：

从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。

（1）海水制盐——生产NaCl (2) NaCl的水溶液制NaOH

通电

2NaCl+2H2O 2NaOH + Cl2

↑+H2

↑

(3)制漂白剂：

2NaOH + Cl2

= NaCl + NaClO+H2O

苦卤是海水制盐后所得的母液，其中含有高浓度的钾、镁、溴和硫酸盐等有价值的矿物。我国的海盐年产量已达2200万吨以上，处于世界海盐产量的首位，相应副产苦卤总量达1800万m3，是一种既丰富又可持续开发利用的液体矿物资源。

实验方案设计：从海水中提取镁元素得到单质镁实验方案设计：从海水中提取镁元素得到单质镁（Mg2++2e-= Mg）

工业制镁的流程：

2、从海水中提取镁原理：

MgCl2+ Ca(OH)2 = Mg(OH)2

↓+ CaCl2

Mg(OH)2 + 2HCl

= MgCl2 + H2O

通电

MgCl2

Mg + Cl2

↑

海水富集加碱卤水过滤Ｍg(OH)2蒸发电解干燥盐酸ＭgCl2金属Mg工业制镁流程引入海水过滤网沉降池与水反应锻烧产物锻烧贝壳（CaCO3)过滤槽Mg(OH)2MgCl2溶液蒸干发燥电解MgCl2金属镁氯气盐酸1、如何将海水中的溴离子变成溴单质？并设计方案。

【投影小结】从海水中提取溴的主要工艺流程

①用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：

2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl 科学探究：③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材P83页资料卡片——海水提溴。集的目的：Br2+SO2 +2H2O =2HBr+H2SO4

、推测海水提溴的步骤和实验装置；④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：

2HBr+Cl12=2HCl+Br2

2、写出相关的化学方程式。⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。

3、从海水中提取溴

2 NaBr + Cl2 =2 NaCl

+ Br2

Br2 +

SO2

+ 2H2O

= 2HBr + H2SO4

2HBr + Cl2 =

2HCl + Br2

【科学探究】如何证明海带中有碘离子？

4、从海带中提取碘（实验4-2）

［投影实验］海带成分中碘的检验

通入Cl2①通入Cl2③通入空气，SO2吸收②浓缩海水氢溴酸溴单质单质溴

一、实验仪器

烧杯、试管、坩埚、坩埚钳、铁架台、三角架、泥三角、玻璃棒、酒精灯、量桶、胶头滴管、刷子、漏斗、滤纸、火柴、剪刀

二、实验药品

干海带、过氧化氢溶液（H2O2的质量分数为3%）、稀硫酸溶液（3mol/L）、、酒精、淀粉溶液（质量分数为1%）、CCl4

三、实验步骤

1、取10g食用干海带，用刷子把干海带表面附着物刷净，不要用水洗。将海带剪碎，用酒精润湿放入瓷坩埚中，把坩埚置于泥三角上。

2、用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全烧成炭黑色灰后，停止加热，自然冷却。

3、将坩埚内海带灰放至小烧杯中，再加入15mL蒸馏水，不断搅拌，煮沸4min～5min，使可溶物溶解，10分钟后过滤。

4、将滤液中滴入6滴稀硫酸后，再加入约3mLH2O2溶液，观察现象。滴入1%淀粉液1—2滴，观察现象。

5、向溶液中加入2mLCCl4，振荡萃取，静置2分钟后观察现象。并向滤液中加入1%的淀粉溶液,观察现象

9、将萃取后的CCl4溶液蒸馏得到碘单质

实验讨论：

1、实验前为什么要用刷子而不能用水洗食用干海带？

2、为什么要用新制氯水与滤液反应？加入氯水多了为什么不行？

3、为什么要向2号乙中加入NaOH溶液？

4、能否用焰色反应鉴定海带中存在的是NaI还是KI？

五、实验最终结论

化学实验的操作和实验现象，证明海带中存在的碘元素主要形式为碘离子，因为查找资料可知卤族单质化学性质活泼，碘单质在自然界里没有游离态形式存在。可知海带中碘主要以NaI形式存在。

5、海水的其他应用：提取铀和重水、开发海洋药物、利用潮汐能、波浪能等。

海水综合利用联合工业体系一例科学视野-自然资源的开源与节流。

【小结]】我国海水综合利用技术日臻成熟，海水制盐是我国从海水中提取化学资源最早的产业，此外，气态膜法提溴、海水提钾、海水镁盐晶提取等都取得了阶段性进展，突破了关键技术，尤其是海水提取磷酸二氢钾、碳酸钾、硝酸钾三元复合肥以及人工合成钾高效吸附剂的研究工作进展顺利，为我国开辟新的优质无氯钾肥来源，打下了坚实的基础。

能力提升：

1. 水资源非常重要联合国确定2003年为国际淡水年，下列关于水的说法中错误的是c A．蒸馏是海水淡化的方法之一

B．淡水的密度小于海水的密度

C．融化的雪水中矿物含量比深井水中的少

D．0℃以上，温度越高，水的密度越小

2．海洋占地球表面积的3/4，它能对地球生态环境起调节作用，同时也蕴藏着丰富的物质资源。

（1）据测算，地球上的氧气90%来自于藻类植物的光合作用，而环境污染的加剧，使海洋表层的浮游植物大量死亡，从而进一步加剧温室效应，这是由于大量浮游植物的死亡会使大气中的

增加所致。

（2）我国首创的铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以海水为电解质，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。上述新型电池

为负极。

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