归纳与整理教学目标

第四章

化学与自然资源的利用

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

【复习】

［讲］海洋水资源：海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占全球总水量的97％。

化学资源：含元素80多种，海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的100多种化学元素，在海水中已找到80多种，其中70多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有４亿亿吨，镁约有1800万亿吨，钾有500万亿吨，溴约有90万亿吨，核燃料约40亿吨－50亿吨。海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为“元素的故乡”。

[板书] 1、海水资源的广泛性：

［讲］海洋约占地球表面积71%，海洋中的资源

：动物:鱼类、海狮、海马、贝类…植物:海草、海带…矿物:各种盐、NaCl、MgCl2 …. 海底金属结核矿、石油

水：水资源及各种溶解的盐类

海水中的水1.3X109 亿吨，占地球总水量97%（3%在陆地、淡水），海水中除了水以外，还含有80多种元素，有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少（如Au）

[板书]2、海水资源的多样性

［讲］海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物按含量计：含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13种元素的质量占总水量的99%，其余1%为70多种含量微少的元素

[板书] 3、海水资源的分散性：

［讲］海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散

，含量极微少，如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）但一顿海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四克）（百分之0.000004克）

［讲］海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。例如，铀和重水目前是核能开发中的重

要原料，从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型能源。

[板书] 4、海水资源的利用：

［讲］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）

[讲] 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。

[板书] 5、海水的淡化

［讲］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。

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。

[板书]（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）

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）

［讲］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。

[投影]太阳能蒸发海水示意图：

［讲］

(一)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。

(二)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。

［思考与交流］实验方案设计：从海水中提取镁元素得到单质镁

[板书]2、从海水中提取镁原理：

MgCl2+ Ca(OH)2

= Mg(OH)2

↓+ CaCl2

Mg(OH)2 + 2HCl

= MgCl2 + H2O

MgCl2 = Mg + Cl2 ↑

[科学探究]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

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集的目的：Br2+SO2 +2H2O =2HBr+H2SO4

④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：

2HBr+Cl2=2HCl+Br2

⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。

[板书]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？

[板书]4、从海水中提取碘

［投影实验］海带成分中碘的检验

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）、NaOH溶液、酒精、淀粉溶液（质量分数为1%）、CCl4、食用碘盐、硝酸银溶液、稀硝酸

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、将滤液分成四份放入试管中，并标为1、2、3、4号。在1号试管中滴入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、在2号试管中加入2mL新制的饱和氯水，振荡溶液，观察现象。2分钟后把加入氯水的溶液分成两份。其中甲中再滴入1%淀粉液1—2滴，观察现象。乙溶液中加入2mLCCl4，振荡萃取，静置2分钟后观察现象。

6、蒸馏

[学生阅读]海水的其他应用

[板书] 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。

[学生自学]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。

[自我评价] 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