课题2　海水的综合利用教学目标设计

§4.1 开发利用金属矿物和海水资源

第2课时

海水资源的开发利用

一、教学背景

1、教学内容分析

化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时，应该注意到这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。这也是贯穿本章始终的重要核心观念。

《海水资源的开发利用》选自高中化学人教版必修2 第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源。①本节从学科知识的角度，有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展，主要包括无机物之间的转化，运用到氧化还原关系和酸碱关系。②从科学、技术和社会相互作用背景的角度，有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源的作用，学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，并培养做出明达决策的意识和能力。通过介绍海水资源的开发利用，将蒸馏、蒸发、过滤、萃取等实验方法应用于海水资源的开发中，增强感性认识，感受实验方法的实际用途。在学习从海水中获取资源的同时，重温了粗盐提纯、离子反应、氧化还原反应、卤素的性质等知识点，有利于学生学以致用，对所学知识再加工。学好本节知识，为高三综合复习“无机流程图”题目打好坚实基础。 2、学情分析 知识方面：必修模块学生已具备相关元素化合物知识、离子反应、氧化还原反应及元素周期律知识，并且知道物质分离、提纯的实验方法。 能力方面：学生有一定的获取信息、分析加工的能力。

二、教学目标

1、知识与技能：

（1）了解从海带中制取碘单质的流程；

（2）知道酸碱关系、氧化还原反应在开发海水资源中的作用；

（3）了解从资源到产品的一般流程；

2、过程与方法：

（1）在设计提取镁、碘的实验方案过程中，形成流程图观念，便于设计实验、分析问题。 （2）归纳总结，学会对富集、转化、提纯分离方法的选择

3、情感态度与价值观：

通过对海水资源的综合利用，体会化学在综合利用自然资源中的作用。

三、教学重难点

1、重点：海水提镁、海带提碘的实验方案设计及流程图

2、难点：建立从海水资源到产品的一般流程

四、教学方法：实验法、讲授法、讨论法、类比法

五、课前准备：1、教学设备：PPT、实物投影；

2、海带中提取碘的实验仪器及药品（海带提取液、酸化的双氧水、高锰酸钾溶液、新制氯水、CCl4、试管、试管架、试管刷）

六、教学过程设计

教学阶段

教师活动

学生活动

设置意图

【引入】南海争端近年来成为热点问题，主要是菲律宾、越南等国家对我国南海权益的争夺，我国一直坚持寸土不让，那么为何南海如此炙手可热呢？

【讲述】领土主权绝对是第一位新课导的，但是我们今天主要关注南海丰富的海洋资源。

入

【提问】你所了解的海洋资源都包括哪些呢？

【板书】二、海水资源的开发利用

【讲述】今天我们以海水资源的开发利用为例学习。

【回答问题】

领土主权，资源

【思考并回答问题】

水、石油、天然气、矿产、鱼类…….

通过热点时事引入，吸引学生兴趣，同时提高学生对国家时事的关注度。

【投影】

【讲述】从图中可以看出，海水中推进新绝大部分是水，另外还含有丰富的课

化学元素，这些元素主要以离子的

形式存在。

以含量计，H2O中的H、O再加

上Na、Cl、K、Ca等11种元素占到

了海水总量的99%以上，其他为微

量元素，海水中总共含有80多种元

素，所以我们说海水是一个巨大的

元素宝库。

【提出问题】我们都能从海水中获

得哪些资源呢？

【提出问题】生活中是直接利用海

水吗？

【讲述】海水淡化属于水资源的利

用，除此之外我们还能从海水中获

得哪些产品呢？

【讲述】目前主要通过晒盐从海水

中提取食盐。此外，海水中的其他

元素也可以提取出来，比如Mg、

K、Br、I等。

【讲述】这节课我们以化学资源的

利用进行学习，比如：海水提盐，

海水提镁。

环节一

【板书】海水提盐

海水提海水提镁

镁

【讲述】以镁为例，金属镁广泛应用于导弹和飞机制造业，目前世界上60%的镁是从海水中提取的，海水中镁元素的总储量可达1.8×1015

t，而1000g海水中镁元素的含量只有1.28g，所以说镁元素的总储量很大，但浓度却很低，或者说富集程度很低。因此，要想从海水中提镁，首先要提高镁离子的浓度，比如：工业中将海水提水提盐后的溶

分析图例，认真聆听。

【回答问题】

水、（食盐）等

不是，需要蒸馏（淡化）

食盐

记录笔记

认真聆听，认识到海水中提取镁元素面临的问题所在。

【回答问题】

卤水中Mg2+的浓度更大

通过读图，让学生主动获取信息，解决问题

培养学生的分析能力

以镁为例对海水中化学资源的利用进行分析

培养学生的合作意识，

液称作卤水，请问海水中还是卤水中Mg2+的浓度更大？

从海水到卤水的这个过程可以称作是镁离子的富集，下面我们以卤水为原料，将Mg2+提取出来，转化为金属镁。

【提问】首先如何实现卤水中Mg2+的提取呢？

【布置任务】请你根据学案上给予的资料，设计合理的方案完成接下来Mg(OH)2到Mg的转化过程，并试着用黑板上给予的图示画出流程图。

【提问】请问你站在什么角度选择了这个方案？该方案的优点或另一方案的缺点。

【投影】

【交流讨论】

1、加碱将Mg2+沉淀出来

2、蒸发出来

……

【交流讨论】

1、Mg(OH)2→MgCl2→Mg 2、Mg(OH)2→MgO→Mg

【汇报展示】

讲述方案的选择的理由，比如：1、由于MgCl2熔点低；2、由于Mg(OH)2转变成MgCl2需要消耗盐酸；3、MgO电解产生的是O2，而MgCl2电解产生有毒气体Cl2

……….

【交流讨论】

1、

工业上将MgCl2产生的Cl2进行了回收利用，转化为盐酸，继续投入反应；

2、

通过海滩上易得的贝壳作为原料，用

Ca(OH)2实现Mg2+到

Mg(OH)2的转化；

【布置任务】请大家看工业上海水3、

MgCl2溶液先进提镁的流程图，看工业是如何进行行浓缩，干燥之后再的，他的方案有没有解决刚才你提进行熔融电解

出的问题？又是怎么解决的？

4、

……..

【提问】从海水中提取Mg，要完成【回答问题】

从Mg2+到Mg的转化，请分析流程Mg2++Ca(OH)2→中涉及到了哪些化学反应实现了Mg(OH)2

2+Mg到Mg的转化？

Mg(OH)2+HCl→MgCl2

【归纳整理】前两个过程利用酸碱MgCl2→Mg+Cl2

关系进行转化，最后MgCl2的电解

是利用氧化还原反应完成转化。

【板书】转化

记录笔记

酸碱关系、氧化还原反应

通过学生的讨论突破障碍，培养学生的表达能力和用流程图进行表示进程的能力，过程中激发学生产生质疑。

培养学生识图看图的能力，从给予的信息中挖掘疑点，培养学生自主解决问题的能力。

对海水提镁的流程进行梳理，帮助学生初步建立从海水资源到产品的一般流程，辅助下一环节的进行。

【提问】整个流程中涉及到了哪些分离提纯方法？

【板书】分离提纯

过滤，浓缩结晶

【归纳整理】这个过程很多步骤实现了Mg的富集，比如：海水浓缩得到卤水、将Mg2+以沉淀形式转化、MgCl2溶液的浓缩

都实现了富集。

从海水中获取化学资源，需要采用化学方法进行转化，变价的运用氧化还原反应，不变价的运用酸碱关系。还要用到物理方法的分离。

【过渡】刚才我们已经了解了海水资源的丰富，不仅能从海水中提取Mg，还能提取其他元素。

【讲述】碘是人体的必需微量元素，我国是通过全民食用加碘食盐来预防碘缺乏病的。碘盐中碘是以KIO3的形式存在的，它是由I2后期加工得来，而I2主要是从海水中提取的。

海水中碘元素的总储量为8×1010t，而1000g海水中仅含碘元素0.06g，海水提碘同样要解决富集的问题。

【投影】

环节二

海带提碘

【回答问题】

过滤、蒸发浓缩

记录笔记

整理学案，补充海水提镁流程图

认真聆听

【回答】从海带中提取碘元素谁更合适，因为碘元素含量更高。

观看视频，总结步骤

【回答】对海带灼烧得到海带灰，然后加水溶解，煮沸，接下来进行过滤，得到含I-的溶液。

【回答】氧化还原反应

氧化剂

氯气、高锰酸钾、浓硫

【提问】从海水中提取碘元素选择谁更合适？原因是？

【讲述】也就是说海带已经完成了对海水中碘元素的富集。我们就以海带提碘为例进行分析。海带中碘元素以有机碘化物的形式存在，我们要将其变为含I-的溶液。

【布置任务】请你认真观看视频，总结从有机碘化物到含I-的溶液需要经过哪些步骤？

【提问】利用什么化学反应将水溶液中的I-转化为I2？

从生活实际出发引出海带提碘，重温海水提镁的流程，帮助学生进行知识迁移解决实际问题。

通过观看视频，提炼步骤，培养学生总结归纳的能力

【追问】需要加入的试剂是？

【追问】你能说出几个常见的氧化剂吗？

【讲述】托盘里面为大家准备了新制氯水、KMnO4溶液、酸化的H2O2溶液。以酸化的H2O2溶液为例，加入到含的溶液中，通过什么现象能证明I2的生成？

【布置任务】请你将海带提取液分成四份进行实验，一份对照，另外三份分别加入三种不同的氧化剂，并检验是否生成了I2。

【提问】说明确实可以从海带中提取碘，那么现在提取碘进行到了这一步，接下来如何实现到碘单质的转化？

【提问】如何从碘的CCl4溶液中分离出碘单质呢？

【提问】海带提碘的过程中如何实现I-到I2的转化的？

【追问】海带提碘的过程中都运用到了哪些分离提纯的方法？

【归纳整理】整个过程中不论是选海带，不选海水提碘，还是从含I2的水溶液到含I2的CCl4溶液都实现了对碘元素的富集。

【提问】海带提碘中试剂应用的氧化剂是酸化的H2O2溶液，请你书写反应方程式思考原因。

【小结】

这节课我们模拟工业提取流程分析了海水提镁和海带提碘的流程，通过酸碱关系、氧化还原反应实现转归纳总化，并运用混合物分离提纯，过程结

中还要考虑富集。

从化学实验到化工生产，还需要考虑到很多的因素，比如：价格、污染、耗能等等。

七、作业

酸、硝酸、过氧化氢……

【回答】加淀粉、CCl4

【学生实验】

两人为一组进行实验

汇报实验现象。

【回答】

1、

直接蒸发

2、

加CCl4萃取

【回答】蒸馏

【回答】氧化还原反应

过滤、萃取分液、蒸馏

整理学案，完善海带提碘流程图

【回答】

H2O2+2H++2I-=I2+2H2O 产物只有水。

通过实验证实海带提碘的可靠性，培养学生动手实验的能力。

培养学生书写陌生反应的能力，通过事实自主解决问题

认真聆听，梳理思路

八、板书设计

§4.1 开发利用金属矿物和海水资源

二、海水资源的开发利用

1. 化学资源的利用

富集 转化 分离提纯

海水提盐

海水提镁 Mg2+ 浓缩 酸碱关系 过滤 Mg 氧化还原反应 浓缩结晶

海带提碘 I- 萃取 氧化还原反应 过滤 I2

分液、蒸馏

...... 九、教学反思

1、本课始终围绕“化学方法在海水资源开发利用中的重要作用”这一教学重点来展开，通过“海水提镁”、“海带提碘”设置具体问题来梳理、归纳各个海水资源开发过程中涉及的化学反应和实验方法，一方面使学生感受到了海水资源的丰富巨大，有充分开发利用的必要性和重要价值，又将知识的落脚点回到学生非常熟悉的化学基础知识（氧化还原反应、酸碱关系转化，过滤、蒸馏、萃取等分离提纯方法），突出化学方法和资源开发两条主线。 2、通过海水资源的开发利用帮助学生建立从海水资源到产品的一般流程，并初步感知化学实验到工业生产的距离，使他们认识到，一些化学原理并不复杂的过程在实际生产中会遇到很多复杂的问题，培养学生参与化学问题的社会决策能力。