4-1 海水资源的开发利用

高中学化学教学案（必修2）
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【探究课题】4-1 开发利用金属矿物和海水资源
【教学内容】海水资源的开发利用（教材P90~92）
【教学目标】1、了解海水淡化的方法及其意义。

2、认识海水的主要组成元素。

3、掌握从海水中提取溴、碘、镁的原理。

4、认同化学在海水综合利用中的重要价值。

【教学重点】从海水中提取溴、碘、镁的原理
【温故知新】
1、
【新课导入】
海洋约占地球表面积的71%，海洋是生命的摇篮，是一个"蓝色的宝库"。

海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源。

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。

【知识清单】
一、海水水资源的开发利用
1、海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占全球总水量的97％。

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。

2、海水淡化
（1）途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。

（2）方法：①蒸馏法——最先使用，技术成熟，但成本高。

②电渗析法——成本低，但未能大量生产。

③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。

（3）方向：海水淡化与化工生产相结合，与能源技术结合。

3、海水蒸馏
（1）装置：
a.蒸馏烧瓶；
b.冷凝管；
c.牛角管；
d.锥形瓶。

（2）注意事项：
①.烧瓶需垫石棉网进行加热。

②.烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的2/3，也不能少于烧瓶容量的1/3。

③.需向烧瓶中加沸石或碎瓷片，防暴沸。

④.冷凝水流向：下口进，上口出。

4、电渗析法
利用离子交换膜进行海水淡化的方法。

离子交换膜分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，分别简称阴膜和阳膜。

阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。

在外加电场的作用下，水溶液中的阴、阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。

5、离子交换法
利用离子交换剂中的可交换基团与溶液中各种离子间的离子交换能力的不同来进行分离的一种方法。

在离子交换过程中与离子交换剂交换基团作用能力强的离子从溶液中分出而进入交换剂，被交换离子则从交换剂分出而进入溶液。

二、海水化学资源的开发利用
1、海水中的化学元素
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。

目前在陆地上发现的100多种化学元素，在海水中已经找到80多种，其中有70多种可供提取。

海水中以氢、氧、氯、钠、钾、镁、钙、硫、碳、氟、硼、溴、锶这13种元素较多，占总量的99%，其他为微量元素。

2、从海水中获得的产品及其用途
（1）食盐：除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠、氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。

（2）从海水中提取镁、钾、溴及其化工产品。

（3）铀和重水目前是核能开发中的重要原料，铀和重水对一个国家来说具有战略意义。

（4）生物资源：由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源，除供食用外，还可供药用。

（5）海洋中的新型清洁能源：潮汐能、波浪能。

3、海水制盐——生产NaCl
（1）从海水中制盐的主要方法有：盐田法、电渗析法和冷冻法。

（2）NaCl的水溶液制NaOH
2NaCl+2H2O2NaOH + Cl2↑+H2↑
（3）制漂白剂
2NaOH + Cl2= NaCl + NaClO+H2O
4、海水提镁
反应原理：
MgCl2 + Ca(OH)2= Mg(OH)2↓+ CaCl2
Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O
MgCl2Mg + Cl2↑
5、海水提溴
反应原理：
2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2
Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4
2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2
6、实验4-2：海水提碘
（1）取10g干海带，用刷子把表面附着物刷净，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，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。

（6）将萃取后的CCl4溶液蒸馏得到碘单质。

实验视频：从海带中提取碘
7、海水的综合利用
视频资源：海水资源的综合利用
【家庭作业】
1、请写出下列化学方程式：
①电解饱和食盐水。

②海水提镁的主要原理。

③海水提溴的主要原理。

④海水提碘的主要原理。

【巩固练习】
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（）
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
参考答案：D；解析略。

2、
【趣味化学】乙烯的奇妙功能：很久以前，一艘海轮在大西洋上行驶，装运在船上的一批石竹花忽然合拢了。

经过调查，原来是从一个钢筒漏出的乙烯所致。

乙烯具有麻醉作用，石竹花之所以合拢，就是乙烯的麻醉作用而使石竹花“睡着”了。

乙烯是植物的内源激素，几乎所有的植物器官里都含有乙烯。

乙烯具有一些奇妙的功能，可使未成熟的果实加速成熟并着色。

【教后反思】。