資源簡介

(共30張PPT)
第二課時
海水資源的利用
第一節
開發利用金屬礦物和海水資源
第四章
化學與自然資源的開發利用
1．通過閱讀交流，知道海水資源的概況、海水淡化的過程。通過實驗探究知道從海水中提取溴、碘的原理和基本步驟。
2．通過海水資源的綜合利用過程，認識化學方法在實現物質間轉化中的作用。初步形成面對低濃度混合物提取有用物質的策略。進一步形成資源意識、環保意識和可持續發展意識。
核心素養發展目標
【情景導入】釣魚島是釣魚島列島的主島，位于中國東海，距溫州市約356千米、福州市約385千米、基隆市約190千米，面積4.3838平方公里，周圍海域面積約為17萬平方公里。太平洋黑潮流經這里，帶來了大批魚群，所以我國浙江、福建和臺灣等地的漁民經常到這一帶捕魚。日本為何覬覦釣魚島，不僅是因為釣魚島的戰略資源，還是因為釣魚諸島及其附近海域，不僅蘊藏有大量石油資源，在其它方面也有巨大的經濟價值。日本對東海的調查投入大量資源，按照日本前國土交通大臣扇千景的說法，這些海域中埋藏著足夠日本消耗320年的錳、1300年的鈷、100年的鎳、100年的天然氣，以及其他礦物資源和漁業資源，獲得這些海域，將使日本由資源小國而成為東亞的資源大國。東海的油氣儲量大約77億噸，亦足日本使用近百年。
活動一、海水水資源的利用
【思考交流】查閱資料，思考按照海洋資源的性質、特點、存在形態，海洋資源有哪些類型？
【溫馨提示】根據《中國自然資源叢書·海洋卷》按照海洋資源的性質、特點、存在形態，將海洋資源分為
6個大類：①海洋生物資源（包括漁業資源、藥物資源、珍稀物種資源）；②海底礦產資源（包括金屬礦產資源、非金屬礦產資源、石油和天然氣資源）；③海洋空間資源（包括土地資源、港口和交通資源、環境空間資源）；④海水資源（包括鹽業資源、溶存的化學資源、水資源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上風能資源）；⑥海洋旅游資源（包括海洋自然景觀旅游資源、娛樂和運動旅游資源、人類海洋歷史遺跡旅游資源、海洋科學旅游資源、海洋自然保護區旅游資源）。
【討論交流1】（1）海水水資源的利用主要包括哪些方面？
【溫馨提示】海水中水資源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水進行循環冷卻。如用作工業冷卻用水、部分生活用水和耐鹽植物灌溉用水等。
【討論交流2】（2）海水淡化的方法有哪些？
【溫馨提示】從海水中取得淡水的過程叫海水的淡化。現在所用的海水淡化方法有海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法、以及可實現盈利的碳酸銨離子交換法，目前應用反滲透膜的反滲透法以其設備簡單、易于維護和設備模塊化的優點迅速占領市場，逐步取代蒸餾法成為應用最廣泛的方法。
【討論交流3】（3）如何進行海水的蒸餾？
【溫馨提示】①原理：
②實驗的操作步驟：連接裝置→檢查裝置氣密性→向燒瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷卻水→給燒瓶加熱→收集蒸餾水→停止對燒瓶加熱→待冷卻至室溫后停止通入冷卻水→整理儀器。
③注意事項：A.燒瓶需墊石棉網加熱；B.燒瓶所盛液體不能超過燒瓶容積的2/3，也不能少于1/3；C.需向燒瓶中加幾粒沸石或幾片碎瓷片，以防液體暴沸；D.冷凝器里的冷卻水要從冷凝器的下口進、上口出。
【問題探究1】（1）海水的蒸餾裝置與普通的蒸餾裝置有何區別？為什么？
【溫馨提示】因為海水蒸餾得到的是淡水，水的沸點為100
℃(常壓下)無需用溫度計，因此可不用蒸餾燒瓶，而換為圓底燒瓶。
【問題探究2】（2）蒸餾法淡化海水有何優缺點？海水淡化的前景如何？
【溫馨提示】①蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較成熟，但耗能大、成本較高，是目前海水淡化的主要方法。
②海水淡化與化工生產結合、與能源技術結合，成為海水綜合利用的重要方向。如：將發電廠等企業的工業余熱用于海水淡化是一種經濟合理的途徑。
【對應訓練】
1．若實現海水淡化供應飲用水，下列方法在原理上完全不可行的是(　　)
A．加明礬使海水中鹽分沉淀而淡化
B．利用太陽能使海水蒸餾淡化
C．將海水電解，然后讓兩極氣體燃燒得到飲用水
D．將海水通過離子交換樹脂，以除去所含離子
【答案】A【解析】明礬具有凈水作用，可使海水中的懸浮物形成沉淀而除去，但不能使海水中鹽分沉淀。
2．一位遇上海難的水手，隨著木筏在海上漂流。他用完了淡水，感到異常口渴，但他不喝海水，因為他知道喝海水會致命。理由是
(　　)
A．海水有苦澀味，根本喝不下去
B．海水中含有多種鹽，能使腸胃腐爛致人死亡
C．海水中有許多微生物，有些微生物能致人死亡
D．海水會造成水分從血液和組織內脫離出來，進入腸胃中，使人脫水死亡
【答案】D【解析】海水是由氯化鈉等多種成分組成的混合物，人體內氯化鈉的含量約0.9%，海水中鹽的含量要高很多。因此，飲用海水后，會因滲透壓的不同導致脫水死亡。
活動二、海水化學資源的開發利用
【閱讀思考】閱讀教材P90-91頁內容，思考海水化學資源有何特點？
【溫馨提示】(1)多樣性：海水中溶解和懸浮著大量的有機物和無機物，包括常量元素H、O
、Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B
、F
等13種（超過總量的
99%），其余微量元素元素，總計含有80多種元素。
(2)分散性：海水中含有元素的種類多、總儲量很大，但許多元素的富集程度很低。這是從海水中提取物質需要解決的問題。
【討論交流1】（1）如何從海水中提取食鹽？以食鹽為原料可以制備哪些物質？
【溫馨提示】①從海水中提取食鹽的方法是鹽田法(又叫灘曬法)，其原理是把海水引到鹽灘上，利用日光和風力使水分蒸發，得到食鹽；鹽田法歷史
最悠久，而且也是最簡便和經濟
有效的方法，現在還在廣泛采用。
②食鹽用途
A.氯堿工業：2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
B.制鈉和氯氣：2NaCl(熔融)
2Na＋Cl2↑。
C.制鹽酸：H2＋Cl2
2HCl。
D.制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
E.制漂白粉：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
【討論交流2】（2）如何從海水中提取溴？
【溫馨提示】工業規模提取溴的常用方法是空氣吹出法，工藝流程為：
①濃縮：海水曬鹽和海水淡化過程中的副產物Br－得到濃縮。
②氧化：向酸化的濃縮海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉化為溴單質，化學方程式為2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。
③富集：向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸氣，將溴單質吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內以達到富集的目的，化學方程式為Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。
④提取：向吸收塔內的溶液中通入適量的氯氣，化學方程式為2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。
注意：空氣吹出法進行海水提取溴時，常用純堿溶液代替二氧化硫溶液來吸收單質溴：
3Br2＋3Na2CO3===NaBrO3＋5NaBr＋3CO2↑；
然后用硫酸酸化，即可得到產品溴：
NaBrO3＋5NaBr＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O。
【討論交流3】（3）如何從海帶中提取碘？
【溫馨提示】①原理：海帶中的碘元素以碘離子的形式存在，提取時用氧化劑(H2O2)將其氧化成單質碘(I2)，再用有機溶劑將其萃取出來。反應的離子方程式為
2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
②流程：
③實驗探究：教材P91頁實驗4-2
④注意事項：海帶不要用水洗，以免洗去海帶中的碘元素；海帶要用干的，因為濕的海帶不易燃燒。
【討論交流4】（4）如何從海水中提取鎂
【溫馨提示】①工藝流程：
②相關反應方程式
A.分解貝殼制取氫氧化鈣：
B.CaCO3
CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2；
C.沉淀鎂離子：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；
D.制備氯化鎂：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
E.制取金屬鎂：MgCl2(熔融)
Mg＋Cl2↑。
注意：由MgCl2·6H2O加熱制取無水MgCl2時，要不斷通入干燥的HCl氣體，防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。
【問題探究1】（1）海水制鹽屬于物理變化，還是化學變化？
【溫馨提示】海水制鹽是利用日光和風力使海水中水分蒸發從而使食鹽結晶析出，因此屬于物理變化。
【問題探究2】（2）空氣吹出法是工業規模海水提溴的常用方法：在預先經過酸化的濃縮海水中通入氯氣使溴離子成為單質溴，繼而通入空氣和水蒸氣，將溴吹入吸收塔，使溴蒸氣和吸收劑二氧化硫發生作用轉化成氫溴酸，以達到富集的目的。然后，再用氯氣將其氧化得到溴，最后蒸餾得到液溴。①通入空氣和水蒸氣，將溴吹入吸收塔，是利用了溴的什么性質？②除通過蒸餾提取液溴外，還有什么方法可提取液溴？
【溫馨提示】①溴的沸點低，易揮發。
②由于溴易溶于有機溶劑，還可用萃取的方法提取液溴。
【問題探究3】（3）下面流程圖為海帶中碘元素檢驗的實驗步驟，據此思考回答問題。
①海帶灼燒前，為什么不用水沖洗海帶表面的附著物，而是用刷子刷？
②寫出加入稀硫酸酸化的H2O2時發生的離子方程式。
③根據什么現象證明海帶中有碘元素。
【溫馨提示】①為減少海帶中I－的流失，不能用水沖洗。
②2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
③當加入淀粉溶液時，溶液變藍，證明有I2生成，從而說明海帶中含有碘元素。
【問題探究4】（4）從海帶中提取碘時，灼燒海帶的作用是什么？用水溶解時常常要將懸濁液煮沸2～3
min，目的是什么？如何除去海帶灰中的難溶物？
【溫馨提示】①灼燒是為了除去海帶中的有機物,只剩無機物從而能溶于水.同時燒成灰能增大固體表面積,有利于溶解。
②用水溶解時常常要將懸濁液煮沸2～3
min目的是加快碘化物在水中的溶解，以使灰燼中的I-盡可能多的進入溶液。通過過濾的方法除去海帶灰中的難溶物。
【對應訓練】
1.海水是一個巨大的化學資源寶庫，下列有關海水綜合利用的說法正確的是(　　)
A．海水中含有鉀元素，只需經過物理變化就可以得到鉀單質
B．海水蒸發制海鹽的過程中只發生了化學變化
C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2
D．利用潮汐發電是將化學能轉化為電能
【答案】C【解析】海水中的鉀元素以化合態形式存在，要使化合態轉化為游離態，一定發生氧化還原反應，A不正確；海水蒸發制海鹽，是發生了物理變化，B不正確；電解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正確；潮汐發電是將機械能轉化為電能，因此D也不正確。
2．某同學設計實驗從海帶中提取碘：
①滴加稀硫酸和雙氧水　②在海帶中加入少量酒精，點燃使其燃燒為灰燼，在灰燼中加水攪拌　③加四氯化碳并振蕩　④過濾　⑤分液
該實驗的合理操作順序是(　　)
A．①③⑤②④
B．②①③④⑤
C．②④①③⑤
D．③①②⑤④
【答案】C【解析】從海帶中提取I2的流程為：海帶(加少量酒精)
海帶灰
含I－的水溶液
I2的水溶液
的有機溶液，故正確步驟為②④①③⑤，選C。
3．從淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有關說法不正確的是(　　)
A．X試劑可用Na2SO3飽和溶液
B．步驟Ⅲ的離子反應：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．工業上每獲得1
mol
Br2，需要消耗Cl2
44.8
L
D．步驟Ⅳ包含萃取、分液和蒸餾
【答案】C【解析】Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正確；步驟Ⅲ利用氯元素的非金屬性比溴元素強，可以利用置換反應制取Br2，B正確；反應Ⅰ和反應Ⅲ均使用到Cl2，故制取1
mol
Br2消耗2
mol氯氣，但未標明氯氣所處的溫度和壓強，無法計算消耗氯氣的體積，C錯誤；從濃溴水中提取溴，可利用有機溶劑(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有機溶液，再經蒸餾可得到純凈的溴，D正確。
【課堂檢測】
1.水資源是發展國民經濟不可缺少的重要自然資源。在世界許多地方，對水的需求已經超過水資源所能負荷的程度，同時有許多地區也存在水資源利用不平衡。下列關于水的說法錯誤的是（
）
A．蒸餾法是海水淡化的方法之一
B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中礦物質含量比深井水中的少
D．0℃以上，溫度越高，水的密度越小
【答案】D【解析】海水中溶有Na＋、Mg2＋、Cl－和SO42－等，這些離子所組成的物質的沸點比水的沸點高，可用蒸餾法將其分離，A正確；上述雜質的溶入使水溶液的密度增大，B正確；雪和雨水成分相同，是水蒸發形成的水蒸氣凝結而成的，含礦物質很少，而深井中的水不斷地與硅酸鹽礦物質接觸，其中溶有許多礦物質，C正確；由于水在4℃時密度最大，故D錯誤。
2．海水是一個巨大的化學資源庫，下列有關海水綜合利用的說法錯誤的是(　　)
A．海水中含有溴元素，需經過化學變化才可以得到溴單質
B．無論是海水波浪發電還是潮汐發電，都是將化學能轉化為電能
C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備金屬鈉
D．從海水中提取鎂可以采用下列方法：
【答案】B【解析】海水中的溴元素以離子形式存在，需要通過化學反應來轉化成溴單質，A項正確；在波浪發電和潮汐發電過程中機械能轉化為電能，而不是化學能轉化為電能，B項錯誤；從海水中可以得到NaCl固體，電解熔融NaCl可制備金屬鈉，C項正確；依據海水提取鎂的原理分析，鹵水中加入氫氧化鈣以沉淀鎂離子，生成氫氧化鎂，過濾后加鹽酸溶解、蒸發濃縮、冷卻結晶析出晶體，然后得到氯化鎂固體，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，該方法合理，D項正確。
3.從海帶中提取碘的實驗過程中，涉及下列操作，其中正確的是（
）
【答案】D【解析】灼燒海帶應用坩堝，A項錯誤；過濾時應用玻璃棒引流，B項錯誤；苯的密度比水的小，萃取了單質碘的苯層在上層，應從分液漏斗的上口倒出，C項錯誤。
4.下面是某加碘食鹽包裝袋上的部分圖表文字。由此根據你得到的信息做出正確的推測是（
）
氯化鈉
≥98.0%(以NaCl計)
碘酸鉀(KIO3)
(35±15)mg/kg(以I計)
A．此食鹽屬于純凈物
B．“加碘食鹽”中的“碘”是指碘單質
C．“菜未燒熟不宜加入加碘鹽”的原因可能是碘酸鉀受熱不穩定
D．1
kg此食鹽中含碘酸鉀(35±15)mg
【答案】C【解析】“菜未燒熟不宜加入加碘鹽”的原因可能是碘酸鉀受熱不穩定，C項正確。食鹽中含有氯化鈉、碘酸鉀等，所以是混合物；加碘食鹽中的碘是指碘酸鉀；1
kg此食鹽中含碘元素(35±15)mg。
5．海水中含有的氯化鎂是鎂的重要資源之一，從海水中提取鎂，可按如下步驟進行：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，過濾，洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應、結晶、過濾、干燥產物；④將產物熔融后電解。關于提取鎂，下列說法中不正確的是(　　)
A．此方法的優點之一是原料的來源豐富
B．進行①②③步驟的目的是從海水中提取MgCl2
C．第④步通電時會產生氯氣
D．涉及的反應有化合反應、復分解反應和置換反應
【答案】D【解析】海水提鎂的反應有：CaCO3
CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2，
MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓，
謝
謝
觀
看

展開更多......

收起↑