(共30张PPT)
第二课时
海水资源的利用
第一节
开发利用金属矿物和海水资源
第四章
化学与自然资源的开发利用
1．通过阅读交流，知道海水资源的概况、海水淡化的过程。通过实验探究知道从海水中提取溴、碘的原理和基本步骤。
2．通过海水资源的综合利用过程，认识化学方法在实现物质间转化中的作用。初步形成面对低浓度混合物提取有用物质的策略。进一步形成资源意识、环保意识和可持续发展意识。
核心素养发展目标
【情景导入】钓鱼岛是钓鱼岛列岛的主岛，位于中国东海，距温州市约356千米、福州市约385千米、基隆市约190千米，面积4.3838平方公里，周围海域面积约为17万平方公里。太平洋黑潮流经这里，带来了大批鱼群，所以我国浙江、福建和台湾等地的渔民经常到这一带捕鱼。日本为何觊觎钓鱼岛，不仅是因为钓鱼岛的战略资源，还是因为钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，在其它方面也有巨大的经济价值。日本对东海的调查投入大量资源，按照日本前国土交通大臣扇千景的说法，这些海域中埋藏着足够日本消耗320年的锰、1300年的钴、100年的镍、100年的天然气，以及其他矿物资源和渔业资源，获得这些海域，将使日本由资源小国而成为东亚的资源大国。东海的油气储量大约77亿吨，亦足日本使用近百年。
活动一、海水水资源的利用
【思考交流】查阅资料，思考按照海洋资源的性质、特点、存在形态，海洋资源有哪些类型？
【温馨提示】根据《中国自然资源丛书·海洋卷》按照海洋资源的性质、特点、存在形态，将海洋资源分为
6个大类：①海洋生物资源（包括渔业资源、药物资源、珍稀物种资源）；②海底矿产资源（包括金属矿产资源、非金属矿产资源、石油和天然气资源）；③海洋空间资源（包括土地资源、港口和交通资源、环境空间资源）；④海水资源（包括盐业资源、溶存的化学资源、水资源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上风能资源）；⑥海洋旅游资源（包括海洋自然景观旅游资源、娱乐和运动旅游资源、人类海洋历史遗迹旅游资源、海洋科学旅游资源、海洋自然保护区旅游资源）。
【讨论交流1】（1）海水水资源的利用主要包括哪些方面？
【温馨提示】海水中水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。如用作工业冷却用水、部分生活用水和耐盐植物灌溉用水等。
【讨论交流2】（2）海水淡化的方法有哪些？
【温馨提示】从海水中取得淡水的过程叫海水的淡化。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及可实现盈利的碳酸铵离子交换法，目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场，逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。
【讨论交流3】（3）如何进行海水的蒸馏？
【温馨提示】①原理：
②实验的操作步骤：连接装置→检查装置气密性→向烧瓶中加入海水和碎瓷片→接通冷却水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对烧瓶加热→待冷却至室温后停止通入冷却水→整理仪器。
③注意事项：A.烧瓶需垫石棉网加热；B.烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容积的2/3，也不能少于1/3；C.需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸；D.冷凝器里的冷却水要从冷凝器的下口进、上口出。
【问题探究1】（1）海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别？为什么？
【温馨提示】因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为100
℃(常压下)无需用温度计，因此可不用蒸馏烧瓶，而换为圆底烧瓶。
【问题探究2】（2）蒸馏法淡化海水有何优缺点？海水淡化的前景如何？
【温馨提示】①蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但耗能大、成本较高，是目前海水淡化的主要方法。
②海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向。如：将发电厂等企业的工业余热用于海水淡化是一种经济合理的途径。
【对应训练】
1．若实现海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是( )
A．加明矾使海水中盐分沉淀而淡化
B．利用太阳能使海水蒸馏淡化
C．将海水电解，然后让两极气体燃烧得到饮用水
D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
【答案】A【解析】明矾具有净水作用，可使海水中的悬浮物形成沉淀而除去，但不能使海水中盐分沉淀。
2．一位遇上海难的水手，随着木筏在海上漂流。他用完了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道喝海水会致命。理由是
( )
A．海水有苦涩味，根本喝不下去
B．海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡
C．海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡
D．海水会造成水分从血液和组织内脱离出来，进入肠胃中，使人脱水死亡
【答案】D【解析】海水是由氯化钠等多种成分组成的混合物，人体内氯化钠的含量约0.9%，海水中盐的含量要高很多。因此，饮用海水后，会因渗透压的不同导致脱水死亡。
活动二、海水化学资源的开发利用
【阅读思考】阅读教材P90-91页内容，思考海水化学资源有何特点？
【温馨提示】(1)多样性：海水中溶解和悬浮着大量的有机物和无机物，包括常量元素H、O
、Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B
、F
等13种（超过总量的
99%），其余微量元素元素，总计含有80多种元素。
(2)分散性：海水中含有元素的种类多、总储量很大，但许多元素的富集程度很低。这是从海水中提取物质需要解决的问题。
【讨论交流1】（1）如何从海水中提取食盐？以食盐为原料可以制备哪些物质？
【温馨提示】①从海水中提取食盐的方法是盐田法(又叫滩晒法)，其原理是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐；盐田法历史
最悠久，而且也是最简便和经济
有效的方法，现在还在广泛采用。
②食盐用途
A.氯碱工业：2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
B.制钠和氯气：2NaCl(熔融)
2Na＋Cl2↑。
C.制盐酸：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。
【讨论交流2】（2）如何从海水中提取溴？
【温馨提示】工业规模提取溴的常用方法是空气吹出法，工艺流程为：
①浓缩：海水晒盐和海水淡化过程中的副产物Br－得到浓缩。
②氧化：向酸化的浓缩海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质，化学方程式为2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。
③富集：向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，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，化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。
④提取：向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，化学方程式为2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。
注意：空气吹出法进行海水提取溴时，常用纯碱溶液代替二氧化硫溶液来吸收单质溴：
3Br2＋3Na2CO3===NaBrO3＋5NaBr＋3CO2↑；
然后用硫酸酸化，即可得到产品溴：
NaBrO3＋5NaBr＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O。
【讨论交流3】（3）如何从海带中提取碘？
【温馨提示】①原理：海带中的碘元素以碘离子的形式存在，提取时用氧化剂(H2O2)将其氧化成单质碘(I2)，再用有机溶剂将其萃取出来。反应的离子方程式为
2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。
②流程：
③实验探究：教材P91页实验4-2
④注意事项：海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘元素；海带要用干的，因为湿的海带不易燃烧。
【讨论交流4】（4）如何从海水中提取镁
【温馨提示】①工艺流程：
②相关反应方程式
A.分解贝壳制取氢氧化钙：
B.CaCO3
CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2；
C.沉淀镁离子：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；
D.制备氯化镁：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
E.制取金属镁：MgCl2(熔融)
Mg＋Cl2↑。
注意：由MgCl2·6H2O加热制取无水MgCl2时，要不断通入干燥的HCl气体，防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。
【问题探究1】（1）海水制盐属于物理变化，还是化学变化？
【温馨提示】海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出，因此属于物理变化。
【问题探究2】（2）空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法：在预先经过酸化的浓缩海水中通入氯气使溴离子成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸，以达到富集的目的。然后，再用氯气将其氧化得到溴，最后蒸馏得到液溴。①通入空气和水蒸气，将溴吹入吸收塔，是利用了溴的什么性质？②除通过蒸馏提取液溴外，还有什么方法可提取液溴？
【温馨提示】①溴的沸点低，易挥发。
②由于溴易溶于有机溶剂，还可用萃取的方法提取液溴。
【问题探究3】（3）下面流程图为海带中碘元素检验的实验步骤，据此思考回答问题。
①海带灼烧前，为什么不用水冲洗海带表面的附着物，而是用刷子刷？
②写出加入稀硫酸酸化的H2O2时发生的离子方程式。
③根据什么现象证明海带中有碘元素。
【温馨提示】①为减少海带中I－的流失，不能用水冲洗。
②2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
③当加入淀粉溶液时，溶液变蓝，证明有I2生成，从而说明海带中含有碘元素。
【问题探究4】（4）从海带中提取碘时，灼烧海带的作用是什么？用水溶解时常常要将悬浊液煮沸2～3
min，目的是什么？如何除去海带灰中的难溶物？
【温馨提示】①灼烧是为了除去海带中的有机物,只剩无机物从而能溶于水.同时烧成灰能增大固体表面积,有利于溶解。
②用水溶解时常常要将悬浊液煮沸2～3
min目的是加快碘化物在水中的溶解，以使灰烬中的I-尽可能多的进入溶液。通过过滤的方法除去海带灰中的难溶物。
【对应训练】
1.海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质
B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2
D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
【答案】C【解析】海水中的钾元素以化合态形式存在，要使化合态转化为游离态，一定发生氧化还原反应，A不正确；海水蒸发制海盐，是发生了物理变化，B不正确；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。
2．某同学设计实验从海带中提取碘：
①滴加稀硫酸和双氧水 ②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌 ③加四氯化碳并振荡 ④过滤 ⑤分液
该实验的合理操作顺序是( )
A．①③⑤②④
B．②①③④⑤
C．②④①③⑤
D．③①②⑤④
【答案】C【解析】从海带中提取I2的流程为：海带(加少量酒精)
海带灰
含I－的水溶液
I2的水溶液
的有机溶液，故正确步骤为②④①③⑤，选C。
3．从淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．工业上每获得1
mol
Br2，需要消耗Cl2
44.8
L
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
【答案】C【解析】Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正确；步骤Ⅲ利用氯元素的非金属性比溴元素强，可以利用置换反应制取Br2，B正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2，故制取1
mol
Br2消耗2
mol氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，无法计算消耗氯气的体积，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得到纯净的溴，D正确。
【课堂检测】
1.水资源是发展国民经济不可缺少的重要自然资源。在世界许多地方，对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度，同时有许多地区也存在水资源利用不平衡。下列关于水的说法错误的是（
）
A．蒸馏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．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D．0℃以上，温度越高，水的密度越小
【答案】D【解析】海水中溶有Na＋、Mg2＋、Cl－和SO42－等，这些离子所组成的物质的沸点比水的沸点高，可用蒸馏法将其分离，A正确；上述杂质的溶入使水溶液的密度增大，B正确；雪和雨水成分相同，是水蒸发形成的水蒸气凝结而成的，含矿物质很少，而深井中的水不断地与硅酸盐矿物质接触，其中溶有许多矿物质，C正确；由于水在4℃时密度最大，故D错误。
2．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是( )
A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质
B．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
D．从海水中提取镁可以采用下列方法：
【答案】B【解析】海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B项错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C项正确；依据海水提取镁的原理分析，卤水中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D项正确。
3.从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是（
）
【答案】D【解析】灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯层在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C项错误。
4.下面是某加碘食盐包装袋上的部分图表文字。由此根据你得到的信息做出正确的推测是（
）
氯化钠
≥98.0%(以NaCl计)
碘酸钾(KIO3)
(35±15)mg/kg(以I计)
A．此食盐属于纯净物
B．“加碘食盐”中的“碘”是指碘单质
C．“菜未烧熟不宜加入加碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定
D．1
kg此食盐中含碘酸钾(35±15)mg
【答案】C【解析】“菜未烧熟不宜加入加碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定，C项正确。食盐中含有氯化钠、碘酸钾等，所以是混合物；加碘食盐中的碘是指碘酸钾；1
kg此食盐中含碘元素(35±15)mg。
5．海水中含有的氯化镁是镁的重要资源之一，从海水中提取镁，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物；④将产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法中不正确的是( )
A．此方法的优点之一是原料的来源丰富
B．进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2
C．第④步通电时会产生氯气
D．涉及的反应有化合反应、复分解反应和置换反应
【答案】D【解析】海水提镁的反应有：CaCO3
CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2，
MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2↓，
谢
谢
观
看
