開發(fā)利用金屬資源和海水資源2

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書—化學(xué)第二冊[人教版]第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)開發(fā)利用金屬資源和海水資源第二課時[引課]海洋是生命的搖籃，海水不僅是寶貴的水資源，而且蘊藏著豐富的化學(xué)資源。加強(qiáng)對海水（包括苦咸水，下同）資源的開發(fā)利用，是解決沿海和西部苦咸水地區(qū)淡水危機(jī)和資源短缺問題的重要措施，是實現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要保證。[板書]二、海水資源的開發(fā)和利用[講述]海洋占地球表面的71%，總面積約億平方千米。海水資源的利用。主要包括海水淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。[資料]海水淡化：是指從海水中獲取淡水的技術(shù)和過程。海水淡化方法在20世紀(jì)30年代主要是采用多效蒸發(fā)法；20世紀(jì)50年代至20世紀(jì)80年代中期主要是多級閃蒸法（MSF），至今利用該方法淡化水量仍占相當(dāng)大的比重；20世紀(jì)50年代中期的電滲析法（ED）、20世紀(jì)70年代的反滲透法（RO）和低溫多效蒸發(fā)法（LT-MED）逐步發(fā)展起來，特別是反滲透法(RO)海水淡化已成為目前發(fā)展速度最快的技術(shù)。海水循環(huán)冷卻技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，在美國等國家已大規(guī)模應(yīng)用，是海水冷卻技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。我國經(jīng)過"八五""九五"科技攻關(guān)，完成了百噸級工業(yè)化試驗，在海水緩蝕劑、阻垢分散劑、菌藻殺生劑和海水冷卻塔等關(guān)鍵技術(shù)上取得重大突破。"十五"期間，通過實施國家重大科技攻關(guān)項目，正在建立千噸級和萬噸級海水循環(huán)冷卻示范工程。[板書]1、海水淡化、海水循環(huán)冷卻。[投影]海水蒸餾原理示意圖：[資料]蒸餾法海水淡化技術(shù)研究已有幾十年的歷史。天津大港電廠引進(jìn)兩臺3000立方米/日多級閃蒸海水淡化裝置，于1990年運轉(zhuǎn)至今，積累了大量寶貴經(jīng)驗。低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)經(jīng)過"九五"科技攻關(guān)，作為"十五"國家重大科技攻關(guān)項目正在青島建立3000噸/日的示范工程。[投影]太陽能蒸發(fā)海水示意圖：[資料]海洋是一個"藍(lán)色的寶庫"。據(jù)估算，如果把整個地球上的海水加以提煉,可得到550萬噸黃金、4億噸白銀、40億噸銅、137億噸鐵、41億噸錫、27億噸鋇、70億噸鋅、137億噸鉬和137億噸鋁?？梢哉f，地球陸地上有的，海洋里都有，而且有許多是陸地上蘊藏不多，而又難于提取的稀有元素，如鍶、鈾、銣、鋰、鋇等。這些化學(xué)元素都是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防上的重要資源?，F(xiàn)在已在海底勘探和開發(fā)的礦產(chǎn)有：天然氣、石油、煤、銅、鐵、硫、砂、錳等數(shù)十種。估計海底石油可開采儲量達(dá)一千多億噸。在海水所含的各種化學(xué)元素及礦物中，數(shù)量最大的是食鹽，即氯化鈉。據(jù)計算，1立方千米海水中，含有近3千多萬噸氯化鈉。現(xiàn)在，全世界每年生產(chǎn)海鹽1億噸。如果按照這個數(shù)字消費，海洋里的鹽可用5億年!近年來，從海水里直接提取鎂、鈾、碘、溴都取得成功。鎂是制造飛機(jī)、輪船、汽車的重要材料，海水中鎂含量可用一千萬年以上。溴在陸地上比較少見，絕大部分都儲藏在海洋里。[講述]我國海水綜合利用技術(shù)日臻成熟，海水制鹽是我國從海水中提取化學(xué)資源最早的產(chǎn)業(yè)，此外，氣態(tài)膜法提溴、海水提鉀、海水鎂鹽晶提取等都取得了階段性進(jìn)展，突破了關(guān)鍵技術(shù)，尤其是海水提取磷酸二氫鉀、碳酸鉀、硝酸鉀三元復(fù)合肥以及人工合成鉀高效吸附劑的研究工作進(jìn)展順利，為我國開辟新的優(yōu)質(zhì)無氯鉀肥來源，打下了堅實的基礎(chǔ)。[科學(xué)探究]1、如何將海水中的溴離子變成溴單質(zhì)？并設(shè)計方案。2、如何證明海帶中有碘離子？[板書]2、海水中提取溴和碘。[小組探討]老師參與并引導(dǎo)。[實驗4-2]海帶成分中碘的檢驗，按課本要求做實驗。[展示]優(yōu)秀探究方案：海帶成分中碘的檢驗（見教案后資料）。[例題]海水提溴的過程是：提取NaCl后的濃縮鹵水中，通入過量Cl2反應(yīng)后，用空氣吹出溴蒸氣，用熱堿液吸收后，再加入H2SO4酸化，經(jīng)蒸餾可得液溴。(1)濃縮鹵水中通入Cl2的離子反應(yīng)為。(2)用空氣吹出Br2并用熱堿液吸收的目的和化學(xué)反應(yīng)是。(3)用H2SO4酸化的原理是。(4)生產(chǎn)所用Cl2、NaOH的主要來源是。[講解](1)濃縮鹵水中含有低濃度NaBr，通入Cl2時發(fā)生的離子反應(yīng)是：Cl2＋2Br-＝Br2＋2Cl—(2)通過上面置換反應(yīng)得到的Br2的濃度很低，難以收集，用空氣吹出Br2后用熱堿液吸收，使溴得到富集，這個反應(yīng)的離子方程式是：3Br2＋6OH—=5Br-＋BrO3—＋3H2O(3)在H2SO4酸性下，Br-與BrO3-間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，重新生成Br2(高濃度)5Br-＋BrO3—＋6H+＝3Br2＋3H2O經(jīng)蒸餾可得液溴。(4)生產(chǎn)所用Cl2和NaOH可由電解飽和食鹽水制得。這個電化學(xué)反應(yīng)方程式是：[講述]在工業(yè)中，海水提溴可以與其他生產(chǎn)過程結(jié)合起來，如利用在電廠冷卻的循環(huán)海水，將海水淡化的副產(chǎn)物冷卻等，以提高經(jīng)濟(jì)效益。[投影]根據(jù)圖4-5講解海水綜合利用。[學(xué)生閱讀]海水的其他應(yīng)用[板書]3、海水的其他應(yīng)用：提取鈾和重水、開發(fā)海洋藥物、利用潮汐能、波浪能等。[學(xué)生自學(xué)]科學(xué)視野-自然資源的開源與節(jié)流。[匯報]感想。[課堂練習(xí)]1.水資源非常重要聯(lián)合國確定2022年為國際淡水年，下列關(guān)于水的說法中錯誤的是cA．蒸餾是海水淡化的方法之一B．淡水的密度小于海水的密度C．融化的雪水中礦物含量比深井水中的少D．0℃以上，溫度越高，水的密度越小2．海洋占地球表面積的3/4，它能對地球生態(tài)環(huán)境起調(diào)節(jié)作用，同時也蘊藏著豐富的物質(zhì)資源。（1）據(jù)測算，地球上的氧氣90%來自于藻類植物的光合作用，而環(huán)境污染的加劇，使海洋表層的浮游植物大量死亡，從而進(jìn)一步加劇溫室效應(yīng)，這是由于大量浮游植物的死亡會使大氣中的增加所致。（2）我國首創(chuàng)的鋁、空氣、海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。上述新型電池為負(fù)極。 參考答案：1、C2、（1）CO2（2）Al[小結(jié)]略[作業(yè)]P853

[板書計劃]二、海水資源的開發(fā)和利用1、海水淡化、海水循環(huán)冷卻。2、海水中提取溴和碘。3、海水的其他應(yīng)用：提取鈾和重水、開發(fā)海洋藥物、利用潮汐能、波浪能等。[附優(yōu)秀探究實驗方案設(shè)計]海帶成分中碘的檢驗一、實驗儀器燒杯、試管、坩堝、坩堝鉗、鐵架臺、三角架、泥三角、玻璃棒、酒精燈、量桶、膠頭滴管、刷子、漏斗、濾紙、火柴、剪刀二、實驗藥品干海帶、過氧化氫溶液（H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%）、稀硫酸溶液（3mol/L）、NaOH溶液、酒精、淀粉溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%）、CCl4、食用碘鹽、硝酸銀溶液、稀硝酸三、實驗步驟取10g食用干海帶，用刷子把干海帶表面附著物刷凈，不要用水洗。將海帶剪碎，用酒精潤濕放入瓷坩堝中，把坩堝置于泥三角上。2用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝，至海帶完全燒成炭黑色灰后，停止加熱，自然冷卻。3.將坩堝內(nèi)海帶灰放至小燒杯中，再加入15mL蒸餾水，不斷攪拌，煮沸4min～5min，使可溶物溶解，10分鐘后過濾。4.將濾液分成四份放入試管中，并標(biāo)為1、2、3、4號。在1號試管中滴入6滴稀硫酸后，再加入約3mLH2O2溶液，觀察現(xiàn)象。滴入1%淀粉液1—2滴，觀察現(xiàn)象。5.在2號試管中加入2mL新制的飽和氯水，振蕩溶液，觀察現(xiàn)象。2分鐘后把加入氯水的溶液分成兩份。其中甲中再滴入1%淀粉液1—2滴，觀察現(xiàn)象。乙溶液中加入2mLCCl4，振蕩萃取，靜置2分鐘后觀察現(xiàn)象。6.向加有CCl4的溶液的試管中加入NaOH溶液10mL，充分振蕩后，將混合溶液倒入指定的容器中。加入氫氧化鈉目的是吸收溶解在CCl4中的碘單質(zhì)，把剩余溶液倒入指定容器防止污染環(huán)境。7.在3號試管中加入食用碘鹽3g，振蕩使之充分溶解后滴入6滴稀硫酸。在滴入1%淀粉液1—2滴，觀察現(xiàn)象。8.在4號試管中加入硝酸銀溶液，振蕩，再加入稀硝酸溶液。觀察實驗現(xiàn)象。9.取用三種不同產(chǎn)地的海帶產(chǎn)品重復(fù)上述實驗。實驗討論：1、實驗前為什么要用刷子而不能用水洗食用干海帶？2、為什么要用新制氯水與濾液反應(yīng)？加入氯水多了為什么不行？3、為什么要向2號乙中加入NaOH溶液？4、號中加入碘鹽和稀硫酸的反應(yīng)原理是什么？5、能否用焰色反應(yīng)鑒定海帶中存在的是NaI還是KI？四、實驗現(xiàn)象及分析試管號加入試劑實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論1號稀硫酸、H2O2、淀粉液溶液立刻由褐色變成藍(lán)色通過利用化學(xué)反應(yīng)原理2I-+2H++H2O2=I2+2H2O由淀粉溶液變藍(lán)可知有碘單質(zhì)生成證明海帶中有碘元素2號甲新制的飽和氯水、1%淀粉液溶液立刻由褐色變成藍(lán)色利用化學(xué)反應(yīng)：2I-+Cl2=I2+2Cl-通過置換反應(yīng)生成碘單質(zhì)溶液變藍(lán)證明海帶中存在碘離子試管號加入試劑實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論2號乙新制的飽和氯水、CCl4溶液分成兩層上層為接近無色，下層CCl4呈現(xiàn)紫紅色利用化學(xué)反應(yīng)2I-+Cl2=I2+2Cl-通過置換反應(yīng)利用萃取現(xiàn)象證明生成碘單質(zhì)海帶中存在碘離子3號食用碘鹽、稀硫酸、1%淀粉液溶液立刻由無色變成藍(lán)色利用化學(xué)反應(yīng)：5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O由碘鹽中存在KIO3和反應(yīng)原理可知海帶中存在碘元素主要以碘離子形式存在4號硝酸銀溶液、硝酸溶液溶液中產(chǎn)生白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不消失原想利用反