資源簡介

第八單元 海水中的化學
單元內容概述
本單元在設置上通過海洋這個巨大的資源寶庫，為學生開拓了一個新的廣闊的化學背景，使學生掌握一些必需的基礎知識的同時，初步了解海洋中蘊藏的豐富資源及其利用，體驗科學的研究方法，逐步樹立正確的資源觀和環境觀，體現出“從生活走進化學，從化學走向社會”的課程理念。本單元將探究海洋化學資源的開發和利用；如何使海水中的化學元素轉化為對我們有用的物質（如Mg的制取）；如何使海水淡化及海底礦物的開發和利用；明確海水曬鹽的原理及利用海水制純堿的原理；同時本單元還將探究純堿的化學性質及一些常見飽和溶液的配制與蒸發結晶；海水淡化和粗鹽的提純。學生在學習本單元知識時，多數概念比較抽象，在現實生活中比較難接觸到，需要教師比較多的聯系實際生活的例子。
化解知識的難度，讓學生更容易理解。
單元教學目標
1.運用圖示、列表等方式認識海洋中蘊藏著豐富的資源，認識合理開發海洋資源與保護海洋環境的辯證關系。通過對海水淡化的實驗探究，學會蒸餾法分離
物質，認識海水淡化的可行性，進一步樹立資源意識。
2.了解海水“曬鹽”的過程，認識飽和溶液、結晶等概念。認識溶解度的含義，繪制溶解度曲線。探究哪些因素影響固體物質在水中的溶解限量，初步學會合理控制實驗條件。
3.學會粗鹽提純的實驗方法。了解食鹽在生產、生活中的重要用途。
第一節 海洋化學資源
本節內容從海水中溶有的物質開始深入到海底蘊藏的礦物資源，體現了認識事物的全面性和完整性，并以大量的圖片資料生動地再現了人們對海洋資源的開發和利用的現狀，同時不忘記告誡人們：在開發海洋資源的同時，也要保護好人類共同擁有的海洋資源，以強化學生的環保意識。本節內容的重點是關于海水提鎂和海水淡化的基本原理。對于海水提鎂，重要的是要引導學生知道富集的方法在化學中的應用。關于海水淡化，一方面讓學生了解淡化的主要方法，另一方面要培養學生的實驗探究能力，從中滲透節水意識的培養。
【教學目標】
1.知識與技能
（1）知道海洋是人類天然聚寶盆，蘊藏著豐富的資源，能說出海洋資源包括化學資源、礦產資源、動力資源、生物資源。
（2）了解海水及海底所蘊含的主要物質，掌握海水提取鎂的方法。
（3）通過對海水淡化實驗的探究，知道蒸餾法是淡化海水最常用的方法。
2.過程與方法通過自學，學會看圖、賞圖、理解圖。通過活動探究，了解海洋資源的種類及開發利用的方法，培養學生的分析、解決問題的能力。
3.情感、態度與價值觀認識海洋資源的開發對人類社會進步所起的重要作用，認識合理進行海洋開發、保護海洋環境的重要性，培養學生關注社會和人類生存環境的社會責任感。
【教學重點】
海洋中蘊藏著豐富的資源；海水提取鎂的基本原理；海水淡化的基本原理。
【教學難點】
對淡化后海水的鑒別方法。
【教學準備】
多媒體、可燃冰視頻資料（可從網上下載）、導讀思考題。實驗儀器、藥品：酒精燈、試管、單孔塞、玻璃導管、鐵架臺(帶鐵夾)、膠頭滴管、海水、硝酸銀溶液。
一、導入新課
我們常把大海比作故鄉，比作母親，它就像一個搖籃，孕育了我們的成長，它是人類千萬年來取之不盡、用之不竭的巨大資源寶庫。同學們，你知道海洋中有哪些資源嗎？（學生回答：鹽、魚、石油、天然氣、潮汐能……）海洋中還蘊藏著哪些寶藏呢？今天我們就來學習《海洋中的化學》。（板書）。
二、推進新課
1.海水中的物體
活動1 感知海水中的物質
我們都知道海水是又苦又澀的，海水中除了水之外，還含有哪些物質呢？下面請觀察這幅圖片（播放幻燈片），看能得出什么信息？（學生回答：海水中水占９６.5%，溶解的鹽占３.5%；海水含有的陽離子有鈉、鎂、鈣、鉀四種金屬離子，其中含量最高的是鈉離子，其次是鎂離子；海水中含有的陰離子有氯離子、硫酸根離子兩種，其中含量最高的是氯離子。）這些離子可構成哪幾種物質呢？
海水中溶解了大量的鹽，請看課本第30頁，閱讀第二段。從海水中各離子的含量上來看，海水中含量最多是氯化鈉，其次是氯化鎂。我們利用海水中含有的各種元素，可以制備對我們有用的物質。
活動2 感知如何從海水中提取金屬鎂
【提問】鎂具有“國防元素”之稱，而海洋中又含有豐富的鎂元素，我們如何從海水提取鎂呢？
【講解】大海被稱為“藍色的寶庫”，人類能從海水中提取多種元素來制備對我們有用的物質。飛機、艦艇、導彈、飛船，都要求制造的材料既要堅硬，又要輕盈，而且還要耐熱。什么材料能達到這種要求呢？鎂鋁合金和鎂鋰合金目前是最佳選擇。第一次世界大戰期間，全世界鎂的年產量為戰前的10倍，戰后又開始回落。可見，鎂的生產與戰爭密切相關，因而被譽為“國防金屬”。此外，鎂在冶金、照明、醫藥上也大有作為。目前世界上鎂的產量有60％來自海洋。
【投影演板】觀看大屏幕上提取金屬鎂的工藝流程，試寫出在海水中提取金屬鎂涉及到的化學反應？想一想它們各屬于哪些基本反應類型？
（1）海水提鎂反應原理
MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2（復分解反應）
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O（復分解反應）
MgCl2通電Mg+Cl2↑（分解反應）
【講解】從海水中提取鎂鹽，通常將石灰乳加入海水或者鹵水中，沉淀出氫氧化鎂，與鹽酸反應生成氯化鎂，電解熔融狀態的氯化鎂，就可制得金屬鎂。
【討論交流】
【師】海水中本來就有氯化鎂，為什么還要經過這些反應步驟提取呢？
【生】海水中氯化鎂的含量很低，要設法使之富集。
【師】制取過程中加入石灰乳的目的是什么？
【生】目的：①將海水或鹵水中的氯化鎂轉化為沉淀，使鎂元素富集。②除去氯化鈉等雜質。
2.海底礦物
活動3 感知海底礦物
【出示】導讀思考題，指導學生看書討論：
【師】海底蘊藏著哪些礦物資源？
【生】海底蘊藏著數百種礦產資源。例如：石油、天然氣、煤礦、可燃冰、砂礦和砂礫、多種金屬結核等礦物。
【師】“可燃冰”是什么？為什么“可燃冰”被譽為21世紀能源？目前為什么還沒有對“可燃冰”進行大規模的開采？
【生】可燃冰：天然氣水合物是由天然氣和水在低溫、高壓的條件下形成的冰狀固體，因其極易燃燒，故被稱為“可燃冰”。
優點：高效、清潔（即產生能量多，污染小），被譽為“未來能源”、“21世紀能源”。
【投影】可燃冰的燃燒
缺點：難以開采和運輸，一旦泄漏會增強溫室效應。
【講解】①煤、石油、天然氣三大化石燃料的大量燃燒造成“溫室效應”。如何控制“溫室效應”：減少化石燃料的大量使用，開發新能源，大力植樹造林。
②可燃冰：是一種化合物,CH4·8H2O。
③天然氣：主要成分為甲烷，是最簡單的有機物。天然氣因具有可燃性，與空氣混合點燃易爆炸。
④煤：因含S等雜質多，大量燃燒易形成酸雨。
【師】什么是錳結核？錳結核里主要含有哪些元素？
【生】多金屬結核，也稱錳結核，含有錳、鐵、鎳、銅、鈷、鈦等20多種金屬元素。全世界儲量豐富，約30000億噸。
【投影】
【信息整理2】閱讀“海底礦物”，觀察“海洋礦產資源”圖片，可以看出海底蘊藏著哪些礦物資源？
（1）海洋中的主要資源：
化學資源（海水中含有的各種物質）
礦產資源（海底存在的各種礦藏）
動力資源（如潮汐能）
生物資源（各種海洋生物）
（2）海洋污染：
▲陸源污染（工業廢水、廢渣的排放；生活污水、垃圾、農藥的排放）
▲海上污染（船舶、油船排放的廢水和廢物；意外漏油、溢油、井噴等事故造成的污染）
（3）防止污染措施為海洋環境立法、建立海洋自然保護區、加強海洋環境監測。
3.海水淡化
活動4 通過海水淡化探究感受海水淡化的方法不同
【過渡】其實我們從海水中獲得的不僅僅是一些鹽類，海水中含量最高的是什么物質？（學生回答：水占96.5%）也許有的同學會說我們地球有71%的面積被水所覆蓋，還缺水嗎？（學生回答：97%以上是咸水，只有2.53%是淡水，可供利用的僅占１％，況且污染嚴重，浪費嚴重……）我們應采取什么方法來解決淡水危機呢？
【板書】3.海水淡化
【投影】
【講解】可供人類使用的淡水不到總水量的1%。
【過渡】通過問題引發學生對海水淡化的思考。
1.地球上的水資源很豐富，為什么淡水日益短缺？
2.人們采用什么方法解決淡水危機問題？
3.用什么方法能除去海水中的鹽得到淡水？
【講解】海水淡化的方法一——蒸餾法：蒸餾是分離混合物的一種方法，它是靠達到“沸點”而蒸發出氣體，然后通過冷凝變為液體，其過程是物理變化的過程（狀態改變）。
【提問】如何淡化海水？
【演示】（教師演示，媒體出示，學生觀察、記錄、思考、分析）
得出結論 通過上述實驗探究，你得出的結論是將海水蒸餾可以得到淡水。
【交流】為什么自來水（或冷卻水）要下端進，上端出？（學生回答逆流慢，可與水蒸氣充分進行熱交換，冷凝效果好。）
【討論】（1）為使水蒸氣的冷凝效果更好，你認為應對實驗裝置做哪些改進？
從以下方面考慮：
①進一步延長水蒸氣在導管中的滯留時間（如適當延長導管）
②可以使用冷凝劑通過管壁進行熱交換（如在導管外壁包冷毛巾）
③可將收集水的試管放入盛有冷水的燒杯中④可使用冷凝管
（2）怎樣檢驗小試管中得到的冷凝水是否是淡水？（向小試管里的冷凝水中滴加硝酸銀溶液和稀硝酸，如果沒有產生白色沉淀，說明是淡水。）
【講解】海水淡化的方法二——多級閃急蒸餾法（70%的淡化海水是用此法生產的）
【閱讀】指導學生閱讀P34膜法和多級閃急蒸餾法淡化海水
【投影】
【講解】海水淡化的方法三——結晶法：在海水中加入極易揮發的物質——丁烷，丁烷揮發帶走海水的熱量使海水結冰，從而使水與鹽分離，這和冰箱的制冷原理是一樣的。
【講解】海水淡化的方法四——膜法
【投影】
【討論】
（1）淡化膜有什么作用？（只允許水分子通過而不允許鹽的離子通過）
（2）右側溶液組成在加壓前后發生了哪些變化？（分別從溶質、溶劑、溶液質量和溶質的質量分數方面比較）
三、典例剖析
例 鎂是一種用途很廣泛的金屬材料，目前世界上60%的鎂從海水中提取，主要提取步驟如圖所示：
（1）為了使MgCl2轉化為Mg(OH)2，試劑①可以選用 ，要使MgCl2完全轉化為沉淀，加入試劑①的量應 ，驗證MgCl2已完全轉化為Mg(OH)2沉淀的方法是 。
（2）加入試劑①后，能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是 。
（3）試劑②可以選用。
（4）無水MgCl2在熔融狀態下，通電后會產生Mg和Cl2，該反應的化學方程式為 。
【解析】此題是利用酸、堿、鹽發生復分解反應的規律，解決工農業生產中遇到的問題。根據鹽與堿反應生成堿這一規律可以得出加入的試劑①是可溶性或微溶性堿，因此試劑①一般選用Ca(OH)2；而且必須過量，以確保鎂離子全部轉化為沉淀。過濾后向濾液中加入氫氧化鈣溶液，如果沒有沉淀生成，則證明MgCl2已完全轉化為Mg(OH)2沉淀。由于Mg(OH)2屬于堿，可以加入鹽酸，反應生成MgCl2；將溶液與不溶性的Mg(OH)2分離的操作方法是過濾。
【答案】（1）Ca(OH)2過量取濾液，加入少量Ca(OH)2溶液若沒有白色沉淀生成，則證明MgCl2已完全轉化為Mg(OH)2
（2）過濾
（3）鹽酸
（4）MgCl2通電Mg+Cl2↑
（熔融）
四、課堂小結
【提問】本課知識中，海水提鎂和海洋資源開發、利用及保護知識你掌握了嗎？
【小結】學習本課知識時要注意以下兩點：
1．①以海水為原料制備Mg的有關化學方程式的書寫，電解的是熔融MgCl2，而不是溶液；②“可燃冰”的形成及優點，不可把可燃冰當成甲烷或冰，也不要認為冰可以燃燒。
2．天然氣水合物是不是最理想的燃料呢？雖然它燃燒產生的熱量高、燃燒后無殘渣留下，相對“煤”等燃料，優點很大，被譽為“未來能源”，但其燃燒后生成CO2，易造成溫室效應，因此最理想的燃料是H2。
五、布置作業
1.完成本課時相關練習。
2.課本P34“挑戰自我”1、2、3題。
教材習題解答
挑戰自我（P34）
1.C【解析】可燃冰是天然氣水合物的俗稱，它是一種天然氣和水在低溫、高壓條件下結合形成的冰狀白色固體物質。
2.海洋污染資源:工廠污水、生活污水、塑料垃圾、海上石油的泄露。
海洋保護措施：建立海洋預禁機制、排入海洋污水凈化、隨時檢測海洋輪船。
3.除去雜質，濃縮氯化鎂。將MgCl2富集起來，除去其它雜質
【解析】海水中氯化鎂的含量少，但與氫氧化鈣反應后生成氫氧化鎂，再與鹽酸反應生成純凈的氯化鎂，相當于濃縮了一樣。
第一節 海洋化學資源
一、海水中的物質
鎂的制取：MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
MgCl2通電Mg+Cl2↑
二、海底礦物
石油、天然氣、煤
天然氣水合物
多金屬結核
其他
三、海水淡化
學生已經知道的：從海水中可以獲取海洋生物，可以得到食鹽等，但他們一般不會從開發和利用海洋資源的角度去思考海洋問題，更不會想到海水淡化和海水提鎂是用化學方法解決生活問題。學生還想知道海水和海底所蘊含的主要物質,海水淡化的方法。
學生還存在的思維障礙：海水中本來就含有氯化鎂，為何還要經過一系列化學反應制取氯化鎂？因此，教學中要充分利用信息技術與學科教學有效整合，通過海洋資源震撼的視頻資料，使學生對本節課的內容產生濃厚的興趣，進而深刻體會化學在資源開發和利用中的重要價值。其次，要使學生認識到由于海水中氯化鎂的含量很低，人們要想得到它，就要設法使鎂元素富集。
圖片是一種重要的信息傳遞方式和途徑。教學中注重對學生“識圖”能力的培養，提高學生從插圖中獲取信息的能力。

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