資源簡介

第八單元　海水中的化學
第一節　海洋化學資源
設計說明 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 【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、動力資源和生物資源等。 2.了解海水及海底蘊藏的主要物質，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。 【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。 【情感、態度和價值觀】 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。 重點難點 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。 教學方法 自學、討論、講述，實驗探究相結合。 教具、學具 多媒體； 實驗器材：酒精燈、試管、單孔塞、玻璃導管、鐵架臺（帶鐵夾）、膠頭滴管、鹽水、硝酸銀溶液。 授課時數 1課時 教學過程 導入新課 同學們好！問大家一個小問題：你喜歡大海嗎？ 大海不僅美麗，還是人類巨大的資源寶庫，蘊藏著豐富的資源。那么海洋中有哪些資源呢？人類是如何開發利用海洋資源的？今天，我們來學習第一節海洋化學資源。 講授新課 1.海水中的物質 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％；海水含有的陽離子主要有鈉、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主要有氯離子、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，海水中含量最多的鹽是氯化鈉，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 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？ 大海被稱為“藍色的寶庫”，人類能從海水中提取元素來制備多種對我們有用的物質。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。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。 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）2Mg（OH）2↓+CaCl2（復分解反應） Mg（OH）2+2HClMgCl2+2H2O（復分解反應） MgCl2Mg+Cl2↑（分解反應） 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，再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】 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？ 海水中氯化鎂的含量很低，要設法使之富集。 制取過程中加入石灰乳的目的是什么？ 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 導讀思考題，指導學生看書討論： 海底蘊藏著哪些礦物資源？ 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。 “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？ “可燃冰”即天然氣水合物，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”。 缺點：難以開采和運輸，一旦泄漏會增強溫室效應。 什么是錳結核？錳結核里主要含有哪些元素？ 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。全球總儲量豐富，在30 000億噸以上。 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）防止污染的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：絕大部分是咸水，可供人類使用的淡水僅占地球總水量的0.3％，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？ 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）。 如何淡化海水？ （教師演示，媒體出示，學生觀察、記錄、思考、分析） 實驗步驟實驗現象實驗結論按如圖所示組裝儀器，并檢查裝置的氣密性 （1）若導管口沒有明顯現象 （2）若導管口有氣泡冒出裝置漏氣 裝置不漏氣向大試管中加入5～10 mL海水，塞好橡皮塞，用酒精燈加熱大試管中的水沸騰，小試管內收集到液體往小試管里的冷凝水中滴入幾滴硝酸銀溶液無沉淀生成（或無明顯現象）得到的水中不含氯離子
得出結論：將海水蒸餾可以得到淡水。 若采用冷凝管，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。） （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。） 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） 指導學生閱讀課本第34頁膜法和多級閃急蒸餾法淡化海水。 【投影】 多級閃急蒸餾流程 膜法淡化海水裝置 【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） 當堂達標 1.下列有關海洋資源的說法不正確的是（　　） A.海水中溶有大量的鹽 B.人類從海水中提取用途廣泛的金屬鎂 C.海底蘊藏豐富的煤、石油，沒有天然氣和“可燃冰” D.海底蘊藏著多金屬結核，也稱錳結核 答案：C 2.下列所示的從海水中提取鎂的過程所發生的化學變化，涉及的基本反應類型是（　　） A.化合反應 B.分解反應 C.復分解反應 D.置換反應 答案：BC 3.為了區別海水和淡水，可分別加入下列哪種試劑（　　） A.澄清石灰水 B.硝酸銀溶液 C.酚酞試液 D.石蕊試液 答案：B 4.下列操作不能用來淡化海水的是（　　） A.過濾 B.使海水結冰脫鹽 C.加熱蒸餾 D.多級閃急蒸餾 答案：A 5.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　　　　　　　　　　　　　　　　　。 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）稀鹽酸 （4）MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑ 板書設計 第八單元　海水中的化學 第一節　海洋化學資源 1.海水中的物質： 從海水中提取鎂的三個步驟；MgCl2+Ca（OH）2Mg（OH）2↓+CaCl2（復分解反應） Mg（OH）2+2HClMgCl2+2H2O （復分解反應） MgCl2Mg+Cl2↑（分解反應） 2.海底礦物：（1）可燃冰：CH4+2O2CO2+2H2O （2）錳結核 3.海水淡化：（1）膜法 （2）多級閃急蒸餾法 檢驗海水原理：NaCl+AgNO3AgCl↓+NaNO3 教學反思

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