高中化学第一节 开发利用金属矿物和海水资源第二课时教学设计

单元（章节）课题

第四章  第一节海水资源(第2课时)

本节课题

海水资源

课标要求

以金属矿物、海水等自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用，认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。

三维目标

知识与技能：1、帮助学生认识和体会海水资源开发和利用中的意义和作用

2、提示化学与可持续发展的重要关系

3、树立资源保护意识及合理开发意识

4、初步培养自主查阅资料的能力

 过程与方法：1、自主学习、培养学生自学能力

2、活动探究，通过了解海洋资源的类型，海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力，比较能力

情感态度与价值观：1、帮助学生树立节约资源，爱护环境，变废为宝等意识

2、通过金属矿物及海水资源的开发利用两个专题，使学生热爱自然，热爱化学

教材分析

化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时,应该注意到这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。这是贯穿本章始终的核心观念。本章作为高中必修模块的结尾，不仅对于学生总结复习很重要，而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来升学和就业方向都可能会产生一定的影响。

学情分析

    本届学生，学习习惯不好，缺乏学习兴趣和目标，动手动脑能力较差。大多数学生的理解、归纳和想象能力还比较低，对化学现象和知识的理解、判断、分析和推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性。更难堪的是思想惰性普遍。

教学重难点

教学重点：了解化学方法在海水资源开发中的作用

教学难点：海水资源的合理开发及综合应用.

提炼的课题

海水资源

教学手段运用

教学资源选择

实验、PPT、练习册

教    学    过   程

教师个性化修改

【引课】海洋是生命的摇篮，海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源。加强对海水（包括苦咸水）资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地区淡水危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战略的重要保证。

【板书】第二课时 海水资源的开发和利用

一、海水中蕴藏的资源及其开发意义

【讲解】海洋水资源：海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占全球总水量的97％。

化学资源：含元素80多种，海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的100多种化学元素，在海水中已找到80多种，其中70多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有４亿亿吨，镁约有1800万亿吨，钾有500万亿吨，溴约有90万亿吨，核燃料约40亿吨－50亿吨。海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为“元素的故乡”。

【讲解】海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。例如，铀和重水目前是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型能源。

【板书】1、海水资源的利用：

【讲解】海水的综合利用，主要有：1.海水中水资源的利用海水的淡化（咸水淡水）

2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）

【讲解】海洋占地球表面的71%，总面积约3.6亿平方千米。海水资源的利用。主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。

【板书】2、海水的淡化

【讲解】海水淡化：是指从海水中获取淡水的技术和过程。海水淡化方法在20世纪30年代主要是采用多效蒸发法；20世纪50年代至20世纪80年代中期主要是多级闪蒸法（MSF），至今利用该方法淡化水量仍占相当大的比重；20世纪50年代中期的电渗析法（ED）、20世纪70年代的反渗透法（RO）和低温多效蒸发法（LT-MED）逐步发展起来，特别是反渗透法(RO)海水淡化已成为目前发展速度最快的技术。

【板书】（1）海水淡化的途径:

从海水中提取淡水；从海水中分离出盐

（2）海水淡化的方法:

蒸 馏 法（最先使用，技术成熟，但成本高）

电渗析法（成本低，但未能大量生产）

离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）

【投影】海水蒸馏原理示意图：

【讲解】蒸馏法海水淡化技术研究已有几十年的历史。天津大港电厂引进两台3000立方米/日多级闪蒸海水淡化装置，于1990年运转至今，积累了大量宝贵经验。低温多效蒸馏海水淡化技术经过"九五"科技攻关，作为"十五"国家重大科技攻关项目正在青岛建立3000吨/日的示范工程。

【板书】二、海水中的化学资源

(一)海水中含有的各种元素的特点：

种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。

(二)从海水中提取物质的方法

1、从海水中提取食盐的主要工艺流程：

从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。

【投影讲解】

（1）海水制盐——生产NaCl

(2) NaCl的水溶液制NaOH

2NaCl+2H2O 2NaOH + Cl2 ↑+H2 ↑

(3)制漂白剂：

2NaOH + Cl2  = NaCl + NaClO+H2O

【思考与交流】实验方案设计：从海水中提取镁元素得到单质镁

【投影小结】

工业制镁的流程：

【板书】2、从海水中提取镁原理：

MgCl2+ Ca(OH)2 = Mg(OH)2 ↓+ CaCl2

Mg(OH)2 + 2HCl  = MgCl2 + H2O   

MgCl2 Mg + Cl2 ↑

【科学探究】1、如何将海水中的溴离子变成溴单质？并设计方案。

【投影】

【投影小结】从海水中提取溴的主要工艺流程

①用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：

2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl

③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，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：Br2+SO2 +2H2O =2HBr+H2SO4

④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气： 2HBr+Cl2=2HCl+Br2

⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。 

【板书】3、从海水中提取溴

2 NaBr + Cl2 =2 NaCl  + Br2

Br2 +  SO2  + 2H2O  = 2HBr + H2SO4

2HBr + Cl2 =  2HCl + Br2

【科学探究】如何证明海带中有碘离子？

【板书】4、从海水中提取碘

［投影实验］海带成分中碘的检验

一、实验仪器  烧杯、试管、坩埚、坩埚钳、铁架台、三角架、泥三角、玻璃棒、酒精灯、量桶、胶头滴管、刷子、漏斗、滤纸、火柴、剪刀

二、实验药品 干海带、过氧化氢溶液（H2O2的质量分数为3%）、稀硫酸溶液（3mol/L）、、酒精、淀粉溶液（质量分数为1%）、CCl4

三、实验步骤

1、取10g食用干海带，用刷子把干海带表面附着物刷净，不要用水洗。将海带剪碎，用酒精润湿放入瓷坩埚中，把坩埚置于泥三角上。

2、用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全烧成炭黑色灰后，停止加热，自然冷却。

3、将坩埚内海带灰放至小烧杯中，再加入15mL蒸馏水，不断搅拌，煮沸4min～5min，使可溶物溶解，10分钟后过滤。

4、将滤液中滴入6滴稀硫酸后，再加入约3mLH2O2溶液，观察现象。滴入1%淀粉液1—2滴，观察现象。

5、向溶液中加入2mLCCl4，振荡萃取，静置2分钟后观察现象。并向滤液中加入1%的淀粉溶液,观察现象

9、将萃取后的CCl4溶液蒸馏得到碘单质

实验讨论：

1、实验前为什么要用刷子而不能用水洗食用干海带？

2、为什么要用新制氯水与滤液反应？加入氯水多了为什么不行？

3、为什么要向2号乙中加入NaOH溶液？

4、能否用焰色反应鉴定海带中存在的是NaI还是KI？

五、实验最终结论

化学实验的操作和实验现象，证明海带中存在的碘元素主要形式为碘离子，因为查找资料可知卤族单质化学性质活泼，碘单质在自然界里没有游离态形式存在。可知海带中碘主要以NaI形式存在。

【投影】根据图4-5讲解海水综合利用。

【学生阅读】海水的其他应用

【板书】5、海水的其他应用：提取铀和重水、开发海洋药物、利用潮汐能、波浪能等。

【学生自学】科学视野-自然资源的开源与节流。

【小结]】我国海水综合利用技术日臻成熟，海水制盐是我国从海水中提取化学资源最早的产业，此外，气态膜法提溴、海水提钾、海水镁盐晶提取等都取得了阶段性进展，突破了关键技术，尤其是海水提取磷酸二氢钾、碳酸钾、硝酸钾三元复合肥以及人工合成钾高效吸附剂的研究工作进展顺利，为我国开辟新的优质无氯钾肥来源，打下了坚实的基础。

【自我评价】

1. 水资源非常重要联合国确定2003年为国际淡水年，下列关于水的说法中错误的是c

A．蒸馏是海水淡化的方法之一

B．淡水的密度小于海水的密度

C．融化的雪水中矿物含量比深井水中的少

D．0℃以上，温度越高，水的密度越小

2．海洋占地球表面积的3/4，它能对地球生态环境起调节作用，同时也蕴藏着丰富的物质资源。

（1）据测算，地球上的氧气90%来自于藻类植物的光合作用，而环境污染的加剧，使海洋表层的浮游植物大量死亡，从而进一步加剧温室效应，这是由于大量浮游植物的死亡会使大气中的                    增加所致。

（2）我国首创的铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以海水为电解质，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。上述新型电池         为负极。             

课堂检测内容

练习册P52。

课后作业布置

课后练习：课时作业（15）

预习内容布置

苯的结构和性质