《海水資源的開發(fā)利用》教案

《海水資源的開發(fā)利用》教案一、教材分析“海水資源的開發(fā)利用”是《新課標(biāo)》必修課程主題5“化學(xué)與社會發(fā)展”中二級標(biāo)題“化學(xué)在自然資源和能源綜合利用方面的重要價值”的內(nèi)容。海洋約占地球表面積的71%，海洋資源的開發(fā)利用對人類生存和發(fā)展意義重大，可是海水中的物質(zhì)含量巨大但濃度很小，物質(zhì)的提取是一個極具挑戰(zhàn)性的課題。本節(jié)課主要是通過精選教學(xué)素材和應(yīng)用案例，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)的視角看待和解決實際問題，使學(xué)生體會化學(xué)對人類文明和社會發(fā)展的促進(jìn)作用。本節(jié)課在新人教版教材中位于第八章“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”的第一節(jié)“自然資源的開發(fā)利用”。與舊人教版相比，新人教版刪去了海水蒸餾原理示意圖和太陽能蒸發(fā)原理示意圖，把海帶提碘放在課后練習(xí)，增加了海水提溴工藝流程示意圖，主要是為了突出重點，重點探討如何運用化學(xué)方法獲取資源。一方面，通過不同價態(tài)溴元素的轉(zhuǎn)化與分離、提純，培養(yǎng)學(xué)生的粒子觀、元素觀和變化觀；另一方面，化工生產(chǎn)涉及的物質(zhì)的富集、循環(huán)利用、節(jié)約成本、安全高效、綠色環(huán)保等技術(shù)思想，能夠完整體現(xiàn)自然界物質(zhì)提取的一般流程和方法，有利于學(xué)生建立方法模型，形成從原料到產(chǎn)品的一般思路和方法，有利于學(xué)生逐步建立解決較為復(fù)雜的真實化學(xué)問題的思維框架。二、學(xué)情分析學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了海水制鹽的原理，在高一年級之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)完成了常見無機物相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，從海水中獲得的重要元素——鈉和氯是典型的金屬與非金屬元素，它們形成的化合物是重要的化工原料。物質(zhì)除雜、分離和提純等基本實驗方法，離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的知識，學(xué)生也基本掌握，只是運用理論知識來解決實際問題還不夠熟練。學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)了金屬礦物的開發(fā)利用，認(rèn)識到化學(xué)是冶金工業(yè)的重要依據(jù)，接著學(xué)習(xí)海水資源的開發(fā)利用，既是對已學(xué)知識的復(fù)習(xí)鞏固，更是培養(yǎng)學(xué)生運用知識、知識遷移能力的真實情境。素養(yǎng)目標(biāo)【教學(xué)目標(biāo)】1．能夠說出海水中富含的元素，了解目前海水中可以提取哪些資源，知道開發(fā)、利用海洋資源的重要性。2．通過了解海水淡化、海水制鹽的方法，進(jìn)一步加深對物質(zhì)分離和提純方法的理解。3．以海水提鎂、海水提溴為例，用化學(xué)視角找到物質(zhì)轉(zhuǎn)化、元素富集的途徑，從而認(rèn)識化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用過程中的作用和貢獻(xiàn)。4.通過海水提溴工藝流程圖的繪制和分析，形成工業(yè)提取物質(zhì)的一般思路和方法?！驹u價目標(biāo)】通過對“海水中有哪些可以利用的資源”的探討，診斷和發(fā)展學(xué)生對粒子觀的理解、收集信息和分析信息的能力。通過對海水制鹽、海鹽精制方法的討論，診斷和發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)分離和提純方法的理解。通過對海水提鎂、海水提溴的反應(yīng)原理的分析，診斷和發(fā)展學(xué)生對元素觀、變化觀的認(rèn)識和理解，能夠運用化學(xué)知識找到物質(zhì)轉(zhuǎn)化、元素富集方法的能力。通過海水提溴工藝流程圖的繪制，診斷和發(fā)展學(xué)生從具體思維到抽象思維的進(jìn)階程度、模型建構(gòu)的能力。四、教學(xué)重點、難點1．教學(xué)重點：以海水提鎂、海水提溴為例，用化學(xué)視角找到物質(zhì)轉(zhuǎn)化、元素富集的途徑。2．教學(xué)難點：海水提溴工藝流程圖的繪制，提煉形成工業(yè)提取物質(zhì)的一般思路和方法。五、教學(xué)方法1．討論法（海水提鎂、海水提溴的原理）2．歸納法（從海水提鎂、海水提溴的工業(yè)流程，提煉形成工業(yè)提取物質(zhì)的一般思路和方法。）教學(xué)設(shè)計思路七、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)思考我國海岸線總長度超過3.2萬公里，是一個陸海兼?zhèn)涞陌l(fā)展中大國，建設(shè)海洋強國是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國的重要組成部分。深圳地處華南沿海，肩負(fù)建設(shè)中國特色社會主義先行示范區(qū)、全球海洋中心城市的重任，我們身為未來的建設(shè)者，必須要關(guān)注海洋。思考：海水中有哪些可以利用的資源？海水中有哪些化學(xué)元素？海水中的元素有什么特點？播放視頻“地球上的海水資源”。觀看視頻，提取信息，把要點記錄下來。教師板書：“海水水資源的利用”“海水能源資源的利用”“海水化學(xué)資源的開發(fā)和利用”總結(jié)歸納海水資源有哪些。環(huán)節(jié)二：明確組成，分類提取海水淡化有哪些方法呢？教師板書：熱法、膜法等。同學(xué)們覺得將來海水淡化的發(fā)展方向會是哪種方法呢？閱讀課本，根據(jù)課本內(nèi)容和視頻知識總結(jié)。我們從海水得到食鹽是采取的化學(xué)方法還是物理方法？為什么？一般采用哪一種結(jié)晶的方法？我們知道海水蒸發(fā)得到的往往是粗鹽，因含有雜質(zhì)而苦澀難食？粗鹽精制鹽可以采用什么辦法？你知道古人沒有化學(xué)知識是用什么辦法解決雜質(zhì)問題的嗎？思考：粗鹽提純可以采用什么辦法？除雜時要注意什么問題？學(xué)生回答：食鹽一般采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法，因為氯化鈉的溶解度受溫度變化影響不大。環(huán)節(jié)三：任務(wù)驅(qū)動，學(xué)以致用任務(wù)1.海水提鎂。為什么要從海水中提取鎂？展示鎂的用途。根據(jù)金屬冶煉的方法，海水中提取鎂的反應(yīng)原理是什么?引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課的知識，從化學(xué)的視角選擇合適的冶煉方法。從苦鹵中得到氫氧化鎂，最佳的沉淀劑是什么物質(zhì)？展示幾種沉淀劑的價格。提示學(xué)生，在海邊就地取材，利用煅燒貝殼可以獲得氧化鈣，從而制得氫氧化鈣，可以有效降低生產(chǎn)成本。展示海水提鎂的實際工業(yè)流程，說明工業(yè)流程圖是實際工業(yè)過程的簡化模型。思考后回答：根據(jù)金屬冶煉的方法，要制取單質(zhì)鎂必須用電解法。得到鎂，一般是電解熔融氯化鎂。先要得到氫氧化鎂。學(xué)生根據(jù)成本選擇氫氧化鈣作為沉淀劑。完成課本106頁第6題，體會工業(yè)流程圖的基本框架和畫法。任務(wù)2.海水提溴。為什么要從海水中提取溴？展示溴的用途。海水提溴的核心問題是什么？如何實現(xiàn)Br—轉(zhuǎn)變?yōu)锽r2？第一步就已經(jīng)得到了溴單質(zhì)，后面的步驟是否多余？為什么要重復(fù)Br2轉(zhuǎn)變?yōu)锽r—，Br—轉(zhuǎn)變?yōu)锽r2？引出海水資源的開發(fā)利用從理論到實際還要解決一個重要問題：要使元素富集。思考：閱讀課本101頁。海水提溴各步的反應(yīng)原理是什么？根據(jù)課本內(nèi)容畫出海水提溴的工業(yè)流程圖。環(huán)節(jié)四：總結(jié)提升，思維建模總結(jié)提升，提煉自然界物質(zhì)提取的一般流程和方法。思考：從原料得到產(chǎn)品需要解決哪些問題？需要從哪些角度來思考？運用哪些知識？板書設(shè)計第八章第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用九、課堂測評1．下列哪種方法不能實現(xiàn)海水的淡化（）A．蒸餾法 B．電解法 C．電滲析法 D．離子交換法2．下列說法正確的是（）A．除去粗鹽中雜質(zhì)(Mg2+、SO42—、Ca2+)，加入的藥品順序為NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸B．海水提溴的流程：濃縮海水→氯氣氧化→通熱空氣吹出Br2→SO2還原→氯氣氧化→Br2C．海水曬鹽的原理是蒸餾D．無論是海水波浪發(fā)電還是潮汐發(fā)電，都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能3．在驗證海帶中含有碘元素的實驗操作過程中，下列操作不涉及的是ABCD4．從海水曬鹽后的母液中提取鎂，最基本的方法是往海水中加石灰乳，得到Mg(OH)2沉淀，將沉淀分離后再加入鹽酸變成MgCl2溶液；之后經(jīng)結(jié)晶、過濾、干燥、電解，即可得到金屬鎂。工藝流程如下：下列對從海水中提取鎂的有關(guān)說法正確的是()A．電解MgCl2溶液即可得到金屬鎂B．電解后得到的鎂應(yīng)在氮氣氛圍中冷卻C．上述從母液中提取鎂的變化過程中不存在分解反應(yīng)D．制備過程中產(chǎn)生的氯氣可以用來制備鹽酸，循環(huán)使用5．從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關(guān)說法不正確的是()A．X可用Na2SO3的飽和溶液B．步驟Ⅲ發(fā)生的離子反應(yīng)為2Br—+Cl2=Br2+2Cl—C．工業(yè)上每獲得1molBr2，至少需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的Cl222.4LD．步驟Ⅳ涉及的操作有萃取、分液和蒸餾題號答案1（B）2（B）3（C）4（D）5（C）質(zhì)量水平L1L2L1L1L2L3L1L1L2L2L2L2L3L3L2L2L2L2L4L3SOLOUMUUMRUUMMMMRRMMMMER《海水資源的開發(fā)利用》作業(yè)設(shè)計（選擇題每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。）1.水資源非常重要，海水淡化是海島地區(qū)提供淡水的重要手段，所謂海水淡化是指除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程（又稱海水脫鹽），其方法較多，如反滲透法、水合物法、電滲透法、離子交換法和壓滲法等。下列方法中也可以用來進(jìn)行海水淡化的是（）A.過濾法 B.蒸餾法 C.分液法 D.萃取法【參考答案】B【解析】A.通過過濾不能把水中的氯化鈉等物質(zhì)除去，不能使海水淡化，選項A錯誤；B.蒸餾法是把水從水的混合物中分離出來，得到純凈的水，選項B正確；C.利用分液法不能實現(xiàn)把水中的氯化鈉等物質(zhì)除去，不能使海水淡化，選項C錯誤；D.對于微溶于水有機物，可用萃取法，不能使海水淡化，選項D錯誤；答案選B。【質(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查物質(zhì)的分離與提純方法，海水淡化就是將海水中的氯化鈉等可溶性雜質(zhì)除去的過程。A過濾法分離的是海水中的不溶物，得到溶液L1B蒸餾法是利用水的沸點與無機鹽不同，把水從水的混合物中分離出來，得到純凈的水L1C分液法分離的是互不相溶的液體化合物L(fēng)1D萃取法是把溶質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中的分離方法，兩種溶劑必須互不相溶L12.下列屬于海水化學(xué)資源利用的是（）A.海水淡化B.利用海水冷卻C.海水提溴D.海水發(fā)電【參考答案】C【解析】A.海水淡化屬于海水水資源的開發(fā)利用，選項A錯誤；B.利用海水冷卻屬于海水水資源的開發(fā)利用，選項B錯誤；C.海水化學(xué)資源利用是指海水中化學(xué)物質(zhì)的開發(fā)利用，屬于化學(xué)變化，選項C正確；D.海水發(fā)電的原理有：利用潮汐能、波浪能發(fā)電，利用海水表層和深層的溫度差也可以發(fā)電，還有洋流發(fā)電等。選項D錯誤；答案選C。【質(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查海水資源的種類。海水化學(xué)資源的利用過程中常伴有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。A海水淡化的原理L1B利用海水冷卻的原理L1C海水提溴的反應(yīng)原理L1D海水發(fā)電的原理L1從海水中可以提取溴，但得到的液溴中常溶有少量氯氣，除去氯氣應(yīng)該采用的方法是（）A.加入適量的KI溶液 B.通入溴蒸氣C.加入適量的氫氧化鈉溶液 D.加入適量的溴化鈉溶液【參考答案】D【解析】A.加入適量的KI溶液，生成碘，引入新的雜質(zhì)，A錯誤；B.通入溴蒸氣，與氯氣不反應(yīng)，B錯誤；C.液溴和氯氣都與NaOH反應(yīng)，C錯誤；D.加入適量的溴化鈉溶液，可與氯氣反應(yīng)生成溴，D正確；答案選D。【質(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。A氯氣和溴單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)L2B氯氣和溴單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)L2C氯氣和溴單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)L2D氯氣的化學(xué)性質(zhì)L24.海水是一個巨大的化學(xué)資源庫，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是（）A.海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化C.從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D.利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【參考答案】C【解析】A.海水中鉀元素以K+形式存在，生成鉀單質(zhì)必然發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A錯誤；B.蒸發(fā)制海鹽主要發(fā)生的是物理變化，B錯誤；C.從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2，C正確；D.潮汐發(fā)電是將動能轉(zhuǎn)化為電能，D錯誤。答案選C。【質(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。A海水提鉀的反應(yīng)原理L1B海水制鹽的反應(yīng)原理L1C海水制備氯氣的反應(yīng)原理L2D能量的轉(zhuǎn)化L25.從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟有：①濃縮結(jié)晶②加熟石灰③加鹽酸④過濾⑤熔融電解，正確的操作順序是()A．①②③④⑤B．⑤④③①②C．②④③①⑤D．③④②①⑤【參考答案】C【解析】A.從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結(jié)晶，⑤熔融電解，所以A錯誤；B.從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結(jié)晶，⑤熔融電解，B錯誤；C.從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結(jié)晶，⑤熔融電解，C正確；D.從海水中提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結(jié)晶，⑤熔融電解，D錯誤。答案選C?！举|(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查海水提鎂的原理和工業(yè)流程。A考查海水提鎂的原理和工業(yè)流程L3B考查海水提鎂的原理和工業(yè)流程L3C考查海水提鎂的原理和工業(yè)流程L3D考查海水提鎂的原理和工業(yè)流程L36.NaCl是海水中提取出來的一種重要物質(zhì)，除食用外，它還是一種工業(yè)原料。下列以NaCl為原料的產(chǎn)品(或物質(zhì))是()①燒堿②純堿③金屬鈉④氯氣⑤鹽酸A．①②③④⑤B．①②③④C．①②③⑤D．①②④⑤【參考答案】A【解析】A.①⑤電解氯化鈉溶液可以制得氫氧化鈉和氯氣；②往飽和食鹽水中先后通入氨氣和二氧化碳可以制得碳酸氫鈉，碳酸氫鈉受熱分解可得碳酸鈉；③④電解熔融氯化鈉可以制得金屬鈉和氯氣；A正確；B.用固體氯化鈉和濃硫酸共熱可以制得氯化氫，B錯誤；C.電解熔融氯化鈉可以制得氯氣，C錯誤；D.電解熔融氯化鈉可以制得金屬鈉，D錯誤。答案選A?！举|(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查氯化鈉的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。A考查氯化鈉的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。L3B考查氯化鈉的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。L3C考查氯化鈉的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。L2D考查氯化鈉的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。L27.下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中，正確的是()A．制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液B．制鐵：以鐵礦石為原料，CO還原得鐵C．制鎂：用海水為原料，經(jīng)一系列過程制得氧化鎂固體，H2還原得鎂D．制鋁：從鋁土礦中獲得氧化鋁再得到氯化鋁固體，電解熔融的氯化鋁得到鋁【參考答案】B【解析】A.制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解熔融氯化鈉可以制得金屬鈉和氯氣；A錯誤；B.制鐵：以鐵礦石為原料，CO還原得鐵，B正確；C.制鎂：用海水為原料，經(jīng)一系列過程制得氯化鎂固體，電解熔融氯化鎂制得金屬鎂，C錯誤；D.制鋁：從鋁土礦中獲得氧化鋁固體，電解熔融的氧化鋁得到鋁，D錯誤。答案選B?！举|(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查金屬單質(zhì)的制備方法。A考查金屬鈉的制備方法。L3B考查金屬鐵的制備方法。L2C考查金屬鎂的制備方法。L2D考查金屬鋁的制備方法。L28.利用海水提取溴和鎂的過程如下，下列說法不正確的是()A．若提取1molBr2，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8L的Cl2B．工業(yè)上常利用電解熔融MgCl2冶煉金屬鎂C．富集溴元素過程中，空氣吹出法利用了溴易揮發(fā)的性質(zhì)D．工業(yè)溴中含少量Cl2，可用NaOH溶液除去【參考答案】D【解析】A.海水提溴兩次用到Cl2，故制取1molBr2消耗2mol氯氣，A正確；B.電解熔融氯化鎂制得金屬鎂，B正確；C.富集溴元素過程中，空氣吹出法利用了溴易揮發(fā)的性質(zhì)，C正確；D.溴與氯氣都可以與氫氧化鈉反應(yīng)，D錯誤。答案選D。【質(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查元素及化合物的性質(zhì)及應(yīng)用。A考查溴的化學(xué)性質(zhì)及根據(jù)化學(xué)方程式的計算。L4B考查金屬鎂的制備方法。L2C考查溴的物理性質(zhì)及應(yīng)用，物質(zhì)的分離方法。L2D考查鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。L39.海水提鎂的主要流程如下：下列說法正確的是()①試劑M是鹽酸②流程中的反應(yīng)全部都是非氧化還原反應(yīng)③操作b只是過濾④用海水曬鹽后的飽和溶液加石灰乳制Mg(OH)2⑤電解熔融MgCl2比電解熔融的MgO制金屬鎂更節(jié)約能量A．①②③④⑤ B．②③C．④⑤ D．①④⑤【參考答案】D【解析】A.電解無水氯化鎂的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，②是錯誤的。操作b應(yīng)是蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾，③錯誤的；A錯誤。B.用海水曬鹽后的飽和溶液加石灰乳制Mg(OH)2，④正確；MgCl2比MgO的熔點要低得多，所以電解熔融MgCl2比電解熔融的MgO制金屬鎂更節(jié)約能量，⑤正確；B錯誤。C.Mg(OH)2加入鹽酸可以制得氯化鎂，①正確；C錯誤。D.①④⑤正確，②③錯誤；D正確。答案選D?！举|(zhì)量水平】考點細(xì)化內(nèi)容質(zhì)量水平本題考查海水提鎂的綜