《海水資源的開發利用》教案一、教材分析“海水資源的開發利用”是《新課標》必修課程主題5“化學與社會發展”中二級標題“化學在自然資源和能源綜合利用方面的重要價值”的內容。海洋約占地球表面積的71%，海洋資源的開發利用對人類生存和發展意義重大，可是海水中的物質含量巨大但濃度很小，物質的提取是一個極具挑戰性的課題。本節課主要是通過精選教學素材和應用案例，引導學生從化學的視角看待和解決實際問題，使學生體會化學對人類文明和社會發展的促進作用。本節課在新人教版教材中位于第八章“化學與可持續發展”的第一節“自然資源的開發利用”。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原理示意圖，把海帶提碘放在課后練習，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方法獲取資源。一方面，通過不同價態溴元素的轉化與分離、提純，培養學生的粒子觀、元素觀和變化觀；另一方面，化工生產涉及的物質的富集、循環利用、節約成本、安全高效、綠色環保等技術思想，能夠完整體現自然界物質提取的一般流程和方法，有利于學生建立方法模型，形成從原料到產品的一般思路和方法，有利于學生逐步建立解決較為復雜的真實化學問題的思維框架。二、學情分析學生在初中已經學習了海水制鹽的原理，在高一年級之前的學習中已經完成了常見無機物相關知識的學習，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。物質除雜、分離和提純等基本實驗方法，離子反應、氧化還原反應等實現物質轉化的知識，學生也基本掌握，只是運用理論知識來解決實際問題還不夠熟練。學生剛剛學習了金屬礦物的開發利用，認識到化學是冶金工業的重要依據，接著學習海水資源的開發利用，既是對已學知識的復習鞏固，更是培養學生運用知識、知識遷移能力的真實情境。素養目標【教學目標】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、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，進一步加深對物質分離和提純方法的理解。3．以海水提鎂、海水提溴為例，用化學視角找到物質轉化、元素富集的途徑，從而認識化學在自然資源開發和利用過程中的作用和貢獻。4.通過海水提溴工藝流程圖的繪制和分析，形成工業提取物質的一般思路和方法。【評價目標】通過對“海水中有哪些可以利用的資源”的探討，診斷和發展學生對粒子觀的理解、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，診斷和發展學生對物質分離和提純方法的理解。通過對海水提鎂、海水提溴的反應原理的分析，診斷和發展學生對元素觀、變化觀的認識和理解，能夠運用化學知識找到物質轉化、元素富集方法的能力。通過海水提溴工藝流程圖的繪制，診斷和發展學生從具體思維到抽象思維的進階程度、模型建構的能力。四、教學重點、難點1．教學重點：以海水提鎂、海水提溴為例，用化學視角找到物質轉化、元素富集的途徑。2．教學難點：海水提溴工藝流程圖的繪制，提煉形成工業提取物質的一般思路和方法。五、教學方法1．討論法（海水提鎂、海水提溴的原理）2．歸納法（從海水提鎂、海水提溴的工業流程，提煉形成工業提取物質的一般思路和方法。）教學設計思路七、教學過程環節教師活動學生活動環節一：創設情境，引發思考我國海岸線總長度超過3.2萬公里，是一個陸海兼備的發展中大國，建設海洋強國是全面建設社會主義現代化強國的重要組成部分。深圳地處華南沿海，肩負建設中國特色社會主義先行示范區、全球海洋中心城市的重任，我們身為未來的建設者，必須要關注海洋。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”“海水化學資源的開發和利用”總結歸納海水資源有哪些。環節二：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。同學們覺得將來海水淡化的發展方向會是哪種方法呢？閱讀課本，根據課本內容和視頻知識總結。我們從海水得到食鹽是采取的化學方法還是物理方法？為什么？一般采用哪一種結晶的方法？我們知道海水蒸發得到的往往是粗鹽，因含有雜質而苦澀難食？粗鹽精制鹽可以采用什么辦法？你知道古人沒有化學知識是用什么辦法解決雜質問題的嗎？思考：粗鹽提純可以采用什么辦法？除雜時要注意什么問題？學生回答：食鹽一般采用蒸發結晶的方法，因為氯化鈉的溶解度受溫度變化影響不大。環節三：任務驅動，學以致用任務1.海水提鎂。為什么要從海水中提取鎂？展示鎂的用途。根據金屬冶煉的方法，海水中提取鎂的反應原理是什么?引導學生回顧上節課的知識，從化學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？展示幾種沉淀劑的價格。提示學生，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，可以有效降低生產成本。展示海水提鎂的實際工業流程，說明工業流程圖是實際工業過程的簡化模型。思考后回答：根據金屬冶煉的方法，要制取單質鎂必須用電解法。得到鎂，一般是電解熔融氯化鎂。先要得到氫氧化鎂。學生根據成本選擇氫氧化鈣作為沉淀劑。完成課本106頁第6題，體會工業流程圖的基本框架和畫法。任務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Br—轉變為Br2？第一步就已經得到了溴單質，后面的步驟是否多余？為什么要重復Br2轉變為Br—，Br—轉變為Br2？引出海水資源的開發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原理是什么？根據課本內容畫出海水提溴的工業流程圖。環節四：總結提升，思維建模總結提升，提煉自然界物質提取的一般流程和方法。思考：從原料得到產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？板書設計第八章第一節自然資源的開發利用九、課堂測評1．下列哪種方法不能實現海水的淡化（）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(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．無論是海水波浪發電還是潮汐發電，都是將化學能轉化為電能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；之后經結晶、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D．制備過程中產生的氯氣可以用來制備鹽酸，循環使用5．從淡化海水中提取溴的流程如下：下列有關說法不正確的是()A．X可用Na2SO3的飽和溶液B．步驟Ⅲ發生的離子反應為2Br—+Cl2=Br2+2Cl—C．工業上每獲得1molBr2，至少需要消耗標準狀況下的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）質量水平L1L2L1L1L2L3L1L1L2L2L2L2L3L3L2L2L2L2L4L3SOLOUMUUMRUUMMMMRRMMMMER《海水資源的開發利用》作業設計（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把水中的氯化鈉等物質除去，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。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查物質的分離與提純方法，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L1D萃取法是把溶質從一種溶劑轉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.海水發電【參考答案】C【解析】A.海水淡化屬于海水水資源的開發利用，選項A錯誤；B.利用海水冷卻屬于海水水資源的開發利用，選項B錯誤；C.海水化學資源利用是指海水中化學物質的開發利用，屬于化學變化，選項C正確；D.海水發電的原理有：利用潮汐能、波浪能發電，利用海水表層和深層的溫度差也可以發電，還有洋流發電等。選項D錯誤；答案選C。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查海水資源的種類。海水化學資源的利用過程中常伴有化學反應發生。A海水淡化的原理L1B利用海水冷卻的原理L1C海水提溴的反應原理L1D海水發電的原理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，A錯誤；B.通入溴蒸氣，與氯氣不反應，B錯誤；C.液溴和氯氣都與NaOH反應，C錯誤；D.加入適量的溴化鈉溶液，可與氯氣反應生成溴，D正確；答案選D。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查鹵素單質的化學性質。A氯氣和溴單質的化學性質L2B氯氣和溴單質的化學性質L2C氯氣和溴單質的化學性質L2D氯氣的化學性質L24.海水是一個巨大的化學資源庫，下列有關海水綜合利用的說法正確的是（）A.海水中含有鉀元素，只需經過物理變化就可以得到鉀單質B.海水蒸發制海鹽的過程中只發生了化學變化C.從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D.利用潮汐發電是將化學能轉化為電能【參考答案】C【解析】A.海水中鉀元素以K+形式存在，生成鉀單質必然發生化學反應，A錯誤；B.蒸發制海鹽主要發生的是物理變化，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.潮汐發電是將動能轉化為電能，D錯誤。答案選C。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查鹵素單質的化學性質。A海水提鉀的反應原理L1B海水制鹽的反應原理L1C海水制備氯氣的反應原理L2D能量的轉化L25.從海水中提取金屬鎂的生產步驟有：①濃縮結晶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步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結晶，⑤熔融電解，所以A錯誤；B.從海水中提取金屬鎂的生產步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結晶，⑤熔融電解，B錯誤；C.從海水中提取金屬鎂的生產步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結晶，⑤熔融電解，C正確；D.從海水中提取金屬鎂的生產步驟順序是：②加熟石灰，④過濾，③加鹽酸，①濃縮結晶，⑤熔融電解，D錯誤。答案選C。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查海水提鎂的原理和工業流程。A考查海水提鎂的原理和工業流程L3B考查海水提鎂的原理和工業流程L3C考查海水提鎂的原理和工業流程L3D考查海水提鎂的原理和工業流程L36.NaCl是海水中提取出來的一種重要物質，除食用外，它還是一種工業原料。下列以NaCl為原料的產品(或物質)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。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查氯化鈉的化學性質及應用。A考查氯化鈉的化學性質及應用。L3B考查氯化鈉的化學性質及應用。L3C考查氯化鈉的化學性質及應用。L2D考查氯化鈉的化學性質及應用。L27.下列有關金屬的工業制法中，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。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查金屬單質的制備方法。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，至少需要標準狀況下44.8L的Cl2B．工業上常利用電解熔融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的性質D．工業溴中含少量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的性質，C正確；D.溴與氯氣都可以與氫氧化鈉反應，D錯誤。答案選D。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查元素及化合物的性質及應用。A考查溴的化學性質及根據化學方程式的計算。L4B考查金屬鎂的制備方法。L2C考查溴的物理性質及應用，物質的分離方法。L2D考查鹵素單質的化學性質及應用。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流程中的反應全部都是非氧化還原反應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屬于氧化還原反應，②是錯誤的。操作b應是蒸發、結晶、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。【質量水平】考點細化內容質量水平本題考查海水提鎂的綜