3.1海洋化学资源同步课件-2024-2025学年九年级化学鲁教版（五四学制）全一册

第三单元 海水中的化学 第一节 海洋化学资源 by 劉66老师 (鲁教版)九年级 上 学习目标 掌握海水中的矿物 01 02 了解海底矿物 03 掌握海水淡化 你见过浩瀚无际的大海吗?你知道为什么说海洋是一个巨大的资源宝库吗?人们正在从海洋中获取哪些资源?你知道海水为什么是苦涩的吗?海水中溶解了哪些物质?怎样把这些物质从海水中提取出来? 海洋是人类的母亲,是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库。我国海岸线长3.2万千米,拥有300万平方千米的海洋专属经济区,海洋资源开发前景十分广阔。你知道海洋中有哪些资源吗? 一、海水中的矿物 海水中溶有大量的盐,如果我们把1 000 g海水加热蒸发,直到把水全部蒸发掉,就能得到约35 g盐。全球海水中含有的盐类总质量约为5亿亿吨,如果把这些盐平铺在全球陆地上,其厚度可达150 m。 将海水或盐湖水制盐后残留于盐池内的母液蒸发冷却后析出氯化镁结晶,形成的卤块称为盐卤,亦称苦卤。其主要成分为氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、硫酸镁和溴化镁等。盐卤溶于水称为卤水,是中国北方制豆腐常用的凝固剂。 人类提取海水中的化学元素,来制备有多种用途的物质。例如,广泛应用于火箭、导弹和飞机制造业的金属镁,就是利用从海水中提取的镁盐制取的。通常将石灰乳加入海水或卤水中,沉淀出氢氧化镁,氢氧化镁再与盐酸反应生成氯化镁,电解熔融状态的氯化镁,就能制得金属镁。 二、海底矿物 不仅海水中含有大量的化学物质,海底也是个巨大的宝藏。地壳里蕴藏着数百种矿产资源,这些矿藏均能在海底找到。 海底不仅蕴藏着大量的煤、石油、天然气等常规化石燃料,人们还在海底发现了一种新型矿产资源——天然气水合物,它是由天然气(主要成分为甲烷)和水在低温、高压的条件下形成的冰状固体,因其极易燃烧,又被称为“可燃冰”。 天然气水合物燃烧产生的热量比同等条件下的煤或石油产生的热量多得多,而且在燃烧后几乎不产生任何残渣或废气,被科学家誉为“未来能源”“21世纪能源”。 海底还蕴藏着一种含有多种金属的矿物——多金属结核,也称锰结核,它含有锰、铁、镍、铜、钴和钛等20多种金属元素。多金属结核的全球总储量在30 000亿吨以上。 多金属结核又称锰结核,是由包围核心的铁、锰氢氧化物壳层组成的、形如土豆的结核状软矿物体,外表呈暗褐色,直径一般为3 ~ 7厘米。锰结核中含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。 锰结核主要分布在太平洋、大西洋和印度洋的水深2000~6000米的深海底部。据科学家们分析估计,太平洋底表层一米内锰结核中所含锰、铜、镍、钴等的储量,即相当于陆地储量的几十至几千倍。估计太平洋底的锰结核中,含有锰2000亿吨、铜50亿吨、钴30亿吨、镍90亿吨。海底锰结核由于分布范围广、金属含量多等特点,是未来的一种极为重要的矿产资源。 海洋是巨大的资源宝库,除海水中的化学资源和海底矿物资源外,还蕴含着丰富的海洋生物资源和海洋动力资源。世界各国正在积极开发、利用海洋资源,为扩大人类生存空间、增加资源储备寻求出路。 现代海洋科技迅猛发展,海洋开发水平已经成为衡量各国综合国力的重要指标。但在海洋资源的开发过程中,可能会出现海洋污染现象。为保护人类共有的海洋资源,世界各国采取了多种措施,如海洋环境立 法、建立海洋自然保护区、加强海洋环境监测和提高消除污染的技术水平等。 三、海水淡化 我们知道,地球上可供人类使用的淡水仅占地球总水量的0.3%,且在时间和空间上分布不均衡。 淡水资源的短缺已越来越成为制约社会发展的重要因素,从浩瀚的海洋里获取淡水,对解决淡水危机具有重要意义。 蒸馏法淡化海水 想一想:用什么方法能除去海水中的盐,得到淡水? 实验用品:酒精灯、试管、单孔橡皮塞、玻璃导管、铁架台(带铁夹)、胶头滴管;食盐水、硝酸银溶液。 实验步骤: (1)按右图所示组装仪器,并检查装置的气密性。 (2)向大试管中加入约5〜10 mL食盐水,塞好橡皮塞,用酒精灯加热。观察现象。 (3)向小试管里的冷凝水中滴加几滴硝酸银溶液,观察现象(已知氯化钠溶液能与硝酸银溶液反应,产生白色沉淀)。 思考:为使水蒸气的冷凝效果更好,可对实验装置做哪些改进? 海水淡化的方法很多,在世界范围内能做到规模化和产业化的主要是膜法和热法。膜法又称为反渗透法。热法中较为常用的是多级闪急蒸馏法。各种海水淡化方法各有优点和缺点,要视具体情况选择最适合当地经济和社会发展的方法。 膜法(R O)淡化海水是利用了渗透压的原理。即当用渗透膜将淡水和海水(盐水)隔开时,在正常情况下,由于渗透压的作用,水分子会由淡水一侧向海水一侧渗透。而当向海水一侧施加大于渗透压的压力时,海水一侧的水分子又可以通过渗透膜向淡水一侧渗透,而海水中体积较大的盐离子无法通过渗透膜,于是海水中的水分子不断地被分离出来,从而得到淡水。 多级闪急蒸馏法(MSF)简称“闪蒸法”,利用的是闪蒸的原理。常压下水的沸点是100 C,减压时水的沸点降低。闪蒸法设计有一套压强一个比一个低的蒸发室,将它们连通在一起。当高温海水由压强较高的蒸发室流入压强较低的蒸发室后,就会发生瞬间蒸发,变为水蒸气,水蒸气冷凝成为淡水。这种蒸发室越多,海水瞬间蒸发的次数就越多,总的蒸发效率也就越高。 四、拓展提升 盐卤又叫苦卤、卤碱,是将海水或盐湖水制盐后残留于盐池内的母液蒸发冷却后析出氯化镁结晶,形成的卤块,盐卤亦称苦卤和卤水。其主要成分为氯化钠、氯化钾、氯化镁和氯化钙及硫酸镁和溴化镁等。盐卤是我国数千年来豆腐制作的传统凝固剂。卤块溶于水称为卤水,是中国北方制豆腐常用的凝固剂,能使蛋白质溶液凝结成凝胶。用盐卤做凝固剂制成的豆腐,硬度、弹性和韧性较强,称为老豆腐,或北豆腐、硬豆腐。 2000年前生活于自贡的先民最终发现了2亿前“埋藏”于此的珍宝——盐卤,在东汉章帝到清朝的千年中,他们凿井取卤,穿越千米岩层,提取盐卤。 淡黄色液体,味涩、苦。其主要成分为氯化钠、氯化钾、氯化镁和氯化钙及硫酸镁和溴化镁等。其组成与来源和制法有关,一般氯化镁含量占15%~19%,硫酸镁含量占6%~9%,氯化钾含量占2%~4%,氯化钠含量占2%~6%,溴化镁含量占0.2%~0.4%。 盐卤是我国数千年来豆腐制作的传统凝固剂。用盐卤作为凝固剂,溶解性好,与豆乳反应速率快,所以凝固速度快,蛋白质的网状组织容易收缩,用盐卤制作的豆腐风味较好,按我国食品添加剂使用卫生标准,用量按正常生产需要 。 用盐卤作凝固剂制作豆腐时,浓度一般为18~22 Be′,用量约为原料大豆重量的2%~3.5%。其点卤方式为:在搅动熟豆浆的同时,使盐卤细流连续加入;亦可将盐卤间歇加入熟豆浆中,中间有一定的时间间隔。 镁(Magnesium)是一种金属化学元素,元素符号是Mg。英国戴维于1808年用钾还原氧化镁制得金属镁。镁是一种银白色的轻质碱土金属,化学性质活泼,能与酸反应生成氢气,具有一定的延展性和热消散性。镁元素在自然界广泛分布,是人体的必需元素之一。 第一个确认镁是一种元素的是Joseph Black,在爱丁堡(英国)于1755年。他辨别了石灰(氧化钙,CaO)中的苦土(氧化镁,MgO),两者各自都是由加热类似于碳酸盐岩,菱镁矿和石灰石来制取。另一种镁矿石叫做海泡石(硅酸镁),于1799年由Thomas Henry报告,他说这种矿石在土耳其更多的用于制作烟斗。 不纯净的镁金属在1792年由Anton Rupprecht首次制取,他加热苦土和木炭的混合物。纯净但非常小量的金属镁在1808年由Humphry Davy电解氧化镁制取。然而,是法国科学家Antoine-Alexandre-Brutus Bussy使用氯化镁和钾反应制取了相当大量的金属镁于1831年,之后他开始研究它的特性。 许多世纪以前,古罗马人认为“magnesia”(希腊Magnesia地区出产的一种白色镁盐,镁元素即因此得名)能治疗多种疾病。直到1808年,英国化学家戴维采用电解苦土(含镁)的方法分离出元素镁。20世纪30年代初E V McCollum及其同事首次用鼠和狗作为实验动物,系统地观察了镁缺乏的反应。1934年首次发表了少数人在不同疾病的基础上发生镁缺乏的临床报道。证实镁是人体的必需元素。 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一(镁是在地球的地壳中第八丰富的元素,约占2%的质量,亦是宇宙中第九多元素),但由于它不易从化合物中还原成单质状态,所以迟迟未被发现。 长时期里,化学家们将从含碳酸镁的菱镁矿焙烧获得的镁的氧化物苦土当作是不可再分割的物质。在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。1808年,戴维在成功制得钙以后,使用同样的办法又成功的制得了金属镁。从此镁被确定为元素,并被命名为magnesium,元素符号是Mg。Magnesium来自希腊城市美格里亚Magnesia,因为在这个城市附近出产氧化镁,被称为magnesia alba,即白色氧化镁,元素符号Mg。镁的原子序为12,原子量为24.3,是典型的二价金属,具有金属的共有特性。由于镁的氧化物性质与钙一样介于“碱性”和“土性”之间,故称为碱土金属。 镁是航空工业的重要材料,镁合金用于制造飞机机身、发动机零件等;镁还用来制造照相和光学仪器等;镁及其合金的非结构应用也很广;镁作为一种强还原剂,还用于钛、锆、铍、铀和铪等的生产中。 纯镁的强度小,但镁合金是良好的轻型结构材料,广泛用于空间技术、航空、汽车和仪表等工业部门。一架超音速飞机约有5%的镁合金构件,一枚导弹一般消耗100~200公斤镁合金。镁是其他合金(特别是铝合金)的主要组分,它与其他元素配合能使铝合金热处理强化;球墨铸铁用镁作球化剂;而有些金属(如钛和锆)生产又用镁作还原剂;镁是燃烧弹和照明弹不能缺少的组成物;镁粉是节日烟花必需的原料;镁是核工业上的结构材料或包装材料;镁肥能促使植物对磷的吸收利用,缺镁植物则生长趋于停滞。镁在人民生活中占有重要地位的一种基础材料。 总结 掌握海水中的矿物 01 02 了解海底矿物 03 掌握海水淡化 第三单元 海水中的化学 第一节 海洋化学资源 by 劉66老师 (鲁教版)九年级 上 $$