8.1海洋化学资源-2024-2025学年九年级化学 鲁教版下册

第八单元 海洋化学资源的利用 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 海水中的物质 01 02 海底矿物 03 掌握海水淡化 浩瀚无际的海洋神秘而又充满活力，它是一个巨大 的资源宝库。你知道海洋宝库中都有哪些资源吗？人类 怎样从这些资源中获取所需要的化学物质？我国对海洋 资源的探测开发取得了哪些新成就？ 海洋是生命的摇篮，是人类巨大的资源宝库。我国海岸线长 3.2 万千米，我国主张管辖的海域面积约为 300 万平方千米，海洋资源开发前景十分广阔。你知道海洋中有哪些化学资源吗？ 一、海水中的物质 地球表面的 71% 是被海水覆盖的。从太空中眺望，地球是一个蓝色的星体。 海水的成分非常复杂，除了含有巨量的水，还溶有大量的盐。如果我们把 1 000 g 海水加热蒸发，水全部蒸发掉时，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，其中氯化钠约占盐类总质量的 80%。如果把海水中的这些盐平铺在全 球陆地上，其厚度可达约 150 m。 海洋中漂浮的冰山是固态的水——冰；海洋里存在着大量的液态水；海洋上空漂浮着气态水——水蒸气。 蒸馏法淡化海水 〔想一想〕 用什么方法能除去海水中的盐，得到淡水呢？ 〔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、火柴；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）。 讨论：为使水蒸气的冷凝效果更好，可对实验装置做哪些改进？ 地球上可供人类使用的淡水仅占地球上总水量的 0.3%，且分布不均衡。海水淡化已成为获得淡水资源的重要途径。海水淡化的方法有很多，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。 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。海底不仅蕴藏着大量的煤、石油、天然气等化石燃料，人们还在海底发现了一种新型 矿产资源——天然气水合物，它是由天然气和水在低温、高压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远比同等条件下的煤或石油燃烧产生的热量多，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。 除了海水化学资源和海底矿物资源，海洋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。但在海洋资源的开发过程中，也伴随海洋环境污染和海洋生态破坏等问题的出现。 为保护人类共有的海洋资源，维护国家海洋权益，促进我国海洋经济的全面发展，我国不断健全和完善相关海洋法律法规，建立系统的海洋资源开发和管理体系，保障我国海洋资源开发的可持续发展。 三、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。 一 课堂导入 小时候， 妈妈对我讲 ，大海就是我故乡 ，海边出生， 海里成长 。大海啊大海， 是我生活的地方， 海风吹 ，海浪涌 ，随我飘流四方 。大海啊 ，大海 ，就像妈妈一样 ，走遍天涯海角， 总在我的身旁…… 一首宛转悠扬的《大海啊，故乡》将我们的思绪从教室带到了大海。 海洋是人类的母亲，是人类千万年来取之不尽、 用之不竭的极大资源宝库。我国海岸线长达3.2 万千米，具有300万平方千米的海洋专属经济区。 海洋开发前景十分广阔，你知道海洋中有哪些 资源吗？ 二 师生互动，共学新知 一、海洋中的物质 从“海水中的化学资源”图你可以得到哪些信息？ 1.海水中含量最多的物质是什么？ 2.海水中含量最多的盐是什么？ 海水中含量最多的物质是H2O 海水中含量最多的盐是NaCl 二 师生互动，共学新知 金属镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度 高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点。国内外将镁合金应 用于汽车行业，以减重、节能、降低污染，改善环境。 与塑料相比，镁合金具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化，又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能，尤其易于回收等优点，是交通、电子信息、通讯、计算机、声像器材、手提工具、电机、林业、纺织、核动力装置等产品外壳的理想材料。 镁所具有的轻质特性决定了镁合金是生产航天器、军用飞机、导弹、高机动性能战车、船舶的必不可少的结构材料。 知识扩展： 二 师生互动，共学新知 如何从海水中提取金属镁？其流程是怎样的？涉及到哪些重要的化学反应？ 海水蒸发 粗盐 母液 石灰乳 ① MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 ↓ + CaCl2 Mg(OH)2 稀盐酸 ② Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O MgCl2 通电 ③ MgCl2 Mg + Cl2  Mg 二 师生互动，共学新知 1、石灰乳的由来： 贝壳 （含CaCO3) 高温煅烧 CaO H2O 石灰乳【Ca(OH)2 】 2、如何验证上述海水中的MgCl2已完全转化为Mg(OH)2 ？ 向待验证的海水中加入石灰乳，如果没有白色沉淀生成，说明海水中无MgCl2 3、从海水中提取氯化镁时，经历了“MgCl2→Mg(OH)2→MgCl2”的转化过程，请分析这样做的目的是什么 （1）将MgCl2富集起来 （2）除去其它杂质 二 师生互动，共学新知 二、海底矿物 请同学们自主阅读课本资料，解决以下问题： 1、海底蕴藏着哪些矿物资源？ 2、“可燃冰”是如何形成的？ 3、为什么“可燃冰”被誉为为“未来能源”、“21世纪能源”？ 4、什么是锰结核？锰结核里主要含有哪些元素？ 二 师生互动，共学新知 锰结核：含锰、铁、镍、铜、钴、钛等20多种金属元素。 又称为多金属结核 夹杂白色顆粒状“可燃冰”的海底 沉积物放入水中随即冒出大量气泡 天然气水合物燃烧 未来能源，21世纪能源 二 师生互动，共学新知 可燃冰 天然气水合物，由天然气和水在低温、高压条件下形成的冰状固体。 燃烧时产生的能量多，几乎不产生残渣 难以开采和运输，一旦泄露会增加温室效应（温室效果是二氧化碳的20倍） CH4 + O2===CO2 +2H2O 点燃 二 师生互动，共学新知 二 师生互动，共学新知 三、海水淡化 如何能除去海水中的盐得到淡水？ 分离提纯混合物的方法： 方法一：蒸馏法淡化海水 问题：如何证明海水已被淡化？ 操作：向待测海水中加入硝酸银 溶液，观察是否有白色沉淀生成。 AgNO3+NaCl ＝ AgCl↓+NaNO3 沉降、过滤、吸附、蒸发、蒸馏 二 师生互动，共学新知 多级闪急蒸馏法 二 师生互动，共学新知 方法二：膜法淡化海水 总结 海水中的物质 01 02 海底矿物 03 掌握海水淡化 第八单元 海洋化学资源的利用 第一节 海洋化学资源 by 劉66老师 （鲁教版）九年级 上 Lavf58.46.101 $$