8.1.2海水资源的开发利用 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件围绕海水资源的开发利用，系统涵盖海洋资源分类、海水淡化方法及化学资源利用（晒盐、制镁、提溴）等核心知识点，以地球海洋概况导入，联系元素、化学反应等旧知，搭建前后知识学习支架。 其亮点在于融合化学观念（如物质转化、性质决定用途）与科学思维（流程分析、证据推理），通过蒸馏装置错误辨析、沉淀剂价格对比等实例，采用问题驱动教学，帮助学生构建资源利用模型，学生能深化理解，教师可提升教学效率。

8.1.2 海水资源的开发利用 从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中 海洋约占地球表面积的71% 海洋是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库 其中的水资源和其他化学资源具有十分巨大的开发潜力 21世纪人类将重点开发海洋资源 海洋资源 1. 海洋资源的分类 (1)水资源 海水中的水约为1.3×1018 吨，约占地球总水量的97% (2) 化学资源 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 (3) 生物资源 海洋生物品种多达20多万种， 通过养殖、增殖等途径 可实现可持续利用 海洋资源 1. 海洋资源的分类 (4) 矿产资源 大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等 近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产 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 (5) 动力资源 海水运动中蕴藏着巨大能量， 包括潮汐能、波浪能、海流能、温差和盐差等， 它们是再生性能源，且永不枯竭,也不会造成环境污染 海洋资源 2. 海洋资源的特点 (1) 广阔性 (2) 丰富性 由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素超过总量的99%。 (3) 分散性 虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但由于海水量太大、面太广，许多元素的富集程度却很低 如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）），4亿吨白银，40亿吨铜，137亿吨铁，137亿吨铝，石油一千多亿吨，海盐可用5亿年等等 。 但一吨海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四克） 海洋资源 3. 海洋资源的利用方向 海水综合利用的重要方向是： 海水淡化同化工生产、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。 海水水资源的利用 海水水资源的利用 主要包括直接利用海水进行循环冷却和海水淡化等。 地球上的水资源很丰富 海水中水的储量约为1.3×1018 t， 约占地球上总水量的97％ 而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 淡水资源的短缺势必会制约社会的发展 解决淡水危机可以将海水进行淡化 海水水资源的利用 1. 海水淡化 (1) 蒸馏法 【特点】 【原理】 使用历史最久，技术和工艺成熟，但成本高 分离沸点不同的互溶液态混合物的物理分离方法 【仪器及装置】 温度计 直形冷凝管 牛角管(或尾接管) 蒸馏烧瓶 锥形瓶 海水水资源的利用 【实验注意事项】 ①烧瓶内液体体积不应该超过容积的2/3，不应少于1/3 ②烧瓶内加入碎瓷片或沸石：防止暴沸 ③温度计水银球的位置应位于支管口处 ④冷凝管进水方向：下口进、上口处 ⑤酒精灯：迟到早退 冷凝水：早出晚归 1. 海水淡化 (1) 蒸馏法 海水水资源的利用 (2) 电渗析法 【原理】 在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生定向移动，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的 【特点】 成本低，但未能大量生产 1. 海水淡化 海水水资源的利用 (3) 离子交换法 【原理】 利用离子交换树脂的活性基团与盐水中的阳离子和阴离子进行交换，除去海水中盐分制取淡水的方法，也就是说离子交换树脂将海水中的“离子”几乎全部“截流”了。 【特点】 目前正迅速发展， 需要不断更新离子交换树脂 1. 海水淡化 海水水资源的利用 (4) 反渗透法 在高压环境下对海水施加大于海水渗透压的压力，使海水中的淡水能够透过半透膜(反渗透膜)流向低压侧，而盐分和其他杂质被浓缩排出 1. 海水淡化 课堂练习 [典例]海水淡化可使用蒸馏法。如图所示为以自来水为原料制取蒸馏水 的实验装置,请回答下列问题。 (1)图中的两处明显错误 ①　　　　　　　　　; ②　　　　　　　　　。  (2)仪器A的名称是　　　　　, 仪器B的名称是　　　　。 (3)实验时A中除加入自来水外,为防止 液体暴沸还需加入少量　　　　。  温度计的水银球插入液体中 冷却水进出口方向反了 蒸馏烧瓶 碎瓷片(或沸石) 直形冷凝管 (一) 海水晒盐 目前，从海水中提取食盐的方法主要为“盐田法”(也称“太阳能蒸发法”)，这是一种古老而至今仍广泛沿用的方法。 1. 原理 蒸发、结晶 2. 过程 先将海水(或海边地下卤水)引入蒸发池， 经日晒蒸发水分到一定程度时，导入结晶池， 再晒就会逐渐析出食盐来。 这时得到的晶体就是我们常见的“粗盐”。 剩余的液体称为母液(也称“苦卤”) 。 海水化学资源的利用 海水化学资源的利用 海水 蒸发池 结晶池 母液 粗盐 饱和食盐水 可溶性杂质：Ca2+、 Mg2+ 、 SO42- NaOH 过滤后再加稀盐酸 先加BaCl2，后加Na2CO3 NaCl 蒸发 结晶 (一) 海水晒盐 不溶性泥沙 过滤除去 除杂试剂： Na2CO3 BaCl2 海水化学资源的利用 3. NaCl的用途 从海水中制得的氯化钠除了供食用，还作为化工原料用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等 钠 NaCl NaOH H2 Cl2 84消毒液 盐酸 NaHCO3 Na2CO3 氯碱工业 侯氏制碱法 (一) 海水晒盐 ①氯碱工业 通电 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ②制钠 通电 2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ ③制盐酸 ④制漂白剂(84消毒液) ⑥侯氏制碱 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 点燃 Cl2 + H2 2HCl NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NH4Cl＋NaHCO3↓ Δ 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O 3. NaCl的用途 ⑤制漂白粉 2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 例3 下列关于海水淡化的叙述不正确的是( ) 。 D A.蒸馏法淡化海水原理简单，但消耗大量能源，产生大量锅垢，很难大量生产淡水 B.利用太阳能蒸发海水是一种环境友好、节约能源的方法，也是一种古老的方法 C.利用海水淡化产生的高浓度的卤水来提取有用物质，是海水开发利用的基本思路 D.研制高性能的渗透膜来提高海水淡化效率，最终实现海水自动转化为淡水 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 18 【导学案】P125 随堂检测 4.海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是( ) 。 C A.海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质 B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化 C.从海水中可以得到，电解熔融可制备 D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 19 海水化学资源的利用 人们提取海水中的化学元素，来制备有多种用途的物质。如广泛用于火箭、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，因此镁也称为“国防金属” (二) 海水制镁 海水化学资源的利用 (二) 海水制镁 【问题】 ①工业上如何制取金属镁？ ②如何从海水中得到MgCl2？能否直接蒸发海水得到MgCl2？ ③如何分离海水中的镁元素？ ④选择哪种试剂作为沉淀剂合适？ MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 不能，蒸发海水得到大量的NaCl，MgCl2含量较少 浓缩海水，加入沉淀剂将镁元素沉淀出来，再转化为MgCl2 试剂 NaOH KOH Ca(OH)2 Ba(OH)2 价格(元/吨) 2300 3700 580 6160 ⑤沉淀剂可由海边什么原料制取？ 海水化学资源的利用 1. 原理 通常将石灰乳加入海水或卤水中，沉淀出氢氧化镁， 该物质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。 2. 流程 海水 蒸发 结晶 粗盐 母液 贝壳 ①煅烧 CaO ②水 Ca(OH)2 ③沉淀池 Mg(OH)2 ④盐酸 浓缩 MgCl2·6H2O ⑤HCl氛围中脱水 MgCl2 ⑥ 电解 Mg (二) 海水制镁 在HCl氛围中脱水可防止Mg2+水解生成Mg(OH)2 ① 高温 CaCO3 CaO＋CO2↑ CaO＋H2O===Ca(OH)2 ② ③ MgCl2＋Ca(OH)2=== Mg(OH)2＋CaCl2 ④ Mg(OH)2＋2HCl === MgCl2＋2H2O ⑤ 高温 MgCl2·6H2O MgCl2＋6H2O MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 ⑥ (二) 海水制镁 通电 2MgCl2＋2H2O Mg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑ 【注意】制取镁不能电解 MgCl2溶液 【课本】P105 6. 镁及其合金是用途很广的金属材料，可以通过以下步骤从海水中提取镁。 (1) 为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用_____________；要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应__________ (2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是__________ (3)试剂②可以选用________________ (4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式为 ———————————————————————————— Ca(OH)2 过量 过滤 盐酸 MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 海水化学资源的利用 地球上99%以上的溴蕴藏在大海中, 以 Br - 形式存在，因此溴又被称为“海洋元素” 海水中溴元素的含量约为67 mg/L 【思考】溴在海水中的浓度比较低， 如何从海水中提取溴呢？ 海水 粗盐 母液 蒸发 结晶 母液也叫“苦卤”，含有较高浓度的K+、Mg 、Br- 和SO4 等 苦卤中溴元素含量为2.3~3g/L (三) 海水提溴 海水化学资源的利用 (三) 海水提溴 ①如何将海水中的Br - 转化为 Br2? 【问题】 ②选择何种氧化剂更合适？ 用氧化剂把Br-氧化为Br2 试剂 价格(万元/吨) Cl2 0.155 O2 0.13(不能把Br- 氧化成Br2) KMnO4 3.4 K2Cr2O7 3.76 KClO3 2.7 H2O2 1.4 Na2O2 17 Cl2+2Br- = 2Cl-+Br2 Cl2的氧化性比Br2强， 具有可行性，且操作简单， 产物无污染，原料廉价易得 ③如何分离溶液中的溴单质？ 蒸馏 海水化学资源的利用 1. 原理 工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法” 氧化 吹出 氧化 蒸馏 吸收 (三) 海水提溴 (三) 海水提溴 海水化学资源的利用 2、流程 海水 浓缩海水 酸和Cl2 浓缩 氧化室 热空气 吹出塔 SO2和H2O 吸收塔 Cl2和H2O 蒸馏塔 冷凝器 Br2 浓缩海水 ①酸和Cl2 含Br2的水溶液 ②热空气 含Br2的热空气 ③SO2吸收塔 HBr水溶液 氧化室: Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2 吸收塔：Br2+SO2+2H2O=SO42- +2Br-+4H+ 蒸馏塔：Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2 ④Cl2 溴水 溴 蒸馏 【问题】 (2)第①步已经得到溴单质，步骤②③④的作用是什么？ (1)用热空气吹出溴，利用溴的什么性质？ 挥发性 将单质溴再转化为溴离子的目的是使Br－浓缩、富集，提高Br2的提取效率 海水化学资源的利用 请总结由工业原料到具体产品的一般思路和方法流程和思维方法 【建构模型】 工业原料 富集 预处理 物质转化 (中间产物1、2、、) 分离提纯 目标产品 原料预处理 物质转化 产品分离 如何选取原料？ 如何处理原料？ 1、从资源、成本角度考虑； 2、从反应速率、提高效率角度。 原料 产品 1、从元素价态的角度分析是否需要选取氧化剂或还原剂？ 2、从成本、环保的角度选取最合适的试剂。 如何控制反应条件？ 如何选取氧化剂？还原剂？ 如何分离出产品？ 物料是否能够循环使用？ 根据目标产物的性质及含量，选取合适的分离提纯方法。 例4 海洋是巨大的资源宝库，从海洋中获取部分资源的流程图如图所示： 课堂练习 回答下列问题： Ⅰ. 提溴 溴被称为“海洋元素”，空气吹出法从海水中提取溴单质的流程如图所示： （1） 过程③中 所起的作用为______________________________________ （用离子方程式表示）。 （2） 步骤①已经获得 ， 步骤②③④的目的是______________________。 将溴富集得到高纯度溴 【导学案】P124 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 30 Ⅱ.海水提镁 （3） 该工业生产过程中，为了使转化为 ，应加入的试剂为_________ （填化学式）。 （4） 写出冶炼金属 的化学方程式：_ ________________________。 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 31 5.从海水中提取镁的工艺流程如图所示： 下列说法错误的是( ) 。 B A.此法的优点之一是原料来源丰富 B.该提取镁的过程中涉及置换、分解、复分解和氧化还原反应 C.步骤①②③的目的是从海水中提取无水 D.步骤②中加盐酸的离子方程式为 【导学案】P125 随堂检测 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 32 6.海水中溴元素以 的形式存在，工业上 用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如 图所示： （1） 步骤①反应的离子方程式是________ ________________。 （2） 步骤③反应的化学方程式是_________________________________。 （3） 步骤②中，用热空气将 吹出，利用溴的性质为________；从步骤②到步骤 ④的目的是___________________________。 易挥发 将溴浓缩，提高的提取率 课堂练习 【导学案】P125 随堂检测 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 33 （4） 从理论上考虑，下列物质也能充分吸收 的是______（填字母）。 ABC A. B. C. D. （5） 步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在 。温度过高或过低都不利于生产， 若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则__________ _________________。 溴不能完全蒸出，产率太低 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 34 $