4.3 海洋的探索（教学课件）科学新教材浙教版八年级上册

第3节 海洋的探索 科学八年级上册 •浙教版 第四章 水与人类 教学重难点 教学难点 教学重点 1.海水的淡化 2.海盐的提取 3.海洋的探索与开发 1.海水的淡化 2.海盐的提取 3.海洋的探索与开发 课堂引入 中国拥有长达3.26万千米的海岸线，如何“发展海洋经济，保护海洋生态环境，加快建设海洋强国”已成为一个重大的战略部署。海水如何淡化?海盐如何提取?如何让海洋成为新的牧场? 知识点1 海水的淡化 1.海水淡化的重要性：世界上大部分人口居住在离海岸线120km以内的区域，尽管海洋中有丰富的水，却不能直接饮用，所以海水淡化一直是人类追求的梦想。 海水淡化是指将海水脱盐取得淡水的过程。截至2021年，全球海水淡化的产量已超过1亿吨/日，惠及100多个国家。在一些中东国家，海水淡化水是国民饮用水的主要来源。海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，越来越受到重视。 目前，全球的海水淡化技术日趋成熟，主要包括反渗透法、蒸馏法、冷冻法等几十种方法。中国的海水淡化技术已经取得突破性进展，并在全球占领了一定的市场。 2.反渗透膜：反渗透膜是模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反渗透技术的核心构件。反渗透膜的孔径非常小，能有效截留水中的各种溶质，而水则能从半透膜渗出，从而获得比较纯净的水。反渗透膜淡化海水具有淡化后水的水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点，在海水淡化工程中得到了广泛应用。 知识点1：海水的淡化 3.海水淡化的技术进步 知识点1：海水的淡化 1.配制0.5%的食盐水100mL，倒入A水槽。 2.用TDS笔测量A水槽中食盐水的固体溶解物含量，并记录读数。 3.连接反渗透滤芯(内含反渗透膜)微型增压水泵和水管，组装成如图4.3-1所示的海水淡化模拟装置。 4.启动水泵抽取A水槽中的食盐水，把经过滤芯后的净水导入B水槽，废水导入C水槽(废水开关打开较小角度)。 5.几分钟后，再用清洗过的TDS笔测量B水槽中净水的固体溶解物含量，并记录读数。 探索新知 4.蒸馏水：把水加热到沸腾，产生的水蒸气经冷却形成液态水的方法称为蒸馏法，用这种方法收集到的水就是蒸馏水。蒸馏水中杂质非常少，可以将其看成是单一由水组成的。这种仅由一种物质组成的物质，叫作纯净物。 海水淡化的原理并不复杂，但如果要大规模地实现海水淡化，就要综合考虑成本、能耗、效率、环保等诸多问题。 知识点1：海水的淡化 典例分析 例1 缺水的海岛现在可依靠海水淡化技术，每天可生产6600吨淡水，解决了缺水问题。该技术（原理如图所示）采用对海水加压，海水中的溶剂分子可以通过半透膜，而溶质分子很难透过。下列说法正确的是（    ） A．淡化过程中浓海水中溶质质量增加 B．海水淡化技术解决了缺水问题，可以不用节水了 C．淡化过程中浓海水的溶质质量分数减小 D．海水淡化过程中水分子能透过半透膜 【解析】浓海水中水分子能透过半透膜，因此水分减少，但溶质质量不变；浓海水的溶质质量分数增大；虽然解决了缺水问题，但水资源很匮乏，应当节约用水。故选D。 典例分析 例2 近年来，水资源紧缺的问题日益严重，有科学家提出充分利用丰富的海水资源，加快海水淡化工程建设，小柯尝试在实验室中进行海水淡化，他可以选择的实验方法是（   ） A．过滤 B．稀释 C．蒸馏 D．电解 【解析】A、将海水过滤，只能除去海水的不溶性杂质，不能使海水淡化，故A不正确； B、将海水稀释，不能除去氯化钠，不能使海水淡化，故B不正确； C、将海水蒸馏，能将水从海水中分离出来，从而实现海水淡化，故C正确； D、将海水电解，不能使海水淡化，故D不正确。故选C。 典例分析 例3 下图是海水淡化示意图，将海水依次通过加热、蒸发和冷凝，就能获得淡水。下列分析错误的是（　　） A．液体1是淡水 B．冷凝时，海水起致冷作用 C．海水蒸发时吸热 D．液体2与海水的溶质质量分数相等 【解析】A、由示意图可知，液体1是海水经过加热而蒸发出来的水蒸气冷凝而形成的淡水，A正确，故A不符合题意； B、海水通过冷凝管遇到热的水蒸气将其冷凝为液态水，故海水起到了制冷的作用，B正确，故B不符合题意； C、海水蒸发时从液态变为气态，需要吸收热量，C正确，故C不符合题意； D、液体2是海水蒸发后得到的浓溶液，溶剂比之前要少，故比海水的溶质质量分数大，D错误，故D符合题意。 故选D。 故选C。 知识点2 海盐的提取 1.古法晒盐：我们一日三餐所吃的食盐，很多来自海盐。中国是世界上最早提取海盐的国家之一。据《管子》记载，暮春之初，北海之民即煮海为盐。明代学者宋应星撰著的《天工开物》记载:“其海丰、深州引海水入池晒成者，凝结之时扫食不加人力，与解盐同。 2.结晶制盐：我国的海盐生产，一般采用日晒法。人们利用滨海滩涂，筑坝开辟盐田(如图4.3-2)，通过纳潮扬水、日照蒸发而浓缩。当氯化钠溶液达到饱和后，析出氯化钠晶体，即为原盐。像这种固体溶质从它的饱和溶液中以晶体形式析出的过程称为结晶。 3.精盐提纯：日晒法得到的原盐属于粗盐，粗盐成分中不仅有氯化钠，还有氯化镁、氯化钙、泥沙等杂质，必须经过进一步的提纯才能成为可食用的精盐。 知识点2：海盐的提取 粗盐的提纯 目标 掌握粗盐提纯的基本方法。 器材 烧杯，天平，玻璃棒，漏斗，滤纸，滴管，蒸发皿，铁架台，酒精灯，粗盐。 过程 1.溶解。 称取10g粗盐，放入烧杯中，加入30mL水，用玻璃棒搅拌至充分溶解，形成悬浊液。 探索新知 2.过滤。 (1)如图4.3-3所示，把滤纸折成圆锥形放入漏斗中，使之紧贴漏斗内壁。如果滤纸边缘高出漏斗口，要用剪刀剪去部分滤纸，使滤纸边缘略低于漏斗口。 (2)放置好漏斗，使漏斗下端管口紧贴烧杯内壁，以使滤液沿烧杯内壁流下。 (3)用少量水润湿滤纸，用玻璃棒把滤纸紧贴在漏斗壁上，使滤纸与漏斗壁之间没有气泡。 (4)把备好的悬浊液沿玻璃棒慢慢地倒入漏斗，注意液面不能超过滤纸边缘。 探索新知 3.蒸发结晶。 如图4.3-4所示，把滤液倒入蒸发皿，点燃酒精灯加热，并用玻璃棒搅拌。当出现大量食盐晶体后，熄灭酒精灯，利用余热蒸发剩余的水。 4.转移。 冷却后用玻璃棒把蒸发皿中的食盐晶体转移到烧杯中。 探索新知 1.配制一杯70°C左右的硫酸铜饱和溶液。用滴管吸取后滴在有凹穴的玻璃片(点滴板)上冷却，如图4.3-5所示。 2.用放大镜或显微镜观察，玻璃片上的溶液中出现_________________ 实验表明，冷却热饱和溶液也是常用的结晶方法。 探索新知 1.制备硫酸铜小晶体。 (1)准备一杯200mL、温度为70°C左右的硫酸铜饱和溶液，用脱脂棉代替滤纸趁热过滤，得到澄清的饱和溶液。 (2)在烧杯上盖上一张白纸，用棉花把烧杯围起来，静置在一个安静无风的室内空间，第二天可观察到烧杯中析出一些硫酸铜小晶体。 2.制备硫酸铜大晶体。 选择几颗几何形状完整的硫酸铜小晶体。用线把硫酸铜小晶体绑起来，悬挂在玻璃棒上，玻璃棒搁置在另一杯新制的、200mL、温度为70°C左右的澄清硫酸铜饱和溶液上，确保硫酸铜小晶体悬空且浸没在溶液中。重复静置结晶，最后生成硫酸铜大晶体。 3.修饰硫酸铜大晶体。晾干晶体后，去除多余的附着物，并用砂纸、刀片对某些硫酸铜大晶体表面的不规则部分做适当的清理。 探索新知 典例分析 例1 将浑浊的河水用如图所示的装置进行净化。下列说法正确的是（　　） A．净化后得到的水中无杂质 B．漏斗中滤纸的放置方向应为① C．漏斗下端应紧靠烧杯内壁 D．漏斗中液面低于漏斗边缘即可 【解析】A. 通过过滤可将难溶于水的固体物质与液体分离，则净化后得到的水中仍然含有一些可溶性的杂质，此选项错误；     B. 漏斗要靠在三层滤纸处，图中滤纸的放置方向应为②，此选项错误； C. 漏斗下端应紧靠烧杯内壁，以防液体飞溅，此选项正确；     D. 滤纸边缘低于漏斗边缘、漏斗中液面低于漏斗边缘，此选项错误。 故选C。 典例分析 例2 粗盐溶于水之后会有些浑浊，为得到较为清澈的食盐溶液，下列实验可行的有（　　） A．甲和乙 B．甲和丙 C．乙和丙 D．只有乙 【解析】甲：蒸发能将食盐溶液中水除去，不可能得到较为清澈的食盐溶液，不符合题意； 乙：过滤可以除去粗盐溶解后水中的不溶性杂质，使溶液变得较为清澈，符合题意； 丙，蒸馏会去除水，与食盐溶液无关，不符合题意。 故选D。 典例分析 例3 如图是茶水分离飘逸杯示意图，按压茶杯按钮，只有茶水从隔离层缝隙间流出。飘逸杯的这种功能类似于物质分离方法中的（　　） A．沉淀法 B．结晶法 C．蒸馏法 D．过滤法 【解析】茶水分离飘逸杯示意图，按压茶杯按钮，只有茶水从隔离层缝隙间流出，将液体与难溶性固体进行了分离，类似于物质分离方法中的过滤，故选D。 知识点3 海洋的探索与开发 1.海洋资源的开发：海洋是世界上食品、石油、天然气以及矿产资源的重要来源地。图4.3-6所示的是人类对海洋资源的一些开发和利用情况。 知识点2：海盐的提取 2.如何开发海洋资源：人类通过渔业捕捞、水产养殖、海上油井、海底采矿、海浪发电、海水淡化等方式获取了大量的海洋资源，为人类的生存和发展提供了有力保障。人类在开发海洋的同时要尽到保护海洋的义务，避免对海洋的过度开发，减少对海洋的污染，共同维护海洋的生态环境。 知识点2：海盐的提取 3.我国海洋探索的进程：直至今日，海洋仍然有着许多未解之谜。辽阔而深邃的海洋神秘莫测，尤其是深海黑暗、寒冷、缺氧、高压的极端环境让人望而却步。那么，科学家是怎样探索海洋的呢?为了获取更多的海洋信息，科学家发明了很多探索海洋的新技术。近年来，我国的海洋科考取得了巨大进展，尤其是深海探测技术迅速发展，如图4.3-8所示，为我国建设海洋强国提供了重要支撑。 知识点2：海盐的提取 可燃冰 可燃冰，又称为天然气水合物或甲烷水合物，是水和天然气在高压和低温条件下产生的一种固态物质，外形类似冰或固体酒精，点火即可燃烧，其微观上为笼型结构，如图4.3-9所示。可燃冰储量丰富、分布广阔，且燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水，污染极小，因此被国际公认为石油和天然气的最佳替代能源。可燃冰主要分布于深海或陆域冻土中。据探测，海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。中国的可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带。2020年，蓝鲸二号海上钻井平台在南海海域试采点火成功，在水深1225米的南海神狐海域，攻克了深海浅软地层水平井钻采核心技术，创造了产气总量和日均产气量两项新的可燃冰开采世界纪录。 知识点2：海盐的提取 典例分析 例1 全球海平面上升日益威胁到马尔代夫等岛屿国家的生存安全，为避免他们沦为背井离乡的环境难民，人类应（） A．减少二氧化碳等温室气体的排放 B．加强水利工程建设 C．大力开发利用海洋资源 D．保护海洋生态系统 【解析】全球海平面上升日益威胁到马尔代夫等岛屿国家的生存安全，为避免他们沦为背井离乡的环境难民，人类应减少温室气体的排放量，温室气体是指二氧化碳。 课堂练习 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 课堂练习 探究新知 1．如图是荒岛求生时利用海水获取饮用淡水的装置，这种淡化海水的方法最接近于（　　） A．过滤 B．结晶 C．沉淀 D．蒸馏 【答案】D 课堂练习 探究新知 2．进行过滤操作时，下列做法正确的是（　　） A．玻璃棒要靠在单层滤纸的一边 B．滤纸的边缘要与漏斗口相平 C．漏斗中的液面要低于滤纸边缘 D．漏斗下端的管口要放在烧杯中间 3.下列混合物的分离不能达到目的的是（　　） A．分离食盐和糖—加水溶解并过滤 B．泥水除去泥沙—过滤 C．海水中提取食盐—蒸发结晶 D．海水淡化得到淡水—蒸馏 【答案】C A 课堂练习 探究新知 4．小科学习了“硫酸铜晶体的制备和生长”后，用一根线绑住一小块硫酸铜晶体作为晶种，放入一杯70℃硫酸铜热饱和溶液中（如图所示），缓慢静置至室温后，晶体变大了。若不考虑溶剂的蒸发及室温的变化，有关这次实验的说法正确的是（     ） A．硫酸铜晶体的溶解度随温度升高而减小 B．放入晶种后的硫酸铜溶液仍是饱和溶液 C．晶体变大后，剩余硫酸铜溶液是不饱和溶液 D．放入晶种后，硫酸铜溶液的溶质质量分数在变大 【答案】B 课堂练习 探究新知 5．如图所示为三种实验操作，下列说法正确的是（　　） A．进行如图甲所示的过滤操作，可从食盐溶液中获得食盐固体 B．进行如图乙所示的蒸发操作，当蒸发皿中出现固体时停止加热 C．进行如图丙所示的蒸馏操作，冷凝管进出水的方向是a进b出 D．在粗盐提纯实验中，需要用到图示甲、乙两种操作 【答案】D 课堂练习 探究新知 6．我国某盐湖属于氯化钠型内陆湖泊，在唐朝初年即通过“人工垦畦，天日浇晒”等工艺进行开发，主要流程如图所示。完成下列问题： (1)从物质组成角度看，盐碱湖水属于________；（选填“纯净物”或“混合物”） (2)“集卤蒸发”中，随着水分不断蒸发，卤水中氯化钠的质量分数会________； (3)“过‘箩’调配”时，“箩”与过滤操作中________（填一实验用品）的作用相同。 【答案】(1)混合物 (2)增大 (3)滤纸 课堂练习 探究新知 7．为拓展能量来源，我国推广种植一种“生物柴油”树——麻疯树，其果实内含有果仁油。果仁油常用有机溶剂通过浸取法提取，主要过程如图。下列有关说法错误的是（　　） A．粉碎果仁能加快果仁油的溶解速度 B．加热溶解时温度升高果仁油溶解度变大 C．过滤利用了果仁油与滤渣的溶解性不同 D．蒸发过程中果仁油的溶质质量分数变小 【答案】D $