开发利用海水资源保障沿海地区水资源安全

第一篇：开发利用海水资源保障沿海地区水资源安全

开发利用海水资源保障沿海地区水资源安全

发布时间：2011-11-1

4信息来源：

□万育生 张继群

摘 要 21世纪，水资源短缺已成为制约我国特别是在国民经济中占有重要地位的沿海地区经济可持续发展的重要因素。为缓解供水需求矛盾，我国政府在大力提倡节约用水的基础上，采取了如兴建蓄水工程和跨流域调水等一系列有效措施。但上述传统措施只能实现水资源的时空位移，而不能增加淡水资源总量。如何从占全球水量97％的海水中获取新的淡水资源，成为国际科学界关注的热点。在分析我国以增加可利用水资源为目的海水资源开发利用的发展、现状和存在的主要问题的基础上，对海水的水资源化开发和利用提出了建议。

关键词 水资源 海水淡化 开发利用

一、海水的水资源化开发利用技术

海水的水资源化利用技术包括从海水中提取淡水，用海水代替淡水和海水养殖、海水农业等技术，即通常所讲的海水淡化、海水直接利用和海水综合利用等。

海水淡化的方法主要有两类：一是从海水中析出各种化学元素，从而达到获取淡水的目的，如电渗析法、离子交换法和压渗法等；二是从海水中分离出淡水，如蒸馏法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法等。蒸馏淡化技术又分为低温多效、多级闪蒸和压汽蒸馏三种。目前反渗透法海水淡化已成为发展速度最快也较适于产业化的技术。

海水直接利用技术，主要是在防腐、防海洋生物附着等技术的基础上以海水直接代替淡水作为工业用水、生活用水以节约淡水资源的相关技术的总称。包括海水冷却、海水冲厕等。海水直流冷却技术已有近百年的发展历史，有关防腐和防附着技术已基本成熟。据统计，城市用水中约80％是工业用水，工业用水中约80％是工业冷却用水。开发利用海水代替淡水作工业冷却用水，对缓解我国沿海地区淡水资源紧缺的局面，意义深远。海水循环冷却技术始于20世纪70年代，在美国等国家已大规模应用，是海水冷却技术的主要发展方向。利用海水作为大生活用水(海水冲厕)代替城市生活用淡水，具有非常重要的节水意义。城市生活用水占城市用水的20％，而冲厕用水占城市生活用水量的35％40％，利用海水代替淡水作为冲厕用水，是节约水资源的一项重要措施。海水综合利用涉及海水中微量元素的提取以及相关元素的高附加值产品的开发以及海水养殖、海水农业等方面。利用海水淡化、海水冷却排放的浓缩海水，开展海水化学资源综合利用，形成海水淡化、海水冷却和海水资源综合利用产业链，是实现资源综合利用和社会可持续发展的重要体现。目前世界上海水淡化、海水直接利用和综合利用技术已经相当成熟。

二、我国海水利用现状

我国是一个海洋大国，拥有渤海、黄海、东海、南海四大内海，面临太平洋和印度洋两大洋，有1.8万多km的海岸线。如何利用海水资源以缓解水资源危机是我国长期以来十分关注的问题。我国海水淡化技术研究始于1958年，起步时采用的是电渗析技术，以后逐步过渡到反渗透技术和蒸馏技术。1981年，我国在西沙群岛建成第一个日产200m3的电渗析海水淡化站，之后，在浙江嵊泗县、山东长岛县和大连常海县相继建立了千吨级的海水淡化工程。在科技部、国家计委等有关部委及地方政府的支持下，我国的海水资源开发利用技术在“八五”“九五”期间，发展很快，在一些关键技术领域已取得了重大突破。我国已全面掌握国际上已经商业化的蒸馏法和反渗透(膜)法等海水淡化主流技术。“十五”期间已经进入工程示范阶段。目前在辽宁、山东、浙江、河北、甘肃等地已建、在建规模在500～18000m3／d海水和苦咸水淡化示范工程已达到12项。全国包括引进系统在内的反渗透海水、苦咸水(半海水)淡化产量估计日产达35000m3以上。随着技术的进步、新材料的应用，不仅使产量提高，而且淡化成本也在大幅度降低。海水淡化的成本已从20世纪90年代的7元／m3左右降至目前的5元／m3左右。

此外，在海水直接利用方面，我国青岛、大连、天津、上海、宁波、厦门、深圳等沿海城市的近百家单位均有利用海水作为工业冷却用水的实践。我国海水直流冷却已有近70年的应用历史，更先进的循环冷却技术在我国业已取得成效，已具备了示范条件。利用海水作为大生活用水(海水冲厕)代替城市生活用淡水，是节约水资源的一项重要措施。我国香港地区20世纪50年代末开始通过立法的形式推广海水冲厕技术，现已形成了一套完整的处理系统和管理体系。目前香港的海水冲厕已达总数的75％，每年节省淡水约为2.12亿m3。目前我国海水直接利用的规模还很小，据中国水资源公报2002年全国海水直接利用量仅为216 亿m3，而日本每年约为3000亿m3，美国每年约为1000亿m3，差距很大。

三、存在问题及对策建议

1．存在问题

尽管国家各级部门对海水资源开发利用的工作相当重视和支持，在技术可行性和经济适用性方面，具备了产业化发展条件，但海水淡化技术的发展，由于缺乏统筹规划等诸多问题，难以形成规模化发展和相关产业的综合利用。从总体上看，我国海水淡化工程起步虽早，产业化进程却较为缓慢。海水淡化相关设备国产化率低，海水淡化技术虽然有许多成果，但存在示范和显示力度不够，缺乏工程验证的缺点。与发达国家相比，还存在着认识不足、规模不大、技术水平不高等问题，迫切需要加强产业化技术和政策引导，积极推动海水利用的发展。

2．从海水淡化和长距离调水的对比看急需更新的理念

海水淡化和调水都是解决区域性水资源不足的方式，两者可以互为补充。

(1)从水源条件看，海水淡化的水源条件优于调水。我国是海洋大国，丰富的海水资源为沿海地区大规模开发利用海水资源奠定了基础。相对海水资源，淡水资源是有限的。我国水资源分布不均，为实施调水工程提供了条件，但水资源总体紧缺，又限制了调水的开展，为避免对调出区生态系统造成破坏，就必须控制调水量。

(2)从供水范围看，调水工程供水范围远远大于海水淡化。海水淡化是先处理后输送，输水设施技术要求高、投资大。此外，海水淡化水源地在东部沿海地区，而我国西高东低的地形特点，决定了淡化海水的受益范围相对有限，不适合远距离输送到内陆地区。调水工程的水源虽然总体上有限，但水源地分布很广，为大范围开展调水提供了条件，而且工程调水是先输送、后处理，对输水设施的技术要求低。单纯从技术上讲，调水工程基本上可以覆盖内陆地区。

(3)从技术进步看，海水淡化的技术进步快。海水淡化的成本比调水工程有更大的下降空间。相对海水淡化，水利工程的技术进步潜力相对较小，建成后成本下降的空间有限。美国有资料认为，远程调水超过40km，成本就将超过海水淡化。

发展海水利用事业，首先要进行观念更新，打破海水不能用的旧观念。海水利用并非全部需要淡化，也可以直接利用，海水直接利用要比淡化利用的水量更大，成本当然更低。当然，海水作为生活用水尤其是饮用水，要经过淡化处理。决定海水淡化成本高低的一个关键 是其能耗。近年来，随着技术的提高以及新型能源的利用，海水淡化的成本已大大降低。反渗透技术通过膜滤器来淡化水，能耗指标较传统的热能方法降低了90％左右，太阳能技术和受控核聚变技术等新型能源的利用，极大地促进了淡化水成本的降低和产业规模的扩大。在远距离调水与海水淡化比较已没有明显优势的情况下，海水淡化不失为解决沿海地区生活用水、特殊工艺用水等需求的有效措施，我们应加强对海水淡化的研究，将其作为沿海城市的补充水源，纳入水资源统一规划中。

3，对策建议

(1)制定国家海水资源开发利用发展规划。立足于水资源安全和国家可持续发展的战略高度，通过科学论证，制定国家海水资源利用发展规划，明确海水淡化及资源开发利用在我国水资源战略中的地位。

(2)加强与产业界的结合，积极发展海水淡化产业。在对海水淡化现有技术适用性和经济性进行研究的基础上，通过建立示范工程，利用研究机构的技术优势和大型企业的管理手段、营销渠道，以市场经济的模式和规律推动海水淡化产业的发展。

(3)大力发展海水直接利用及相关技术研究。海水直接利用的技术包括：业已成熟的海水直流冷却技术，尚处于研究阶段的海水循环冷却技术。与海水直接利用有关的技术包括耐腐蚀材料、防腐涂层、防生物附着等技术。

(4)推进海水资源的综合开发利用。我国可管理和利用的海域达1.47亿hm2以上，盐碱地0.4亿hm2，滩涂近200万hm2，发展海水养殖、海水农业在减轻对陆地的依赖，缓解用水紧张状况方面也有积极意义。

(5)积极参与国际市场竞争。长期以来，国内海水淡化行业一直着眼于国内市场，缺乏参与国际市场竞争的意识和能力。只有参与国际市场竞争，才能促进我国海水淡化产业的形成和壮大，在实现持续的技术进步的同时，为缓解沿海地区的淡水紧缺做出更大的贡献。

(作者单位：水利部水资源管理中心)

第二篇：开发利用海水资源 教学设计

姓名：黄丽微 学号：2008031258 班级：08化学2班

第二课时 海水资源的开发利用 教学设计

【教学目标】

★知识与技能目标

了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。★过程与方法目标

通过案例探究培养学生学会运用观察、实验、比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，同时训练学生的口头表达能力和交流能力。激发学生学习的主动性和创新意识，从而悟出学好化学的科学方法。★情感态度与价值观目标

体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。【教学重点、难点】

教学重点：了解化学方法在海水资源开发中的作用。

教学难点：学生在掌握海水提取金属的一般原理基础上，了解适用于不同物质的提取方法。【教学过程】

【引入】 海洋约占地球表面积的 71%，具有十分巨大的开发潜力。海洋对于人类的意义，已不再局限于传统的提供生存的自然环境、渔盐之利、航运交通、国家安全等方面。海洋农牧化、海洋油气开发、深海采矿、海水综合利用等产业开发已形成规模，并显示出巨大潜力。开发利用海洋资源，保护海洋生态环境，是解决人口、资源、环境问题的重要途径。我国的社会和经济发展将越来越多地依赖海洋。【资料展示】

海洋之所以被誉为人类未来的希望，是因为海洋中有丰富的资源和能源。海洋自然资源的分类有多种，《中国自然资源丛书·海洋卷》按照海洋资源的性质、特点、存在形态，将海洋资源分为 6个大类：①海洋生物资源（包括渔业资源、药物资源、珍稀物种资源）；②海底矿产资源（包括金属矿产资源、非金属矿产资源、石油和天然气资源）；③海洋空间资源（包括土地资源、港口和交通资源、环境空间资源）；④海水资源（包括盐业资源、溶存的化学资源、水资源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上风能资源）；⑥海洋旅游资源（包括海洋自然景观旅游资源、娱乐和运动旅游资源、人类海洋历史遗迹旅游资源、海洋科学旅游资源、海洋自然保护区旅游资源）。 【板书】

一、海洋资源的分类

【讲述】本节我们仅以海水资源为例，一起来探究一下海水资源的利用和海水化学资源的利用前景。【阅读教材及资料并思考】

1、海水中水资源的利用包括哪几部分？

2、海水淡化有哪些方法？

【资料展示】 海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉。这是海水资源开发的一个领域。据预测，2000年时美国工业用水的1/3将由海水提供。我国今后也要发展海水直接利用工程。在沿海地区，特别是在电力、冶金、化工等行业推广海水冷却方法，同时推广在生活领域中使用海水，如冲洗、除尘、消防、灌溉、印染等。目前青岛市已有20多个单位直接利用海水，年用海水量占全市工业用水量的67％，上海石化总厂每小时用海水量达100×10 4 t，青岛、大连、天津等城市的发电、石油、化工等部门每年直接利用海水达50×10 8 m 3。海水淡化现有 20多种技术方法。目前技术纯熟、经济效益较好的是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。蒸馏法即通过将海水加热蒸发，再把蒸汽冷凝得到淡水。这是传统的方法，目前生产能力最大。这种技术正朝着容量大型化（日产10×10 4 t以上）和目的多重化的方向发展，如利用淡化后的浓缩海水提取有用物质，利用发电厂余热进行海水淡化等。我国已进行了日产百吨的淡化装置试制，具备了设计和研制大、中型蒸馏淡化装置的技术能力。

我国的海水化学资源

【讲述】 海水水资源的利用包括两个方面，1、海水直接利用。

2、海水的淡化。

【板书】

二、海水水资源的利用：

1、海水直接利用即海水的循环冷却。

2、海水的淡化。【讲述】 水淡化的方法已有十几种，主要的有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本较高，因此可利用太阳能进行海水蒸馏淡化。

蒸馏装置图

要点解析：

1、圆底烧瓶不能直接加热，需要石棉网

2、需要加入沸石，防止暴沸

3、冷却水的方向：下进上出

4、圆底烧瓶中溶液的体积不超过容积的二分之一并且不少于三分之一。

5、圆底烧瓶不带支管

【讲述】 海水中溶存着 80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值。我国对海水化学元素的提取都有一些研究，可以列为未来的开发产业。

【板书】

三、海水化学资源的利用

【实验探究】 海水中几种重要元素的提取：

1、海水提溴流程 海水→酸化、浓缩→氯气置换溴离子得到溴单质→通入吸收塔富集→氯气氧化→溴单质

2、海带中碘元素的证明？（实验4-2）

2g干海带→剪碎并用酒精润湿→灼烧只完全变为灰烬→冷却→加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸2-3min过滤→加入几滴稀硫酸和月1mlH2O2→加入淀粉溶液观察现象 ●

3、海水晒盐

海水→蒸发结晶苦卤石和粗盐→粗盐溶解后依次加入过量氢氧化钠、氯化钡和碳酸钠→过滤→滤液中加入适量盐酸→蒸发结晶→氯化钠 ●

4、海水提镁

海水→加入适量石灰乳→氢氧化镁→盐酸溶解得到氯化镁溶液→蒸发结晶得到无水氯化镁→点解→金属镁

【学生活动】

1、阅读教材，写出有关海水提溴利用原理的化学方程式。

2、描述“海带中碘元素的证明”实验现象写出相关的化学方程式。【作业】 课后习题3、4、5 【板书设计】

一、海洋资源的分类

二、海水水资源的利用：

1、海水直接利用

2、海水的淡化

三、海水化学资源的利用

1、海水提溴流程 海水→酸化、浓缩→氯气置换溴离子得到溴单质→通入吸收塔富集→氯气氧化→溴单质

2、海带中碘元素的证明？（实验4-2）

2g干海带→剪碎并用酒精润湿→灼烧只完全变为灰烬→冷却→加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸2-3min过滤→加入几滴稀硫酸和月1mlH2O2→加入淀粉溶液观察现象 ●

3、海水晒盐

海水→蒸发结晶苦卤石和粗盐→粗盐溶解后依次加入过量氢氧化钠、氯化钡和碳酸钠→过滤→滤液中加入适量盐酸→蒸发结晶→氯化钠 ●

4、海水提镁

海水→加入适量石灰乳→氢氧化镁→盐酸溶解得到氯化镁溶液→蒸发结晶得到无水氯化镁→点解→金属镁

第三篇：开发利用海水资源 教学设计

“开发利用海水资源”的教学设计．．．．．．．．．．．．．王学兵

文章来源：转载 作者：王学兵 时间：2009-2-11 11:36:09 点击次数：724

文章编号：1005－6629(2008)04－0042－03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 教材分析

本课程的内容是“海水资源的开发利用”，教材先通过海水资源的概况介绍使学生了解海水资源的利用广阔前景和重大的利用价值，然后具体从两个方面来感受海水资源的开发：一是海水资源中水的利用，二是海水资源中其他成分的开发利用，最后通过科学探究和实验来研究如何从海水中提取有用物质，初步了解一些开发的方法和开发过程中需要克服的科学难题，培养学生实事求是、细致入微的科学研究精神。教学设计思路

本着“先概括、后具体”的演绎教学思路，具体分三部分逐层递进：首先通过录像、图片和教师的讲述介绍，使学生从感性方面了解前景广阔的海水资源，初步认识海水资源的多样性、分散性、海水资源加工开发的技术性；接下来通过幻灯片展示海水综合利用联合工业体系的具体实例，拓展学生的学习思维和知识视野，进一步让学生明白海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系，感概学好化学这门学科对人类贡献的重要性；最后完成课本“科学探究”和“实验4-2”部分，让学生充分参与实验方案的设计和模拟化工解决资源开发的问题，学生多了一份实际体验，将知识和感受具体化，认识知识原理和科学技术在资源开发中的重要作用。教学过程教学反思

围绕“化学方法在海水资源开发利用中的重要作用”这一教学重点来展开，这样既让学生感受到了海水资源的丰富巨大，有充分开发利用的必要性和重要价值，又将知识的落脚点回到学生非常熟悉的化学基础知识(氧化还原反应、非金属单质的置换、蒸馏实验、物质的检验实验等)，在学生书写化学方程式、动手操作实验的过程中，我做好了充分的指导，督促他们准确表达化学用语，规范操作化学实验。学生既感到亲切，又有充分的自信，加深了学生对新知识的接受度。

附件：学案(含答案)

［知识疏理］

1.海水资源的利用包括_________________、_____________海水淡化的方法主要有__________、______、_______。

2.如何在海水中提取Br2、I2?用我们已有的知识进行实验设计：

海水中提取溴单质：

海水中提取碘单质：

3.蒸馏操作过程：

(1)在蒸馏烧瓶中放少量_____，以防止____；

(2)蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过________，也不能少于_______；

(3)冷凝管中冷却水从____口进，______口出。

蒸馏是提纯或分离____________混合物的方法，此过程是__________变化。

4.［实验4-2］

(1)用____称量3.0g的干海带，刷去表面的附着物，用剪刀剪碎，用____润湿，放入_____中。点燃酒精灯，灼烧至完成成灰，停止加热，冷却。

(2)将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入少量蒸馏水，____、煮沸约2-3min，过滤。

(3)在滤液中滴加几滴_____，再加入1mL的_________，观察现象为_____________。加入几滴淀粉溶液，现象为______，说明_________。用离子方程式写出第三步的反应：_________，氧化剂还可以选用___________。

［学习训练］

A.基础训练

1.下列海洋资源中属于可再生资源的是()

A.海底石油、天然气 B.潮汐能

C.滨海砂矿 D.锰结核

2.下列哪种方法不能实现海水的淡化()

A.蒸馏法B.电渗析法

C.离子交换法D.电解法

3.下列属于海水化学资源利用的是()

A.海水淡化B.海水提盐

C.海水提溴D.海水发电

4.通入氯气，把海水中的溴化物氧化成单质溴，该反应的离子方程式为_____________；

5.将吸收溴单质的溶液加入过量的硫酸酸化，即可得溴单质，该反应的离子方程式为________；

6.把生成的溴从溶液中吹出，用纯碱(Na2CO3)溶液吸收(生成NaBr、NaBrO3、CO2)，这一过程的化学方程式为_______。

7.海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中制取镁，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳，②在引入的海水中加石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物，③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物，④将得到的产物熔融后电解。关于从海水中提取镁，下列说法不正确的是()

A.此法的优点之一是原料来源丰富

B.进行①、②、③步骤的目的是从海水中提取氯化镁

C.第④步电解制镁是由于镁是很活泼的金属

D.以上制取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应

B.提高训练

8.人造光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)是盐化工生产的中间产物。以光卤石为原料制得金属镁，需下列步骤：

①过滤，②溶解，③加入适量 Ca(OH)2，④蒸发，⑤用盐酸溶解，⑥电解熔融MgCl2，⑦在HCl气流中强热；正确的顺序是()

A.⑤③①②④⑥⑦B.②③①⑤④⑦⑥

C.②④①③⑦⑥⑤ D.⑤③①④②⑥⑦

9.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘无离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程如下图所示

(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①____；写出过程②中有关反应的化学方程式___________。

(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为()

A.酒精、四氯化碳 B.四氯化碳、苯

C.汽油、醋酸 D.汽油、甘油

(3)为使海藻灰中的碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是__________。

10.随着现代科学的不断发展，生产和生活所需淡水日益增多，甚至超过人类所能支配的淡水量，使地球上淡水资源发生危机，这就把海水淡化问题提到了科学家的面前。磺化煤(代表式NaR)是一种钠型离子交换树脂,它能使海水中的Ca2+、Mg2+交换除去。

现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。

(1)最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是______________________。

(2)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂(填其代表式)为： A柱：_______，B柱_____。

(3)说明按上述顺序装柱的理由是_________。

学案答案

［知识疏理］

1.海水淡化海水直接利用于冷却蒸馏法电渗析法离子交换法

2.海水浓缩→苦卤→氯气→溴或碘

3.(1)碎瓷片暴沸(2)2/31/3(3)下上可互溶的液体物理

4.(1)托盘天平酒精坩埚

(2)搅拌

(3)稀硫酸双氧水溶液颜色变深淀粉变蓝有碘单质生成 H2O2+2I-=I2+2OH-氯气

［学习训练］

A.基础训练

1.B2.D3.B C4.Cl2+2Br-=2Cl-+Br25.Br-+BrO3-+6H+=Br2+3H2O6.3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO27.D

B.提高训练

8.B。提纯光卤石制备MgCl2的步骤为：先将光卤石溶解于水，因为KCl、MgCl2均易溶于水，先后沉淀Mg2+；Mg(OH)2的溶解度比Ca(OH)2更小，故加入适量的Ca(OH)过滤后得Mg(OH)2，洗涤后溶于适量的盐酸发生反应：Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O，蒸发溶液得MgCl2·6H2O，由于加热MgCl2·6H2O的过程中，会有部分MgCl2又与H2O反应生成Mg(OH)2。而MgCl2与H2O的反应是一个可逆反应： MgCl2+2H2O

Mg(OH)2+2HCl。根据平衡移动原理，在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，使MgCl2与H2O的反应得到抑制，故能得到纯净的MgCl2。

9.(1)过滤;2NaI+Cl2 2NaCl+I2(2)B(3)漏斗、分液漏斗

10.(1)蒸馏原理：加热蒸发海水，盐不挥发而留在残余物中，水蒸气经冷凝而得淡水。

(2)HR ROH

(3)若在A中装ROH，则海水先通过ROH，溶液中就会有较多的OH-与海水中的Mn+生成M(OH)n沉淀，造成堵塞现象，而在A中装HR，在B中装ROH，海水通过A中生成的H+与B中生成的OH-中和，生成水而呈中性

第四篇：《开发利用金属矿物和海水资源》导学案

第四章第一节 《开发利用金属矿物和海水资源》导学案

第2课时

一、学习目标：

1、了解海水淡化的方法。掌握海水的蒸馏。

2、掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提镁、提溴、提碘。

3、通过学习自然资源的合理开发与利用，培养环保意识和节约意识。

二、学习重点、难点

1、掌握海水的蒸馏。

2、海水制盐、海水提镁、提溴、提碘。

三、学习过程

【预习案】

阅读课本有关内容，归纳下列问题：

1、课本主要介绍了海水资源的开发利用的哪几个方案？

2、海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、和离子交换法。其中蒸馏法历史最久，技术和工艺也比较完善，最主要原理和装置为

请归纳蒸馏适用于分离哪些混合物？蒸馏装置的注意事项？

3、海水制盐主要利用了哪个物质分离和提纯操作方法？如制得的粗盐含有以下杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-，请归纳除杂试剂及试剂加入顺序和基本原则？

4、完成教材P93第4题，归纳海水制Mg。

预习成果展示（小组随机安排）

【探究案】

【探究1】：海带提碘

认真观察本实验的演示过程，小组合作讨论完成以下探究问题

1、将实验过程转化成实验流程图形式。

2、将海带中的碘（I-）转化成I2需加入哪类物质？用H2O2-有何优点？用什么物质检验有碘单质生成？

3、写出核心化学方程式或离子方程式。

4、通过对本实验的探究，还存在哪些疑难问题？

探究成果展示（小组随机安排）

【探究2】：海水提溴：

根据课本P91页的思考与交流，参考资料卡片的内容，按下列方框写出“空气吹出法”工业海水提溴的流程图（可剩余空框），并写出关键反应方程式。

关键方程式

Cl2+2Br-

Br2+SO2+H

2Cl2+2Br-

【总结反馈案】

完成下列问题：

1、下列关于海水知识不正确的是()

A．海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用

B．海水既苦又涩，不能直接利用

C．海水中某些金属元素总储量很大，但富集程度却很低

D．海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合2、海水淡化可采用膜分离技术，如下图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子

可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能透过淡化膜，从而得

到淡水，对加压后右侧海水成分的变化进行分析，正确的是()

A．溶质质量增加B．溶液质量不变

C．溶剂质量减少D．溶质质量分数不变

3、某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请完成相关问题。

(1)第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪

器有________(填代号，限填3项)。

A．试管 B．瓷坩埚 C．坩埚钳 D．铁三脚架 E．泥三角F．酒精灯 G．烧杯 H．量筒

－(2)第2步：I溶液的获取。操作是

(3)第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用________(填代号)。

A．浓硫酸B．新制氯水C．KMnO4溶液D．H2O2

第五篇：开发利用金属矿物和海水资源第二课时

第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源第二课时

班级：姓名：

一、学习目标：

1、了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。

2、通过学习自然资源的合理开发与利用，培养环保意识和节约意识。

二、学习重点

1、了解化学方法在金属矿物开发(主要是金属冶炼)及海水资源开发中的作用.2、在掌握金属冶炼的一般原理基础上,了解适用于不同金属的冶炼方法.三、学习过程

【基础知识】

１．海水资源的广阔性：海洋占地球表面积的，具有十分巨大的开发潜力．仅以海水

资源为例，海水和海水具有非常广阔的前景．海水中水的储量约为1.3×10亿吨，约占地球总淡淡量的97%。海水中除了水以外，还含有多种常量元素和微量元

素。

２．海水资源的多样性：海水中含有丰富的水资源；另外，海水中溶解和悬浮有大量的____________和，Ｈ Ｏ Ｃｌ Ｎａ Ｋ Ｃａ Ｓ Ｃ Ｆ Ｂ Ｂｒ

Ｓｒ等种元素超过总量的；微量元素计多种．虽然海水中的元素种

类，总储量，但富集程度却．

３．海水资源的利用 9

（１）海水水资源的利用海水水资源的利用主要包括和等。海水淡化的途经：从海水中提取或从海水中把都可以达到淡化海

水的目的．海水淡化的方法：主要有、、等．其中的历史悠久，技术和工艺也比较完善，但。因此，海水淡化同结合、同结合，成为海水综合利用的重要方向。

（２）海水化学资源的利用

【科学探究】１、海水提溴

实验方案：

⑴用法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

⑵向酸化的海水中通入适量的，使溴离子转化为溴单质。

⑶向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内。

⑷向吸收塔内中溶液内通入适量的氯气。

⑸用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔中溶液里的单质。

化学方程式：2NaBr＋Cl2＝；

Br2＋SO2＋2H2O＝；

2HBr＋Cl2＝；

【科学探究】２、海带中碘元素的检验：海带提碘

：反应原理：海带中的碘元素主要以I的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出。证明海带中含有碘，实验方法：

(1)用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。

(2)灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。

(3)将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。

(4)在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。

证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。（2I＋H2O2＋2H＝I2＋2H2O）

实验现象及原因

－＋-

如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

实验注意事项：

海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。

【讨论】：很多氧化剂都可以氧化I，用H2O2有什么好处？

练习：

1、海水淡化的方法有多种，其中历史最久、技术和工艺较完善，是海水淡化主要方法的是（）

A．蒸馏法B．电渗析法C．离子交换法D．冷冻法

2．从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是()

A．镁B．氯化钠C．溴D．钾

3．从海水中提取镁的方法是首先使海水中的Mg转化为Mg(OH)2沉淀。从化学知识的角度和2+-

经济效益的角度考虑，可在海水中加入的物质是()

A．NaOHB．KOHC．CaOD．Na2O

4.海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤:①通入足量Cl2；②将海带焙烧成灰后加水搅拌；③加CCl4振荡；④用分液漏斗分液；⑤过滤。合理的操作顺序是（）

A.①②③④⑤B.②⑤①③④C.①③⑤②④D.②①③⑤④

5、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()

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NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl

2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能

6．为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了如下实验：

(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需仪器，用标号字母填写在横线上)。

A．烧杯B．坩埚C．表面皿D．泥三角E．酒精灯F．干燥器

(2)步骤③的实验操作名称是__________ ；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是_____________。

(3)步骤④反应的离子方程式是____________________________________________

(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是______________________________

（5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法__________

___________________________________________________________________。

7、全球海水中溴的储藏量丰富，约占地球溴总储藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg/L。其工业提取方法有：

(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有①

________________________________________________________________________

(写出离子方程式)；②3Br2＋3CO3===BrO3＋5Br＋3CO2↑；③BrO3＋5Br＋6H===3Br2＋3H2O。其中反应②中氧化剂是________；还原剂是________。2－－－－－＋

(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1)，只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和有机溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是____________。下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是________(填序号)。

①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸

海水中的溴元素是以Br-形式存在的，海水提溴的关键反应是用Cl2将Br-氧化为Br2，然后将Br2利用空气吹出法分离出来。

8．海洋植物如海带海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海洋中提取碘的流程如下：

晶态碘 ⑴指出提取的过程中有关实验操作名称：①；③；

⑵提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是__________。

（A）水、酒精（B）四氯化碳、苯（C）汽油、乙酸（D）汽油、酒精

⑶从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂，还需经过蒸馏。指出下图所示实验装置中的错误之

处；①；②；

③。

⑷进行上述蒸馏操作时，使用水浴的原因

是；最后碘晶体在里聚集。