浅谈高中化学中的海水资源.docVIP

浅谈高中化学中的海水资源 　　在中学化学教材中，对于海水资源的认识主要是从海水淡化、从海水中提取盐、镁、溴、碘、重水展开的。通过学习此知识点，让学生了解海水的综合利用和了解化学科学发展对自然资源利用的作用，同时通过学习也提高学生自主学习的能力、联系实际的能力。通过学习促使学生关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观等方面的全面发展。 　　浩瀚的海洋是巨大的资源宝库，它不仅孕育了生命，还有丰富的矿产。地球上的海水总体积约有137亿立方千米，已知其中含有80多种元素，可供提取利用的有50多种，是宝贵的化学资源。在高中化学必修2和选修4、选修2中均涉及海水资源的内容，就中学教材而言，需要学生从高中课本中理解以下知识。 　　一、海水淡化 　　地球上的水量虽然很大，但是97%是海水，淡水资源仅占水资源总量的3%，而且分布不均匀，有的地方淡水资源极为缺乏。海水淡化能解决一部分地区的淡水危机，将海水转变成淡水技术在中学化学中讲到两种方法。 　　（一）蒸馏法 　　蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，让盐留在圆底烧瓶里，水蒸汽冷凝成淡水的方法。 　　（二）电渗析法 　　电渗析法是利用电场的作用，强行将离子（Na+ Cl-）向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。 　　1. 从海水中提取盐。将海水引入到海滩上的盐田里，利用日光和风力逐渐使水蒸发，慢慢浓缩，使食盐呈结晶析出，剩下的盐卤中有氯化钾、氯化镁，还含有少量氯化钠，可利用三种物质溶解度的不同将它们分离开来。 　　2. 食盐资源的利用。工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。电解时溶液中的H+比Na+容易得到电子，因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子?囊跫?放出，即阴极反应为2H++2e-=H2↑（还原反应）；溶液中的Cl-比OH-容易失去电子，因而Cl-不断地从阳极失去电子被氧化为Cl2，即阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）。在上述反应中，H+是由水的电离生成的，由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H+和OH-，H+又不断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大，使酚酞试液变红。因此，电解饱和食盐水的总反应可以表示为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气。在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO等，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸，所以在工业生产中，要避免这几种产物混合，常使反应在特殊的电解槽中进行（如图所示）。 　　二、从海水提取溴 　　从海水中提取Br2约占世界溴产量的1/3，常见的溴水提取技术叫吹出法.用Cl2置换出海水中的Br-，利用Br2的挥发性特强用热空气或水蒸气吹出溴蒸气，最后冷凝得液溴，中间过程用SO2与Br2反应的目的是富集溴，其过程如下。 　　三、从海水提取重水（D2O） 　　从海水中提取重水的方法较多，较为常用的是化学交换法，它是目前生产重水比较经济的方法。 　　学生通过以上知识的学习，既符合教育部考试中心《2015年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科）》的要求（了解海水的综合利用和了解化学科学发展对自然资源利用的作用）；同时通过学习也提高学生自主学习的能力、联系实际的能力。通过学习促使学生关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观等方面的全面发展。 3