课例海水资源的综合利用教学课例李冉.doc

课题：海水资源的综合利用
一、教学设计
【教学目标】
知识与技能目标
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．掌握从海水中提取食盐、溴、镁、氯碱工业等化工产品原理及方法。
3．认识到关心科学、研究科学和探索科学的精神。
过程与方法目标
1、培养学生的自学能力和查阅相关资料进行分析概括的能力。
2、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。
3、通过对案例探究，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
1、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。
2、通过化学史的教学，使学生认识并欣赏化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。
3、认识化学在环境保护钟的作用，树立绿色化学的观念。
【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：氯碱工业、海水提溴、海水冶炼镁的化学原理。
【教学方法】
多媒体辅助教学：利用图片、录像、多媒体课件等为学生提供丰富的背景材料，以便形成丰富的感性认识。 探究式教学：创设问题情景、结合演示实验，充分调动学生的积极性，进行探究式教学。
【教学过程】
【引入】海洋对于人类的意义及人类对海洋的依赖性
【资料展示】海洋自然资源的分类
【板书】一、海洋资源的分类
【多媒体投影】海洋资源的分类
【过渡】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。
【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】海水直接利用和海水淡化的技术方法。
【总结】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。
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[来源:Zxxk.Com]
【资料展示】太阳能海水蒸馏器
【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
【讲述】食盐除了可以调味之外，还是重要的工业原料。
【板书】1、海水制盐
【投影】
　　（1）原理：利用日光、风力等，蒸发水，使溶于水中的食盐浓缩至饱和后析出。
　　（2）方法：蒸发法（盐田法）。
　　（3）盐田的结构及作用
①贮水池：引入海水静置，使泥沙沉降；
②蒸发池：利用日光、风力等自然蒸发作用使含盐水浓缩至接近饱和；
③结晶池：较浓含盐水继续浓缩，达到饱和后析出食盐晶体。　
【讨论】盐田法制盐的优缺点。
【投影】（4）优缺点：
【过渡】此外，食盐还是一种重要的工业原料。
【板书】2、氯碱工业
【讲述】人们把以电解食盐水为基础制取氯气、烧碱(NaOH)等产品的工业称为“氯碱工业”。
【投影】
（1）原理：电解饱和食盐水制烧碱：
（2）离子交换膜法制烧碱
　　①离子交换膜电解槽的组成
　　由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。

【探究】阳离子交换膜的作用　　
【投影】②阳离子交换膜的作用
将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na＋）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
【总结】主要生产流程
【投影】③离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程（如下图）

【讨论】以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途？
【投影】（3）以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途

【过渡】海水中含有大量的溴，工业生产中的溴有大约1/3是来自海水，所以海水提溴在工业生产中尤为重要。
【板书】3、海水提溴---空气吹出法制溴
【讲解】其流程可分为以下几步：
【投影】
（1）、氯化：把海水酸化后（pH＝3.5）用氯气把Br－氧化成Br2。
（2）、吹出：Br2易挥发，用空气或水蒸汽把其吹出来。
（3）、吸收：通入SO2把Br2还原成HBr，再用氯气把其氧化得到溴产品：
【过渡】此外，海水中还含有大量的镁元素，我们一起来了解一下镁的提炼过程
【板书】4、海水提镁
【投影】

【课堂总结】
【作业】[来源:学#科#网Z#X#X#K]
上网查资料了解从海水中提取其它元素（如钾等），并写一份调查报告（1000字左右）。

【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、海水制盐
2、氯碱工业
3、海水提溴---空气吹出法制溴
4、海水提镁

二、课堂实录
师：同学们，海洋占地球的总面积是多少？
生：71%
师：海洋对于我们人类来说又有什么重要的意义呢？
学生讨论：........
师：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。
师：海洋中有那些资源和能源可以为我们人类所用呢？
生：讨论......
生：海洋生物、海底矿产、海洋能源（潮汐能等）.......
幻灯片展示：
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）。
师：本节课我们就来学习海洋资源的综合利用。
师：首先我们来了解海洋资源的分类
板书：一、海洋资源的分类
多媒体投影：

师：本节我们仅以海水资源为例，来探究一下海水资源的利用和海水化学资源的利用前景。
师：海洋中储量最大的是什么？
生：水。
师：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？
多媒体投影：
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100×104t，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50×108m3。
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10×104t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。
师：所以说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。
2、海水的淡化。
师：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。
投影展示：

蒸馏装置图[
【资料展示】太阳能海水蒸馏器
第二次世界大战中，美国国防部制造了许多军用海水淡化急救装置，供飞行员和船员落水后取水用，这种装置实际上是一种简易的太阳能蒸馏容器。２０世纪６０年代，美国在佛罗里达的戴托纳海滩，建立了供大规模太阳能蒸馏研制工作用的特殊实验站。希腊、阿尔及利亚、澳大利亚等国也进行了许多太阳能蒸馏试验。世界上最大的池式太阳能蒸馏器在希腊的帕特莫斯，玻璃总面积为８６５１平方米，最大日产量为４０立方米淡水。
太阳能蒸馏器结构简单，主要由装满海水的水盘和覆盖在它上面的玻璃或透明塑胶盖板构成。水盘表面涂黑，装满待蒸馏的水，盘下绝热，水盘上覆盖的玻璃或透明塑胶盖板下缘装有集水沟，并与外部集水槽相通。太阳辐射透过透明盖板，水盘中的水吸热蒸发为水蒸气，与蒸馏室内空气一起对流。由于盖板本身吸热少，温度低于池中温水，水蒸气上升并与盖板接触后凝结成水滴，沿着倾斜盖板借助重力流到集水沟里，而后再流到集水器中。池式太阳能蒸馏器中海水的补充可以是连续的，也可以是断续的。虽然它有很多不同的结构形式，但基本原理是一样的。这类蒸馏器是一种理想的利用太阳能进行海水淡化的装置。
师：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
师：食盐除了可以调味之外，还是重要的工业原料。食盐如何制的呢？
生：海水晒盐
板书：1、海水制盐
师：从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛采用。盐田法又叫滩晒法，盐田建在海滩边，借用海滩逐渐升高的坡度，开出一片片象扶梯一样的池子。利用涨潮或用风车和泵抽取海水到池内。海水流过几个池子，随着风吹日晒，水份不断蒸发，海水中的盐浓度愈来愈高，最后让浓盐水进入结晶池，继续蒸发，直到析出食盐晶体。我国是世界上最大的产盐国，年产盐量近2000万吨，占世界食盐产量的80%。
投影：

投影：（1）原理：利用日光、风力等，蒸发水，使溶于水中的食盐浓缩至饱和后析出。
　　 （2）方法：蒸发法（盐田法）。
　　 （3）盐田的结构及作用
①贮水池：引入海水静置，使泥沙沉降；
②蒸发池：利用日光、风力等自然蒸发作用使含盐水浓缩至接近饱和；
③结晶池：较浓含盐水继续浓缩，达到饱和后析出食盐晶体。
投影：
蒸发池 结晶池

师：大家来讨论盐田法制盐的优缺点。
生：讨论.......
【投影】（4）优缺点：
节约燃料。但是，海水晒盐受天气限制，占用大量平坦土地，劳动条件十分艰苦，生产效率低。海水制盐中得到的是粗盐，粗盐中常含有Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，必须精制提纯。
师：此外，食盐还是一种重要的工业原料。
板书：2、氯碱工业
师：人们把以电解食盐水为基础制取氯气、烧碱(NaOH)等产品的工业称为“氯碱工业”。
投影：
（1）原理：电解饱和食盐水制烧碱：
（2）离子交换膜法制烧碱
　　①离子交换膜电解槽的组成
　　由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。

师：请大家讨论阳离子交换膜的作用是什么？膜两边的离子如何移动？
生：讨论.......
投影并讲解：　　
②阳离子交换膜的作用
将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na＋）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
师：所以这种方法制烧碱的主要生产流程为：
投影：③离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程
师：以氯碱工业为基础的化工生产及产品有许多很重要的用途，大家能说出你知道的用途有哪些吗？
生：制漂白剂、生产盐酸、制玻璃、金属的冶炼........
投影：（3）以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途

师：海水中含有大量的溴，工业生产中的溴有大约1/3是来自海水，所以海水提溴在工业生产中尤为重要。
板书：3、海水提溴---空气吹出法制溴
师：其流程可分为以下几步：
投影:
（1）、氯化：把海水酸化后（pH＝3.5）用氯气把Br－氧化成Br2。
（2）、吹出：Br2易挥发，用空气或水蒸汽把其吹出来。
（3）、吸收：通入SO2把Br2还原成HBr，再用氯气把其氧化得到溴产品：
　　 Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4 Cl2 + 2HBr = 2HCl + Br2
师：此外，海水中还含有大量的镁元素，我们一起来了解一下镁的提炼过程
板书：4、海水提镁
投影：

生：分析每一步的变化及反应原理。
师：海洋是一个巨大的资源宝库，我们从其中所获取的资源还是很有限的，随着科学技术的不断发展和进步，相信会有跟多的元素会被提取为我们人类所用。
投影并总结 ：海水综合利用联合工业体系一例

【作业】[来源:学#科#网Z#X#X#K]
上网查资料了解从海水中提取其它元素（如钾等），并写一份调查报告（1000字左右）。

三、教学反思
本节课的学习，实现了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标的统一，使学生在交流、合作、探究中的气氛中学习。结合课本上的内容，针对当前社会生活中存在的城市淡水资源缺乏、环境污染等问题，让学生体会到化学资源的合理开发和综合利用的重要性，从而树立保护环境和可持续发展的观念。
随着新课程标准的实施， 新的课程标准已从教学理念上发生了根本性的转变，学生是问题探究的主体，教师作为立足于为学生服务的角色，为学生提供探究活动所必需的信息检索尤为必要。也更加注重于对知识获得过程的探索，对学习方法的探索；注重合作探究，情感交流，注重学生的终身发展。就本节课的内容来说，部分知识在初中已初步学习或了解，因此我结合新课程倡导的新理念，运用多媒体、视频音像材料、实验案例探究，充分调动学生的积极性，使学生真正成为课堂的主人；让他们利用素材，锻炼分析、对比、归纳、总结的思维能力和设计和操作化学实验的基本技能。
同时， 在网络时代的今天，不仅学习方式体现多样性，而且作业的形式和要求也应该有多样性和层次性。