【本讲教育信息】

一、教学内容

海洋化学资源

 

二、学习目标

1、知道海洋是人类的聚宝盆，蕴藏着丰富的资源；能说出海洋资源包括化学资源、矿产资源、动力资源、生物资源等。

2、了解海水及海底所蕴含的主要物质（重点、难点）。

3、通过对海水淡化（难点）的实验探究，知道蒸馏法是淡化海水最常用的方法。

4、认识海洋资源的开发对人类社会进步所起的重要作用；认识合理进行海洋开发、保护海洋环境（热点）的重要性，培养关注社会和人类生存环境的社会责任感。

 

三、全面突破

知识点（一）：海水中的物质

1、海水中的化学资源

①海水中含量最多的物质是      。

②海水中含量最多的离子是       。            

③海水中含量最多的金属离子是      。

④海水中含量排第二位的金属离子是     。                      

⑤海水中含量最多的盐是      。

2、海水提镁反应原理

海水或卤水氢氧化镁氯化镁镁

3、有关的化学方程式

MgCl₂+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂↓+ CaCl₂

Mg（OH）₂+2HCl= MgCl₂+2H₂O

MgCl₂Mg+ Cl₂↑

思考：1、海水中本来就有氯化镁，为什么还要经过这些反应步骤提取呢？

（海水中氯化镁的含量很低，要设法使之富集。）

2、制取过程中加入石灰乳的目的是什么？

（目的：①将海水或卤水中的氯化镁转化为沉淀，使镁元素富集。②除去氯化钠等杂质。）

 

【典型例题】

例1、据科学实验测定每升海水含1.27g镁。现在世界镁产量的60%都能从海水中提取，下列生产镁的过程框图中的A、B、C均代表一种主要生成物。

问：（1）用化学式表示A、B、C的组成：A        ，B        ，C        。

（2）在生产过程中属于分解反应的有         ，属于化合反应的有         ，属于复分解反应的有                （都填上序号再写化学方程式）。

解析： 以海水提镁为情景，考查学生对基本化学反应的掌握。

①CaCO₃CaO+ CO₂ ↑

②CaO+ H₂O= Ca（OH）₂

③Ca（OH）₂ + MgCl₂ =Mg（OH）₂ ↓+CaCl₂

④Mg（OH）₂ +2 HCl= MgCl₂ +2H₂O

⑤MgCl₂ Mg+Cl₂↑

答案：（1）CaO、Ca（OH）₂ 、MgCl₂

（2）①⑤、②、③④ （化学方程式看解析）

 

例2、镁是一种用途很广泛的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取，主要提取步骤如图所示：

（1）为了使MgCl₂转化为Mg（OH）₂，试剂①可以选用                 ，要使MgCl₂完全转化为沉淀，加入试剂①的量应               ，验证MgCl₂已完全转化为沉淀的方法是                              。

（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      。

解析：此题是利用酸、碱、盐发生复分解反应的规律，解决工农业生产中遇到的问题。根据盐与碱反应生成碱这一规律可以得出加入的试剂①是可溶性或微溶性碱，因此试剂①一般选用Ca（OH）₂；而且必须过量，以确保镁离子全部转化为沉淀。过滤后向滤液中加入氢氧化钙溶液，如果没有沉淀生成，则证明MgCl₂已完全转化为Mg（OH）₂沉淀。由于Mg（OH）₂属于碱，可以加入盐酸，反应生成MgCl₂；将溶液与不溶性的Mg（OH）₂分离的操作方法是过滤。

答案：（1）Ca（OH）₂；过量；取滤液，加入少量Ca（OH）₂溶液，若没有白色沉淀生成，则证明MgCl₂已完全转化为Mg（OH）₂。

（2）过滤   （3）盐酸   （4）MgCl₂ Mg + Cl₂↑

 

知识点（二）：海底矿物

1、常规化石燃料

煤、石油、天然气

2、新型矿产资源

（1）可燃冰：天然气水合物是由天然气和水在低温、高压的条件下形成的冰状固体，因其极易燃烧，故被称为“可燃冰”。

优点：高效、清洁（即产生能量多，污染小），被誉为“未来能源”、“21世纪能源”。

缺点：难以开采和运输，一旦泄漏会增强温室效应。

明确：

①煤、石油、天然气三大化石燃料的大量燃烧造成“温室效应”。

如何控制“温室效应”：减少化石燃料的大量使用，开发新能源，大力植树造林。

②可燃冰：是一种化合物。CH₄·8H₂O

③天然气：主要成分为甲烷，是最简单的有机物。天然气因具有可燃性，与空气混合点燃易爆炸。

④煤：因含S等杂质多，大量燃烧易形成酸雨。

（2）金属矿物：多金属结核，也称锰结核，含有锰、铁、镍、铜、钴、钛等20多种金属元素。全世界储量丰富，约30000亿吨。

3、海洋资源

海洋是巨大的资源宝库，除海水化学资源和海底矿物资源外，还蕴含着丰富的海洋生物资源。世界各国正在积极开发、利用海洋资源，为扩大人类生存空间、增加资源储备寻求出路。现代海洋科技迅速发展，海洋开发水平已经成为衡量各个国家综合国力的重要标志。但随着海洋资源的开发，海洋污染现象也越来越严重，为保护人类共有的海洋资源，世界各国采取了多种措施，如为海洋环境立法、建立海洋自然保护区、加强海洋环境监测、提高消除污染的技术等。

（1）海洋中的主要资源：

化学资源（海水中含有的各种物质）

矿产资源（海底存在的各种矿藏）

动力资源（如潮汐能）

生物资源（各种海洋生物）

（2）海洋污染：

▲陆源污染（工业废水、废渣的排放；生活污水、垃圾、农药的排放）

▲海上污染（船舶、油船排放的废水和废物；意外漏油、溢油、井喷等事故造成的污染）

（3）防止污染措施为海洋环境立法、建立海洋自然保护区、加强海洋环境监测。

 

【典型例题】

例3、近年来，科学家探明我国南海有巨大的可燃冰带，它是在海底低温高压条件下甲烷分子与水分子形成的晶体。关于可燃冰的说法中正确的是（    ）

A. 它是一种矿物燃料

B. 它的化学式可写为H₂O

C. 它的开采能解决能源问题，不需要再开发新能源

D. 由于甲烷无毒，不必关注开采造成的环境问题

解析：本题是一道综合性题目，考查有关可燃冰的相关知识。可燃冰是由甲烷分子与水分子形成的晶体，因此属于矿物燃料，化学式应为甲烷分子与水分子的集合。能源问题、环境问题应综合考虑，可燃冰的发现只能短时间内解决能源问题，仍然要开发新能源。甲烷与温室效应的关系最近在讨论中，它比二氧化碳的影响作用更大。

答案：A

 

例4、我国渤海及东海海域发生了大面积赤潮，赤潮是海水受到某些元素的污染形成的，它导致水面上的藻类疯狂生长、繁殖，水质恶化而有腥臭味，造成鱼类死亡。

（1）已知藻类的化学式为C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P，则组成藻类的元素有（填元素名称）            ，藻类的相对分子质量为            。

（2）根据藻类的化学式确定工业和生活污水中导致藻类生长过快的营养元素是（填元素名称）       。

（3）为了保护海洋环境、防止海水污染，你认为下列哪些措施不合理（    ）

A. 对陆源污染物排放实行总量控制，采用污水处理措施

B. 消除和减少引起沿海水域富营养化或赤潮的氮磷污染物

C. 为了防止废油、化学品废物和垃圾污染大陆，可将这些物质在海上倾弃和焚烧

D. 健全海洋环境污染监测系统，发展海岸、海面、空中立体监测能力

解析：本题涉及到元素种类的判断、相对分子质量的计算，对以前的知识进行了复习。对导致海水赤潮的原因主要是氮、磷等元素的认识，为防止赤潮的发生，应该提高环保意识，消除产生这些现象的因素，主要是控制含磷物质进入大海，禁止使用含磷洗衣粉，一些杂质或垃圾不能抛入大海。

答案：（1）碳、氢、氧、氮、磷    3550

（2）氮、磷

（3）C

 

知识点（三）：海水淡化

1、世界水储量：

▲可供人类使用的淡水不到总水量的1%。

2、海水淡化的方法：

①蒸馏法：蒸馏是分离混合物的一种方法，它是靠达到“沸点”而蒸发出气体，然后通过冷凝变为液体，其过程是物理变化的过程（状态改变）。

思考：

（1）为使水蒸气的冷凝效果更好，你认为应对实验装置做哪些改进？

从以下方面考虑：

①进一步延长水蒸气在导管中的滞留时间（如适当延长导管）

②可以使用冷凝剂通过管壁进行热交换  （如在导管外壁包冷毛巾）

③可将收集水的试管放入盛有冷水的烧杯中

④可使用冷凝管

（2）怎样检验小试管中得到的冷凝水是否是淡水？

（向小试管里的冷凝水中滴加硝酸银溶液和稀硝酸，如果没有产生白色沉淀，说明是淡水。）

▲多级闪急蒸馏法（70%的淡化海水是用此法生产的）

②结晶法：在海水中加入极易挥发的物质——丁烷，丁烷挥发带走海水的热量使海水结冰，从而使水与盐分分离，这和冰箱的制冷原理是一样的。

③膜法

思考：

（1）淡化膜有什么作用？（只允许水分子通过而不允许盐的离子通过）

（2）右侧溶液组成在加压前后发生了哪些变化？ （分别从溶质、溶剂、溶液质量和溶质的质量分数方面比较）

 

【典型例题】

例5、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通过淡化膜，从而得到淡水。对加压后右侧海水成分变化进行分析，正确的是    （    ）

A. 溶质质量减少                           B. 溶剂质量增多

C. 溶液质量不变                           D. 溶质质量分数增大

分析：此题是信息给予题，只要同学们对信息中的水分子可以通过淡化膜而盐的离子无法通过进行分析便可得出结论：加压后右侧海水中的溶剂减少，而溶质没有变化。因此溶液的质量减小，溶质的质量分数增大。

答案：D

 

例6、某海岛淡水资源缺乏，用蒸馏法淡化海水，利用海水时必须对海水进行处理，流程如下：

你能说出每一个池的主要作用吗？

                                 ；                                        ；

                                 ；                                        。

水蒸馏过程中有新物质生成吗？这一过程发生的是        变化。

解析：甲、乙、丙池在水的人工净化中，每一步的作用都已经学过，甲池沉淀是除去颗粒较大的不溶性杂质；乙池过滤是滤去颗粒较小的不溶性杂质；丙池通入氯气可以杀死液体中的微生物，消毒杀菌；丁池加入硫酸是为了除去可溶性碳酸盐。水的蒸馏过程是水由液态变为气态，又冷凝为液态，没有新物质生成，是物理变化。

答案：甲池：除去颗粒较大的不溶性杂质；乙池：滤去颗粒较小的不溶性杂质；丙池：通入氯气可以杀死液体中的微生物，消毒杀菌；丁池：除去可溶性碳酸盐。没有，物理

 

四、考场清单

本讲知识中，海水提镁、海水淡化和海洋资源开发、利用及保护是中考的热点，通常结合生产生活实际考查学生学以致用的情况。

基本题型：选择题、填空题、探究题等。

基本考点：1、海水中的物质    

2、海水提镁

3、海底矿物

4、海水淡化

5、海洋资源开发、利用及保护

 

五、本讲小结

知识结构：

规律方法：

在本节中，通过有机物“甲烷”的燃烧产物，可很好地利用“元素观”，确定有机物的成分：

（1）若只给出燃烧生成物CO₂、H₂O，据元素守恒观，确定有机物中一定含有C、H元素，可能含O元素。

（2）若给出有机物质量（或参加反应的O₂的质量）和生成的CO₂、H₂O的质量，除可确定元素C、H之外，还可确定O元素是否存在。

 

疑难辨析：（本讲易错易混点）

1、①以海水为原料制备Mg的有关化学方程式的书写，电解的是熔融MgCl₂，而不是溶液；②“可燃冰”的形成及优点，不可把可燃冰当成甲烷或冰，也不要认为冰可以燃烧；③海水淡化过程中常用“多级闪急蒸馏法”，蒸馏的原理是根据沸点不同分离液体混合物，水的沸点随压强增大而升高，随压强减小而降低。

2、天然气水合物是不是最理想的燃料呢？虽然它燃烧产生的热量高、燃烧后无残渣留下，相对“煤”等燃料，优点很大，被誉为“未来能源”，但其燃烧后生成CO₂，易造成温室效应，因此最理想的燃料是H₂。

 

六、超前思维

1、目前，从海水中提取食盐的方法主要为“       ”，也称“       ”。使用该法，需要       、       的外界环境。盐田通常分为两部分：    和      ；先将海水（或海边地下卤水）引入     ，经日晒蒸发水分到一定程度时，再导入    ，继续日晒，海水就会成为食盐的      ，再晒就会逐渐析出食盐来。这时得到的晶体是“   ”，剩余的液体是     （也称“      ”）。海水“晒盐”的原理是           。

2、饱和溶液是指：               ；而             的溶液，称为该溶质的不饱和溶液。       。饱和溶液和不饱和溶液可相互转化，不饱和溶液经       、      、     （石灰水通过      ）可转化为饱和溶液；饱和溶液经      、      （石灰水通过    ）可转化为不饱和溶液。饱和溶液              （“一定”或“不一定”）是浓溶液, 不饱和溶液也       （“一定”或“不一定”）是稀溶液，但在     、       时，某溶质的饱和溶液一定比其不饱和溶液浓。

3、结晶定义：           ；结晶常用的方法有       和       （也叫       ），将溶解度受温度影响变化大的固体溶质从水溶液中析出，常用         法；将溶解度受温度影响变化不大的固体溶质从水溶液中析出，常用          法；溶解度受温度影响很大的固体中混有少量溶解度受温度影响较小的固体（如KNO₃中混有少量NaCl）采用        方法除去杂质；溶解度受温度影响较小的固体中混有少量溶解度受温度影响很大的固体（如NaCl中混有少量KNO₃）采用         方法除去杂质。

4、影响固体物质在一定量水中溶解限量的内因是         ，外因是         。化学上常用         来表示某种物质在某种溶剂中的溶解限量。

5、固体物质的溶解度是：                                          。20℃时，硝酸钾的溶解度为37.2g,其含义是                   。固体物质的溶解性分    、    、

    和    四种。一般将    ℃时溶解度    的物质称为易溶物质，溶解度在       之间的物质称为可溶物质，溶解度在       之间的物质称为微溶物质，溶解度       的物质称为难溶（或不溶）物质。

6、海水“晒盐”得到的粗盐,往往含有                    杂质（如MgCl₂、CaCl₂、Na₂SO₄等）和                 杂质（如泥沙等），必须进行分离提纯。在实验室中，粗盐提纯的步骤为：           、           、              。每一步中都用到玻璃棒，作用分别为：         、         、      ；蒸发过程中，当      时即停止加热；这样得到的盐可除去不溶性杂质和部分可溶性杂质，即为可食用盐。

工业精制食盐的步骤为：先溶解→过滤（目的：        ）→再分别依次加入过量的       、       、         （使SO₄^2－、Ca²⁺、Mg²⁺等可溶性杂质转化为沉淀）→过滤→加         将溶液的pH调至7，浓缩得到精盐。工业精制食盐中发生的化学方程式为：①                   ，②              ，③             ，④            ，⑤                  ，⑥                。

7、食盐的主要用途：食盐是人体进行      的必需品，是重要的    和      ；还是制造     、    、    、     等的基本原料，被广泛用于制造    、    、   、    等。

 

【模拟试题】（答题时间：30分钟）

一、选择题

1、下列化学反应不属于制取镁的反应的是                                （    ）

A. Ca（OH）₂+MgCl₂=Mg（OH）₂↓+CaCl₂

B. Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O

C. Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O

D. MgCl₂Mg+Cl₂↑ 

2、为了保护海洋资源，下列措施不正确的是                               （    ）

A. 建立海洋保护区                B. 禁止工业“三废”排放到大海中

C. 健全海洋环境污染监测系统            D. 在海上倾弃和焚烧危险物质

3、关于多金属结核的叙述正确的是                                      （    ）

A. 多金属结核就是锰结核           B. 多金属结核是锰的合金

C. 锰结核是一种纯净物             D. 多金属结核在世界上贮量很少

4、下列操作不能用来淡化海水的是                                     （    ）

A. 过滤                            B. 使海水结冰脱盐

C. 加热蒸馏                        D. 多级闪急蒸馏

5、为了区别海水和淡水，可分别加入下列哪种试剂                        （    ）

A. 澄清石灰水          B. 硝酸银溶液     C. 酚酞试液               D. 石蕊试液

6、“可燃冰”又称天然气水合物，它是在海底的高压低温条件下形成的，它的外观像冰，1体积“可燃冰”可储藏100—200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述中，不正确的是   （    ）

A. “可燃冰” 有可能成为人类未来的重要能源

B. “可燃冰”是一种比较洁净的能源

C. “可燃冰”提供了水可能变成油的证据

D. “可燃冰”的可燃成分是甲烷

*7、浩瀚无际的海洋为人类提供了丰富的资源。由海水制备金属镁，主要有以下步骤：①电解熔融的氯化镁；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是（   ）

A. ②④⑤③①   B. ③②④①⑤      C. ③④②⑤①     D. ②④③⑤①

8、青岛是一座美丽的海滨城市，减少海洋污染是每个公民的责任. 下列情况中，不造成海洋污染的是                                                           （    ）

A. 垃圾填海       B. 油轮泄漏      C. 海水晒盐        D. 生活废水排入海洋

9、为维持人体内电解质平衡，人在大量出汗后应及时补充的离子是         （    ）

A. Mg²⁺           B. Ca²⁺             C. Na⁺             D. Fe²⁺

10、下列说法正确的是                                                （    ）

A. 从海水提取镁的过程中，涉及的反应类型有分解、化合和置换反应

B. “可燃冰”能燃烧，所以水也有可燃性

C. 蒸馏法和干馏一样，都能将海水淡化

D. 可燃冰燃烧后几乎不产生任何残渣或废弃物

 

二、填空题

11、海水中含量最多的物质是               ，含量最多的盐是               ，含量最多的元素是             ，含量最多的离子是             。

12、从海水中提取镁，通常将____加入海水或卤水中，沉淀出____，与盐酸反应生成____，____熔融状态下的氯化镁，就能得到镁. 转化过程中发生的化学方程式有____________；____________；____________.

13、可燃冰的主要成分是____，它是由____和水在____、____的条件下形成的冰状固体，其燃烧时的优点是____________。其反应的化学方程式为                         。

14、目前世界上已采用的海水淡化方法有多种. 其中普遍使用的是蒸馏法中的______；其原理是：减压时，水的沸点___   _，设计了一种压强一个比一个__  __的蒸发室，将它们连通在一起，当高温____    从它们中间穿过时，就会被瞬间蒸发，变为____  ，水蒸气经冷凝成为____。

15、海洋资源包括_______、_______、_______、_______。

16、2001年，我国渤海及东海近海域发生了大面积赤潮，仅渤海就有4％海域发生赤潮。导致海洋生态环境遭到了严重破坏，严重影响海洋生物的生长。赤潮是海水受到一类含磷元素物质的污染形成的，又称“水的富营养化污染。”这些污染物主要来自工业生产和生活中排放的污水。你认为采取哪些措施可防止或减少水的富营养化污染？

 

三、实验题

17、利用海水可以制备金属单质，其流程如下图所示：

（1）实验室将粗盐制成精盐的过程中，常采用_________操作把不溶性杂质除去。

（2）步骤③中涉及的化学反应方程式为_____________________。

（3）通过以下步骤可以制取金属Y：

步骤④中涉及的化学反应方程式为______________，该反应的类型为__________。

18、海水中镁的含量一般为1.28g·L^－1，总储量约为2×10¹⁵t。某镁冶炼厂利用海水制镁，其工业流程如下：

根据上述流程图，回答下列问题：

（1）石灰窑中发生反应的化学方程式为                                      。

（2）消化池中发生的反应：CaO+H₂O=Ca（OH）₂，其反应类型为                ，消化池中温度升高的原因是                                   。

（3）写出设备A、B和C中反应的化学方程式

A：                                                                ；

B：                                                                ；

C：                                                                。

（4）氯气不能排放到空气中，而要循环使用，其原因是：

①氯气有毒，排入空气会污染环境；

②                                                               。

 

 

【试题答案】

一、选择题：

 

二、填空题

11、水；氯化钠；氧；氯离子

12、石灰乳；氢氧化镁；氯化镁；电解；

Ca（OH）₂ + MgCl₂ =Mg（OH）₂ ↓+CaCl₂

Mg（OH）₂ +2 HCl= MgCl₂ +2H₂O

MgCl₂Mg+Cl₂↑

13、甲烷；天然气；低温、高压；产生热量多、燃烧后几乎不产生任何残渣或废气；

CH₄+2O₂CO₂+2H₂O

14、多级闪急蒸馏法；降低；低；海水；水蒸气；淡水

15、化学资源、 矿产资源、动力资源、生物资源

16、工业废水处理达标后再排放；生活污水集中排放；使用无磷洗衣粉等

 

三、实验探究题

17、（1）过滤  （2）Mg（OH）₂ +2HCl= MgCl₂ +2H₂O

（3）MgCl₂ Mg+Cl₂↑；分解反应

18、

（1）CaCO₃CaO+ CO₂ ↑

（2）化合反应；生石灰与水反应时放出大量的热。

（3）A：Ca（OH）₂ + MgSO₄=Mg（OH）₂ ↓+CaSO₄

B：Mg（OH）₂ +2HCl= MgCl₂ +2H₂O

C：MgCl₂Mg+Cl₂↑

（4）②氯气溶于水，可以制得盐酸，盐酸再次和氢氧化镁反应，可省资源，变废为宝。