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第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第 2 课时 海水资源的开发利用、煤石油天然气的综合利用
本节重点在于揭示和说明化学在金属矿物，海水统都和化石格料开发利用中的作用，突出了
两个方面的主题、一是化学为开发和用白然资蛋秘供了科学依据：二是保护资源和保护环境对化学
的品用和发根提品新的要求。简言之，自然资源的开发利用离不开化学。化学只有不断创新和发展
才能满足人类社会可持续发展的需求。
海样约占地球表面积的71%，海洋资源的深度开发是人类生存和发展必须面对的问题，仅以
海水为例，将其中溶解的大量有用物质提取出来就是一个极具挑战性的课题。同金属治炼、海水晒
盐等古老产业相比，其他海水资源的综合利用程度还不高。仅从化学变化角度来看，从海水中提取
有用元素绝不像试管实验那样简便，其中的想象和创造的空间像海洋一样广阔而深远。教材通过对
一些典型生产工艺的分析（如海水提澳），会使学生认识到一些化学原理并不复杂的过程在实际生
产中会遇到很多复杂的问题，甚至是非常巨大的挑战（如可燃冰的开采和利用）。
基于日常生活经验，学生对煤气、天然气和多种燃料油等化石燃料作为能源形式的利用比较熟
悉，但对其提炼原理和生产过程并不了解，对化石燃料作为重要化工生产原料也了解不多。限于课
时和学生的知识基础，这里只能使学生形成一些粗略的认识，主要包括化石燃料的化学成分，石油
化工、煤化工生产的一般原理和过程，应用广泛的石油化工、煤化工产品及其生产工艺的发展趋势
等。例如，以化石燃料为原料，通过化学反应获得塑料、合成纤维和合成橡胶等有机合成高分子以
及各种精细化学品，由此体会石油化工、煤化工给人类带来的诸多好处，了解化学在物质生成领域
的重要价值和合成材料废弃物带来的污染等现实问题，思考提高化学燃料综合利用率、开发生物质
资源等绿色、可持续发展的新途径。
【学习目标】
1、知道海水淡化的意义和方法。
2、熟知从海水中提取溴的原理。
3、了解煤、石油和天然气的组成及综合利用。【核心素养】
1、科学探究：认识海水资源的多样性和分散性；不断创新海水资源开发利用的途径和方法。
2、社会责任：通过煤、石油和天然气的综合利用和海水资源保护意识和合理开发，建立可持
续发展意识和绿色化学观念，并能对与此有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
重点：海水提溴的工艺流程、原理和分离提纯方法；
难点：物质提取的一般思路和方法。
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【引入】
海洋约占地球表面积的71%，海水中水的储量约占地球总水量的97%，约1.3×1018 t。
【提问】
如何对海水水资源的进行利用？
【讲解】
一、海水资源的开发利用
1. 海水水资源的利用方法
2. 海水的蒸馏
(1) 主要仪器：A： ；B：直形冷凝管；C： 。
(2) 冷凝水的流向： 口进， 口出。
(3) A中加入碎瓷片的目的是 。【总结】三种海水淡化方法的原理
方法 原理
蒸馏法 将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水
在外加直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过
电渗析法
性，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的目的
离子交换法 用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴离子、阳离子，得到去离子水
【提问】如何在海水中提取溴？
【讲解】
3. 从海水中提取溴
工业规模提取溴的常用方法是空气吹出法，工艺过程为：
(1) 浓缩：海水晒盐和海水淡化过程中的副产物Br－得到浓缩。
(2)氧化：向酸化的浓缩海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质，化学方程式为
。
(3) 富集：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
以达到富集的目的，方程式为 。
(4) 提取：向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，方程式为 。
【总结】海水资源的综合利用
MgCl (熔融)=====Mg＋Cl ↑
2 2
2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl ↑
2
2NaCl＋2H O=====2NaOH＋H ↑＋Cl
2 2 2【提问】
煤石油和天然气是人类主要的能源，如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化学燃
料燃烧所造成的环境污染问题呢？
【讲解】
二、煤、石油和天然气的综合利用
1. 煤的综合利用
(1) 煤的分类与组成
煤
(2) 煤的综合利用方式
①干馏
②气化
③液化
(3) 煤综合利用的意义
① 减少煤燃烧产生的大量SO2、NOx、碳的氧化物和粉尘等污染物的排放。
② 提高煤燃烧的效率——煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也
有很大的提高。
③ 生产基本化工原料——通过煤的干馏，获得大量的基本化工原料。
【思考与交流】
煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？
2. 天然气的综合利用
(1)天然气的主要成分：甲烷
(2)天然气的用途：
天然气
3. 石油的综合利用
(1) 石油的组成
石油是由 组成的混合物，没有固定的熔、沸点，只能在一定温度范围内熔化或汽化。
(2) 石油的综合利用途径【思考与交流】
1、石油的分馏、裂化和裂解有什么区别？
2、生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油。这种汽油和直馏汽油有何区别？
3、目前，多数石油产品仍作为燃料使用，如把石油产品来合成高分子材料，其价值将成倍提升，
试写出用汽油(主要成分为辛烷C8H18)为原料，生成聚乙烯塑料的合成原理？
【讲解】
3. 煤、石油、天然气为原料生产合成材料
三大合成材料： 、 、 。
【课堂练习】
1、海水淡化是海岛地区获得淡水的重要手段，海水淡化是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺
过程，其方法较多，如电渗析法、离子交换法等。下列方法中也可以用来进行海水淡化的是（
）
A.过滤法 B.蒸馏法 C.分液法 D.萃取法
2、地球上的大部分水是以海水形式存在的，若能找到海水淡化的大规模生产方法，将极大地缓解目前人类面临的水资源日益紧缺的状况。下列有关海水淡化的方法在原理上完全不可行的是（
）
A.加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B.利用太阳能使海水蒸馏淡化
C.将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水
D.将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
3、海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是（ ）
A.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
B.海水蒸发制海盐的过程中发生了化学变化
C.从海水中可以得到MgCl2，电解熔融MgCl2可制备Mg
D.海水中含有溴元素，只需经过物理变化就可以得到溴单质
4、海洋中蕴藏着巨大的化学资源，下列有关海水综合利用的说法正确的是（ ）
A.蒸发海水可以生产单质碘
B.蒸馏海水可以得到淡水
C.电解海水可以得到单质镁
D.电解海水可以制得金属钠
5、从淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是（ ）
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C.工业上每获得1 mol Br2，需要消耗Cl2 44.8 L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
6、海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示：
(1) 步骤①反应的离子方程式是________________________。
(2) 步骤③反应的化学方程式是_______________________________。
(3) 从理论上考虑，下列物质也能充分吸收Br 的是_____(填字母)。
2A.NaOH B.FeCl C.Na SO D.HO
2 2 3 2
(4)步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大
量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则_________________________。
海水提溴是本节的重点也是本节的难点。通过思考与交流可以通过不同价态溴元素的物质的
转化及分离、提纯，培养学生的李子观、元素观和变化观，也涉及到物质的富集、循环利用、节约
成本、安全有效、绿色环保等技术思想没能完整体现自然界的物质提取的一般流程和思路，有利于
学生形成从自然界提取物质的一般思路和方法的结构化认识，逐渐建立起解决较为复杂的真实化学
问题的思维框架。
