淺談高中化學(xué)中的海水資源

袁良英

在中學(xué)化學(xué)教材中，對(duì)于海水資源的認(rèn)識(shí)主要是從海水淡化、從海水中提取鹽、鎂、溴、碘、重水展開的。通過學(xué)習(xí)此知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生了解海水的綜合利用和了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用，同時(shí)通過學(xué)習(xí)也提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、聯(lián)系實(shí)際的能力。通過學(xué)習(xí)促使學(xué)生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)和技能、過程和方法、情感、態(tài)度和價(jià)值觀等方面的全面發(fā)展。

浩瀚的海洋是巨大的資源寶庫(kù)，它不僅孕育了生命，還有豐富的礦產(chǎn)。地球上的海水總體積約有137億立方千米，已知其中含有80多種元素，可供提取利用的有50多種，是寶貴的化學(xué)資源。在高中化學(xué)必修2和選修4、選修2中均涉及海水資源的內(nèi)容，就中學(xué)教材而言，需要學(xué)生從高中課本中理解以下知識(shí)。

一、海水淡化

地球上的水量雖然很大，但是97%是海水，淡水資源僅占水資源總量的3%，而且分布不均勻，有的地方淡水資源極為缺乏。海水淡化能解決一部分地區(qū)的淡水危機(jī)，將海水轉(zhuǎn)變成淡水技術(shù)在中學(xué)化學(xué)中講到兩種方法。

（一）蒸餾法

蒸餾法是通過加熱海水使之沸騰汽化，讓鹽留在圓底燒瓶里，水蒸汽冷凝成淡水的方法。

（二）電滲析法

電滲析法是利用電場(chǎng)的作用，強(qiáng)行將離子（Na+ Cl-）向電極處吸引，致使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而制得淡水的。

1. 從海水中提取鹽。將海水引入到海灘上的鹽田里，利用日光和風(fēng)力逐漸使水蒸發(fā)，慢慢濃縮，使食鹽呈結(jié)晶析出，剩下的鹽鹵中有氯化鉀、氯化鎂，還含有少量氯化鈉，可利用三種物質(zhì)溶解度的不同將它們分離開來。

2. 食鹽資源的利用。工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。電解時(shí)溶液中的H+比Na+容易得到電子，因而H+不斷地從陰極獲得電子被還原為氫原子，并結(jié)合成氫分子從陰極放出，即陰極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）；溶液中的Cl-比OH-容易失去電子，因而Cl-不斷地從陽(yáng)極失去電子被氧化為Cl2，即陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）。在上述反應(yīng)中，H+是由水的電離生成的，由于H+在陰極上不斷得到電子而生成H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續(xù)電離出H+和OH-，H+又不斷得到電子變成H2，結(jié)果在陰極區(qū)溶液里OH-的濃度相對(duì)地增大，使酚酞試液變紅。因此，電解飽和食鹽水的總反應(yīng)可以表示為：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。工業(yè)上利用這一反應(yīng)原理，制取燒堿、氯氣和氫氣。在上面的電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中，電解產(chǎn)物之間能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如NaOH溶液和Cl2能反應(yīng)生成NaClO等，H2和Cl2混合遇火能發(fā)生爆炸，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，要避免這幾種產(chǎn)物混合，常使反應(yīng)在特殊的電解槽中進(jìn)行（如圖所示）。

二、從海水提取溴

從海水中提取Br2約占世界溴產(chǎn)量的1/3，常見的溴水提取技術(shù)叫吹出法.用Cl2置換出海水中的Br-，利用Br2的揮發(fā)性特強(qiáng)用熱空氣或水蒸氣吹出溴蒸氣，最后冷凝得液溴，中間過程用SO2與Br2反應(yīng)的目的是富集溴，其過程如下。

三、從海水提取重水（D2O）

從海水中提取重水的方法較多，較為常用的是化學(xué)交換法，它是目前生產(chǎn)重水比較經(jīng)濟(jì)的方法。

學(xué)生通過以上知識(shí)的學(xué)習(xí)，既符合教育部考試中心《2015年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱（理科）》的要求（了解海水的綜合利用和了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用）；同時(shí)通過學(xué)習(xí)也提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、聯(lián)系實(shí)際的能力。通過學(xué)習(xí)促使學(xué)生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)和技能、過程和方法、情感、態(tài)度和價(jià)值觀等方面的全面發(fā)展。