海洋化学

海洋化学（精选4篇）

海洋化学 篇1

随着海洋工业的发展,以及海洋地球物理研究的不断深入,高性能的海洋电场传感器的研发亟待提高。海水依靠几乎完全离解的正负离子的导电成为导体,电磁波在海水中传播是产生的导电流,使得电磁波的能量随着频率的升高急剧衰减,导致海洋中的电磁场信号非常微弱。另外,海洋中的电磁场非常复杂(主要包括天然电磁场以及感应电磁场),并且海底、海面的行驶目标都会对其行驶区域的稳定电磁场产生一定的扰动[1]。要求电场传感器具有高灵敏度、自噪声低的特点,同时要求耐压,稳定性良好。系统研究了海洋电磁场探测所使用的Ag/AgCl固体电极,完成了制备工艺的实验以及自噪声、稳定性等方面的指标测试,并取得了一定的成果。以电化学噪声产生的机理为基础,利用PSD和小波分析这两种电化学噪声分析方法对Ag/AgCl固体电极的自噪声进行分析,研究电极的腐蚀过程。

1 电化学噪声的产生及其分析

1.1 电化学噪声的产生

所谓电化学反应大多是在各种化学和电解池中实现的。由于溶液的粘滞性,无论搅拌或对流作用如何强烈,附着于电极表面上的薄层液体总是或多或少地处于静止状态,这一薄层液体中的电迁过程和扩散过程,对电极反应的进行速度有较大的影响,几乎所有的电极反应都发生在这一薄层中。电极表面与这一薄层存在着双电层结构,如图1所示。

电化学反应至少包含两种电极过程,即阳极过程和阴极过程,以及电解液中的传质过程。Ag/AgCl固体电极的阳极过程和阴极过程分别如下所示

Ag→Ag++e (1)

Ag++e→Ag (2)

由于AgCl是难溶盐,电极还具备以下平衡

AgCl →← Ag++Cl- (3)

当金属阳极溶解时,其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面,溶解的Ag+因扩散速度不够快而有所积累,另一方面,界面层中的氢离子也要向阴极迁移。溶液中的负离子(包括Cl-,OH-)向阳极迁移,结果,阳极附近的负离子富集。随着电解作用的进一步进行,会在电极表面形成一层钝化膜,使得电极电位趋正,但是由于Cl-吸附在金属表面降低了金属电极反应的活化能,加速阳极反应,使得电极电位趋负。把钝化膜看成一种半导体,其中必然存在着位错、缺陷、晶体不均匀及其他一些与表面状态有关的不规则因素,这种电极表面钝化膜的破坏/修复使得电极电位出现随机非平稳波动。电极电势表达式为

$\phi =\phi {}_{\text{A}\text{g}{}^{+}/\text{A}\text{g}}^0+\frac{R{\rm T}}{F}\ln {\rm K}{}_{\text{s}\text{p}}-\frac{R{\rm T}}{F}\ln a{}_{\text{C}\text{l}{}^{-}}(4)$

其中,φ${}_{\text{A}\text{g}{}^{+}/\text{A}\text{g}}^0$为标准状态下银电极与氢电极作参比的电极电位;Ksp为AgCl的容积度常数;aCl-为海水中氯离子的活度;R为理想气体常数;T为环境绝对温度;F为法拉第常数。

从电毛细现象可以看出电极电势(位)的数值与界面两侧的过剩电荷密度有关。从这个角度看,电极界面可看作为一个电容器,称为电极电容。由于电极表面具有双电层结构,电极与溶液表面上存在着和紧密层电容串联的分散层电容。Cheng.Y认为电位暂态峰缓慢恢复是由钝化膜电容的充放电引起的,点蚀生长电荷Qpit一部分给钝化膜电容Cd充电,另一部分消耗于阴极反应膜电容越大,噪声电位恢复时间越长[2]。董泽华通过计算发现电位下降幅值ΔE与电流暂态峰的积分电量呈线性关系[3]

C=Qpit/ΔE=(∫Idt)/ΔE (5)

1.2 电化学噪声的分类

电极噪声指腐蚀着的电极表面所出现的一种电位或电流随机自发波动的现象。从检测到的电学信号的角度来讲,电化学噪声可以分为电流噪声或电压噪声。文中主要研究的是电压噪声。根据噪声的来源不同可以将其分为热噪声、散粒噪声以及闪烁噪声。

热噪声是自由电子的随机热运动引起的。电子的随机热运动产生随机电流,它们流过导体就会产生随机的电压波动。在没有外电场存在的情况下,该随机信号的均值为零。H.Nyquist认为,热噪声电压的均方值正比于其本身电阻大小及体系的绝对温度

E[V${}_{{\rm N}}^2$]=4KBTRΔf (6)

式中,V为噪声电位;Δf为频带宽,KB为波尔兹曼常数。在电化学噪声测试中,热噪声决定了待测体系的噪声下限值。由于Ag/AgCl固体电极的自噪声小于检测电路的热噪声,就必须采用前置放大器对被测信号进行放大。

在电化学研究中,散粒噪声是由在钝化膜的破坏与修复过程中,电子的离散迁移引起的电流微小变化而引发的。它与热噪声均为高斯白噪声,它们主要影响PSD曲线的水平部分。

闪烁噪声同样与流过被测体系的电流有关,与腐蚀电极的局部阴阳极反应有关。所不同的是闪烁噪声的被测电极电位表现为有各种瞬态变量。如果在开路电位下测定腐蚀电极的电化学噪声,则电位噪声会迅速下降,之后伴随着电极局部腐蚀部位的修复而缓慢上升,于是导致电化学体系中产生了类似半导体中的1/f噪声[4]。闪烁噪声主要影响频域谱中PSD曲线的低频部分。

1.3 FFT和小波变换

(1) FFT频域分析。

将电流或电位的时域信号通过快速傅里叶变换(FFT)或最大熵法(MEM)变换成PSD后进行频谱分析是目前ECN研究的热点。但是MEM的级数需要人工给定,很可能产生错误的结果,所以文中主要说明FFT变换。PSD是研究平稳随机过程的重要工具,其函数为

$S(f)=\underset{{\rm T}\to \infty }{{\displaystyle \lim }}\frac{1}{{\rm T}}\left|{\displaystyle {\int }_0^{\infty }x}(t)\text{e}{}^{-\text{j}2\text{π}ft}\text{d}t\right|(7)$

式中,x(t)为电位噪声的时域函数;T为测量周期;f为频率。从式(7)中可以看出,傅里叶变换∫∞0x(t)e-j2πftdt是将信号x(t)分解为不同频率正弦波的叠加,这些标准基由基波及一系列高次谐波组成。从PSD谱中可以得到很多信息,例如,U.Bertocci,F.Huet等通过模拟暂态峰的形状、统计分布、幅值等与PSD的关系,认为PSD的斜率与特征频率fc有关。因此,目前的电化学噪声分析的主要手段就是利用FFT得到PSD谱,进而分析电极过程,得到各项电化学参数。

(2) 小波变换。

FFT是将信号x(t)投影到两个正交正弦空间,得到一系列的傅里叶系数,由于正弦波的时间尺度为-∞～+∞,且平滑、可预测。因此FFT适合于研究线性时不变的稳态系统。但是电化学噪声包含着大量的非稳态噪声信号,因此,利用FFT变换处理就会面临很大的困难。

与FFT不同,小波分析采用可变窗口级数,将信号x(t)分解成不同时间偏移和不同尺度的原始小波集。因此,小波分析具有时间——频率二维特性。

相对于某一信号f(t),以小波φ(t)作为窗函数的小波变换定义为

$W{}_{\phi f}(b,a)=\frac{1}{\sqrt{a}}{\displaystyle {\int }_{-\infty }^{+\infty }f}(t)\overline{\phi \left(\frac{x-b}{a}\right)}\text{d}ta,b\in R,a\ne 0(8)$

式中,a为伸缩因子;b为平移因子;$\overline{\phi }$表示φ的复共轭。 因为小波φ具有不规则性和不均匀性,宽度有限且均值为零的特点,所以小波分析非常适合分析大信号中的局部暂态特征。

2 实验与结果分析

本实验利用两电极开路法测量电位噪声,使用日本NF公司生产的SA-200F3型超低噪声放大器作为放大单元对噪声信号进行测试,固定放大增益100倍。由于放大倍数不够,无法客观反映被测信号,于是采用EG&G公司生产的1113型低噪声放大器对信号进行二级放大,放大倍数为500倍,通过1113型放大器将噪声信号频带宽度控制在0.03 Hz～3 kHz之间。放大后的信号通过DAQ2010型数据采集卡进行采样。最后将采集到的信号输入计算机进行频谱转换。

2.1 FFT频谱分析

由傅里叶变换的定义知道,一个实轴上的函数f(x)的傅里叶变换,反映的是这个函数在整个数轴上的性态,无法得到这个函数的局部特征。因此,若要研究f(x)的局部性质,可以先把f(x)乘以一个光滑的函数g(x),然后移动g(x),将f(x)分割成若干片段,再在每个区域内进行傅里叶变换,以此得到f(x)的局部特征。窗口函数g(x)成为窗口必须满足条件

g(x)∈L2(R),xg(x)∈L2(R) (9)

通过A/D转换得到的电化学噪声的离散时域信号为xn,为了得到它的PSD谱,必须经过如下步骤:

(1) 序列xn减去它的均值,得到一组新的序列x${}_n^m$;

(2) 在序列x${}_n^m$上加上Hanning窗,得到

x${}_n^{{\rm H}}$=xmnw${}_n^w$ (10)

其中,$w{}_n^w=\frac{1}{2}\left(1-\cos \frac{2\text{π}n}{{\rm N}}\right);$

(3) 对x${}_n^{{\rm H}}$进行FFT变换,得到其相应的系数x${}_k^F$

$x{}_k^F(f)={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}x}{}_n^{{\rm H}}\text{e}{}^{\frac{-2\text{j}\text{π}kn}{{\rm N}}}(11)$

其中,$k=1~\frac{{\rm N}}{2}$,频率f定义为$f=\frac{k}{{\rm N}\text{Δ}t};$

(4) PSD谱按照下是定义

PSD$(x{}_n){}_k=\frac{\zeta \text{Δ}t}{{\rm N}}\cdot \frac{\sigma {}^2(x{}_n)}{\sigma {}^2(x{}_n^{{\rm H}})}\cdot \left|x{}_k^F\right|{}^2(12)$

当k=1～(N/2)-1时,ζ=2;当k=N/2时,ζ=1。引入$\frac{\sigma {}^2(x{}_n)}{\sigma {}^2(x{}_n^{{\rm H}})}$用来补偿第二步加Hanning窗xn的能量损失。

从图5可以看出,在低频区域,电极的噪声电压均方根密度都能达到nV级的水平。在10 Hz以下基本降到背景噪声水平,这充分说明亚稳态孔蚀的生灭是慢过程[5]。从图4看出,Ag/AgCl固体电极在浓度为3.5%的NaCl溶液中的点蚀程度较高,点蚀对应的噪声峰比较明显,是较为典型的点蚀过程。图5 经过直线拟合得到斜率k为-17.556 5 dB/decade,表明电极存在局部腐蚀。另外,通过PSD谱的特征频率fc=1/2π,τ=50 Hz,τ为暂态峰时间常数,可以得知暂态峰的寿命τ=3.183 ms。

2.2 小波变换

窗口傅里叶变换,确实反映了窗口未知的局部信息,且当窗口的位置改变时,反映了不同位置的局部特征。但是,由于窗口一旦选定,则窗口的形状和大小保持不变,无法满足随着频率的改变调整窗口大小的要求。另外,对于Gabor变换是得不到正交基的,而小波变换弥补了窗口傅里叶变化的缺点。

理论上,小波分析的小波φ的复共轭$\overline{\phi }$是与信号f(t)相乘后在无限区间上的积分。这样,在有限信号的边界上就会出现边界问题。可以将有限的原信号看做一个周期信号进行拓延,但这种方法会使信号出现直流漂移。为了克服这种现象,在原信号的边界处使用特殊的小波,使其在时间结束点以外全部为零,这种方法可以不必在变换之前去除直流漂移。因此,边界条件限制了小波的选择。

快速小波变换(FWT)的整体方案如图6所示。这种多分辨分析的最终目的是力求在频率上高度逼近L2(R)空间的正交小波基,这些频率分辨率不同的正交小波基相当于带宽各异的带通滤波器。因此,该运算法则包括3个不同的操作:低通滤波器、高通滤波器和下采样。另一方面,如果经过A/D转换的信号xn=s0,n,那么,第j层低通滤波器和高通滤波器的卷积公式分别为

$s{}_{j,n}={\displaystyle \sum _{g}l}{}_{2n-g}s{}_{j-1,g}(13)$

$d{}_{j,n}={\displaystyle \sum _{g}l}{}_{2n-g}s{}_{j-1,g}(14)$

其中,系数lg和hg分别定义,如式(15)和式(16)所示。

$l{}_g=\frac{1}{\sqrt{2}}{\displaystyle \int \text{ϕ}}(t)\text{ϕ}(2t-n)\text{d}t(15)$

$h{}_g=\frac{1}{\sqrt{2}}{\displaystyle \int \Psi }(t)\Psi (2t-n)\text{d}t(16)$

式(15)和式(16)中的小波基函数Ψ(t)是由尺度函数ϕ(t)的平移伸缩得到的,且ϕ(t)与Ψ(t)满足〈ϕ(t),Ψ(t)〉=0。

另外,可以得到FWT的尺度能量分布(EDP)情况。对于一个频率范围为0～fmax的原始信号xn,采用FWT进行j层分解可以分解为频域区间分别为0～fmax/2j,fmax/2j～fmax/2j-1,…,fmax/2～fmax的分量Sj,Dj,…,D1。将信号的能量定义为

$E={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}x}{}_n^2,n=1,\cdots ,{\rm N}(17)$

信号在尺度j上的高频部分的能量为

$E{}_j^d={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}D}{}_{j,n}^2,j=1,\cdots ,J(18)$

信号在最后分阶层j上的低频部分的能量为

$E{}_j^s={\displaystyle \sum _{n=1}^{{\rm N}}S}{}_{j,n}^2(19)$

如果小波是正交的,则有

$E=E{}_J^s+{\displaystyle \sum _{j=1}^{J}E}{}_j^d(19)$

其尺度能量分布定义为

Tj=(100E${}_j^d$/E)% (21)

从图8可以看出,能量的分布不均匀,能量主要集中在d1～d4系数中,信号xn表现为较大的波动,存在较明显的暂态峰,而且从EDP中可以得出特征频率fc在48.8～97.6 Hz。利用小波分析可以获得暂态峰时域特征,解析出同时发生但是时间常数不同的暂态峰,得到其转换时间为2.05 ms,这些结果同PSD得出的结果相同。另外,EDP在高频部分,其变化趋势比较平缓,随着频率的降低其对应的能量也在缓慢减少,d1～d4主要体现的是测试仪器的背景噪声。

3 结束语

通过对Ag/AgCl固体电极ECN的PSD和小波分析,可以看出经过精心制备的Ag/AgCl固体电极的自噪声非常低,并且在整个电化学过程中,电极的动力学过程相当稳定。在多数情况下PSD分析与小波分析有较好的一致性,但是在特殊情况下小波分析表现出特有的优势,小波分析成为ECN测试方法未来的发展方向。

摘要：根据小波变换和FFT的基础理论这两种分析方法,研究了Ag/AgCl固体电极电化学噪声信号,说明了Ag/AgCl固体电极噪声性能优越,小波分析与PSD的一致性和小波分析的优越性。

关键词：电化学噪声,功率谱密度,小波变换,多尺度能量分布

海洋化学 篇2

水荒目前已成为世界性的问题，是制约社会进步和经济发展的瓶颈。据统计，全球用水总量每就翻一番，到2030年地球上将有1/3的人口面临淡水资源危机。地球的表面虽然有71%被水覆盖，但其中96.5%是海水，还有15%是咸水，在余下的2.5%的淡水中，又有69%是人类难以利用的两极冰盖。人类可利用的淡水只占全球水总量的0.77%。有人比喻在地球这个大水缸里可用的淡水只有一汤匙。合理节约用水是可持续发展的重要课题，然而，节水并不能增加淡水的总量。大量地利用海水自然而然地就成为21世纪解决淡水缺乏的主要途径。

目前全世界对海水的利用，主要包括海水直接利用、海水淡化和开发海水化学资源三大体系。

海水直接利用是用海水代替淡水作为工业用水和生活用水。到21世纪上半叶，随着海洋生物污损防治技术的提高和耐腐蚀材料的进一步发展，沿海城市的绝大部分工业冷却水都将采用海水。海水冲厕会得到大面积推广。 海水淡化是海水利用的重点，到了21世纪中叶，也许我们会看到这样一个景象，每个岛屿或缺水的沿海城市都建有海水淡化工厂。这些工厂里大多采用蒸馏法和反渗透技术来制取淡水。到时候全世界使用的水资源中有1/5以上来自海洋。反渗透法是利用孔径比纳米还细小的半透膜滤去盐分来制取淡水的。

另外，还有人设想由于反渗透法制取淡水是在一定的压力下实现的，假如把海水淡化装置放在海底，就可以利用海水自身的压力来获取淡水，对海上城市或石油钻井平台非常实用。出海远洋只要带一台海水淡化设备就可以满足船上的淡水供应。采用蒸馏法制取淡水，主要是利用热能来实现的，在有核电站和热电厂的条件下采用这种技术可以充分利用电厂余热大大减少能耗。海水化学资源通常是指可从海水中开发的经济物质，例如食盐。

化学起源说认为，生命起源于(B)

A.10亿年前的原始海洋中

B.36亿年前的原始海洋中

C.36亿年前的原始大气中

D.10亿年前的原始陆地上

-海洋化学专业介绍_研究方向_就业前景分析

1. 海洋化学专业研究方向

海洋化学 篇3

当白光透射到玻璃上时,玻璃吸收了某一部分波长的光,而透过另一部分波长的光,则玻璃呈现的颜色与所透过部分光的颜色相同。根据原子结构学的观点,物质之所以吸收光,是由于原子中的电子受到光能的激发,从能量较低的轨道跃到能量较高的轨道,即从基态跳跃到激发态所致。颜色玻璃是通过向白玻璃成分中加入金属离子,可见光使其激发,故而在可见光区产生选择性吸收,让玻璃呈现出透过部分的可见光颜色。为了满足现代设计需求,因此研制开发本体着色玻璃成为一种研究方向。通过研发并进行多次的实践生产成功产出海洋蓝本体着色玻璃,以下就本体着色海洋蓝玻璃的配方以及熔化工艺进行介绍。

1 本体着色海洋蓝玻璃配方设计

为制得本体着色海洋蓝玻璃,采用离子着色技术对玻璃组分进行改进。根据铁、钴等金属离子能吸收部分可见光的特点,选择具有金属离子的着色剂,通过向玻璃基础配料中加入至少包含铁的金属离子着色剂,如Se-Fe-Co混合着色剂,使成品玻璃中的钴、铁、硒等离子在可见光区选择性吸收了一部分光,而使透过的光为海洋蓝色。

基于上述思路进行多次的试验以及调整海洋蓝玻璃的着色剂份量,最后确定本体着色海洋蓝玻璃配方。以本体着色海洋蓝玻璃为100重量份,包含基础玻璃的组份以及着色剂组分,其中基础玻璃组分为如表1所示:

重量份%

着色剂的组成为如表2所示:

在本体着色海洋蓝玻璃的组分中,采用高比例的Si O2,有利于着色剂组分中的Se生成紫红色,同时引入K2O以取代部分的Na2O以促进Se生成紫红色。组分中还保留一部分的Na2O使钴Co2O3在玻璃液中保持Co O4基团,进而在玻璃液离子呈蓝色。

2 熔化工艺

根据上述的本体着色海洋蓝玻璃组分进行配料,原料混合后送入熔化部进行熔化,玻璃的色调随着混合着色剂的用量和具体情况而有所不同,缺乏规律性。

2.1 着色分析

造成玻璃色调缺乏规律性的主要原因是由于海洋蓝玻璃的着色剂组分中存在以下关系:

多种着色离子的不稳定存在,促使玻璃液颜色在熔化过程中都随时可变。增加熔化工艺的控制难度。

(1)着色剂Co2O3。本体着色海洋蓝玻璃组分中添加了Co2O3,当Co2O3以Co O4基团存在钠硅酸盐玻璃中,能使玻璃呈蓝色或是接近海洋蓝的呈色,即以Co2+的形式存在于玻璃液中。只有酸性玻璃的游离氧较少的环境下才能保持低价Co O4基团的存在[1]。

(2)着色剂Fe2O3。组分中的Fe2O3在玻璃液中发生如下反应:2Fe2O3→4Fe O+O2,然而亚铁在氧化性条件下会重新生成Fe2O3。只有在还原性条件下,才能够以Fe2+离子的形式存在,可使玻璃呈蓝绿色。

(3)着色剂Se。Se在玻璃液中呈色最为复杂。它可以与其他物质发生反应并生成不同价态的物质,这些物质有的呈无色,有的呈深色。颜色过浅以及过深都与其他着色剂形成海洋蓝色调。呈紫色Se对玻璃液可以起到脱色作用,使得海洋玻璃组分在混色后,能得到色泽优美的本体着色海洋蓝玻璃。而单质Se只能在中性气氛条件下。

2.2 熔化气氛控制

玻璃熔窑内部配合料发生的反应是非常复杂的,着色剂组分中Co2O3,Fe2O3以及Se在熔化过程中不断地发生各种反应。然而为使得三者的离子着色反应过程混色后,向海洋蓝色调移动,除了从组分中进行调整,同时还需要通过熔化气氛进行控制。

适合的熔化气氛控制,可以避免游离氧过多的情况下,生成Co6+的Co O6基团而不是Co O4基团;Fe2O3需在熔化过程避免分解出来的亚铁离子被氧化回三价铁离子;Se则是要控制熔化气氛为中性,以保证其单质存在。

因此,需要控制整个熔化工况如下:熔化热点前区控制为弱还原化气氛,熔化温度为:1300~1350℃,让Fe2O3在低温阶段分解出亚铁离子;热点处保持弱还原气氛,熔化温度:1450~1500℃,减少游离氧的存在,保证Co O4基团被进一步氧化;而热点后区则是保持中性气氛,温度控制在1480~1550℃尽量让Se在澄清过程对存在杂色的玻璃液进行脱色,以达到玻璃液色泽成为海洋蓝颜色。

3 实际生产运用

基于上述的设计,根据本体着色海洋蓝玻璃组分进行原料配制并送入熔窑中进行熔化,在实际生产过程中给予求证。实际生产中,进行了两次试验,其情况如下:

第一次生产厚度为5mm的本体着色海洋蓝玻璃。根据上述的本体着色海洋蓝玻璃的组分范围选取以下组分,如表3所示。

将上述表3所示的本体着色海洋蓝玻璃组分送入浮法玻璃窑炉中进行浮法玻璃的生产海洋蓝玻璃,具体工艺参数如下:热点前熔化温度为1300℃,热点处熔化温度为1450℃,热点后温度均化温度为1480℃,得到产品厚度为5mm的海洋蓝玻璃A1。

第二次生产厚度为6mm的本体着色海洋蓝玻璃。根据上述的本体着色海洋蓝玻璃的组分范围选取以下组分,如表4所示。

将表4所示的本体着色海洋蓝玻璃组分送入浮法玻璃窑炉中进行浮法玻璃的生产海洋蓝玻璃,具体工艺参数如下:热点前熔化温度为1350℃,热点处熔化温度为1480℃,热点后温度均化温度为1550℃,得到产品厚度为6mm的海洋蓝玻璃A2。

通过两次生产得到的本体着色海洋蓝玻璃A1、A2具有以下性能参数,如表5所示。

从表5中可以看到采用上述的本体着色海洋蓝玻璃组分以及适合的熔化工艺控制可以成功产出采光较佳,具有遮阳效果色泽优美的本体着色海洋蓝玻璃。

4 总结

本文通过运用离子着色技术以及混色原理对本体着色海洋蓝玻璃组分进行优化设计,同时针对本体着色海洋蓝玻璃的着色剂组分在玻璃液中显现的化学特征进而采用适合的熔化气氛给予控制。保证成品海洋蓝玻璃中至少有包含铁的金属离子着色剂,调整其配比以及同熔化工艺控制实现预期色调的着色过程,以达到不同厚度玻璃透射比为56%~65%的玻璃。

参考文献

海洋化学资源说课稿 篇4

青岛开发区第八中学 马晓蕾

一、教材分析

1、地位和作用

本节课是第六单元第一节内容，本单元旨在帮助学生初步了解海洋中蕴藏的丰富资源及其利用，而本节课首先引领学生认识海洋化学资源，初步渗透科学合理开发资源的观点，然后引导学生探究海洋中的淡水资源和食盐资源的开发利用等，起到了很好的导入作用。

2、教学目标(1)知识与技能

①知道海洋蕴藏着丰富的资源，能说出海洋资源包括那些资源，认识海洋资源的开发对人类进步的重要作用。

②了解海水及海底所蕴藏的主要物质。

③了解海水淡化的方法——蒸馏法、结晶法、膜法。(2)过程与方法

通过对海水淡化的实验研究，知道蒸馏法是海水淡化最常用的方法。

(3)情感态度与价值观

通过教学，培养学生关注社会和人类生存环境的责任感，使学生认识到在合理开发海洋资源的同事，更应该关注对海洋的保护，学会用辩证的方法分析问题，学习用发展的眼光看问题。

3、重点：

了解海洋资源及其开发和利用的方法及价值；利用海水支取镁，海水的淡化方法——蒸馏法。

4、难点：

海水制镁及“多级闪急蒸馏法”的原理。

二、学情分析

我们是沿海地区，相对来说对海洋比较熟悉，这就为学生的学习打下了良好的基础，但是他们可能不会从资源的角度认识海洋，在他们的头脑中储存的关于海洋的信息更多的是海的壮观和美丽，因此，教学中药充分利用学生对大海的美好情感，使他们对本节课的内容产生浓厚的兴趣，进而深刻体会化学在资源开发和利用中的重要价值。

三、教学方法

1、教法： ⑴利用多媒体增加学生的感性认识让学生从中发现问题、提出问题引发学生学习的兴趣。

⑵实验探究法：引导学生正确的操作实验。

2、学法：

⑴实验探究法：让学生有目的进行思维和观察，并对实验现象进行正确的分析，得出实验结论。

⑵归纳总结法：通过阅读资料及探究实验体会化学对生活的重要性。

四、教学过程： 【创设情境】：多媒体展示：大海及丰富的海洋资源

海洋是人类的母亲，是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库。海洋被人们誉为“天然的鱼舱”、“蓝色的煤海”、“盐类的故乡”、“能量的源泉”，具有巨大的开发潜力。（使学生从更多层面，更深入的了解大海）【问题导入】：提出问题：海水的滋味是什么样的，你知道其中的原因吗？同时观察教材中的图标，激发学生的兴趣，导入新课。【学生活动】交流并总结海水中溶有大量的盐类物质等。【导读思考题一】

1、如何从海水中提取金属镁，其工艺流程是什么？

2、海水中本来就有氯化镁，为什么不直接提取，而是先加石灰乳生成氢氧化镁沉淀，再加盐酸得到氯化镁？ 【过渡】：不仅海水中含有大量的化学资源，海底也是个巨大的宝藏。【导读思考题二】

1、海底蕴藏着那些矿物资源？

2、为什么“可燃冰”被誉为21世纪能源？目前为什么还没有对“可燃冰”进行大规模的开采？

3、什么是锰结核，锰结核里主要含有那些元素？

4、海洋资源包括哪些？海洋中的资源可以再生吗？在开发和利用海洋资源的同事应如何保护海洋资源？ 【归纳小结】 【实验探究】（过渡）海洋是巨大的资源宝库，除海水中的化学资源和海底矿产资源外，海蕴藏着丰富的生物资源和海洋动力资源，海洋开发水平已经成为衡量各国综合国力的重要标志之一。如海水淡化就是其中一方面。指导学生进行分组实验探究——用蒸馏法淡化海水，培养学生动手操作和解决实际问题的能力。【问题】从哪些方面对装置进行改进，可以提高水蒸气的冷凝效果？蒸馏法在石油化工生产上还有什么应用？蒸馏和蒸发有什么不同？ 【投影】多级闪急蒸馏流程，分析其原理 【归纳总结 感悟收获】 【布置作业】

五、板书设计

一、海水中的物质

1、海水中溶有的物质

2、海水制镁 2 3海洋化学资源

二、海底矿物、可燃冰

1、锰结核