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第三单元海水中的化学
3 }6 A9 K7 d3 R# \: k一、海洋化学资源
1、海水中的物质
(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
①海水中主要有4种金属离子(Na+、Mg2+、Ca2+、K+）和2种酸根离子（Cl—、SO42—）。当把海水蒸干时，任一金属离子和酸根离子都可以结合构成一种盐，故海水中主要的盐有：Na2SO4、NaCl、MgSO4、MgCl、CaSO4、CaCl、K2SO4、KCl。
: K% h' x" g4 A) Q2 }1 N! `②海水之最:
5 c6 @% v- B$ n含量最多的金属离子：Na+，含量最多的非金属离子或酸根离子：Cl—
含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
4 h. _# s2 i0 h5 d2 @" t9 V5 a(2）海水制镁
Ⅰ.流程：
Ⅱ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
6 l+ x2 m- a2 \2 B注意：
①海水中原本就有氯化镁，为什么要先加石灰乳生成氢氧化镁沉淀，再加盐酸得到氯化镁呢？海水中氯化镁的含量很低,要想得到它,首先要设法使之富集。提取镁时，如果直接以海水为原料，则将其中的氯化镁转化为沉淀的过程就是为了使镁元素富集；如果以卤水为原料，则在海水晒盐阶段就经过了一次富集,转化为沉淀的目的即可使镁元素进一步富集,又可除去其中的氯化钠等杂质.
②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？
因为石灰乳价廉易得，大海中富含贝壳,它们的主要成分为碳酸钙,可就地取材通过大海制得石灰乳，反应的化学方程式为：CaCO3高温CaO+CO2↑、CaO+H2O＝Ca(OH)2
2、海底矿物
7 }/ G5 u% C0 S! u# z, r& Z; {（1）可燃冰
* D& I; i  n" m①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
②形成:由天然气（主要成分是CH4）和水在低温、高压条件下形成的冰状固体.
8 w8 [1 d. T; l" I③优点：燃烧产生的热量比同等条件下的煤或石油产生的热量多得多.燃烧后几乎不产生任何残渣或废气，被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。
. ~( P4 x; I* e7 y/ o( f! v注意：
①纯净的天然气水合物呈白色,形似白雪，可以像固体酒精一样直接被点燃,被形象的称为“可燃冰"。
②人类开采可燃冰,面临着许多问题：
第1页A.收集海水中的气体十分困难，可燃冰在海底大面积分，其分解出来的甲烷很难聚集在某一地区内收集,而且一离开海床便迅速分解,容易发生喷井意外。
B。甲烷的温室效应很强，若处理不当，分解出来可能造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方,甚至导致大规模海啸,带来灾难性后果。因此，可燃冰也是一种存在安全隐患的能源。
! j! E, Z' ?9 E/ b$ q& u# z3 p(2）锰结核
①海底还蕴藏着一种含有多种金属的矿物——多金属结核,也称:锰结核(含锰最多）。
* @' i+ ]' r. d' _3 `②锰结核含有锰、铁、镍、铜、钴和钛等20多种金属元素,多金属结核的全球总储量在30000亿吨以上。
3、海洋资源的开发和利用
' [2 n' I: w% I+ `2 x海洋资源指的是与海水水体本身有着直接关系的物质和能量。
6 F- F) k! E5 P- h+ J8 P$ r4 {/ K①海洋资源：
! _4 m1 z, @+ _化学资源（溶解于海水中的化学元素——工业用冷却水源、食盐等各种盐类、淡水、溴）
# x$ p0 e* ~. }+ k8 ^矿产资源（滨海、大陆架及深海海底所蕴藏的矿产资源——滨海砂矿:富含砂、贝壳等建筑材料,大陆架：石油、天然气、煤、硫、磷,金属矿产；海盆：深海锰结核。）
动力资源（海水波浪、潮汐及海流所产生的能量、贮存的热量—-潮汐发电、波浪发电)
2 y1 c8 L: h1 |生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
②海洋污染：陆源污染、海上污染。
③防止污染措施：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水平等。
- t3 N$ \2 v' p+ N; w注意：开发海洋资源的同时要保护海洋过度索取会遭到海洋的报复。
4 D8 Z) l' A1 Q& r& F4、海水淡化
9 z; v5 M, ~# t5 J8 b（1)蒸馏法淡化海水
5 s) L; A6 X# t, j( W  DⅠ。实验装置：如右图所示。
; I, A  {$ z  MⅡ。实验现象:
加热后大试管中的海水沸腾，小试管中有少量无色液体；
向小试管的冷凝水中滴加硝酸银溶液后无白色沉淀产生.
& q7 [/ Y+ ]$ v; f! V7 RⅢ.注意事项：
, w3 L) v6 t" j8 Z7 S, P  m①实验前要先检查装置的气密性，气密性良好才能使用；
4 ]& u* n+ X1 J! U, x, h②玻璃导管尽量长些（延长水蒸气在导管中的滞留时间，有利于热的水蒸气冷凝）；
③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
& k3 u: a- w/ q④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
采用蒸馏的方法可除去海水中的可溶性杂质得到淡水。
5 Z4 z, U5 W/ j5 D/ [: cⅤ.实验改进：
使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
' c# Q6 O) f% ]( Z3 @* k# n$ W②将玻璃导管改为冷凝器
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
8 k, t5 Y( D4 t& Y- p5 _- @( z第2页

7 G8 z2 L* d; j8 e1 m3 d  H                               
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注意：
①蒸馏是通过加热蒸发而将液体从溶液中分离出来的一种方法,是分离液体混合物的一种方法。(分离混合物的方法：过滤、结晶、蒸馏)
②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
  W$ T) A- N" Y  W' rNaCl+AgNO3＝AgCl↓+NaNO3
向溶液中加入AgNO3溶液，看是否产生白色沉淀，是检验溶液中有无Cl—的常用方法。（2)世界范围内海水淡化能做到规模化和产业化的主要方法：
+ N/ q" v8 v  v6 _5 R& `①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
二、海水“晒盐”
# U% g+ i9 P" V2 q. D1、粗盐提纯（实际问题）：
$ Q1 h9 f  p1 H4 w3 D8 r+ v; M海水“晒盐”得到的粗盐，往往含有可溶性杂质（如Na2SO4、CaCl2、MgCl2等)和不溶性杂质（如泥沙等）,必须对其进行分离和提纯，才能用于工业生产和人们的生活.
9 c7 l5 _$ J) Z2 j4 U# f& T6 R9 ?（1）除去粗盐中的不溶性杂质
①方法：
1 T7 s3 @0 V0 K6 [  a将粗盐晶体溶解在水中，过滤除去不溶物，再通过蒸发结晶得到比较纯净的氯化钠晶体。
& ^" s/ V" P7 Y5 N7 b5 ~/ `②步骤:溶解→过滤→蒸发
7 u1 S! s, m) R(2）除去粗盐中的可溶性杂质
粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
4 N3 d6 I+ i8 U" w% @①方法:
加入过量的BaCl2可除去Na2SO4，加入过量的NaOH可除去MgCl2，加入过量的Na2CO3可除去CaCl2和过量的BaCl2，然后进行过滤把沉淀除去，再加入适量的盐酸，将溶液的pH调为7，除去多余的Na2CO3和NaOH。
②原理：
Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
, m7 P7 k- g: F8 T$ sCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
8 X( [0 v( ]8 w: _9 [/ ENa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
% M# W" H7 @2 ?) q5 }, B! H7 I注意:
* c" u; S/ N5 U( y* ]Ⅰ。所用试剂都是过量的:
每滴加一滴试剂，都要观察一次现象，看沉淀是否继续增加.
$ u0 x, J6 U0 a* _! O0 [; B若有沉淀增加,则需继续滴加试剂；若不再有沉淀增加，则停止滴加试剂。
* m% G- a2 A" r故最后一滴试剂不参加反应，所以所用试剂都是过量的。
) @, k0 H. J- Y: Q4 q2 @  NⅡ。除杂质时所加试剂的顺序要求是:
* j' [5 b2 i- G6 w①Na2CO3必须在BaCl2之后加入，目的：除去过量的Ba2+。
②过滤之后加HCl，目的：除去过量的CO32-和OH—。
$ R3 F) g! a4 ~# a, `3 ~0 C第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
$ p& y- U6 W  K! o' W# P  _或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
( k6 i# F7 V# y: s2、食盐的用途
①工业:制造烧碱、纯碱、氮气、盐酸、化学肥料、塑料、合成橡胶、染料等.
②生活:用作调味品和食品添加剂。
③医疗：生理盐水是使用氯化钠配制的。
7 U4 W- a" m5 Q) t! d  f④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱
6 o4 U# g  B; A* a. g) w+ j5 L7 t1 \

                               
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2 V3 p9 f+ H  p/ nⅡ。媒介:氨
Ⅲ。原理:
向饱和食盐水中通入氨气制成饱和氨盐水，然后在加压的条件下向氨盐水中通入足量的二氧化碳生成碳酸氢钠,由于碳酸氢钠在该状态下溶解度小，呈晶体析出，过滤得到NaHCO3固体，NaHCO3不稳定，受热后会分解成Na2CO3、H2O和CO2，因此给NaHCO3加热就可得到Na2CO3。
' U! M: J$ _5 G% \% H6 p+ VⅣ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
! l# x* `% ~- V, s②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
Ⅴ。优缺点
2 i, o2 C3 D4 H6 U  q8 a* @& ?" Z优点：①原料易得、便宜。②CO2和NH3可回收使用，能连续生产.
缺点：①食盐利用率不高。②回收NH3时产生大量污染环境的CaCl2。
2、侯氏制碱法（联合制碱法）
优点：①食盐利用率高。②产生两种有用产物NH4Cl和Na2CO3，不产生污染环境的CaCl2。
3、纯碱的性质
（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（2)化学性质：
①与指示剂的作用-—纯碱溶于水溶液显碱性，能使无色酚酞试液变红，使紫色石蕊试液变蓝。
注意：
A.碳酸钠属于盐而不属于碱，它的水溶液呈碱性,是因为它能与水反应生成很少量的氢氧化钠。B。盐类物质的水溶液有的呈中性如NaCl，有的呈碱性如Na2CO3，有的呈酸性如CuSO4. C.家庭中利用纯碱溶液显碱性的性质除去油污。
第4页②与Ca（OH）2反应
1 u8 A( I# O, Y6 T; Q现象：产生白色沉淀。
, R  j. f  P3 {8 W+ A化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
注意：
& Y% S* k/ E& V) P" EA.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
$ U4 g! D& k2 W% d( l( {1 `B.制取碱类物质原理：
选取含有相应金属离子（或铵根离子)的盐类物质的溶液与氢氧化钠等可溶性碱反应.如氢氧化铜的制取可用:CuSO4+2NaOH＝Cu(OH）2↓+Na2SO4
③与酸（HCl、H2SO4）反应
5 V9 h# F- q8 w4 v) L! y现象：生成无色、无味的气体，该气体能使澄清的石灰水变浑浊。
6 K  P1 x$ @+ _0 x! K2 c化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
注意：
Na2CO3和NaHCO3都能与酸(HCl、H2SO4)反应产生CO2,检验某物质中是否含有CO32-或HCO3—的方法为：
A.试剂：稀盐酸、澄清石灰水、待测样品。
B.操作方法：取待测样品于试管中，向其中滴加适量的稀盐酸，观察到有气泡冒出，将生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，证明待测样品中含有CO32-或HCO3-。
④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
现象：生成白色沉淀。
0 M. L( q" D' D: s$ Q/ ~化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
- Y# C  _/ k. j5 X0 GNa2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl

% d1 S: M; @1 A6 i$ A) C                               
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4
; T5 D: p( u* @% s- J% u①盐+酸→新盐+新酸
条件：反应物——盐可溶或难溶，酸必须可溶；生成物——必须有气体、沉淀或水.
例如：
第5页