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第三单元海水中的化学
& ~: S' A+ E6 V& j- p9 ^' f$ [/ M& p一、海洋化学资源
, V2 l: W% ~. U3 Y6 E4 v4 J( \1、海水中的物质
# y. s' p+ l& }5 Y(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。
②海水之最:
7 M( _$ V( {! p/ p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。
(2）海水制镁
- g) L' w: S  L& R6 n! a3 l: RⅠ.流程：
6 {3 A  n6 o% y3 [1 W# h0 aⅡ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
- z- T! k5 S3 W5 T②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
1 {6 w/ T8 E6 b* J, a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.
0 G1 P1 L$ T  L" r②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？
. F2 v3 l# C! q( q2 y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
! D3 P3 e6 [4 N7 M（1）可燃冰
; J3 f/ R: o6 s  G4 N3 X  z0 Y①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.
③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”。
# X) z' w% X9 j+ b, b: u$ ~注意：
& Z% u( g2 x" t+ \& ~, W# u& N" l4 n8 \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：
1 ~* L1 t% `4 D7 M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。
(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）。
: N% h: A' J. v; z; M; R②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。
" d4 I5 ]' k" d1 A  S. ~3 q) q, b3、海洋资源的开发和利用
3 Q: S2 ^+ @1 x' e1 t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。
①海洋资源：
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）
- I' g5 R; f4 m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)
生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
5 {; h0 O% s4 I( X1 D; L②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。
5 a, a: O2 r5 {7 s6 `7 Z6 d0 F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、海水淡化
0 ?! X& y9 l& _. r" x5 Z（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。实验装置：如右图所示。
% W8 s5 M8 e! u9 b3 m3 N3 F7 {8 sⅡ。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；
/ w: R) t! Z" D3 w' Y# M. G向小试管的冷凝水中滴加硝酸银溶液后无白色沉淀产生.
$ l! N9 r9 B* pⅢ.注意事项：
: ^+ [+ [! u6 B) A/ ?- d* Z4 ^①实验前要先检查装置的气密性，气密性良好才能使用；
②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）；
* R. `8 y) s" J) M& U, e. `% S③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
4 Z# M" M' ~% _9 c④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。
Ⅴ.实验改进：
使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
! q* W+ O4 g% w- O7 k% ]7 A  s+ m) K2 B. |②将玻璃导管改为冷凝器
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
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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)
: M2 K! H1 D, N5 i2 j& `; ~: \: w②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
1 A, D1 g* F( i3 W/ a. BNaCl+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：
①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
& x% ^7 Y8 y8 T- d②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
# P3 ^+ R$ W& {* T+ m9 _6 x二、海水“晒盐”
1、粗盐提纯（实际问题）：
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.
（1）除去粗盐中的不溶性杂质
①方法：
* y$ Y5 ~) l0 V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。
②步骤:溶解→过滤→蒸发
(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。
7 |- i3 Q$ |( [6 j! v①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。
& W1 A1 M; O4 l7 N' r4 E②原理：
, d) r) K& c8 xNa2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
5 p* S' s. z) ^' r3 @+ }6 GNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
  P$ k; |' A# F! W4 Z9 ^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.
2 J. I9 D+ ?: q) a& P2 E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。
: n7 \: V. P8 @$ n" ?故最后一滴试剂不参加反应，所以所用试剂都是过量的。
Ⅱ。除杂质时所加试剂的顺序要求是:
①Na2CO3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—。
) t/ @! O3 v* _  A% R" @! y% d第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
; s: `, w% c4 V如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
5 i4 i$ ~2 y) i8 o( d, M9 ?或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
2、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。
5 m5 ~3 X6 }% V0 s  `④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

: i0 N# D% f) @6 h3 W7 V  I6 G                               
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5 Y8 F  q8 y, Y. ?% ~Ⅱ。媒介:氨
Ⅲ。原理:
! k8 k$ U% T7 K4 a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。
Ⅳ。相关反应化学方程式：
  A5 E  k  ?& r. O$ Z# g①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
+ q2 W1 N6 [  E2 E1 X! k* J7 x②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
, s0 v" s) [  F, Q' fNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
" _: @, [6 e! j# h2 N, A: F0 AⅤ。优缺点
. D; c1 C: ^, |3 B6 B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）
9 }) }! N! g/ {0 }% i% O1 `8 w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：
( T* q# V# w% v8 d4 ]& R1 g% k①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。
/ T: _; q( z0 D" w+ _" V5 P: p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。
; i& T4 w9 w" O2 O/ [第4页②与Ca（OH）2反应
- e) T7 r* H# T$ S# J5 v# b  g现象：产生白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
* [: M2 u. c: Q2 ^( E. ]注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
) c% v) T& d) b, @' ~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
/ [" c! s: Z& t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。
化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
4 n, \& ]6 Q; b7 {; b+ p6 H- eNa2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
$ o4 d( Q8 N+ F! ~$ o# \% e注意：
, O4 p" n( S) a) KNa2CO3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/ ?; R3 ]- iA.试剂：稀盐酸、澄清石灰水、待测样品。
( k0 o6 d- j) k, a6 E2 P# AB.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 U9 Q8 s5 P0 L1 ]④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
2 e# `. n( \, B+ Y7 V9 J+ r0 U现象：生成白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
4 L9 p% U4 Y6 E" `2 A& |6 q

                               
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% W1 q6 c# ]  T! S6 e( a( o7 Y/ d4
①盐+酸→新盐+新酸
- S6 _/ @/ O9 W# q4 Q1 v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：
1 n9 r8 c) k9 c# {5 |' B  i7 B' s第5页