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第三单元海水中的化学
2 {: I6 J; l0 n2 t& |+ u一、海洋化学资源
, c/ V" L* a' g; p% M  f- O1、海水中的物质
: L* y0 p1 p  Y/ X(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:
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—
$ N( Y: w0 z" l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。
- @6 r! I+ f  V$ ^! z, E(2）海水制镁
1 X+ m  e+ C& i1 g- f7 NⅠ.流程：
9 ]1 K3 C& g( w+ R9 gⅡ.化学方程式:
6 [: j. T- f. H& c+ u( B! ]①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
- [; p/ g# M6 O) h1 q% a②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
1 {0 Q2 h: ^; w' j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？
. `- S+ ?! V6 `/ q0 b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
（1）可燃冰
' O" J5 t2 {: V①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
8 n# r% W) H4 i" y; b+ g  V②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”。
% B  ^; L  D8 d: D7 B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"。
1 O) l4 q% X! T+ {! m7 _2 [6 \②人类开采可燃冰,面临着许多问题：
6 ~  w% s$ S, h) [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。
, I2 j/ a! M% x! h: ]7 k+ RB。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）。
# g. ^# D1 O0 `, B/ x. S: v) [5 i②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。
7 q$ u5 f- ^/ X2 ~; f2 E4 @& M3、海洋资源的开发和利用
9 G5 ?8 J. Y& u2 A( C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：
% R* k  W! S: S; b5 M6 Y4 p, S- S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）
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）
+ H1 f& w& r. N6 @' a, _( l6 J②海洋污染：陆源污染、海上污染。
8 Z" R6 j0 E' _+ a' K: [  Q③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。
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。
  \2 A  X, Z: i& R4 e- [$ a! R2 f4、海水淡化
（1)蒸馏法淡化海水
6 Y/ X" \1 {2 k  C+ uⅠ。实验装置：如右图所示。
Ⅱ。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；
: K& I8 S- ?! t' Z6 S2 Q向小试管的冷凝水中滴加硝酸银溶液后无白色沉淀产生.
# W) H# X1 X# @4 f( J4 hⅢ.注意事项：
' {1 `7 T; b) `- W; A1 x$ W8 l; R①实验前要先检查装置的气密性，气密性良好才能使用；
7 T* N5 y1 T: z- c% }7 R" X②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）；
8 Z9 Q8 w4 v- Q③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
④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。
  K. m* }# A" x* W# v) S7 |+ ]$ g3 `Ⅴ.实验改进：
+ @; z( |; b. I  r! d! k使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
②将玻璃导管改为冷凝器
4 V8 L  {7 O& W% n③在玻璃导管上敷上冷毛巾
9 j7 S& w' v5 K9 g. n: T  S第2页

1 [4 t' w& M7 {                               
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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)
+ t' q( w, `6 Z' L+ o②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
' K) @7 b0 \( n$ jNaCl+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：
2 i  e4 N: Q3 m! e  i①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
- L4 n1 a9 n. V0 }二、海水“晒盐”
1、粗盐提纯（实际问题）：
8 l- Y: D: s  O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：
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
- ~5 q2 l- E  ^6 M0 Q(2）除去粗盐中的可溶性杂质
. d& o, {( H; ?7 y( l' d粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
①方法:
2 G& F/ v, N+ ~; E5 ^" I, |( I8 e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
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
* \4 H2 s1 i5 B. qNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
Ⅰ。所用试剂都是过量的:
2 i" o9 K6 S( C+ K# W2 t6 `每滴加一滴试剂，都要观察一次现象，看沉淀是否继续增加.
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。
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+。
$ j5 Y- d: D! Q# c4 k- P. x②过滤之后加HCl，目的：除去过量的CO32-和OH—。
/ R! [: u# _+ H& h) b3 B3 n第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
8 r8 ]4 m& N9 m* E9 s0 H如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
! \4 V4 e) Z( f1 s3 _0 `% N或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
2、食盐的用途
2 F- ]' Y$ f& ]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.
$ o7 H' h+ r9 I$ O# R②生活:用作调味品和食品添加剂。
6 q% X2 M$ |0 g; x# k③医疗：生理盐水是使用氯化钠配制的。
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
5 M* ?, }9 g0 l) r; Z; W4 S

, Z8 o; W, x$ Y# f, {3 D2 j4 l1 p/ P                               
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" s. F' g/ d$ S0 |1 S: M, TⅡ。媒介:氨
1 q9 L* l( y! DⅢ。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。
0 ~" p" |- ]* U6 W# y; a6 ZⅣ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
Ⅴ。优缺点
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）
* }  p7 @# V) l2 p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。
4 ^/ e9 F) D0 r) \: W4 p, K5 a8 I3、纯碱的性质
6 C; e+ m/ P- ^（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
, {0 }# {, }- E7 g/ {% g（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。
; q# @1 w) J8 r8 d. t( s* W& q第4页②与Ca（OH）2反应
现象：产生白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
  E6 \9 h: k2 g注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
7 y8 B4 E( ~' G/ C( `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
9 ~% ?% \' s$ f! l; d8 q③与酸（HCl、H2SO4）反应
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↑
$ I2 X  d! q# i, e- GNa2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
1 V4 j) U+ E* ]' o9 G# a- u% t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。
* o( x4 p6 F8 B0 e% iB.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-。
# A& t& N# `. O' {* X* |④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
现象：生成白色沉淀。
$ b5 k9 Y' M: B: E  K  P- Q; T! \8 \化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
" v# R9 H$ y7 P1 U9 P2 i. G

                               
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①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：
' U6 C- l! G# W- M第5页