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第三单元海水中的化学
$ e: f( {6 X! o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。
6 ^2 n. s' P& ~1 V0 `  A①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。
5 H: v1 E: G- M②海水之最:
$ P& L) m. f. w) `- ~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—
6 @2 F0 F5 N. [% Q' b. l4 `5 `5 i含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
) }, `; y% T2 ?  P2 D7 o: n海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
(2）海水制镁
Ⅰ.流程：
& L* O3 {$ e* O. G9 C' ?6 G7 MⅡ.化学方程式:
0 l" W' Q% P$ R* R9 O- T5 T①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
0 L) r+ P0 D' u/ [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 m- h+ n1 l0 t% y②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
6 O3 v& Y2 A( I& Z3 }（1）可燃冰
' A. g5 Z, A' S+ C; R  f8 `①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
4 Y0 f! c3 s# i% I②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.
& S% Y! D1 _9 B4 d' O( Z8 ]/ L③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”。
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：
* _& ~1 f7 K* R) Y: Y8 j+ Z' O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。
: o  D# ?' @) UB。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。
( z) x+ j7 r  D(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）。
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。
: s( d' Q; r  L3、海洋资源的开发和利用
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。
+ }) j6 H/ I6 B/ t7 E①海洋资源：
* r7 G( x! q% l& E7 C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。）
) R* q6 S8 _% J$ V) u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)
1 Z9 j6 M0 K2 z8 n5 T+ `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。
$ c* g* U/ f" V# @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。
9 c3 G6 `9 ~5 j: k0 N. m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。
0 r. k# X2 N+ k/ {% z4、海水淡化
（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。实验装置：如右图所示。
$ [9 w/ r& ~; \' @Ⅱ。实验现象:
0 L/ |$ r, K# T) _) m加热后大试管中的海水沸腾，小试管中有少量无色液体；
$ m% |  G' y, ^7 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.
1 P5 P. q8 A, w% ^6 I* dⅢ.注意事项：
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）；
③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
. n& u/ u: Y4 \! n* j- D' _& [④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
- X- B$ N* k6 r5 d) r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
; B8 t- d+ A1 r; G②将玻璃导管改为冷凝器
( K! K& X: ]$ D& |' q; ]7 p③在玻璃导管上敷上冷毛巾
6 \- w) |0 b/ {# V. b5 ]第2页

                               
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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:
NaCl+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：
) c, p. @0 c; @. `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”
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：
9 ~9 L8 R$ ^4 Z: n9 I+ f. B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
, j! \: Q) [# k% ~" E(2）除去粗盐中的可溶性杂质
2 k7 Q. F3 m/ a, x粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
* R& a" U+ r1 m8 L7 r2 i①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
4 Y  M: `% W  D# e2 K* MCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
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.
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。
) P$ E, a. ?8 m! N1 l0 l* l7 _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—。
: W/ b- _/ T5 E' ^: U$ m( Y第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
- d0 i5 a3 V' C- O5 v- R8 L# t如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
/ j3 n& `5 M4 Z4 n# V7 l或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
3 q, g$ B8 ~, D# O% g6 x& K- s9 ~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.
& Y' Q0 d3 s) h5 F! B. I6 o' x②生活:用作调味品和食品添加剂。
/ J9 L% V  ~2 E3 y③医疗：生理盐水是使用氯化钠配制的。
4 e4 P) n1 y/ ]2 G4 N" c0 g- Q④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

. a8 c  E, r) _                               
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5 i; R. u) U7 N2 W  {  zⅡ。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。
, s/ O' T* ^) fⅣ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
5 p7 a. D8 e/ d9 A②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
1 n% Y8 a# }# }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）
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。
. d7 r2 s! W; v* [5 ^; V3、纯碱的性质
（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
+ l  e0 k2 n0 \7 D+ X5 O7 r8 M（2)化学性质：
/ n% D' F. d. ~2 G& t①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。
# Z9 D/ O, N. i6 H  s3 \) {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
现象：产生白色沉淀。
$ s* g% q5 E, p; `化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
) V6 w0 s  d& ~' j  K) OB.制取碱类物质原理：
+ @) F' b  [5 [2 l. |( a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
" t  c) k8 B' l  m# f+ l# v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↑
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：
8 U2 z# @2 n  V$ @( uA.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
' O3 W3 Q0 N& L; ~2 f. a现象：生成白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
/ z3 O/ d$ h: L7 w) P0 h' _- sNa2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
' Q, b% ?; j1 q" E2 w( Q9 T

                               
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4
①盐+酸→新盐+新酸
" i9 b8 p- G5 S. u  S! p, L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