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第三单元海水中的化学
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。
! O6 u  b- P" h) j0 u/ S0 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。
$ z! {* Z- u- G' Q. j9 k②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—
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
& w5 O9 m% v, Q( D2 \5 h" d* L& PⅠ.流程：
1 u( b3 _% ?% pⅡ.化学方程式:
* [( y5 z4 s& k. G" A* l4 u9 S: j①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
1 E# f* i/ T, H! Y9 D  o) e0 F③MgCl2通电Mg+Cl2↑
# F& S6 S' A  }9 @注意：
8 {4 t5 [  y* a4 P+ ?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.
  B( R$ @3 P. m/ x. ?/ `1 ~( r$ ]②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？
0 O# g4 W0 z/ b* d- ?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
①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”。
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。
4 L8 v" |4 s' d  a" U(2）锰结核
- r: g) @; u$ W5 J) u①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。
) U9 M$ m* |! v8 _5 W# K# V! R; F' o3、海洋资源的开发和利用
3 x8 U, U, q: P) |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）
2 ]# v$ L& t; D* B  b1 ?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。）
1 j5 z( R& q- `9 ~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)
/ E, D! b9 D! D/ K3 ]) f: g生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
- @* ~( y5 K$ R& F* F0 G% Q6 F②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。
$ G9 i: n0 c; X; E6 r2 ^: q1 Y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。
' _% k: t" P* Y; z4、海水淡化
0 }) W6 W% \- P) c) x, \（1)蒸馏法淡化海水
1 g( E1 w; ^- u5 i3 L" HⅠ。实验装置：如右图所示。
! t* `% s6 b# ?# C& l% z$ E3 G% T9 b. |Ⅱ。实验现象:
( r1 y+ X8 G  s" A3 q. M! T" L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.
* q/ J6 E2 d* u+ TⅢ.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 R' O4 j$ y1 d( q' q/ E③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.
, T' C& s" v. A  I+ W4 }Ⅳ.实验结论:
: b. e$ o- {7 o7 f% D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：
$ x$ k/ i& S% l( R' r8 {使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
( ~$ \6 `$ ]" n- J9 y/ {0 w& u②将玻璃导管改为冷凝器
' r. y, c1 E8 y8 T! x5 e# ?$ z2 q③在玻璃导管上敷上冷毛巾
3 f( [% F* v6 c' ^: ]7 Q9 c第2页

                               
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0 k! k5 O6 n' R0 N6 _注意：
8 R0 r& N+ F+ |) d5 V①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:
6 L) d9 s! H2 I( G: X9 u3 gNaCl+AgNO3＝AgCl↓+NaNO3
: t+ F0 ?+ L4 }& }* A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）
) O+ A7 d" G" {& C, X0 l②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
2 n0 y" r8 C/ `5 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
7 ~/ J3 T  Q. ?* m6 }. x①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
(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。
- u; _0 r7 n6 }5 O①方法:
1 ?# L8 [9 W( }5 U9 C8 z* h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
, Z5 t! A9 H( Z1 R# G$ @, O" o+ zNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
  O& H/ j7 G+ k+ Y4 r, e注意:
1 X5 P$ f3 z4 B& V" I- K: H4 zⅠ。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.
% Q/ U. z; e' x% p4 l+ z/ C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。
. Q4 ~9 Q7 {; \6 x* p5 N故最后一滴试剂不参加反应，所以所用试剂都是过量的。
6 m& C% p* W" y$ }" g& o. O+ BⅡ。除杂质时所加试剂的顺序要求是:
& @' V0 ?' y! ?9 T( F0 d1 t①Na2CO3必须在BaCl2之后加入，目的：除去过量的Ba2+。
( ~# z- P6 R0 a②过滤之后加HCl，目的：除去过量的CO32-和OH—。
第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
% F7 p" E0 J/ V/ T1 U# |0 q如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
1 k( k9 P  B3 c# M4 t% O2、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.
4 x  ]3 N5 H3 B8 J% t②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。
④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
  I- x* l0 U& P0 Z* B: D! L三、海水“制碱”
& u: R4 |2 c0 ^1、氨碱法质纯碱
  O0 Q' H, G. k+ a$ I/ e! |$ p

4 `' ?6 a6 O% T' g1 Q                               
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Ⅱ。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。
Ⅳ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
: J9 `( a7 @) I& i4 W②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
0 `5 a* U, \  T* q5 q7 n+ g$ o; pNH4Cl2NH4Cl+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。
3、纯碱的性质
) s! e; L6 g$ r# ^' J5 a% V+ A- D7 T（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（2)化学性质：
' |# o& t& p* Y3 L5 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。
$ F( O/ W0 L6 v8 D: X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。
化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
& t% ~6 Y/ F9 d" H注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
B.制取碱类物质原理：
% W/ p$ v0 e0 ?7 |" P1 m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
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。
$ p- a7 _3 @# L化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
2 \0 a. S5 q" ]: BNa2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
; i* y8 j4 t* N: n' h0 G3 P# S" f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：
; v! b2 ?' {6 cA.试剂：稀盐酸、澄清石灰水、待测样品。
" }8 c/ l5 S* x2 ?5 C' K5 P8 OB.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-。
( J# L: o' b5 D: }% Q4 Z④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
0 }# ~& T# q1 R1 U" R8 C+ G7 u! u  ?: E现象：生成白色沉淀。
$ R( G+ ^% q4 ^& N$ o0 K化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl

; \. l) z  b8 C6 Q7 g. |3 f( e                               
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4
/ H5 r5 s) B" u3 F; @2 e, R0 A①盐+酸→新盐+新酸
% x2 n0 v* z4 ]$ ?' ~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：
7 P: X  Y# ?1 B; {4 J  r第5页