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第三单元海水中的化学
; {: j3 J0 E5 K  v' I( M0 L2 o一、海洋化学资源
2 q9 @! o$ j! l( \! z+ p1、海水中的物质
$ S/ ]0 P- F  a7 ^4 g- g/ {(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
8 A& ^. ]$ m3 j: X: y- `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:
6 v' Y+ Q, I& a0 c- b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—
" t7 K3 G# w; t3 ]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
( u  D0 z6 H. O  T* ZⅠ.流程：
Ⅱ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
' V2 G" _$ }: s③MgCl2通电Mg+Cl2↑
. t: o/ M+ I# ~注意：
, n% `9 M: R* c- q( v9 l①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？
9 [1 E# V/ `! N, x/ c6 M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
0 f; p* T  _5 E; X9 a8 y5 \2、海底矿物
$ Q5 o9 j9 N1 I8 x, ~; `8 @) @  n（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.
8 b/ H; v6 a: B& t/ i+ p5 z③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"。
4 y/ B8 h1 x9 w0 Q②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。
2 a" L, a& ~7 L(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）。
' t( G$ q  \6 i2 Z- n) ?  I/ L②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
, \, G% j( h$ G4 t! J& J  Z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）
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）
②海洋污染：陆源污染、海上污染。
7 t' k. r% F; A0 o9 d6 }0 ?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。
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。
+ |1 O' q4 O/ N3 m# v4 \3 q4、海水淡化
（1)蒸馏法淡化海水
1 X! B8 \; [* N* |0 U7 g+ xⅠ。实验装置：如右图所示。
, W7 X# |- v" ?) |9 P' e" p3 A' IⅡ。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；
) ~# n- @! E/ u7 \* X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! H6 l/ C+ N' e4 P8 e2 ]* O8 mⅢ.注意事项：
0 [. ^6 Y$ N+ z4 G. ^9 a①实验前要先检查装置的气密性，气密性良好才能使用；
  Q) P( S: [  U2 f3 M②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）；
! Y- p$ }3 f: N5 q" x( u③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
$ z& ^8 c, b/ J# X. y( a④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。
- j% W9 Z) }& ]1 p) U- gⅤ.实验改进：
使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
4 x, ~! m* {, M  G$ k; y②将玻璃导管改为冷凝器
( k4 c# x4 P- H) |# n5 ^③在玻璃导管上敷上冷毛巾
第2页

                               
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/ L2 x: G! W: c# l7 `6 s+ ?; n$ S1 C注意：
5 D! Y# M0 \  |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:
( U" _9 q$ a/ t- ^) O5 g5 UNaCl+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）
②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
6 s  s8 Z" O! p0 q二、海水“晒盐”
1、粗盐提纯（实际问题）：
" a& W6 y# d! M1 a' X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.
6 s. Z  _7 N' j（1）除去粗盐中的不溶性杂质
% h& h" m: S/ M: f( L' K. r①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 t/ |/ l- _/ U! n2 E( _3 x②步骤:溶解→过滤→蒸发
' j4 I% l& C  O# S(2）除去粗盐中的可溶性杂质
! @3 v1 \6 E: E8 q粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
) a( l& C+ ]. \( G" U$ D) D①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：
1 w2 X1 q8 Z, [0 ~Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
; E6 M& H+ Y' Y$ H  x  Y0 UNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
6 C: d% ~/ h; 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.
' L$ I) v% y/ Y% N: j+ K- E2 A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+。
. q: ]) w) B5 ]* D7 {8 o/ u1 Q②过滤之后加HCl，目的：除去过量的CO32-和OH—。
" u/ [1 i1 P3 n3 u, A) j6 n4 g第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
; D4 `# e; }: U7 p" L1 L如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
* G8 `5 f' Z; K8 Y. ?4 ~5 |, B* `或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
2、食盐的用途
$ r7 u) V6 D/ L# v# m①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.
# O, b3 u, s. ]2 \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。
, v6 I$ h, q% V5 {& U3 D④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
三、海水“制碱”
2 H9 Z& L; f  T. I( Q  F1、氨碱法质纯碱

' i3 a3 h) N( w+ e) n2 M) z/ [                               
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# P. p, H5 X7 LⅡ。媒介:氨
Ⅲ。原理:
) S1 m7 m2 l6 d# m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。
6 X8 z2 v1 B/ W" P0 D5 tⅣ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
% G! @: Z# k2 ^2 r$ J2 ~, C②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
! o" o* f4 K4 Z* Y$ ?) b1 I; H8 x4 KNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
6 x# P4 U+ `7 F6 _4 P$ {Ⅴ。优缺点
6 n3 Z$ _$ v& r) X优点：①原料易得、便宜。②CO2和NH3可回收使用，能连续生产.
: j& S- [" a( i5 L  O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。
, J# q( ]4 V7 D6 Z3 ^' s注意：
6 T5 `4 z* M2 O1 z. o8 ?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。
' y$ z3 c' Z  e% ~第4页②与Ca（OH）2反应
6 @: e0 o1 u; H现象：产生白色沉淀。
( O* O  Q* U9 Y3 A* ~化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
' O4 [+ Y$ ~4 [6 t+ f/ q% B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：
& ~0 y  Z" W* f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
8 r3 }  N8 r) _/ C- I* W' M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↑
6 h( _& _4 }, _6 cNa2CO3+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：
: d, n' ^6 e+ z. k  \% G; p9 g1 ~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-。
& _/ h9 ]) c, Q8 |④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
9 y/ [% Q$ l6 ]现象：生成白色沉淀。
: X7 f4 I: k- y) F) C  O化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
  j! Z, w5 J( ]/ v# m6 ^Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
- o0 l  P6 g5 s* g, k

                               
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4
2 v2 j  L7 L. X' M+ ?: i7 S①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.
4 p: t* E8 ~& L/ c9 l例如：
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