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第三单元海水中的化学
! T( }- P' ~/ L5 X2 Y一、海洋化学资源
0 p5 d$ O6 x) E1、海水中的物质
; s) |1 O: [& h) u7 d(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
! F( w- _% x$ U7 n+ W/ S. r①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。
$ ]0 u4 Q; m$ ?$ G) H% L②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
Ⅰ.流程：
* t+ {5 j+ p$ T3 W' |1 T( P- o* BⅡ.化学方程式:
! K* l2 N/ ]8 \# y4 ~, J+ s6 _①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
, Z. i+ j2 t, f; W③MgCl2通电Mg+Cl2↑
6 Z1 y& b8 j/ a) |: R, K) k- g9 i注意：
" P5 ^. G7 u: i' D( Y" l( T* B①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？
- ~! A9 f$ X; A, F+ 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
+ m0 M+ q* r+ ?2 N2、海底矿物
* V. X9 }! \" I7 N7 B2 A（1）可燃冰
! m: \' n! N1 I) z①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”。
- B9 O2 K8 Q2 n" p7 p+ u* g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。
) q  U: W9 j3 J' t) R/ c* n# e& XB。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。
9 q* B' j0 i# W0 c(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）。
+ U5 |3 h, q& i/ H0 h. J+ \9 Q* 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。
3、海洋资源的开发和利用
9 ?9 c- o0 @1 d! y9 h; J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。
! `' Q9 V! t8 V/ E* o, I①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）
& ~" |* o7 ^  t; t. `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）
- R$ P* o* i' `" j$ B②海洋污染：陆源污染、海上污染。
8 {8 g7 H, u, Z2 J: R1 J7 W; r③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。
4、海水淡化
（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。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；
向小试管的冷凝水中滴加硝酸银溶液后无白色沉淀产生.
7 ]/ j+ [5 _) ]* U8 zⅢ.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；
$ M0 M$ E( N8 L& ^6 O. {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）；
" P1 _4 b) [- y( T9 @7 G; w③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。
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
4 V; a+ \$ E* }8 n! V②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：
) A( G- U1 s6 D$ h①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：
% f! Z& x. D) }①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
0 n1 `+ w" J- S. b6 H2 m; ]/ z0 L②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
4 V, Z; E' W. V5 p' Y二、海水“晒盐”
1、粗盐提纯（实际问题）：
5 j" o1 R7 t+ @# j8 u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。
1 A) |- t- @4 n1 b②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。
- l' |8 @/ s0 m1 [①方法:
- x' S2 _) r4 U2 n- e% o7 u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：
7 }# z/ ^& s& J. F5 I. a4 m8 n4 ]Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
; s: R, c1 v: m) C! K- rNa2CO3+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.
# L, Q8 L$ v3 P# p/ _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。
) N2 C! P$ ], M/ W9 m& i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 b% ^6 ~; Z5 l②过滤之后加HCl，目的：除去过量的CO32-和OH—。
6 u1 }1 I9 K; z( O; B第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
9 ^7 W. D. X2 ^& K0 h( s: t8 W如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
3 \* p5 P5 V1 \6 L% S6 [或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
2、食盐的用途
+ O# t/ f) e/ \! R" P! m, A①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.
8 x# C" L: \! C2 z* b! c②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。
# A  T8 l3 Z2 q6 B' ~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

                               
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Ⅱ。媒介:氨
Ⅲ。原理:
& `7 I  p7 I& B" T/ ?  D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：
! M% e! c- B: U1 g" I* S% [①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
& ^" Y' Z6 `" ^' e  V3 hNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
6 s; U' U. w, X6 qⅤ。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.
! K( U1 e' ^4 p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。
% b0 H" r( v5 \1 E6 K2 V3、纯碱的性质
9 F4 |3 g% n" E# ^) U1 z（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
4 F6 ~% l( X% t  k! `（2)化学性质：
% X; A2 C' N9 t! x①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。
1 j% T- m1 L4 m- s# t注意：
; C* `1 G4 E8 c- b7 hA.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。
. A  a" ?* o' C% t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↓
注意：
: O+ A( u  {" RA.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
8 e, E  [) w' E' eB.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
0 Z, \9 Q' {, ]# }3 n  `- ]% w③与酸（HCl、H2SO4）反应
0 ^# D" _% Y- x  o: i* _, I2 l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。
, x0 [% c( m9 D5 s* y% R" ]6 `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：
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-。
/ J. @- ^. Q3 |. r! }④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
# ?! d: {& |# U现象：生成白色沉淀。
* y/ |0 q/ i6 p5 O) q2 X化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
) e" o! P0 M; NNa2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl

8 W4 T& m& l6 s5 C8 a                               
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# [) X4 U. r! T& h; F! d2 P  J- \9 ^8 J①盐+酸→新盐+新酸
% M) `& w, i! c: Z. e4 t0 N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.
5 n, H0 ~- Z# k, L# B. f8 Y例如：
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