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第三单元海水中的化学
一、海洋化学资源
* U$ [+ n0 C8 s( c9 b7 a1、海水中的物质
(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
* G% c7 _6 o! \2 z: ]5 ~% N①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。
; o0 Q9 @/ Q- s* z, f0 ~  N* @' X②海水之最:
2 ~" [& \2 E2 ^. J) K) |1 p1 B! Q' 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—
! p, P5 W( h0 [* e! l5 J, J5 E含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
) L( c8 ~5 z8 P/ p* |: C海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
$ i( W# F' m; Y4 H" Z(2）海水制镁
2 f- i  F. p7 u% c: |( h1 g. MⅠ.流程：
5 l4 c! e5 U6 u* `$ o7 dⅡ.化学方程式:
. S# b% @0 y% H5 e) A①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
3 P- m  c* c1 Q②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
) X+ _; ~0 r& T* d: R! u8 k③MgCl2通电Mg+Cl2↑
注意：
6 s- [6 b: ?4 E- k4 k3 V①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 v& o; ?4 e( s' }4 ~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
  G% J3 r6 g8 Q  L（1）可燃冰
①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
. b# T* E  N+ D0 \& H# G②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：
% E' e4 T& p3 P, [$ L①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 x7 G. V7 F& T7 {0 c4 [" _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。
(2）锰结核
% w2 h+ z( u1 Z5 I- Z5 ?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）。
/ O9 g4 c- o$ v7 A②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。
& k2 Z* r' Z2 ?+ m' Y' _3、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。
  f0 e  g0 v  ^) W①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。）
3 I% K2 j7 ]# y3 L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）
. K0 _. t4 `; l( h( ?* K! [8 C  {②海洋污染：陆源污染、海上污染。
* k9 X+ N4 j3 X7 G2 B③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
( O% z4 W- e7 M+ r+ o3 W% s3 u（1)蒸馏法淡化海水
8 J% r( o$ H4 z/ }; q8 hⅠ。实验装置：如右图所示。
$ h; ^8 p, w; a% fⅡ。实验现象:
9 c. F7 h( f0 T: A) K- i' W  G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.
Ⅲ.注意事项：
! R: B2 z, t5 d: J8 l3 \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；
6 y- p& ^+ I- ?0 W. E; P④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
7 {) m+ G  i  i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：
, f( Q1 T& O- n使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
3 s8 s2 v7 L: O& a% s0 r9 Z②将玻璃导管改为冷凝器
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
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)
( D, n; z  L7 S4 f4 K②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
" v' s1 r+ Q$ p% eNaCl+AgNO3＝AgCl↓+NaNO3
4 p) }  I5 k! ^  r* 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：
. Q; |; V8 S* Q5 H①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
6 c. F6 F& v# a3 ]4 r0 U+ C* D/ f②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
9 p- n3 p9 K3 p- L2 D4 }7 e二、海水“晒盐”
1 _; U- J, ^+ Q+ ?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.
$ p' O/ i- l- i! d5 V（1）除去粗盐中的不溶性杂质
: O* E3 A# Q% X+ n5 E①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。
6 [4 V  C* }9 f, \0 i% w* R, n②步骤:溶解→过滤→蒸发
$ R( _2 h# C, X% P9 M2 D(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。
0 r. m8 H$ ~# {- c4 `. v0 K4 e1 w①方法:
. [8 s  |3 D4 p, d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。
% l, g4 E# m$ U" N- A* a②原理：
Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
" S8 A1 T+ a, W* \  h/ FCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
9 ?+ G' n3 H+ x3 c, P; G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。
1 a3 L2 D5 U8 X5 ~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+。
: t, X1 Q4 ^0 Q6 |5 q0 ^: F②过滤之后加HCl，目的：除去过量的CO32-和OH—。
# `- U+ ^; I) ^; K第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
2 d" [  l- d! |" f: {0 G0 q2 c如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
6 z, @# y; x" H; z5 ~或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
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.
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。
) c6 S' a; i! s4 V8 [9 j- _8 X8 U④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
4 V- d; k# R2 \+ S三、海水“制碱”
) {6 ]% }3 `2 Y% r1 B  t1、氨碱法质纯碱

1 b! I% y3 }2 C) O+ l                               
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Ⅱ。媒介:氨
Ⅲ。原理:
6 D5 J' a  q6 l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
②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
6 f  m$ b6 {' L. cNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
Ⅴ。优缺点
# C$ f$ i. |; P+ m+ u) R& w# m1 d4 @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。
" i  W9 M  a: |9 i& m2、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
8 i' _* G( p; W（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
$ O2 {; Q; g7 M. n  d: }% D（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。
  X2 Z1 s9 j# s  A2 ^# s0 i) q" y, Q: l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
4 i' w6 {2 Z( C% g7 R! I# k现象：产生白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
注意：
4 ^, n+ ]- v# O4 o: \0 V0 i9 }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：
6 r# v6 Q- L& L4 [" F- L3 q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。
化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
9 p, f/ F! \2 C1 T注意：
  \* v8 g  u- H1 v& T0 b0 Y7 CNa2CO3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-。
  {7 ~( B' x1 ^, ^5 q3 Z④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
* B4 v. S5 G# h现象：生成白色沉淀。
8 H7 [9 Z0 O# k) b" q, [2 _化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
7 X, |  N, }1 ]3 ZNa2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
; R$ c$ L! y2 y0 \8 G1 Y

                               
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①盐+酸→新盐+新酸
" h0 u: ^# {8 {3 {  x+ O% H( @- Z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.
$ k# Y" t) M* Q8 ?% ~1 n, Y" G例如：
/ ~$ U+ [+ z1 w  R5 x2 M& w第5页