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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。
9 U- n# c, w$ b; s/ m①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。
4 v$ T% ^, f. ]& V' k3 W: f( Z: W②海水之最:
# O0 y: K, [* U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
% g+ [" N: T: [" s9 K2 o海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
(2）海水制镁
Ⅰ.流程：
" U( _4 F6 N! o! }/ z3 L: \0 ^/ SⅡ.化学方程式:
2 m% ]3 {' b5 K①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
  J* j% V# b0 H" X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
, x7 Y7 n) M* \/ A( x; t6 @2、海底矿物
  Y( J* X, d  d/ R: x4 Y. ?（1）可燃冰
9 d$ r6 i+ K6 l* \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"。
$ g: \( i3 r1 U5 H; I4 x/ O②人类开采可燃冰,面临着许多问题：
" X5 i- N$ U; r+ f" }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。
! K, Z$ g/ ]; d" r! a; z$ \8 z(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。
  U8 h, ~9 b3 t; H! \( r2 K( g% k3、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。
1 m4 l) A; m, T- T# y+ d* R①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)
9 ^7 O& n/ c( v3 k' ?! j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。
% G0 K6 r- Z2 Z/ U3 I③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
3 Y+ g4 {1 B. Q( O（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。实验装置：如右图所示。
6 \/ S: Q8 \$ J+ u7 S4 T5 }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.
. M( U+ D' Q+ }. Y9 M3 q3 kⅢ.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；
$ q3 X' f# |' P②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；
7 c2 w& t; `( U0 F7 R/ X④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
8 D; T9 f* G, H$ ?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。
, y6 D# U+ P0 j: `) q5 J) kⅤ.实验改进：
' h' E1 J% i- h! l* j& `使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
# Q. v: N0 {% O- D4 T! G" i②将玻璃导管改为冷凝器
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
: j' S4 @; |: q第2页

( U5 }7 ^  ?7 W8 L( C2 ~. C" Q                               
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+ X1 b/ b: E0 \  {注意：
6 a7 _' p! \+ o4 ], J8 z①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)
( b6 y6 I0 Q, }: }" P# w②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
, Q' q6 B9 z; v. G' d, BNaCl+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：
3 `, q4 |! @. R& x8 c①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
& [: ]! U+ Q* x②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）：
1 b$ P. `3 N# O6 \; [, D7 |/ A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.
3 _8 Y! G& x& M  Z! ^) M* V6 d（1）除去粗盐中的不溶性杂质
5 {  L7 X& x9 U) D# k3 {①方法：
. G& K% B* T- i/ o) l. P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。
+ y8 S: K* k/ a②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。
& [6 x! m1 u+ L( ^5 M①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。
4 R; x1 F+ g( T, Y3 F②原理：
% P. e# z- o/ Y, w. bNa2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
$ m2 F! C( i! C7 i: Y  }$ A( I7 KⅠ。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。
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+。
5 h6 E( @& h. n- Z; w②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。
8 e! \% d$ @: T1 n5 @  k如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
8 R/ U; ?% I- ?+ h; R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.
9 E' q% ^; t, \) `②生活:用作调味品和食品添加剂。
9 o( ^) K& m" u3 W; J- ]# F6 G③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。
三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱

! t4 i* C# i$ L7 E                               
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Ⅱ。媒介:氨
  y# o; D' g8 B) }; p( qⅢ。原理:
# c3 ^8 g& w, v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。
8 L+ Y5 e5 A9 Y* b+ A. ^4 gⅣ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
  l$ i' ?; w5 L7 I# I②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
$ H& y( ?- m/ F4 T7 ]& uNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
& E+ e  m- r/ ^' n* tⅤ。优缺点
% M4 ^2 J& j: G& ?  l5 O1 S: L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。
, f9 O( Y7 t; X, p: L2、侯氏制碱法（联合制碱法）
- F( T6 B% O( M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。
7 p3 f" e  @4 ~/ \* c3、纯碱的性质
（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（2)化学性质：
% P* t6 T/ ]5 j' P! x8 P①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。
! X: ^6 V6 k' A8 O8 j注意：
& F. n; F5 s9 O( i& OA.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。
7 x5 P, J& p; b+ V5 @第4页②与Ca（OH）2反应
" ~4 W' H4 l, A( P: x" ?- ~3 U现象：产生白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
, a4 H; a8 H3 z- G" a, {' ?注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
+ x" Y( A4 C2 [: YB.制取碱类物质原理：
0 y& z& C; f, 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。
* T* z1 h* T* f7 o1 p7 ?1 W化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
' q& ^  }! [! ^; f& D. PNa2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
4 u* B9 J1 U% o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。
4 k' [! j& b2 S* l) e2 a% Q  zB.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
4 m$ p" ~/ I0 K* k  B, N: ]现象：生成白色沉淀。
' x  W$ @2 f. f; \. c5 V( g5 y化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
) L$ _  [+ U* x3 u9 DNa2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl

                               
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  s; ?3 B. L0 R; n4
①盐+酸→新盐+新酸
8 Z( T1 R- L  S1 |7 U. B( a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