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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
. [* z0 U. A: h% A! E' J(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
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。
- Q- y" D/ `1 m②海水之最:
1 P9 p7 v1 O" L" s1 m: B% N' E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—
. E$ {* L: |: }9 y含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
6 t! b) P" j( P- W3 N6 k海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
(2）海水制镁
Ⅰ.流程：
Ⅱ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
注意：
: B. L7 p$ o1 c2 A①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
0 K. g1 I! O; s  f4 S  ^2、海底矿物
0 j* x- E/ N4 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.
; Z3 z: {+ h# Q' K③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”。
* U. S3 a# n& M% o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"。
, d$ |9 m0 [3 A9 ?7 A- d②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。
$ O, X" T7 |5 d3 w! h# E$ _  e1 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）。
. P0 T) H* N/ N) L; i7 O* B②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
0 O* e9 T7 |3 G0 q0 O* v; _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：
; d! w6 @- L. Z6 |" ]8 F3 `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。
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。
3 W6 W1 ]2 @' d  R  B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
) P( K' @4 j4 i5 p$ i8 p  qⅠ。实验装置：如右图所示。
7 L+ n, E( A, S  Y, qⅡ。实验现象:
! T! B& n+ W8 q2 b% r  `5 i" ]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.
1 R/ x. L% }% ~# P4 G$ V$ b8 VⅢ.注意事项：
/ P! T) n+ P" {①实验前要先检查装置的气密性，气密性良好才能使用；
' R, \5 L% o+ N1 p( M; B  L②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；
④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
& {& P0 {$ d0 l2 v1 c- r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：
: o2 d8 g! F& g2 R' h使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
②将玻璃导管改为冷凝器
' v1 d; k0 N5 ~" i( k5 y③在玻璃导管上敷上冷毛巾
第2页

2 c# U9 D! O" h: x8 J0 j4 f                               
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) w$ A1 Z! m* [4 O* @4 l注意：
! X; r7 b- e% `5 w①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:
4 q8 H  ~4 b& kNaCl+AgNO3＝AgCl↓+NaNO3
% r/ |" m5 e3 l0 V' ]7 k' w5 j" u1 {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：
! }2 H- c3 G- X①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
. @0 I4 T. \3 a4 t8 S2 o6 z& i6 y) i②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 {  ?1 R3 [* ]. C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：
+ N0 d% u% `  D7 I3 i, T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
9 p: r3 P- r' w' m8 o9 ?(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。
①方法:
% r2 x, F* P' `. _! y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
Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
2 X# m! R$ g1 Y& CⅠ。所用试剂都是过量的:
7 }* `! L6 B/ _# d5 |  ^每滴加一滴试剂，都要观察一次现象，看沉淀是否继续增加.
, z# e3 Z% p. Z) s3 N+ i7 G+ d; E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+。
②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。
6 F- @9 ]' W9 l, T' p, E6 n% g如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
2 u4 ^3 ]' L; ~, N5 q0 w* ^, x或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
- P8 B0 q, B7 I: M$ u/ r+ |2、食盐的用途
  s7 S" n6 w- ?3 Z. M4 g' n0 x①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。
④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
三、海水“制碱”
% E" j# Y& m, m' {# n  k1、氨碱法质纯碱

# V1 _1 V+ A7 B$ n  j+ E! {                               
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Ⅱ。媒介:氨
Ⅲ。原理:
" G9 ]& k9 a6 Z  Y$ e% _- p* e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 O# U/ {% ^) ]6 Y2 |- C0 @Ⅳ。相关反应化学方程式：
5 a( n- C% A, f7 n2 v* V①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
0 W1 m3 e2 S6 _7 M2 k②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
NH4Cl2NH4Cl+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）
2 p1 X$ H) @( \$ Z9 C5 B" _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。
) D* e$ Q/ P: z- t1 m" X（2)化学性质：
  \/ d# R% r# E, c  X) g4 @4 w①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。
注意：
8 j9 c! i. h  d2 dA.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。
9 N- W4 w. M8 y' D化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
9 I: V/ l5 O! P7 D3 }; \( J注意：
" D" ~& G% a8 c$ rA.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：
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
6 Y! m; A2 O7 V& l! i③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。
) |. \5 a* R& ]: P5 Z! }" ^: V* R9 l化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
# Z! a" J4 U* [3 TNa2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
8 m* v2 m; w: F5 R/ Q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：
( N5 e' W# ~+ l8 Q8 [& ^A.试剂：稀盐酸、澄清石灰水、待测样品。
, i2 f+ T9 r# u8 @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-。
④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
现象：生成白色沉淀。
" N4 z$ m& A/ n1 X4 y9 d化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
: O  `7 Q# g- Z7 n# f

1 }1 A6 \$ u3 \! w. x                               
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4
! x5 h/ P. o2 |  }  q7 z; v5 H6 a①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.
, r$ M0 ]$ }5 B. q例如：
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