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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
: J! y. A- a& A# S(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。
  k" m( ]  B1 m' j0 D" o) {②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。
3 M8 \! ~: s3 N2 E$ Q(2）海水制镁
Ⅰ.流程：
) z9 U7 J' Z+ p6 ]" ~. qⅡ.化学方程式:
2 e; L! n1 _5 v1 q* T9 U①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
( K7 c7 X8 w7 g②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
/ b! X$ z: ^; }" ?5 m③MgCl2通电Mg+Cl2↑
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？
) q) l  D) }9 T' t8 @/ Z$ L9 _' W7 H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
（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.
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"。
4 K' O( n' K$ h% h7 h" |- j0 ^* w②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。
/ B- [; q2 Z' \(2）锰结核
- r. K+ [) f; f! s7 b& a①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）。
: y0 H8 n, X3 K②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
, O, ]- }5 u0 B& c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)
( l8 p; [7 l! x* O  ~$ l9 U生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
3 C& k8 A! E- [1 J* j②海洋污染：陆源污染、海上污染。
. u+ C4 m4 P  I" s7 ^8 K) v8 D③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。
# }8 k% @& a/ @( C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
8 z( y9 \5 v% l+ z: v（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。实验装置：如右图所示。
4 \5 H# O( s7 [& ^8 k* l) A+ eⅡ。实验现象:
2 i  z# {% K6 G! I! q7 _# z加热后大试管中的海水沸腾，小试管中有少量无色液体；
+ p9 H" w3 p- k* q! E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：
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）；
  |" K3 k' i# Q/ Z( T& g3 g③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
1 Z7 t7 U$ w% S' F6 K④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
" U! [" u2 f* ]* _" b/ O) dⅣ.实验结论:
3 ]; m1 ^9 u4 L' L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
②将玻璃导管改为冷凝器
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
" |) y1 C- S' _% N第2页

                               
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/ B& M8 W: s6 V注意：
+ i4 y9 R% m9 j( r+ t/ [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:
* n- C- N+ f) [8 SNaCl+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：
# p5 ^2 X  U3 F% k2 c①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
% x! _  @) g" N% j+ }) t二、海水“晒盐”
1、粗盐提纯（实际问题）：
$ m+ o; V: R, V1 X' I5 m' S) J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
4 X' h4 b, Y: w8 f/ ^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。
②步骤:溶解→过滤→蒸发
% F$ j2 |5 ?8 ?(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。
  o: t3 d' E, m; m" I7 E①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：
Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
* w8 E) n% m) ~; C& `3 QCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
Ⅰ。所用试剂都是过量的:
! w% c  w( P5 s9 T2 v  {. S每滴加一滴试剂，都要观察一次现象，看沉淀是否继续增加.
( K( W6 s# W: r4 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。
# N6 l; Z* A( g( x" e  K  X1 H: _! \( b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+。
  |1 O5 z- d% N1 h②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。
, b/ [0 B+ Y: v0 e4 v1 M如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
: U9 T1 d1 \5 W$ H0 B7 T或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
7 w: L* `5 ?6 D5 R/ m" o3 Y; j4 Z2、食盐的用途
3 o$ y+ L( h4 b# n. L& r①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.
. S0 `& }7 c7 O. c4 |3 U7 R②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。
. c1 v7 T# `' v. }三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱

$ t7 v- Z7 Y7 b6 E                               
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1 t$ `) V4 q1 M) e# CⅡ。媒介:氨
, j) r+ z& R1 ]8 c7 d% N/ QⅢ。原理:
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
; R- b4 G% [4 u" o②2NaHCO3△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.
0 F2 d4 Z2 [+ {' A1 E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。
; X. T: R" X: b: y, @" ?* Y2、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。
4 _( q1 b" V' k) ~. [3、纯碱的性质
（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（2)化学性质：
4 @* u" @$ E# Z; T, @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。
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。
; l3 V- [9 M# x- Q: s第4页②与Ca（OH）2反应
现象：产生白色沉淀。
# t, I+ H/ G. d0 n, k+ |2 E化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
( b- I+ ?9 l0 V$ 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：
6 N  V  o5 Q+ O, F# o& L; W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。
& l0 _6 |1 S9 O5 |化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
0 X  M$ z4 g; w+ a' C! [Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
! s0 ]+ l1 F' o- T/ s# a- ?+ 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：
9 Z+ w3 H0 p7 n7 v' I2 J+ v4 QA.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-。
4 @. J& q" E  L& J! m3 x④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
现象：生成白色沉淀。
, e! y8 [0 a5 a8 N2 _9 Z, |9 H化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
/ u* U- m) S& V( l7 W  ?! y+ @

                               
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4
$ H  }7 f1 J5 h8 t5 K% f1 t①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 K) a+ n: b) N6 P; r7 k0 t$ z2 `* G例如：
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