(完整word版)第三单元海水中的化学知识点.doc

第三单元海水中的化学
3 A* F* Y/ h: i7 W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。
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。
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—
" ^2 V- X& U2 b) f* ?8 V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
) p# e) \" T' V( ]% I3 q! ]Ⅰ.流程：
4 U3 T  z( z' o! D1 `/ b+ A+ j  mⅡ.化学方程式:
/ c% Y: v( U# F, V( G5 W/ y①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
% j( n! k1 k' m( D" D5 I+ v% r  G②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2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？
# j) _" j/ p3 t& L$ w0 H$ a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
2 a/ Y! L, {' v( J0 _' b+ t  D& K（1）可燃冰
9 Z4 u5 l. D5 P. o6 v①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”。
: Q9 q3 G, M1 _( t注意：
& `1 s9 D. k$ \# ?6 e) c& m①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：
0 U2 w# E; W" ~$ B  Z5 z. g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。
% d4 D& W, u0 W( k* ?3 s& BB。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
  z' p7 Z: t/ T" \' h8 C$ i①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）。
7 C$ b4 X. j7 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。
3 L2 @1 z# h  t+ S- 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）
* p- }- H6 Y2 {; o" `6 Y# L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）
' Y' ^  e/ G9 w# q4 h( N②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。
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。
) o0 o& i3 i1 b5 M2 @$ k6 T6 nⅡ。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；
  C( k" s4 F+ ?  W/ }7 k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）；
; |( ~' w, q# \4 o# u③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
6 A4 [/ M8 Z) i2 i" S& Q7 \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。
4 a) j4 t' A& M: V7 N; UⅤ.实验改进：
% i3 N4 w  j$ ~, o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
0 @: Y$ a9 A, A% K$ _7 d  \: Q0 I第2页

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! }# Q+ C1 \$ C) |注意：
: @' f) c0 P4 m①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)
, k/ Y, C0 M5 U4 p4 m②NaCl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
5 \3 I5 C9 E# a. R6 R3 y& D) A$ y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 N  v8 H. B8 G# F( _; f①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
- _+ x9 j0 o+ x0 m二、海水“晒盐”
1、粗盐提纯（实际问题）：
  c9 i2 c& ?, Z# ]- V6 g* O. 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.
（1）除去粗盐中的不溶性杂质
/ d4 T$ j/ B" s% q8 ?1 M* g①方法：
+ `  f; {/ K8 I) q6 L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
(2）除去粗盐中的可溶性杂质
5 h9 g$ @0 ?" q" p1 ^7 l6 G8 Q粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
①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。
! s$ Y, k( i3 _# M# P- T3 u& U②原理：
Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
3 ]1 w7 ~" Q  g) \; dNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
# r. S$ d  H/ U! \3 e' dⅠ。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.
5 _: `. Y# x9 B8 A7 z6 p% g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+。
; p2 y5 j' f& k) R②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。
如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
( v+ c5 ~( e: V  ?. n1 Z$ S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。
④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
9 h- ^% W9 J8 C5 L! Q三、海水“制碱”
1 d8 O, s8 H3 M5 ~2 ^! d' @1、氨碱法质纯碱
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! t5 N6 d" R9 N# H& E" v9 [                               
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Ⅱ。媒介:氨
" g$ H) z9 m5 @+ mⅢ。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
②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
5 R- y  r; i8 G& J0 yNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
) n' |; E/ B1 T, `' mⅤ。优缺点
7 Y7 ?  I* \* ]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。
7 M& ?5 {( Y0 A: s0 N4 w! @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。
; W; n( U  n' q. X# e3 R) Z3、纯碱的性质
（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（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。
( }9 r0 u  P! h& P* Y6 t注意：
: `3 C* x& D3 A4 }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。
7 b# I# K9 ~! Q+ u& Z# M: L: h第4页②与Ca（OH）2反应
现象：产生白色沉淀。
) n& x$ V7 l2 O* t( ?7 A) }化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
注意：
" k1 f+ l7 F6 L) S) OA.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：
+ O* C8 b( [3 m( k: Y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
* l/ ?( t0 L" y% q. X: h- F* S8 C③与酸（HCl、H2SO4）反应
+ v* A8 @( Q# }  m/ 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。
化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
1 g) z* L# M7 t1 H7 iNa2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
0 K0 x$ e- W( Z& V; Z* ?: z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-。
4 S! n0 x  r4 x  [. _④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
现象：生成白色沉淀。
- O! j8 \7 v4 a0 M% z* u+ }7 v化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
& w; z; }7 A6 Q% O$ U% S

                               
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/ q8 u2 P. y1 Z. t: \; n" x4
1 S3 [/ P3 a2 v, ^6 k, f( O①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.
7 ~' q. O& x  D8 Z例如：
% \) ]% K) P' m, K/ [1 O第5页