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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。
- F" a# f* u( _  ~/ h4 |' u2 q3 s7 p①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。
+ U, T# O! u3 j. M" N1 [. ?- c- F②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。
& z* T: S4 Z: A( X" q(2）海水制镁
Ⅰ.流程：
9 ^' }! i5 A0 IⅡ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
' l' E* G6 a# P- N9 [2 r- l+ I②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
( M4 M4 P) @- |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？
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.
# O0 O+ h/ e/ `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”。
3 @( j. ~# J! s% i. d; U注意：
5 v9 K* ~8 L2 f6 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"。
# l+ g% Q* U# D% q  \0 d3 f4 L②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。
3 W+ [$ d, P# i7 _" A' ^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
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）。
( k$ G- y$ y  `& D5 V9 P②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
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)
: h" W8 ~3 h* m4 R, q* r9 F" x生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
2 e- e1 o& ?, f5 S$ [②海洋污染：陆源污染、海上污染。
/ J+ b+ B' K+ a' \$ q. f③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。
7 l& a% q  @) e7 L4 E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 v9 B$ i+ n- H1 k8 l4、海水淡化
7 Y$ {  _0 q9 V; R  C0 k8 O（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。实验装置：如右图所示。
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.
Ⅲ.注意事项：
, k5 ^+ ?: W: E4 m! Q- A①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）；
/ u2 [: t7 a' c+ d  P③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:
0 @, h5 l# T6 S) V. J; P- N采用蒸馏的方法可除去海水中的可溶性杂质得到淡水。
7 h* e) Q: u. |' }. j0 {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
! M3 D- N! d8 Z③在玻璃导管上敷上冷毛巾
7 N% _+ b# Q  `第2页

) \& J* @6 F; e8 P                               
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" p( M4 Z9 i$ P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)
7 _" R/ R2 p4 N1 K9 L" a②NaCl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
- S6 i, ?# ^' v# a! I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：
①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
: @3 s" w: _& d( p' ~二、海水“晒盐”
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.
（1）除去粗盐中的不溶性杂质
1 ?. `; [& Q! r! s2 x$ \1 T. m8 v3 d①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
9 N; M! ]" D' a% P: 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。
9 m) D7 Z# t! ^' y$ h①方法:
# E! V8 q4 U$ z( `1 V$ {3 |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：
+ }; r! M% z4 i9 jNa2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
7 l' G: c" p% W, GNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
4 Z' g: @0 V4 x6 kⅠ。所用试剂都是过量的:
9 o( @: u6 a6 u6 ^  ?$ ^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。
3 t2 D) e7 R1 p3 ^1 J9 \1 @8 ?/ cⅡ。除杂质时所加试剂的顺序要求是:
, Y: ~8 o  D3 S, y3 k, k①Na2CO3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—。
9 Z1 M4 j+ ^7 S7 {) A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;
或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
3 G* G6 x3 p1 g0 E2、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。
$ k" F% h- Y9 O( G* v! B③医疗：生理盐水是使用氯化钠配制的。
$ ]6 C' I7 ]2 ]7 A④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
三、海水“制碱”
3 a5 d5 t& `. w, o) L7 F2 [$ u1、氨碱法质纯碱
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Ⅱ。媒介:氨
Ⅲ。原理:
" _: k5 x* r. C7 Y2 \$ f* _% x  R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。
0 z0 J( v/ k0 F0 Y' z9 ^0 vⅣ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
Ⅴ。优缺点
1 n( }- M9 @( T; ~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。
) w: [& W; ~9 F/ C/ Y6 R! M) C2、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。
& f. ~" M" c: p  X; k7 R3 i- v4 @3 F3、纯碱的性质
( `0 d  U' X: F: l2 Y（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（2)化学性质：
; s% m( c$ U* P) C# f6 }2 I3 |/ {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。
: K# G- X; Y  b7 a; b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。
- g7 }+ D. \" j0 c% O3 Q; `第4页②与Ca（OH）2反应
现象：产生白色沉淀。
* t/ V4 }8 G% f; ~, G+ t, @化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
注意：
& J  U( N$ r0 {# o# YA.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
/ \/ U3 T3 v- G9 `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
9 {8 `: ^' B! j/ j5 t. {7 t) V③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。
; M0 ]; |1 n3 U9 T( b% A化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
7 |% F7 }+ J' J( R8 zNa2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
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：
3 d! x  V7 K  xA.试剂：稀盐酸、澄清石灰水、待测样品。
' h. I% u* K, k6 M, J* ~  s! y* {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。
化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
" X, I9 d0 c- n7 A+ R

                               
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0 ~% T8 g2 F6 G6 A①盐+酸→新盐+新酸
' S9 `2 S# F* R+ [, n0 L) D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.
% }5 S2 T- B" p) K5 V例如：
# X6 T5 F4 c, B' N2 U- W第5页