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第三单元海水中的化学
5 p8 Y6 }- h7 v- E/ v2 O一、海洋化学资源
! J) h8 o% m, b2 h1、海水中的物质
# v& |% ~8 j7 O$ V. \  d(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
& y$ _% \3 |/ h( Z4 X# w2 q( J! H①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:
9 Y1 L# P; P3 ~! O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
9 i8 B$ V8 O  r8 y" V& @% y海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
; f4 L$ M5 l# J% ?* k* R6 o1 U# P(2）海水制镁
. B0 }2 h  `( j4 v: x: a- qⅠ.流程：
- C# P4 E( d( E+ y4 Z/ [! h$ V/ F) vⅡ.化学方程式:
6 S3 d# d6 Z) G9 P2 K; ?) ]①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
( b+ \: Z6 p% k" s3 n+ p②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
$ e# n* Z: j0 U) F1 ?# L③MgCl2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.
! g2 [8 Y; d- R5 t' E②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？
0 v5 g/ V! \2 z2 o7 G  t9 }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 A8 O4 h2 j) z3 d+ o9 H  F2、海底矿物
5 q- w2 A2 f5 e3 u$ D. h; I（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：
9 r% O/ v) w1 u# ^8 p①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"。
9 U3 p$ _6 u0 n  T! K& M②人类开采可燃冰,面临着许多问题：
5 P% A+ J% Z& k) A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: W$ T3 m& lB。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。
) n- k  c3 a9 U  S) S, O(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）。
# v% F% A; q- Z8 q②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 H/ C* i+ G/ 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）
" M4 z* {4 ^' v! y. b3 J6 L9 a0 s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。）
# H$ |3 t& L3 k: p& u' C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)
! I& u9 k2 k  u4 ~. i3 y" w0 d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。
7 H3 @8 Q( H. u  O9 t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 K- ~7 L  P3 c（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；
: B" Q$ r! K, L0 S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；
; E, V1 V) S% X# O: ?# x: x②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；
& N+ C) R9 F' ^. e9 `- w④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。
5 A/ Q' L! z4 N  E) _9 a) \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
) B! _( U- u, y②将玻璃导管改为冷凝器
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
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9 U" G) r3 u% j! a注意：
1 L' B) @( l4 e9 N* X2 e& c①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)
6 d  R6 g- U  k9 [4 g②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
  H) A4 b  d3 u6 @$ v9 XNaCl+AgNO3＝AgCl↓+NaNO3
) f' c" {5 M+ U3 Q" x! b/ s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
二、海水“晒盐”
- j* Y* v8 Z3 G! C- D) p6 C3 Z1、粗盐提纯（实际问题）：
9 s+ b7 x2 p; S1 \- t% v6 K+ |2 D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
* A6 @3 d% s6 Q5 E+ X①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。
$ ^5 P$ {, F' ^" v. g7 O5 e; h②步骤:溶解→过滤→蒸发
(2）除去粗盐中的可溶性杂质
3 h5 y; w8 |8 ~* ~" s" y粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
①方法:
/ w) ?. g: z  J. S# e; w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。
7 f0 I, T) J) M2 p" K②原理：
Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
5 P9 v$ @# Y! |* yCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
7 I$ Y+ J1 s$ N! DNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
) C1 W/ e# G! Y  E) c$ `Ⅰ。所用试剂都是过量的:
- _& w# V2 g- o2 P" n( M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。
7 v7 P/ Y& l1 i. t故最后一滴试剂不参加反应，所以所用试剂都是过量的。
+ m! L! t, H8 ~( f# a7 TⅡ。除杂质时所加试剂的顺序要求是:
4 e# {5 v) d3 ?; u4 t6 Q①Na2CO3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。
如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
( N1 v: U" {. t8 ]2、食盐的用途
3 Q3 H& v2 H8 O! f1 B8 ^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.
: W. K& i7 e4 h0 y9 c②生活:用作调味品和食品添加剂。
6 c) |8 L( c1 j, V% j* n③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。
& L0 w' e, `6 F! }. h8 a三、海水“制碱”
! V9 Q! L5 z" V+ F9 I+ i1、氨碱法质纯碱
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6 [: ]0 l. \' UⅡ。媒介:氨
$ l' S5 `9 J+ p+ \4 }0 nⅢ。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↑
! V% N, T" N; N0 a5 I" v( fNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
, u6 o6 y6 v) B& Y! v7 q+ _4 RⅤ。优缺点
2 t# c' c% S* p# P- X' G优点：①原料易得、便宜。②CO2和NH3可回收使用，能连续生产.
% g. K8 s& W" F- x; B% L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）
/ ]8 I- T! `- F0 J2 C% v3 w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
! w; \7 g  ?2 c. t; [: u! }) |4 m（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。
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。
0 s  l& H# M0 D8 K3 H第4页②与Ca（OH）2反应
( e& k# g7 e2 j) r0 G5 f: \现象：产生白色沉淀。
: y3 W. Q0 w) M- p4 K! K1 _化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
! b) R8 L6 q$ j# ^$ K! Z- g注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
* c3 v! T! P) v8 e6 E+ Y2 P! ZB.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
! L( o' K1 B+ j' C③与酸（HCl、H2SO4）反应
! i# ]/ V' H$ ^3 C0 l2 [9 Q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 {7 u0 V  X- m. N0 U) F( o6 t化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+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：
7 l& Z. q( G, g+ X1 \5 G) PA.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-。
. g" t8 ?) V( x$ J( M/ w* O  V: J④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
7 e' {. G2 C( z6 G% o6 T) c现象：生成白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
- m9 V% O, w9 G" u: ]Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl

( O2 I2 s2 ?0 t% X. b) }: {( A                               
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4 s5 \" x* ?8 e+ N4
①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.
0 S: P' Y' N; `5 a8 f$ Y9 I例如：
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