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第三单元海水中的化学
+ P0 \* R: B0 E' e一、海洋化学资源
1 i, J+ P1 ^) w5 C  q1、海水中的物质
6 I& \' K/ F0 K9 V2 L) F: T% D(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
3 Q) F, z- a; E, }5 z6 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:
% K# y: |# S6 @" O: X7 j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—
; i2 U2 B1 a2 [: ~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
7 G( d7 q+ S' }% J2 o0 y1 pⅠ.流程：
Ⅱ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
! D- d* N9 C' K* W4 t; K③MgCl2通电Mg+Cl2↑
3 z& {7 J5 Q3 v注意：
) G/ \. K% l2 C$ m2 P9 k% ]. G①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.
: A; D/ z6 k5 \: j. k* P- D7 ^②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？
3 t; l' R3 `8 f5 s" m) S7 d* z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 i$ M% S9 x  @$ [# [8 M2、海底矿物
; v9 R/ Y0 Q. _2 ?3 v; G（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 U/ }! Q/ E5 z- t3 a③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：
5 X, w* Q' Z4 g①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"。
" b! G, o+ M; W8 [! R7 o②人类开采可燃冰,面临着许多问题：
, G% T/ q6 I' Q; ?. {! M# j9 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。
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。
. ?" W0 f. e9 D+ T: X1 k$ ^2 Q(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）。
②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
& j4 r9 J2 I8 t- 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。
6 y3 ^" K" P! @# Y3 e7 f①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）
7 ]) Y: O2 S6 |0 G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)
3 S8 F1 J; |- K* M9 W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。
; q. H+ W4 v6 f* c$ j" F9 F. X③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。
" T- c* S8 T' G: a: F4、海水淡化
4 Z& e8 ?7 E& X2 |* _1 o4 Z（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。实验装置：如右图所示。
# G* p& n  j! o0 g3 Q3 |2 t9 \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；
" ~! G5 Q) ?/ Q+ a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；
  l7 A  O- f" A4 b: N②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:
2 |5 l: Q# ^7 _4 {% X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
5 e$ o  V# U0 c+ K+ m②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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% x( y2 j3 r$ j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)
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:
NaCl+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：
①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
: m, S" W  i; L3 w0 l2 O) [+ ]②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）：
: I5 _7 n$ i2 ^2 G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.
6 t6 A( O- r6 |. @' j1 d" Z' {（1）除去粗盐中的不溶性杂质
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。
: A2 X6 w# d0 L* |! n# \) D1 n②步骤:溶解→过滤→蒸发
(2）除去粗盐中的可溶性杂质
+ U( N& \8 `8 O粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
①方法:
( Y7 M2 n" Q! R1 u; j" R8 w, O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
, w, d* k. p  A& |" QNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
7 r6 v0 m  X! t" o1 R' L0 u* F' J注意:
( k4 T" _0 z4 b1 y4 G7 j3 g$ S" wⅠ。所用试剂都是过量的:
# x4 s) ~  i2 t& d7 l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。
" x9 O, r1 h- ^' D故最后一滴试剂不参加反应，所以所用试剂都是过量的。
0 _; Y' F/ Q) K3 {, @9 D  c5 jⅡ。除杂质时所加试剂的顺序要求是:
) w) D+ d- W: d6 d2 U# y2 m①Na2CO3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。
; }9 z6 _# N5 l- {* S7 V如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
: L) z- H; X: B6 U' m4 |; |/ u或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
, {% y% D9 D& _( i! ^2、食盐的用途
4 ~$ k% x+ d7 Z' w% y0 g6 n6 G9 H①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。
& s5 ?! p; g* [: \④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱

                               
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2 e: x7 Q) p" \5 w3 L( PⅡ。媒介:氨
3 n2 d# w% @* A+ A7 @" mⅢ。原理:
3 J  c8 i, O9 p4 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。
( ]. g% l$ Z# _5 j0 g  xⅣ。相关反应化学方程式：
8 B$ N3 a- Z& |; x& R①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
8 X; g2 N$ ]: S! ?+ d6 A②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
9 W7 L9 G% n, t. P- r3 i" W" |- BNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
Ⅴ。优缺点
8 ]" b2 N- }/ J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）
" N5 u6 H9 a: R+ K; f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
" _: q! c  m0 s* X5 l7 i7 x" h& Z（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（2)化学性质：
' H5 Q+ e' Y! z6 N①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 y) M# Z7 C' h$ l7 p  K" P! Q* L4 K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。
/ E8 _* e6 m/ {8 p, m% S8 X5 Q3 \第4页②与Ca（OH）2反应
现象：产生白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
5 Y1 s+ M# }, P; O注意：
- w/ Y3 b. k  g: n/ F, I3 h% s" xA.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：
- Z0 f8 w0 \0 ^; t- f* o8 R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
8 y, G' W9 R8 u* B3 x4 Z) W③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。
" a1 N& j3 ]. w2 \化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
- m, s" ]1 J$ l8 l% }9 w5 l  _" d+ ^Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
# {$ C, e3 p  ]$ o& E$ H注意：
$ u7 Z; r# Z  x' Q6 qNa2CO3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与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
6 v5 L  ~. m1 @. b' U  E  Z4 ~现象：生成白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
2 t$ [0 l4 J" T8 d* l9 ^+ M& `

                               
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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.
4 K; V9 t" D1 }7 r例如：
) }& I# c$ F" Y- u8 B% f7 j" h第5页