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第三单元海水中的化学
) w" w+ M7 b* z% E: Z一、海洋化学资源
1、海水中的物质
) L9 k) s( ]  i) x8 p, ~(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 \/ _) r; E  j$ u( T$ \) m9 ^! e②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—
6 s# R1 d8 A2 O# Z1 @含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
8 O! f( ~8 }, l# u1 S海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
(2）海水制镁
: N2 N# \1 a3 c3 t" YⅠ.流程：
1 g! @4 }. t7 Y" \Ⅱ.化学方程式:
9 [1 v6 y- I0 }3 d# F2 g- l+ H①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
( Y6 x) g7 f& J②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
: l' y& J9 \# ~2 ^7 S. F' N: x7 q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.
5 }1 @7 L' k1 B4 d②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？
1 S2 b# f8 }! S9 I. B  ?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
- w" \. R( n+ a* N: g9 [2、海底矿物
1 e$ N8 t9 Y& Q1 V7 Y  F（1）可燃冰
) q5 n1 _3 V+ g2 _7 [/ i①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
) L2 q( Z9 c* m: H: U②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.
- q3 m# n, g; l③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”。
# x. @& }! ^3 O% e/ L0 z- `: L0 ]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"。
②人类开采可燃冰,面临着许多问题：
1 q9 s4 q  _( [5 }9 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。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
. i  X2 N8 w- ~( Q" i. x$ p* {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）。
: D! ]/ r2 ^) H) W. w" C: t; r- U. |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
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。）
3 R5 }, n) b6 [$ w- v% y5 }) ?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）
- ^8 n# t0 N0 C②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。
0 |3 |8 k( |. P$ q% _( S- ~- V! M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
. {& d- V- ]* q" y0 F6 k（1)蒸馏法淡化海水
Ⅰ。实验装置：如右图所示。
  H& J  A* \* F& ~1 E/ o8 n# nⅡ。实验现象:
$ Z1 v4 i: J6 x0 C% R+ I. K! V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：
" s) H% P$ ^# g" Y' U: R8 i①实验前要先检查装置的气密性，气密性良好才能使用；
8 o4 b) W. g7 o' Y# X' v②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；
( A, G6 @% |+ ~$ h: T④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
) T& q# V5 C9 M  W( 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：
2 v$ o0 P: U8 j使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
; g5 G( F' k0 M! J1 ]! m5 i: l  n②将玻璃导管改为冷凝器
; R7 t4 K( H  h6 u5 j2 y③在玻璃导管上敷上冷毛巾
6 }  g# H0 f: D+ F第2页

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注意：
+ K4 [2 n5 Y1 @2 d* s( y  y①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：
: A/ G5 @" Y4 P3 f4 S3 Y* p  [①膜法-—反渗透法（利用的是渗透压的原理）
2 k' o6 I6 C, i( i. L1 A②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）：
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.
$ s$ a  v# O- @7 a+ O（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。
②步骤:溶解→过滤→蒸发
(2）除去粗盐中的可溶性杂质
* I8 n# o' C' [1 T+ v* N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。
0 E# j; ^+ G' k0 R! I7 f②原理：
Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
& f3 z, f  t2 q# a0 }4 [* T, QNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
+ h" v* i+ H0 ~$ Q5 \9 M注意:
6 ]" I* y4 w' H6 K6 i! ^# _; MⅠ。所用试剂都是过量的:
" S4 `, e% V$ t0 S2 ]$ [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。
. G0 b' i3 a7 W5 I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:
5 E2 J( s: t! s1 U6 ~) H* o①Na2CO3必须在BaCl2之后加入，目的：除去过量的Ba2+。
; t$ A7 `$ ^3 L" d4 n0 ]9 t②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;
0 q3 h# E4 F3 K4 g) y或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
2、食盐的用途
6 |1 M- v$ i* J①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。
  z. @. r) ^5 d) r④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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% K) Q4 z6 I, Z. d8 b5 Y2 g                               
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Ⅱ。媒介:氨
Ⅲ。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。
9 |1 n+ o% V, _/ h  GⅣ。相关反应化学方程式：
9 s8 v: x; w5 Z, W/ c6 J+ w①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
; z$ y8 h' n9 ^Ⅴ。优缺点
- g. B" I; W2 W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。
) m: J+ u9 y; k) R5 d! x1 ?6 h7 T2、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。
( P$ r4 {$ \1 m+ T3、纯碱的性质
4 B* m7 z1 I* M) m' \（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
. q% Y; I9 I# i（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：
) I- l2 Y6 O; g& CA.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。
第4页②与Ca（OH）2反应
3 Z6 S+ }& R9 \9 V! E: q$ t' _& Z: A现象：产生白色沉淀。
: F7 v0 K5 @& `* U5 x6 w8 _化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
注意：
/ @) ^7 J* ?( f. t0 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：
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
  a) m) V9 M: T③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。
# h0 W7 U1 C4 X9 F5 L; C" N化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
9 n  _* r2 D$ t. c; b1 S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：
" i6 h. N- y6 s3 uA.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
现象：生成白色沉淀。
! m( h6 l. Z6 Z! c* l- Y1 t  |化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl

                               
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! z- {- \/ u( }. c0 T6 Z- T  ?①盐+酸→新盐+新酸
' p0 h% M- P* l, y& R7 Q  l+ t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.
例如：
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