(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
$ a' D0 S( }; b一、海洋化学资源
& {) A$ c& }' i4 R+ t8 Z1、海水中的物质
(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
$ U3 E" ?$ `3 X$ _0 I①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:
1 Z  O, v  o8 i5 s, l) R' M3 \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。
(2）海水制镁
. A9 [) L2 W! G2 y7 ZⅠ.流程：
Ⅱ.化学方程式:
3 B9 Z  V1 U0 o  A" h# \# D! ~①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
' j0 m6 I/ `" ^6 x" z; p注意：
1 J: V& u0 H; s# e" A) R①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.
# U; f3 l7 z8 C. y% i" @+ W& \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
( R; \; V  b8 A" C6 M0 Y$ C. K2、海底矿物
（1）可燃冰
①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
) ?1 g2 K6 o0 V2 w, @4 R! r②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”。
( _8 }; Z2 C0 S) i3 M. b' g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：
4 s! ?) s; y6 o; g6 C& @  S9 H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。
5 M7 f7 Z1 Q1 i7 z, `(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）。
. T5 `% |$ [' v4 q5 @; p( S' ^6 B②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：
# C2 }4 P7 A# @/ w5 ]7 f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）
5 i3 ?) w6 \% U3 I' @" ^* V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）
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。
) P6 P! x) K+ J0 N# l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。
2 n+ X! h8 I) K" [. n4、海水淡化
/ G% H5 }, N0 U5 s7 ]（1)蒸馏法淡化海水
. R* g" e6 y: S. d, {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.
: c- _' P3 ^/ l& h8 s4 t6 kⅢ.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）；
( u9 H7 K- _2 r③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
0 B0 N8 B* b. `, v/ V$ x$ E3 ~④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
" S3 H( u( Y4 g8 H, \/ k5 S; z采用蒸馏的方法可除去海水中的可溶性杂质得到淡水。
8 m$ @5 j0 [3 d0 p! rⅤ.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
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
  P' q# j' }* t+ n第2页

                               
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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）
& `0 ^. m- h8 u/ T' m9 \8 y& Z②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
1 S* T1 c$ u: h* ^( c7 ]5 F二、海水“晒盐”
" ]& p) U7 w/ j& D5 k1、粗盐提纯（实际问题）：
4 ~6 h: d: F* u" `" w* q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.
- R- a, G6 }# [. A* }4 D（1）除去粗盐中的不溶性杂质
①方法：
& O! k3 O$ w- ~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。
3 v& W- Q0 l8 y②步骤:溶解→过滤→蒸发
, f" ^# ?' E. E(2）除去粗盐中的可溶性杂质
) y9 Q& F3 ^0 x' N( H* m  z# i$ g粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
3 w' Z6 }; y5 Q0 I6 k①方法:
& b( t$ g( Q" R, 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。
! N. Y- q1 B9 P  M3 ~②原理：
Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
: C4 ^4 N7 `- Y; wNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
注意:
+ t- ~. x* Y9 h$ ?% vⅠ。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.
" b! z( l  E' W# G4 b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:
4 D8 O, V: i4 m' ]( L+ j①Na2CO3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—。
: x9 a# G0 c/ Q* X第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
# x. V$ D% e- a; o& E5 Y3 y/ ~如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
/ ]" m) @' l9 R: P* k$ @7 k4 o* ?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。
* ]' q- [$ R& }: x* f( P/ z) n) I③医疗：生理盐水是使用氯化钠配制的。
7 z6 H$ _+ c: B/ D. D% X④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
三、海水“制碱”
3 `6 S! g2 U+ _! i1、氨碱法质纯碱

                               
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Ⅱ。媒介:氨
" O4 ?6 F( J3 y- J9 GⅢ。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↑
! ]0 A' v3 B  o9 G0 b: n! DNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
4 f+ G2 t4 q$ W: o- fⅤ。优缺点
6 q1 o$ j; d4 L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）
) {5 E% j* a( p+ t+ k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。
5 }$ M2 l: w5 [6 t2 S3、纯碱的性质
0 v# p4 J& G  d+ N+ ]（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
3 L0 t% H! D$ [0 y  H+ H9 U& L（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。
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↓
, i/ B8 Z6 R! P& d& S% X* I& r注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
/ H; {  F) i& n* E! U! rB.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
5 A9 a. U& `; T% \③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。
0 Z" n4 k# ~5 l6 w, q化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
( c  {6 @+ ]5 i1 P7 x. i注意：
. G  F, Z$ ]  I# ~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

2 Z& F. g  k% |7 A$ b! n) n6 `                               
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8 R2 ^/ l6 f8 x! O& a3 i( d4
3 g% J* _4 H) ?2 |3 A2 S①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.
9 q3 M' @7 Y) L1 m8 A例如：
4 e3 A. H8 I; R: G第5页