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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。
( v7 U7 m7 S! o, {, I+ R①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。
  }1 n9 |! u. u+ m# v②海水之最:
- T* |  Z7 q# r! i3 u; x9 m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—
$ {. Y: S/ l3 e% _! |  K- l含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
% J7 @0 B; N  z( ^1 w海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
6 I0 z0 @) f+ H; M2 G  ~0 g  D4 K(2）海水制镁
  x6 D4 I/ O5 x( VⅠ.流程：
Ⅱ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
③MgCl2通电Mg+Cl2↑
注意：
2 j7 X3 X# v5 m8 n①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.
& D; `. ?, p7 F- O( K②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
& y& f0 E4 |5 B1 T（1）可燃冰
0 D0 ~! t' @6 \7 V①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
% b7 x; p3 z. A% A1 c- ^* g% B3 F②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”。
4 F* a( B' j0 |" L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"。
* i! a. K1 X2 ^, W2 n2 R( a②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。
' _+ G/ m& n" K2 cB。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。
4 }% b; d9 F8 Y* V& u3 V( s4 U1 M(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。
6 U) ]( A( }& m3、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）
& w+ E$ H% I/ l* X  ]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)
( Y/ u8 R7 q0 ]& _. Y" F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。
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。
- x' w, {/ W7 n# r6 Y6 |9 I: W4、海水淡化
（1)蒸馏法淡化海水
. m9 {: z) X; Z4 b7 j; U7 YⅠ。实验装置：如右图所示。
Ⅱ。实验现象:
6 O9 Q* @9 A9 M2 h8 f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：
4 {0 y! v/ e* b1 t) {①实验前要先检查装置的气密性，气密性良好才能使用；
7 [, s0 u% g1 Q9 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）；
; G: R5 ~& K# O: ^* S③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
' Q2 K8 ~3 _2 z$ F+ K! b④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
7 @- L: a; M; P0 n" o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
) O% ^+ u2 P/ q8 A# z" {5 l②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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注意：
7 l$ h' J6 u) o8 I  o& j! B①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
+ _( x: z) B- A" _1 l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）
. c' _4 y& h( J②热法——低温多效蒸馏法、多级闪急蒸馏法
2 s/ x3 F: P6 G二、海水“晒盐”
) C, i; N6 q: n  v% p% s( `; w1、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.
: c5 p/ l! u) V4 U+ h+ ]' R5 S( t（1）除去粗盐中的不溶性杂质
% w8 H0 I: q, H0 R. E0 u! K/ s①方法：
- R0 X) [2 z/ Y+ M0 O4 l9 E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
粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
①方法:
5 l& l" j  ~, j: B1 |4 z/ p/ l1 h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。
9 v! d* E9 c# U0 S1 d' Q& [1 P! ~②原理：
) i9 O; l9 B8 u5 w$ l; INa2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
+ E8 y, a7 J4 S2 \; ]: ~注意:
! j2 Z+ X. l: o( b, SⅠ。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.
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。
6 W3 }9 O5 W$ [9 oⅡ。除杂质时所加试剂的顺序要求是:
①Na2CO3必须在BaCl2之后加入，目的：除去过量的Ba2+。
0 s- ~0 [3 @. h. y②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;
* `! o* |: }" w# m3 M或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
2、食盐的用途
2 j0 b) [- `  _3 Z% U①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.
. Q3 m& J) x6 a: Z②生活:用作调味品和食品添加剂。
/ b  J  \) o: S# w# D3 k' {③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。
三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱

                               
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Ⅱ。媒介:氨
5 |' a4 X- [' N, q+ `2 pⅢ。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：
1 L# y& S& {2 H4 n7 A3 E; Q: Z①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
: P* ~4 C  |4 D②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
5 V/ |. ?9 y8 [6 zNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
5 I7 h/ a9 M& \( Y2 _* e( gⅤ。优缺点
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）
1 h& Z( V+ ]3 V1 @' Y  S( ^) o9 G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。
! B& Q" W& \6 ~  d3、纯碱的性质
（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
) G) k; B; k5 H+ A) ]（2)化学性质：
, l' c/ j$ J) g/ R! i①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 M; r1 {9 }( {- S5 J' l9 ^注意：
; u  E9 U7 G6 MA.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
/ i, m3 [0 i% a* ~  Z2 D8 H2 x( H7 M现象：产生白色沉淀。
- M+ L% M1 ?: K  d: y  t化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
  q; ^: M- V3 ]! w注意：
A.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：
5 i7 @7 k# f1 }  M) ]. R* S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
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。
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：
* r/ l2 H- g9 |/ y( w2 GA.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
, {% T" N$ V$ }# U$ F/ _: H现象：生成白色沉淀。
) n- d$ h2 D/ ^, N- `2 Z  |化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
5 v% {" O" Z6 X$ W

                               
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) S2 @3 O7 B5 l: W; A4
* K9 Y7 z* m. t. ~6 L6 B& f①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.
* S* Y3 [" u7 q/ Z) S9 u例如：
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