(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
! K1 g1 X' g' J& j+ V1 Q2 E一、海洋化学资源
5 ~7 c% L9 m# k1 H, F! r1、海水中的物质
(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。
4 R7 k0 @+ ^+ H4 h1 Y②海水之最:
: Q% O# z( {& O/ }; f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
  G1 ]2 E% \8 A. g4 t0 A% QⅠ.流程：
# z4 Q, U" \+ m. nⅡ.化学方程式:
9 d2 q1 F: u/ y: S①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
9 b8 J8 t3 Z" ?②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
4 {1 T- h2 w8 Y2 l, ^* K8 ?③MgCl2通电Mg+Cl2↑
3 e1 D3 J4 g) e' k- @6 D, {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.
②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？
7 i0 v7 z% j- l8 a$ g/ k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
（1）可燃冰
①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
1 E! K% {+ o! x/ K$ ?) H$ q②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.
2 D6 r$ C' l1 E) @+ J③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”。
" g2 U) @, ~2 U注意：
* Q6 Y- D; @" t) j' V/ {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"。
( H9 \: K) h; y, |; {4 ^+ C②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。
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
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）。
9 \( N& q# T' t/ L②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
4 q& Z0 w% Y1 A  x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）
3 b& b4 I7 z1 k1 R9 }0 Y2 Z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)
' e7 l$ E7 x6 j" U7 W生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
* P1 q( a- M# E& Z②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。
4 p. y  t0 L# r  j) f4、海水淡化
; E9 C4 d0 c+ p9 c% J1 U（1)蒸馏法淡化海水
0 {) Q, R& v7 O. [Ⅰ。实验装置：如右图所示。
Ⅱ。实验现象:
2 x0 w, S5 c: }8 c' @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.
4 s& R' O5 V0 ]3 K& B# IⅢ.注意事项：
1 C/ A2 |  N/ r0 J  M3 G①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）；
' W& [, x' w  X. _) m7 `& g1 Q③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
7 c& j7 e- e% B: X/ d④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
Ⅳ.实验结论:
, [& A- V( M% E9 |$ Z/ @+ @采用蒸馏的方法可除去海水中的可溶性杂质得到淡水。
2 X4 S1 r7 w% XⅤ.实验改进：
2 h+ y: h& B2 h/ [# R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
1 B3 ]7 i4 v4 |第2页

                               
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- ^$ s3 F6 v2 ~  T# F1 x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)
% s. ?. W8 i) r% a4 U6 C0 E②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
, y% c/ V) ]# I2 Q2 H" `3 _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）
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）：
6 Z1 h' X) o2 \9 g; T; Z, 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.
2 `( Z; x3 K7 h+ y) Z' D$ B. _  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。
$ d3 V: N  }$ v+ e②步骤:溶解→过滤→蒸发
. J7 @: \7 C: Q! W1 A# C(2）除去粗盐中的可溶性杂质
/ Q  @" _2 o5 D3 o7 i  i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。
②原理：
8 w1 D8 I3 L1 ~8 |7 [Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
) O1 H& G: N( m9 C" pCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
  X; }; T' ~, q# {; fNa2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
0 v/ t3 R# W& q( A. ?3 b( ]! e9 Q- g注意:
2 X9 @& L/ N& r$ wⅠ。所用试剂都是过量的:
5 F  Z# @9 A: ?; I1 `" n' t每滴加一滴试剂，都要观察一次现象，看沉淀是否继续增加.
) n+ G  v" r8 B0 `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:
2 g2 \8 w/ X* G①Na2CO3必须在BaCl2之后加入，目的：除去过量的Ba2+。
, X% f1 S# l: U& Q②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;
, x+ j0 j% h& R! V或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
2、食盐的用途
' E# D! o9 M6 b9 F6 L①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。
/ r; t( X2 ~; Z0 A④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
; E0 H; {, W8 F4 v" Y三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱

                               
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2 l& U; U. X. O$ PⅡ。媒介:氨
0 n. U. a; b9 e- N- |Ⅲ。原理:
2 c+ P0 B( X1 }: N: a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
  ^7 |6 E7 p* |3 x+ `& _  s$ P3 Z②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
' N; O0 Q- d/ nⅤ。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.
# x) L' M; F- h; `  ~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）
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
（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（2)化学性质：
+ |2 `( ?) S- e' M6 G# ^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：
# k  n3 l# j, g! o/ fA.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
+ N' h. ?$ I. i现象：产生白色沉淀。
化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
. @+ [' ~+ Y/ H& d$ V& z- ]注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
3 `$ O/ w' t& j" Z# u) iB.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
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。
4 G" K. y1 d, @) U# Z9 I8 Y7 Y化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
注意：
5 H  k' W, x7 d+ A. mNa2CO3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 |% x+ P1 w0 _A.试剂：稀盐酸、澄清石灰水、待测样品。
3 ]  E8 T8 N: r% j: x0 Y3 aB.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-。
# L7 k* c3 t2 H3 i) q9 C8 ^# \4 Y④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
! {  P2 b9 P: X' J* J& W) {现象：生成白色沉淀。
* N0 ^% g' K6 y" P, |化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
" [& ?! u, a8 P! _0 MNa2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl

  o  r$ c' R$ K: W2 J* N                               
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9 ~5 A! C, b& K2 Z4 U# k4
①盐+酸→新盐+新酸
. g9 k8 v3 o: ?/ ~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.
' A: u7 @5 t4 f# N" k& e1 `9 x例如：
# F* N# b: y/ v; u5 ^6 M第5页