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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
+ E2 p( a) J, V. W2 {7 t(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。
, j( Z2 Y# d/ A8 j% v) q②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—
含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
* [2 V' a; j. F1 [* F海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
0 L: b# m7 s! v+ w6 U/ c" K(2）海水制镁
Ⅰ.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：
! i$ S' A6 L+ G% r/ E& q! o( ^7 l①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？
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
& U1 [  G, W2 F8 y0 d2、海底矿物
（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.
; i9 u: q3 l+ D1 ^7 s& L& P* T* 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”。
4 s5 `5 B6 E3 p+ x% d/ o注意：
7 x4 R4 K! B  y/ w1 r1 j) {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：
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）。
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。
9 a( S9 o; Q8 [: i3、海洋资源的开发和利用
* B* h# Z& _5 h, \) Z. Y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）
0 z4 S; B0 Q* e; {  d" d: ]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。）
  L3 _, ]6 x) v8 B, o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)
# E$ }7 T* L7 P8 L6 w, g生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
& P$ u. x+ D0 ^: z& q2 l* C. H②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。
8 Q$ _6 T# S' |5 O9 U& Q) W9 u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 N$ l) ~+ N% c* e4、海水淡化
（1)蒸馏法淡化海水
% B9 m  h  ~$ s6 e- bⅠ。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；
3 j+ }/ K$ V& p0 K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: D3 i3 O0 D1 B' X$ E5 `6 mⅢ.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；
4 A( c% E: l- Y; `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）；
1 v! C) G$ j, B③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
$ l, `2 _7 w& [; N7 j6 G④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
# N2 A/ M+ e3 C, VⅣ.实验结论:
' W' S( @3 ?, f4 ?$ z8 u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
②将玻璃导管改为冷凝器
③在玻璃导管上敷上冷毛巾
& k$ F2 A: w" ]; O* e2 u8 @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)
1 r, ~' q+ q5 L: \; G②NaCl溶液中加入AgNO3溶液会产生白色沉淀，其反应化学方程式为:
% K6 u$ T$ k$ r: VNaCl+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
4 Y/ K- z2 n3 L" }7 E- s二、海水“晒盐”
, N" g8 M1 v+ ?0 M7 `5 [4 a0 `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.
; [7 p5 [; v/ |（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。
7 P3 W! z& E) R+ r* p* {2 Q②步骤:溶解→过滤→蒸发
% L  g4 X. B& T7 W5 B(2）除去粗盐中的可溶性杂质
- r2 Q9 q- l8 [粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
, a- Q  [4 x8 `+ ]0 `9 v  ?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：
$ o+ }1 v( O' v) w" g2 _" fNa2SO4+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
& Q; M  E( z! W, t! r: H: R注意:
Ⅰ。所用试剂都是过量的:
" F8 y/ L" g0 W- {. B/ r每滴加一滴试剂，都要观察一次现象，看沉淀是否继续增加.
- m) U" K. v: h2 M# l8 v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。
1 L0 {5 q' T: ?# i' Q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:
①Na2CO3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—。
/ X) v6 ?. y" A( z" y! r第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
' m4 J6 r, ?: [+ b  L如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
" {: L$ \. w- U: n或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
! T$ W6 |& S- v2、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。
& G0 z+ l* g3 e2 P" d1 y9 ]$ _③医疗：生理盐水是使用氯化钠配制的。
, g' S  E1 v' \' V) x0 R; Q④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
0 D: J* ]" R8 C/ Q( X三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱

, R9 }! X9 m+ A0 H                               
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0 o" \; e# u. \" c6 b" w" n9 y5 FⅡ。媒介:氨
* _, s0 V- J. h9 F; E& iⅢ。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。
, C* x$ R( f+ t0 P) YⅣ。相关反应化学方程式：
①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl
②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
NH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
Ⅴ。优缺点
4 h2 F  V2 U( u$ y; |) e$ k" b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）
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
5 {: [' _: I4 [' p# m（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
$ F- e8 @% p, N& T- d$ U& g（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。
6 a9 E( R: z# g9 G& x5 E2 T5 {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。
3 B. X9 g& u! K5 T% n/ u第4页②与Ca（OH）2反应
现象：产生白色沉淀。
, d! B6 r  l. J1 z! u化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
: z, s. A7 h: W# t6 P' ]注意：
& o: v3 T  B0 fA.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
8 k: n- O9 j* h) l③与酸（HCl、H2SO4）反应
, s7 e3 N& J' o* q' o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↑
" d: E' V9 B6 `6 ZNa2CO3+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：
/ ^7 n$ J! M2 JA.试剂：稀盐酸、澄清石灰水、待测样品。
  J1 Z6 r" o: V' |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-。
( l% h3 j4 K" p) w( Y% W④与某些盐（如BaCl2、CaCl2）反应
现象：生成白色沉淀。
: [6 p# e" T7 d9 k& }' v$ O化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
2 m* P7 n3 V0 c! c3 U$ o

  p. b; G* W3 m; E3 f; c. W                               
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$ I9 Z' ?9 V) a. ~1 e, {4
①盐+酸→新盐+新酸
% ?! \$ h' t6 B  X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.
/ f8 F9 W" m4 ^9 P# u% q' A例如：
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