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第三单元海水中的化学
9 L2 n4 `1 w, n3 F9 L0 ~一、海洋化学资源
: F8 Q( z, A- g1、海水中的物质
(1）海水由96。5％的水和3。5％的溶解的盐组成。
8 i3 q2 N+ ^. Q- A  f, z6 s①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:
/ A% I) C' f* X3 k( Q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—
, p; o- Q' t- u, Q含量最多的非金属元素:O，含量最多的金属元素：Na
: C/ @4 ?9 a) ^- n: |海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
% ?' j' ^3 J, w5 g" }(2）海水制镁
Ⅰ.流程：
Ⅱ.化学方程式:
①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2
- q5 W3 I9 K5 {②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2
0 R$ U1 c& ]4 X$ c/ z1 ]③MgCl2通电Mg+Cl2↑
. N, I- P+ S, u3 r1 B3 Y: C4 ?) H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？
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
# J2 w( ]- x; F- l（1）可燃冰
①可燃冰——天然气水合物—-固体-—极易燃烧
6 y" s9 z, G* j3 G1 V  l6 h②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.
7 ^) {3 ~  H% c* e3 y6 U. {$ @8 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”。
! C# o% u; e, C3 f, p5 R( |注意：
2 l6 |5 |# Z4 m①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"。
; X& b, k* ^) P" G5 N% V) e②人类开采可燃冰,面临着许多问题：
4 M. k  Y& ?/ o5 F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。
* l( G+ f, y* t, C7 l9 d" wB。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
+ B6 n+ |; [5 K* R2 \/ k2 L①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。
! U* N+ D9 |2 |2 ]3、海洋资源的开发和利用
* r9 G' w( g/ ~1 a8 E7 Z# s7 d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：
! I9 |: i# Z% ]" w- E% Y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）
. S2 b# p9 {# h7 G+ n2 X% H! ]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)
7 l# P  X- C& m& f生物资源（海水中生存的生物—-鱼、虾、贝、藻）
, P% O; @' b5 ]/ v; y! m②海洋污染：陆源污染、海上污染。
: q/ w9 E; C# B0 C③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。
# O9 `+ ^! Y$ p7 _6 I0 L! W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。
7 H8 }) g, `; n' u8 X- ~4、海水淡化
（1)蒸馏法淡化海水
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.
Ⅲ.注意事项：
- V8 u! h( k+ A①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）；
8 c" D; p* l: P③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；
; h3 Q- j; S/ e+ i- r" ]④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.
# A0 d% V! C; x) yⅣ.实验结论:
采用蒸馏的方法可除去海水中的可溶性杂质得到淡水。
3 A% T7 B& V$ j' I& VⅤ.实验改进：
使冷凝效果更好的方法①换成较长的玻璃导管
8 f5 Y# ^& l  y7 _. k. [②将玻璃导管改为冷凝器
7 x' W% U. c, y5 ^' ^% p③在玻璃导管上敷上冷毛巾
, |( }% U0 k0 k( k2 U第2页

& b, O$ J9 ]: B9 z. p) y9 }# ~                               
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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)
. k0 _2 F! S8 S9 {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:
. P1 Z/ e# v2 Q+ n' r: dNaCl+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
/ e8 U( U5 u( w2 ~9 P/ x3 u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.
（1）除去粗盐中的不溶性杂质
, Y) v. T/ I5 o6 r! G①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
8 B# s# H- T7 M' h6 C4 ~粗盐中可溶性杂质主要有Na2SO4、CaCl2、MgCl2。
8 j, @8 |3 M& z; y+ d/ h+ _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：
1 I' i- U: o6 V; h/ ^Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl、MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaCl
: s( ?4 ?1 ^, i9 w: s  d' FCaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、NaOH+HCl＝NaCl+H2O
* F3 P$ ~" f- W: L注意:
Ⅰ。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。
. V- C- ?7 d' Q/ l故最后一滴试剂不参加反应，所以所用试剂都是过量的。
/ D3 p( C' ~! k7 }; Z% [5 f5 wⅡ。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+。
/ k+ x1 O* [& t8 _! ]. X- F. C1 _②过滤之后加HCl，目的：除去过量的CO32-和OH—。
* q# |# D+ L' @- v- @第3页③除以上两点要求外，其它试剂顺序可调整。
  U- e  `) U  P$ [( g如:BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；或BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl;
) z" j( ?: T/ x或NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。
; J4 {* C6 y1 E5 T* D2、食盐的用途
2 Q, X: Z5 l' C1 t3 ~' s0 o; V①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.
! G, l7 S" s3 V; |. q②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。
④农业：用一定浓度的氯化钠溶液选种。
1 x" d# O: |6 W, a三、海水“制碱”
1、氨碱法质纯碱

                               
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Ⅱ。媒介:氨
! C: P* }% M7 G6 H. p! b' j9 KⅢ。原理:
2 j% G3 ?' f0 e( f4 K- `* m2 T2 p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
0 A) _8 L4 \2 Q②2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
, Q# |/ `: Z+ [& B- O/ LNH4Cl2NH4Cl+Ca(OH）2△CaCl2+2H2O+2NH3↑
Ⅴ。优缺点
; @2 {* v3 a9 n5 m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。
. e, g7 [" N7 s' V2、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。
  W5 e3 M& z, k, ~* a4 E* _5 F+ f3、纯碱的性质
9 g$ J. z. E; H* K# J（1）物理性质：白色粉末，易溶于水。
（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
5 n% F; x( ~/ i7 U现象：产生白色沉淀。
/ G$ d6 a: l3 t* l; |: B化学方程式：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓
注意：
A.工业制烧碱的方法就是利用上述反应。
2 t( X7 [: g+ f6 ~. hB.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
5 M9 ~4 U% A5 L* f/ ^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。
9 q) a+ ]$ P5 e化学方程式：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑
Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+CO2↑
* L* [8 A: t# l. @9 D- f5 \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：
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
0 P# @% B6 L, A0 N2 P4 k7 U8 G0 ~现象：生成白色沉淀。
. _; B$ v% _, @) P化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl
) _& r5 n+ w+ H& y' t

                               
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  h( K2 p2 c' W( \4
①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.
+ C/ L& U9 E: o$ g1 O0 Z+ C例如：
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