海水中的化学知识点

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。

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。

②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

海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。

（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：

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

（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。

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”。

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：

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。

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：

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）

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。

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、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：

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）；

③为防止暴沸，可在大试管中加几粒沸石或碎瓷片；

④试管中的液体量不能超过试管容积的1/3.

Ⅳ.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。

Ⅴ.

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）

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）：

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

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。

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：

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：

Na2SO4+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

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。

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-。

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；

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。

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

Ⅰ.

Ⅱ.媒介：氨