第八单元海水中的化学知识点 7页

第八单元 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。‎ 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 ‎④把接收冷凝水的小试管放在盛有冷水的烧杯中 Ⅴ.实验改进：‎ 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、蒸发结晶、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、海水“晒盐”的过程 ‎（1）海水提盐的方法——盐田法（太阳能蒸发法）‎ ‎（2）流程 粗盐 海水→蒸发池→结晶池 ‎ 母液（苦卤）‎ ‎2、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：‎ ‎（1）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。‎ ‎（2）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。‎ ‎3、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、溶解度（符号S） 1、固体物质溶解度的定义：在一定温度下，某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。‎ 注意：溶解度四要素：“一定温度、100g水中、达到饱和状态、溶解的质量”是同时存在的，只有四个关键词都体现出来了，溶解度的概念和应用才有意义。‎ ‎2、影响固体物质溶解度的因素 ①内部因素：溶质和溶剂本身的性质；②外部因素：温度（与其他量无关）‎ ‎3、溶解性 定义：根据物质在20摄氏度时的溶解度大小，人们把物质在水中的溶解能力叫做溶解性。‎ ‎（0—0.01g：难溶）（ 0.01—1g：微溶 ）（ 1—10g：可溶）（10g以上：易溶）‎ ‎4、固体物质的溶解度曲线：纵坐标表示溶解度，横坐标表示温度，得到物质的溶解度随温度变化的曲线，这种曲线叫溶解度曲线。‎ ‎（1）溶解度曲线的意义：‎ ①溶解度曲线表示某物质在不同温度下的溶解度或溶解度随温度变化的情况 ②溶解度曲线上的每一个点表示该溶质在该温度下的溶解度，溶液必然是饱和溶液 ③两条曲线的交叉点表示两种溶质在同一温度下具有相同的溶解度。‎ ④在溶解度曲线下方的点，表示溶液是不饱和溶液 ⑤在溶解度曲线上方靠近曲线的点表示溶液时过饱和溶液（在较高温度下制成的饱和溶液，慢慢地降到室温，溶液中溶解的溶质的质量超过室温的溶解度，但尚未析出晶体时的溶液叫）‎ 过饱和溶液）‎ ‎（2）溶解度曲线的变化规律 ①大多数固体物质的溶解度随温度升高而增大，表现在曲线 “坡度”比较“陡” 如KNO3‎ ②少数固体物质的溶解度受温度变化的影响很小，表现在曲线“坡度”比较“缓”如NaCl③极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小，表现在曲线“坡度”下降，如Ca(OH)2‎ ‎(3)溶解度曲线的应用 ①可以查出某物质在某温度下的溶解度 ②可以比较不同物质在同一温度下的溶解度大小 ③可以确定温度对溶解度的影响状况 ④根据溶解度曲线确定怎样制得某温度下的该物质的饱和溶液 ‎5、气体的溶解度 ‎（1）定义：某气体在一定压强和一定温度，溶解在1体积水中达到饱和状态时所溶解的气体体积 ‎（2）影响因素——①温度：在压强不变的条件下，温度越高，气体溶解度越小。‎ ‎②压强：在温度不变的条件下，压强越大，气体的溶解度越大。‎ 四、海水“制碱”‎ ‎1、氨碱法质纯碱 ‎（1）原料及产物：‎ 原料 产物 食盐、二氧化碳、氨气 纯碱（主要产物）、氯化铵（次要产物）‎ ‎（2）媒介：氨 ‎（3）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。‎ ‎（4）相关反应化学方程式：①NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3+NH4Cl ‎②2NaHCO3 △ Na2CO3+H2O+CO2↑‎ ‎③NH4Cl的处理：2NH4Cl+Ca(OH)2 △ CaCl2+2H2O+2NH3↑‎ ‎（5）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：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：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：‎ ‎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。‎ ‎②与Ca(OH)2反应 现象：产生白色沉淀。‎ 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。‎ 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 ‎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——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 现象：生成白色沉淀。‎ 化学方程式：Na2CO3+BaCl2＝BaCO3↓+2NaCl；Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl ‎（3）Na2CO3与NaHCO3比较 Na2CO3‎ NaHCO3‎ 俗名 纯碱、苏打 小苏打 色、态 白色粉末状固体 白色粉末状晶体 溶解性 碳酸钠比碳酸氢钠易溶于水 受热稳定性 稳定，受热不易分解 受热易分解2NaHCO3 △ Na2CO3+H2O+CO2↑‎ 用途 ‎①石油精炼、粗盐精制、硬水 软化、人造纤维及玻璃生产 ‎②应用于冶金、造纸、纺织印 ‎①灭火器中产生二氧化碳的原料 ‎②食品工业上发酵粉的原料 ‎③制造饮料常用的原料 染、洗涤剂生产等领域 ‎④医疗上治疗胃酸过多的药剂之一 ‎4、盐的性质 ‎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。‎ 例如：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑、CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑‎ AgNO3+HCl＝AgCl↓+HNO3、BaCl2+H2SO4＝BaSO4↓+2HCl 注意：氯化银（AgCl）和硫酸钡（BaSO4）既不溶于水，也不溶于酸。‎ ‎②盐+碱→新盐+新碱 条件：反应物——盐与碱都必须溶于水；生成物——必须有气体、沉淀或水。‎ 例如：Na2CO3+Ca(OH)2＝CaCO3↓+2NaOH；CuSO4+2NaOH＝Na2SO4+Cu(OH)2↓‎ ‎③盐+盐→新盐+新盐 ‎ 条件：反应物——的两种盐必须都溶于水；生成物——必须有沉淀。‎ ‎ 例如：Na2SO4+Ba(NO3)2＝2NaNO3+BaSO4↓；NaCl+AgNO3＝AgCl↓+NaNO3‎ K2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2KCl ‎④盐+金属→新盐+新金属 例如：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4‎ ‎5、复分解反应 ‎①定义：由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。属于化学反应的基本类型。‎ ‎②条件：生成物中至少有沉淀、气体、水中的一种时，复分解反应才会发生。‎ ‎（碱+盐和盐+盐的反应中，反应物都必须可溶）‎ ‎③特点：复分解反应中，各元素的化合价保持不变 。 ‎