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海洋中的化学
第一节海洋化学资源
【知识梳理】
一、海洋是巨大的资源宝库
1、海水中的物质:
①海水是溶液:
海洋中含水96.5%,溶解在其中的盐类化合物约占3.5%,盐类物质主要有:
NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4、KCl等。
②利用海水制取金属镁的原理:
海水中主要含有的盐为NaCl,其次是MgCl2,利用化学反应可以将MgCl2中镁元素转化为镁单质,具体操作是:
将石灰乳加入到海水中沉淀出氢氧化镁,过滤出来氢氧化镁,氢氧化镁再与盐酸反应生成氯化镁,电解熔融状态氯化镁即能制得金属镁。
金属镁广泛用于火箭、导弹和飞机制造业。
制取熟石灰的方法:
①高温煅烧石灰石:
;
②制熟石灰:
;
③④⑤
化学反应原理:
③:
;
④:
;
⑤:
;
2、海底矿物:
(1)海底蕴藏常规化石燃料:
煤、石油、天然气,此外,在海底还发现了“可燃冰”这种新型矿产资源。
所谓“可燃冰”是由天然气(主要成份为甲烷)和水在低温、高压下形成的冰状固体,是一种天然气水合物(CH4·H2O),因其极易燃烧,又被称为可燃冰。
可燃冰优点:
①产热量高或热值大;②燃烧后不产生残渣或废气。
可燃冰被称为“未来能源”,“21世纪能源”。
思考:
可燃冰燃烧后生成物有什么?
请写出甲烷(CH4)燃烧的化学方程式。
可燃冰燃烧后生成CO2和H2O。
甲烷(CH4)燃烧的化学方程式:
:
;
(2)海底蕴藏金属矿物
金属矿物主要以多金属结核形式存在,主要含有锰铁镍铜钴钛等20多种金属元素。
此外,海洋中还有丰富的动植物生物资源,还能提供动力资源。
可见海洋是人类共有的巨大的资源宝库。
二、海水的淡化:
地球上可供人类使用的淡水不到总水量的1%,淡水资源的短缺越来越成为制约社会发展的重要因素,从海水中获取淡水对解决淡水危机具有重大意义。
海水淡化的方法:
①多级闪急蒸馏法、②结晶法、③膜法。
70%的淡化海水是采用①方法生产的。
思考:
海洋是人类的共同财富,人类正在运用各种方法开发利用海洋资源,在合理开发海洋资源的同时,如何保护海洋环境?
随着海洋资源的开发,海洋污染越来越严重,为保护海洋资源,可采取多种措施,如:
①海洋环境立法:
禁止向其中排放工业“三废”;
②建立海洋保护区;
③加强对海洋环境监测;
④提高消除污染的技术水平等。
【课堂巩固】
一、选择题
1、为了保护海洋资源,下列措施不正确的是()
A.建立海洋保护区B.禁止工业“三废”排放到大海中
C.健全海洋环境污染监测系统D.在海上倾弃和焚烧危险物质
2、关于多金属结核的叙述正确的是()
A.多金属结核就是锰结核B.多金属结核是锰的合金
C.锰结核是一种纯净物D.多金属结核在世界上贮量很少
3、下列操作不能用来淡化海水的是()
A.过滤B.使海水结冰脱盐C.加热蒸馏D.多级闪急蒸馏
4、为了区别海水和淡水,可分别加入下列哪种试剂()
A.澄清石灰水B.硝酸银溶液C.酚酞试液D.石蕊试液
5、关于“可燃冰”的说法正确的是()
A.可燃冰是纯净物B.“可燃冰”能燃烧,所以水也有可燃性
C.可燃冰燃烧后几乎不产生任何残渣或废弃物D.可燃冰就是天然气冷却后得到的固体
6、青岛是一座美丽的海滨城市,减少海洋污染是每个公民的责任.下列情况中,不造成海洋污染的是()
A.垃圾填海B.油轮泄漏C.海水晒盐D.生活废水排人海洋
7、浩瀚无际的海洋为人类提供了丰富的资源。
由海水制备金属镁,主要有以下步骤:
①电解熔融的氯化镁②加熟石灰③加盐酸④过滤⑤浓缩结晶。
其先后顺序正确的是()
A.②④⑤③① B.③②④①⑤ C.③④②⑤① D.②④③⑤①
8、下列化学反应不属于制取镁的反应的是()
A.Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2B.Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
C.Ca(OH)2+CO2=CaC03↓+H20D.MgCl2
Mg+Cl2↑
二、填空题
9、在海水中含量最多的金属离子是________。
含量最多的非金属离子是____它们组成的化合物的化学式是____,化学名称是______,俗名是______
10、当今世界的三大化石燃料是____、____、____。
可燃冰的主要成分是____,它是由____和水在____、____的条件下形成的冰状固体,其燃烧时的优点是________________。
11、目前世界上已采用的海水淡化方法有多种.其中普遍使用的是蒸馏法中的_;其原理是:
减压时,水的沸点____,设计了一种压强一个比一个____的蒸发室,将它们连通在一起,当高温____从它们中间穿过时,就会被瞬问蒸发,变为____,水蒸气经冷凝成为____。
12.海洋资源包括、、、.
三、实验探究题
13.镁是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁从海水中提取,主要步骤是
(1)为了使MgCl2转化为Mg(OH)2,试剂①可选用________,要使MgCl2全转化为沉淀,加入试剂①的量应____________,验证MgCl2已完全转化为Mg(OH)2的方法是____________
(2)加人试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是____________________:
(3)试剂②可以选用____________。
(4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后会产生Mg和Cl2,写出反应的化学方程式____________________。
14、海水中的物质
(1)海水中含有较多的物质是_________和_________。
在海水中,溶解的盐的含量占______;
最多的金属离子是____和______,最多的非金属离子______,形成的化合物分别为______、____。
(2)海水中镁的含量一般为1.28g·L-1,总储量约为2×1015t某镁冶炼厂利用海水制镁,其工业流程如下图58-4:
根据上述流程图,回答下列问题:
(1)石灰窑中发生反应的化学方程式为 。
(2)消化池中发生的反应CaO+H2O=====Ca(OH)2,其反应类型为 ,
消化池中温度升高的原因是 。
(3)写出设备A、B和C中反应的化学方程式
A:
;
B:
;
C:
。
⑷氯气不能排放到空气中,而要循环使用,其原因是:
①氯气有毒,排入空气会污染环境;
②
第二节海水“晒盐”
【知识梳理】
一、海水“晒盐”的过程
海水→蒸发池→结晶池→
即:
先将海水引入蒸发池,经过长时间的日晒风吹,蒸发水分到一定程度时,再导入结晶池,继续日晒,海水就会变成食盐的饱和溶液,再晒,就会逐渐析出食盐晶体——粗盐。
讨论:
哪些自然条件有利用海水“晒盐”?
高温、日晒、风吹有利用海水中水的蒸发及食盐的析出。
1、海水“晒盐”的过程
(1)目前、从海水中提取食盐的方法主要是________,又称_____________。
(2)盐田通常分为_____和_______。
过程是:
先将海水引入______,经日晒蒸发水分到一定程度,再导入________,继续日晒,海水就会成为食盐的_________,再继续晒就会逐渐析出食盐,就是我们常说的粗盐。
剩下的液体称为______,也称______。
【课堂巩固】
1.下列属于溶液且溶质为单质的是()。
A.碘酒B.食盐水c.液态氧D.蔗糖水
2.一瓶NaCl溶液里各部分的性质()。
A.上面跟下面不相同B.完全不相同C.有的相同,有的不相同D.完全相同
3.下列关于溶液的说法正确的是()。
A.溶液都是无色的B.溶质可以是固体,也可以不是
C.稀溶液一定是不饱和溶液D.均一、稳定的液体一定是溶液
4.在一瓶NaCl饱和溶液中,当温度不变时,加入少量NaCl晶体,则()。
A.溶液的质量增大B.晶体的质量不c.晶体的质量增大D.晶体溶解一部分
5.欲使任意一种不饱和溶液转变为饱和溶液.最可靠且简便的方法是()
A改变温度B蒸发溶剂C.加溶质B倒出一些溶液
6.在一个大萝卜上挖个孔,向其中注入饱和的食盐水,然后倒出。
在相同的温度下,发现倒出的溶液还能溶解少量的食盐,这说明倒出的溶液()
A.是饱和溶液B.是不饱和溶液c.氯化钠的溶解度升高D.氯化钠的溶解度降低
二、饱和溶液、不饱和溶液
1、概念:
(1)饱和溶液(定义)。
(2)不饱和溶液(定义)。
2、判断方法:
看有无不溶物或继续加入该溶质,看能否溶解
3、饱和溶液和不饱和溶液之间的转化
注:
Ca(OH)2和气体等除外
4、结晶
(1)概念:
。
(2)结晶方法:
①;②
5、溶解度
溶解性:
一种物质(溶质)溶解在另一种物质(溶剂)里的能力称为溶解性。
①不同的物质在同一溶剂中溶解性不同。
如常温下高锰酸钾易溶于水,而碘不易溶于水。
②同一种物质在不同溶剂中的溶解性不同。
如常温下碘不易溶于水,却易溶于汽油。
1)固体的溶解度
(1)定义:
。
四要素:
①条件:
②标准:
③状态:
④单位:
(2)溶解度的含义:
20℃时NaCl的溶液度为36g的含义:
(3)影响固体溶解度的因素:
①溶质、溶剂的性质(或种类)②温度
(4)溶解度曲线
①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趋势。
②溶解度曲线上的每一个点表示溶质在某温度下的溶解度,溶液必然是饱和溶液。
③两条曲线交叉点表示。
④在溶解度曲线下方的点,则表示。
溶解性
易溶
可溶
微溶
难溶
20℃的溶解度/g
2)溶解性和固体溶解度的关系
3)浓、稀溶液与饱和、不饱和溶液之间的关系
①饱和溶液不一定是浓溶液,如饱和的石灰水溶液就是稀溶液
②不饱和溶液不一定是稀溶液
③在一定温度时,同一种溶质的饱和溶液一定要比它的不饱和溶液浓
【典型例题】
例1.下列有关固态物质饱和溶液的说法正确的是( )
A.饱和溶液就是不能继续溶解溶质的溶液B.同一溶质的饱和溶液一定比不饱和溶液浓
C.将热饱和溶液降温时,一定会析出晶体D.饱和溶液在一定条件下可转化为不饱和溶液
例2.“20℃时食盐的溶解度是36g”。
根据这一条件及溶解度的含义,判断下列说法哪一种是正确的( )
A.100g水溶解36g食盐恰好能配成饱和溶液
B.200C时,100g食盐饱和溶液里含有36g食盐
C.200C时,把136g食盐饱和溶液蒸干,可得到36g食盐
D.饱和食盐水溶液中溶质、溶剂、溶液的质量比为36:
100:
136
例3.A、B两种固体物质的溶解度曲线如图所示。
请回答:
(1)
时,A物质的溶解度为g。
(2)
时,A、B两种物质的溶解度 (填“相同”或“不同”)。
(3)我国有些地区有一种说法:
“冬天捞碱,夏天晒盐”。
这里的碱是指Na2CO3,盐是指NaCl。
那么,图中(填A或B)的溶解度曲线与Na2CO3的溶解度曲线相似。
人们用上述方法从盐湖中捞得的Na2CO3会含有少量的NaCl。
某研究性学习小组称取含NaCl的Na2CO3固体12.5g,将其配制成溶液,再向其中逐滴加入足量的稀盐酸,使气体完全放出,共收集到4.4gCO2气体,则原固体中Na2CO3的质量分数为多少?
。
例4.生活中的下列现象不能说明气体溶解度随温度升高而减小的是( )
A.烧开水时,沸腾前有气泡逸出B.喝下汽水感到有气体冲出鼻腔
C.揭开啤酒瓶盖,有大量的泡沫溢出D.夏季黄昏,池塘里的鱼常浮出水面
【课堂巩固】
1、下列因素:
①温度②固体物质的种类③水的质量④固体物质的颗粒大小,其中不影响固体物质在水中的溶解度的有( )
A.①④B.②③C.①②D.③④
2.欲将某温度下的KNO3饱和溶液转化为不饱和溶液,下列方法可行的是( )
A.加入KNO3晶体 B.加水
C.降低温度 D.恒温蒸发水分
3.可以证实某硝酸钾溶液是20℃时的饱和溶液的事实是( )
A.降温到10℃时,有硝酸钾晶体析出
B.蒸发掉10g水,有硝酸钾晶体析出
C.20℃时,向原溶液中加入少量硝酸钾晶体,溶液中硝酸钾的质量分数不变
D.加热到30℃后,再加入硝酸钾晶体能继续溶解
4.常温下,向一未知质量分数的硝酸钾溶液中加入少量硝酸钾晶体,经充分搅拌,发现有部分硝酸钾晶体溶解。
原溶液是()
A.饱和溶液B.不饱和溶液C.各部分性质不相同的液体D.无法确定
5.20℃时,下列四种物质分别溶解在水里恰好制成饱和溶液。
其中易溶物质是()
A.1g物质溶解在100g水里 B.15g物质溶解在1000g水里
C.20g物质溶解在150g水里 D.100g水里溶解0.5g物质
6.20℃时,向100g水中不断加入KNO3固体,充分搅拌后过滤,称量所得溶液的质量,如下表所示。
试分析下列四组溶液哪些是饱和溶液?
哪些是不饱和溶液?
选项
A
B
C
D
加入KNO3质量(g)
5g
15g
31.6g
35g
所得溶液质量(g)
105g
115g
131.6g
131.6g
7.右下图是甲、乙、丙三种固体物质的溶解度曲线,请根据图示填空:
(1)随着温度的升高其溶解度反而减小的是___________;
在______℃时,甲与丙的溶解度相等。
(2)t3℃时,甲物质的饱和溶液中,溶质、溶剂、溶液的
质量之比为__________。
(3)t1℃时,甲、乙、丙三种物质的饱和溶液中,溶质质
量分数的大小关系是________________(用“甲”、“乙”、
“丙”及“>”、“<”或“=”表示)。
8.右图是A、B、C三种物质的溶解度曲线,根据该图回答:
①t3℃时A、B、C三种物质的溶解度, 由高到低的顺序是。
②随温度升高溶解度降低的是。
③等质量的三种物质的饱和溶液均由t3℃降到t1℃时,析出溶质的质量最大的是,变成不饱和溶液的是。
④a点表示的含义是。
⑤当A、B、C三物质的溶液都接近饱和时,采用增加溶质、蒸发溶剂、升高温度的方法,可以达到饱和的是物质的溶液。
9.大多数固体物质的溶解度随着温度的升高而__________;少数固体物质的溶解度受温度的影响很小,如_____________;极少数固体物质的溶解度随着温度的升高而____________,如_____________。
10.一木块漂浮于50g的KNO3饱和溶液中(见下图A),当温度改变时(不考虑由此引起的木块和溶液体积的变化),木块排开液体的体积(V排)随时间(t)发生了变化(如图B所示)。
由此推测出温度的改变是(填:
“升温”或“降温”)。
同时观察到烧杯底部KNO3晶体(填“增多”或“减少”)。
【课后巩固】
一、选择题
1.下列对“200C时,硝酸钾的溶解度为31.6g”的解释正确的是
A.200C时,31.6g的硝酸钾溶解在水中
B.200C时,100g溶液中含有31.6g硝酸钾
C.31.6g硝酸钾溶解在100g水中达到饱和状态
D.200C时,31.6g硝酸钾溶解在100g水中恰好达到饱和状态
2.现有下列方法:
①升高温度②降低温度③增加熟石灰④减少熟石灰⑤增加溶剂
⑥蒸发溶剂,能用来将熟石灰的不饱和溶液转化为饱和溶液的方法是
A.①③⑥B.②③⑥
C.①③⑤D.②④⑥
3.在10℃时,硝酸钾的溶解度为20g,则此温度下.硝酸钾饱和溶液中质量比关系正确的是()
A.溶质质量:
溶剂质量=1:
4B.溶质质量:
溶液质量=1:
5
C.溶剂质量:
溶液质量=5:
6D.溶液质量:
溶质质量=5:
4
4、20℃时某物质A的溶解度为25g,20℃时把该物质3g放人5g水中充分搅拌后,所得溶液中A的质量分数为()
A.60%B.35.5%C.25%D.20%
5.青岛是个美丽的沿海城市,海水中含有大量的食盐,所以青岛有很多海水晒盐场。
从海水能获得食盐的方法是()
A.降低海水的温度B.减小食盐的溶解度C.蒸发海水中的水D.过滤海水得到食盐
6.冷却热饱和溶液,晶体(不含结晶水)析出后,保持不变的是()
A.溶质质量B.溶剂质量C.溶液质量D.溶解度
7.不能用降低温度的方法使溶质从饱和溶液中析出的是()
A.KNO3溶液B.NH4Cl溶液C.石灰水D.食盐溶液
8.下列可按溶解、过滤、蒸发的操作顺序,将它们分离的是()
A.水和酒精B.硝酸钾和氯化钠
C.粗盐(含泥沙)D.碳酸钙和氧化铜
9.将20℃时一定量的某饱和溶液降温至10℃,有晶体析出,对于此过程中叙述正确的是()
①该物质的溶解度随温度升高而增大②结晶后的溶液质量减小了
③剩余溶液中溶质的质量分数减小了④溶剂质量比原溶液中溶剂质量减小了
A.
①②B.①③C.①②③D.①②③④
10.甲、乙、丙三种物质的溶解度曲线如图所示,下列说法不正确的是()
A.丙的溶解度最小
B.t1~t2℃,甲的溶解度增大的最大
C.t2℃时,甲、乙两物质的溶解度相等
D.甲、乙、丙可能都是固体
二、填空题
11.欲使一瓶接近饱和的石灰水变为饱和溶液,可采用的方法是_______、________、________。
12.海水晒盐是利用了结晶法中的________法,因为食盐的溶解度________。
13.图6—17是A、B、C、D四种固体物质的溶解度曲线。
请根据该图填空。
(1)t1℃时,四种物质的溶解度由小到大的顺序是________。
(2)t2℃时,四种物质的溶解度由大到小的顺序是________。
(3)将t2℃的A、B、C、D四种物质等质量的饱和溶液的温度都降低到t1℃。
其中,析出溶质的质量最大的是____;析出溶质最少的是____;无溶质析出的是____;溶液变成不饱和状态的是____。
(4)要使A物质从它的饱和溶液中结晶析出,最好采用_的方法。
14.右图是关于氢氧化钙溶解度随温度变化的实验。
(1)U型管A处观察到____________。
(2)若移去酒精灯,溶液恢复到原来温度,A处观察到____________
15.打开汽水瓶盖时,常有大量气泡逸出;等到汽水不再有大量气泡逸出时饮用,过一会胃里又有气体逸出,由此可见气体的溶解度大小与哪些因素有关?
这些因素如何影响气体的溶解度?
16.海洋是巨大的资源宝库,从海水中可提取许多重要物质,请你参与下列问题的讨论:
(1)我市某盐场测得:
①海水中含有NaCl约为3.5%;
②在海边打深井,井水中含NaCl约为8%。
晒盐最好用____(填序号)作原料。
(2)关于晒盐原理的说法正确的是()
A利用阳光和风力使水分蒸发析出盐
B日光照晒后,氯化钠的溶解度变小
C利用阳光和风力使氯化钠蒸发出来
D降低温度使氯化钠析出
(3)晒盐后得到的母液(又称卤水)中含有氯化镁(MgCl2)、硫酸镁(MgSO4)和氯化钾(KCl)等物质。
参照图各物质的溶解度曲线,从卤水中提取氯化钾晶体采用下列方法:
①将卤水加热到60℃以上蒸发水分就会逐渐析出____(填名称)晶体,理由___________。
②将①中的晶体过滤后.得到滤液,把滤液降温到30℃以下,又析出氯化钾晶体和氯化镁晶体,然后用少量的___________(填“冷水”或“热水”)洗涤两晶体的混合物,可得较纯氯化钾晶体
17.已知20℃时,10g水中最多溶解3.6g食盐,那么100g水中最多能溶解食盐____g。
20℃时,将5.4g食盐投入到20g水中,充分溶解后所得到的溶液是____(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
欲使其成为该温度下的饱和溶液还需加入____g食盐。
18.根据溶解度曲线回答下列问题:
(1)氯化钠和纯碱晶体均属于____物质(填“易溶”“可溶”“微溶”或“难溶”)。
(2)我国某些盐湖里出产天然碱(主要成分是纯碱晶体),并含有少量氯化
钠等杂质。
在实验室里从天然碱中分离出较纯的纯碱晶体,应采用
的方法(杂质仅考虑氯化钠)。
(3)具体的实验操作步骤为:
①加热溶解;②________;③________;④洗涤晾干。
(4)完成①~③必备的实验仪器有铁架台(附铁圈)、石棉网、烧杯、玻璃棒和、、等。
三、粗盐提纯
把粗盐中含有的不溶性杂质(如:
泥沙)和可溶性杂质(如:
Na2SO4、MgCl2、CaCl2)除去而得到精盐的过程叫作粗盐的提纯。
1、除去泥沙的实验步骤:
①溶解:
称取一定质量的粗盐倒入盛有一定量的水的烧杯内,用玻璃棒搅拌,食盐溶解,泥沙悬浮其中呈浑浊状。
使用的仪器:
烧杯、玻璃棒、药匙
玻璃棒的作用:
加快溶解速率,不能提高物质的溶解度
操作要点:
搅拌时玻璃棒不能接触烧杯壁
②过滤:
制过滤器,按要求进行过滤,泥沙留在滤纸上,NaCl等盐溶液流到小烧杯内。
使用的仪器:
-漏斗、铁架台、玻璃棒、烧杯
玻璃棒的作用:
引流
操作要点:
一贴、二低、三靠
③蒸发:
把所得到的滤液倒入蒸发皿中加热蒸发,用玻璃棒不断搅拌,到有大量晶体析出时停止加热,即可得白色的除去泥沙的食盐。
使用的仪器:
蒸发皿、铁架台(铁圈)、玻璃棒、酒精灯、坩埚钳
玻璃棒的作用:
防止液体局部过热而引起液滴飞溅
操作要点:
当蒸发皿中出现较多固体时,即停止加热,利用余热使液体全部挥发。
*如果有转移操作:
最后在转移固体时,玻璃棒起到转移的作用。
思考:
蒸发时为什么不能把水完全蒸干?
若把水全部蒸干,容易造成NaCl晶体迸裂并溅出现象。
因此有大量晶体析出时停止加热,利用蒸发皿余热将剩余的少量水蒸出。
2、除去可溶性杂质的方法:
除去泥沙所得的食盐中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性杂质,采用化学方法可以将它们除去。
方法:
①依次加入过量的BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液;②将沉淀过滤除去;③再加入适量的稀盐酸,将溶液pH值调为7,除去多余的Na2CO3、NaOH,得到NaCl溶液;④加热蒸发结晶即得精盐。
反应原理:
BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl 2NaOH+MgCl2=Mg(OH)2↓+2NaCl
2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑ HCl+NaOH=NaCl+H2O
【课堂巩固】
1.欲将粗盐提纯并用所
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- 海洋 中的 化学