第三单元 海水中的化学
第一节 海洋化学资源
基础主干落实
一、海水中的物质
1.盐在海水中的存在形式:以离子形式存在。
(1)含量较多的阳离子:Na+、Mg2+、Ca2+、K+等。
(2)含量较多的阴离子:Cl-、S等。
2.海水制镁
(1)原理
(2)反应方程式
①Ca(OH)2+MgCl2===Mg(OH)2↓+CaCl2
② Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
③ MgCl2 Mg+Cl2↑
二、海底矿物
1.主要海底矿物
(1)蕴藏着大量的煤、石油、天然气等常规化石燃料。
(2)可燃冰——天然气水合物。
①形成:由天然气[主要成分为 甲烷(CH4) ]
和水在低温、高压的条件下形成的冰状固体,极易燃烧。
②优点:同等条件下燃烧产生的能量比煤或石油多,属清洁无污染能源。
(3)多金属结核:也称锰结核,含有锰、铁、镍、铜等20多种金属元素。
2.防止海洋污染的措施
主要措施有 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。
三、海水淡化
1.实验探究:蒸馏法淡化海水。
【实验装置】(如图)
【实验步骤与现象】
实验步骤 实验现象
①按上图组装仪器,并手握试管检查装置的气密性 导管口有 气泡 ,松手后导管口处有水柱上升并保持不下降
②加入食盐水,塞好橡皮塞,用酒精灯加热 水 沸腾 ,玻璃管上有 水滴
③往小试管里的冷凝水中滴加几滴硝酸银溶液 无白色沉淀
【实验结论】采用蒸馏法可得到不含盐的蒸馏水。
2.海水淡化的方法:目前在世界范围内能做到规模化和产业化的方法主要是 膜法 和热法。
【导·思】 在蒸馏法淡化海水的装置图中,导管设计比较长,你认为这样做的目的是什么
提示:目的是延长水蒸气在导管中的滞留时间,使热的水蒸气能通过管壁跟更多的空气进行热交换,有利于冷凝。
【易错辨析】 判断下列说法是否正确。
(1)过滤可以实现海水淡化。(×)
(2)可燃冰是一种天然气水合物,被誉为“未来能源”“21世纪能源”。(√)
(3)蒸馏法淡化海水属于化学变化。(×)
(4)利用海水提取金属镁的过程发生的反应都属于复分解反应。(×)
(5)电解熔融氯化镁时,电能转化为化学能。(√)
重点案例探析
考点 海洋化学资源的利用
【典例1】海洋是人类巨大的资源宝库,其中含有的可溶性物质包括MgCl2等。如图为从海水中提取金属镁的简易流程图。
(1)海洋中含量最多的物质是 水(或H2O) 。
(2)贝壳煅烧的化学方程式是 CaCO3 CaO+CO2↑ 。
(3)操作Ⅰ的名称是 过滤 ,进行该操作时,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 漏斗 。其中玻璃棒的作用是 引流 。
(4)生石灰转化为石灰乳的过程是 放热 (选填“吸热”或“放热”)反应。
(5)写出氢氧化镁和盐酸反应的化学方程式:
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O 。
(6)上述流程中未涉及的基本反应类型是 置换 反应。
【借题发挥】 判断下列说法是否正确
(7)石灰乳可以用氢氧化钠代替,成本上升但是可以提高镁的产量。(×)
(8)直接对海水通电也会得到金属镁,但是镁的产量低。(×)
【方法点拨】 从海水中提取镁的基本操作原理
1.设计要求:能将海水中的镁元素富集,得到产生镁的直接原料——氯化镁。
2.基本操作原理:
(1)搅拌:海水中加入足量石灰乳后搅拌,使MgCl2转化为Mg(OH)2沉淀;
(2)过滤:将生成的Mg(OH)2沉淀从液体中分离出来;
(3)加盐酸:将Mg(OH)2转化为MgCl2;
(4)蒸发:用蒸发的方法从溶液中得到MgCl2固体。
【典例2】(2023秋·烟台福山区质检)下列有关海洋化学资源的说法,错误的是(B)
A.可燃冰被称为“未来能源”,其燃烧后几乎不产生任何残渣或废气
B.蒸馏法淡化海水利用的原理是构成物质的微粒大小不同
C.为检验蒸馏法得到的冷凝水样中是否含有氯化钠,可向其中滴加几滴硝酸银溶液
D.海水中含量最多的盐是氯化钠
【借题发挥】 判断下列说法是否正确
E.用可燃冰作能源,可以有效减缓温室效应。(×)
F.可燃冰燃烧说明水也可以燃烧。(×)
G.可燃冰燃烧的化学方程式可表示为CH4+2O2CO2+2H2O。(√)
素养分层评价
【A层 基础练】
1.(2023秋·淄博周村区期末)我国的海洋国土面积有300万平方公里。海水中含量最多的元素是(B)
A.氢元素 B.氧元素 C.铝元素 D.钠元素
2.下列方法不能淡化海水的是(D)
A.多级闪急蒸馏 B.使海水结冰脱盐
C.加热蒸馏 D.过滤
3.(2023秋·济宁任城区期中)某同学利用蒸馏的原理,设计饮用水简易净化装置(如图所示),对非饮用水经阳光曝晒后进行净化。下列说法正确的是(A)
A.水蒸气在塑料膜冷凝时水分子的间隔变小
B.净水过程中水蒸发属于化学变化
C.一次性纸杯中收集到的液态水是硬水
D.该装置将太阳能转化为化学能
4.(2023秋·淄博桓台期末)海洋是巨大的资源宝库。下列说法错误的是(B)
A.海洋中蕴含有丰富的矿产、动力及生物等资源
B.电解海水可以提取用途广泛的金属镁
C.海水中溶解有大量的盐,约占海水总量的3.5%
D.要合理开发海洋资源,更应保护海洋环境
5.海水淡化常用蒸馏和膜分离等多种方法。
(1)蒸馏的原理示意图如图1所示。蒸馏属于 物理 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)膜分离的原理如图2所示。将海水加压一段时间后,水分子能透过分离膜,Na+和Cl-却不能透过,右侧海水中氯化钠的质量分数 变大 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)膜分离的原理与化学实验中物质分离的 过滤 操作相似。
6.镁是一种用途很广的金属材料,从海水中提取镁的主要步骤如图:
提取镁的过程中,试剂A选用 石灰乳 ,由MgCl2制取镁的化学方程式为 MgCl2 Mg+Cl2↑ ,金属镁的用途有 制烟花和照明弹(合理即可) (写出一条即可)。
【B层 能力练】
7.(2022·滨州中考)海水是一种重要的自然资源,镁被誉为海洋里宝贵的“国防元素”。从海水或卤水(含氯化镁)中提取镁的主要步骤如下:
下列有关说法不正确的是(C)
A.步骤①→步骤②是为了将氯化镁聚集起来,获得比较纯净的氯化镁
B.操作A的名称是过滤
C.步骤③发生的化学反应基本类型属于复分解反应
D.加入的试剂B是盐酸
8.可燃冰(普遍认为其化学式为CH4·8H2O)的结构如图所示,甲烷分子(CH4)被包进水分子构成的“笼子”内。下列有关说法正确的是(C)
A.用可燃冰作燃料会大大减弱温室效应
B.“笼子”内的甲烷分子不再运动
C.可燃冰中甲烷分子和水分子间存在间隔
D.可燃冰提供了水可能变成油的例证
9.(2023·怀化中考节选)海水是一种重要资源,利用海水可制取金属镁等物质。某化学兴趣小组的同学设计了如下实验流程:
根据流程回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是 过滤 ,该操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和 玻璃棒 。操作Ⅰ中加入的NaOH溶液应过量,其目的是 将MgCl2完全转化为氢氧化镁沉淀 。
(2)试剂X是 稀盐酸 (填名称),写出溶液A中加入试剂X发生反应的化学方程式: NaOH+HCl===NaCl+H2O 。
10.海洋是人类巨大的资源宝库,如图为某课题小组模拟从海水中提取金属镁的简易流程图。
【信息】某品牌不同碱的价格
试剂 NaOH Ca(OH)2 KOH
价格(元/吨) 3 100 670 7 000
请分析:(1)海水和母液都可以作为制取氯化镁的原料,小真同学提出选择母液更好,小组同学一致同意他的观点,理由是 母液中的氯化镁浓度更高 。
(2)在工业生产中为了降低成本,步骤Ⅰ中的试剂①最好选择表格中的 Ca(OH)2 。
(3)步骤Ⅱ由氢氧化镁制得氯化镁反应的化学方程式为 Mg(OH)2+2HCl===
MgCl2+2H2O ,该反应属于 复分解 反应(填基本反应类型)。
(4)在步骤Ⅳ的反应中 电 能转变成了 化学 能。
【C层 拓展练】
11.某中学与某沿海学校建立了“手拉手,结对子”的联盟校。他们对海洋中海水利用概况、海水处理技术、车间废水成分以及海洋发展前景等展开了项目化学习的探究。
任务一:调查海水利用概况
【查阅资料】我国海水利用主要有海水直接利用、海水淡化、海水化学资源利用等。
【分析交流】两所学校的同学们共同获悉,海水里的化学资源有 氯化钠(合理即可) (写1种)。
任务二:咨询海水处理技术
【咨询专家】同学们通过数字化平台,向海洋专家进行了咨询,专家介绍, 海水淡化使用了反渗透膜淡化技术,其工作原理如图所示。
【小组讨论】同学们对以下两个问题,进行了网上交流并达成共识。
(1)海水通过反渗透膜,发生改变的是 含盐量降低(合理即可) 。
(2)淡化后的海水可用于 生活用水(合理即可) (写1种)。
任务三:探究海水提取车间废水成分
沿海学校的同学获得一瓶海水提取车间的废水,在“云端”共同完成了如下探究。
【教师指导】①提取车间未经处理的废水含有酸性物质。②BaSO4为难溶于水的白色沉淀。
【猜想假设】该强腐蚀性废水中可能含有硫酸和盐酸。
【进行实验】设计实验方案,探究废水成分。
项目 实验步骤 实验现象 实验结论
方案 ①取少量废水于试管中,滴入几滴紫色石蕊溶液 紫色石蕊溶液变红 废水 中含 有硫 酸和 盐酸
②另取少量废水于试管中,滴加过量Ba(NO3)2溶液,静置 产生白色沉淀
③取步骤②的上层清液于试管中,滴加几滴AgNO3溶液(或硝酸银溶液) 产生白色沉淀
【反思评价】(1)废水中不含碳酸根离子的原因是 碳酸根离子能与氢离子发生反应 。
(2)步骤③中发生反应的化学方程式为 AgNO3+HCl===AgCl↓+HNO3 。
【成果分享】通过“云端”合作,同学们知道了海洋作为人类重要的资源宝库,不仅可以提供丰富的自然资源,还可以通过科技手段推动再生资源的开发和利用。第三单元 海水中的化学
第一节 海洋化学资源
基础主干落实
一、海水中的物质
1.盐在海水中的存在形式:以离子形式存在。
(1)含量较多的阳离子:Na+、Mg2+、Ca2+、K+等。
(2)含量较多的阴离子:Cl-、S等。
2.海水制镁
(1)原理
(2)反应方程式
①
②
③
二、海底矿物
1.主要海底矿物
(1)蕴藏着大量的煤、石油、天然气等常规化石燃料。
(2)可燃冰——天然气水合物。
①形成:由天然气[主要成分为 ]
和水在低温、高压的条件下形成的冰状固体,极易燃烧。
②优点:同等条件下燃烧产生的能量比煤或石油多,属清洁无污染能源。
(3)多金属结核:也称锰结核,含有锰、铁、镍、铜等20多种金属元素。
2.防止海洋污染的措施
主要措施有 、 、 、提高消除污染的技术水平等。
三、海水淡化
1.实验探究:蒸馏法淡化海水。
【实验装置】(如图)
【实验步骤与现象】
实验步骤 实验现象
①按上图组装仪器,并手握试管检查装置的气密性 导管口有 ,松手后导管口处有水柱上升并保持不下降
②加入食盐水,塞好橡皮塞,用酒精灯加热 水 ,玻璃管上有
③往小试管里的冷凝水中滴加几滴硝酸银溶液
【实验结论】采用蒸馏法可得到不含盐的蒸馏水。
2.海水淡化的方法:目前在世界范围内能做到规模化和产业化的方法主要是 和热法。
【导·思】 在蒸馏法淡化海水的装置图中,导管设计比较长,你认为这样做的目的是什么
提示:目的是延长水蒸气在导管中的滞留时间,使热的水蒸气能通过管壁跟更多的空气进行热交换,有利于冷凝。
【易错辨析】 判断下列说法是否正确。
(1)过滤可以实现海水淡化。( )
(2)可燃冰是一种天然气水合物,被誉为“未来能源”“21世纪能源”。( )
(3)蒸馏法淡化海水属于化学变化。( )
(4)利用海水提取金属镁的过程发生的反应都属于复分解反应。( )
(5)电解熔融氯化镁时,电能转化为化学能。( )
重点案例探析
考点 海洋化学资源的利用
【典例1】海洋是人类巨大的资源宝库,其中含有的可溶性物质包括MgCl2等。如图为从海水中提取金属镁的简易流程图。
(1)海洋中含量最多的物质是 。
(2)贝壳煅烧的化学方程式是 。
(3)操作Ⅰ的名称是 ,进行该操作时,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。其中玻璃棒的作用是 。
(4)生石灰转化为石灰乳的过程是 (选填“吸热”或“放热”)反应。
(5)写出氢氧化镁和盐酸反应的化学方程式:
。
(6)上述流程中未涉及的基本反应类型是 反应。
【借题发挥】 判断下列说法是否正确
(7)石灰乳可以用氢氧化钠代替,成本上升但是可以提高镁的产量。(×)
(8)直接对海水通电也会得到金属镁,但是镁的产量低。(×)
【方法点拨】 从海水中提取镁的基本操作原理
1.设计要求:能将海水中的镁元素富集,得到产生镁的直接原料——氯化镁。
2.基本操作原理:
(1)搅拌:海水中加入足量石灰乳后搅拌,使MgCl2转化为Mg(OH)2沉淀;
(2)过滤:将生成的Mg(OH)2沉淀从液体中分离出来;
(3)加盐酸:将Mg(OH)2转化为MgCl2;
(4)蒸发:用蒸发的方法从溶液中得到MgCl2固体。
【典例2】(2023秋·烟台福山区质检)下列有关海洋化学资源的说法,错误的是( )
A.可燃冰被称为“未来能源”,其燃烧后几乎不产生任何残渣或废气
B.蒸馏法淡化海水利用的原理是构成物质的微粒大小不同
C.为检验蒸馏法得到的冷凝水样中是否含有氯化钠,可向其中滴加几滴硝酸银溶液
D.海水中含量最多的盐是氯化钠
【借题发挥】 判断下列说法是否正确
E.用可燃冰作能源,可以有效减缓温室效应。(×)
F.可燃冰燃烧说明水也可以燃烧。(×)
G.可燃冰燃烧的化学方程式可表示为CH4+2O2CO2+2H2O。(√)
素养分层评价
【A层 基础练】
1.(2023秋·淄博周村区期末)我国的海洋国土面积有300万平方公里。海水中含量最多的元素是( )
A.氢元素 B.氧元素 C.铝元素 D.钠元素
2.下列方法不能淡化海水的是( )
A.多级闪急蒸馏 B.使海水结冰脱盐
C.加热蒸馏 D.过滤
3.(2023秋·济宁任城区期中)某同学利用蒸馏的原理,设计饮用水简易净化装置(如图所示),对非饮用水经阳光曝晒后进行净化。下列说法正确的是( )
A.水蒸气在塑料膜冷凝时水分子的间隔变小
B.净水过程中水蒸发属于化学变化
C.一次性纸杯中收集到的液态水是硬水
D.该装置将太阳能转化为化学能
4.(2023秋·淄博桓台期末)海洋是巨大的资源宝库。下列说法错误的是( )
A.海洋中蕴含有丰富的矿产、动力及生物等资源
B.电解海水可以提取用途广泛的金属镁
C.海水中溶解有大量的盐,约占海水总量的3.5%
D.要合理开发海洋资源,更应保护海洋环境
5.海水淡化常用蒸馏和膜分离等多种方法。
(1)蒸馏的原理示意图如图1所示。蒸馏属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)膜分离的原理如图2所示。将海水加压一段时间后,水分子能透过分离膜,Na+和Cl-却不能透过,右侧海水中氯化钠的质量分数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)膜分离的原理与化学实验中物质分离的 操作相似。
6.镁是一种用途很广的金属材料,从海水中提取镁的主要步骤如图:
提取镁的过程中,试剂A选用 ,由MgCl2制取镁的化学方程式为 ,金属镁的用途有 (写出一条即可)。
【B层 能力练】
7.(2022·滨州中考)海水是一种重要的自然资源,镁被誉为海洋里宝贵的“国防元素”。从海水或卤水(含氯化镁)中提取镁的主要步骤如下:
下列有关说法不正确的是( )
A.步骤①→步骤②是为了将氯化镁聚集起来,获得比较纯净的氯化镁
B.操作A的名称是过滤
C.步骤③发生的化学反应基本类型属于复分解反应
D.加入的试剂B是盐酸
8.可燃冰(普遍认为其化学式为CH4·8H2O)的结构如图所示,甲烷分子(CH4)被包进水分子构成的“笼子”内。下列有关说法正确的是( )
A.用可燃冰作燃料会大大减弱温室效应
B.“笼子”内的甲烷分子不再运动
C.可燃冰中甲烷分子和水分子间存在间隔
D.可燃冰提供了水可能变成油的例证
9.(2023·怀化中考节选)海水是一种重要资源,利用海水可制取金属镁等物质。某化学兴趣小组的同学设计了如下实验流程:
根据流程回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是 ,该操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和 。操作Ⅰ中加入的NaOH溶液应过量,其目的是 。
(2)试剂X是 (填名称),写出溶液A中加入试剂X发生反应的化学方程式: 。
10.海洋是人类巨大的资源宝库,如图为某课题小组模拟从海水中提取金属镁的简易流程图。
【信息】某品牌不同碱的价格
试剂 NaOH Ca(OH)2 KOH
价格(元/吨) 3 100 670 7 000
请分析:(1)海水和母液都可以作为制取氯化镁的原料,小真同学提出选择母液更好,小组同学一致同意他的观点,理由是 。
(2)在工业生产中为了降低成本,步骤Ⅰ中的试剂①最好选择表格中的 。
(3)步骤Ⅱ由氢氧化镁制得氯化镁反应的化学方程式为 ,该反应属于 反应(填基本反应类型)。
(4)在步骤Ⅳ的反应中 能转变成了 能。
【C层 拓展练】
11.某中学与某沿海学校建立了“手拉手,结对子”的联盟校。他们对海洋中海水利用概况、海水处理技术、车间废水成分以及海洋发展前景等展开了项目化学习的探究。
任务一:调查海水利用概况
【查阅资料】我国海水利用主要有海水直接利用、海水淡化、海水化学资源利用等。
【分析交流】两所学校的同学们共同获悉,海水里的化学资源有 (写1种)。
任务二:咨询海水处理技术
【咨询专家】同学们通过数字化平台,向海洋专家进行了咨询,专家介绍, 海水淡化使用了反渗透膜淡化技术,其工作原理如图所示。
【小组讨论】同学们对以下两个问题,进行了网上交流并达成共识。
(1)海水通过反渗透膜,发生改变的是 。
(2)淡化后的海水可用于 (写1种)。
任务三:探究海水提取车间废水成分
沿海学校的同学获得一瓶海水提取车间的废水,在“云端”共同完成了如下探究。
【教师指导】①提取车间未经处理的废水含有酸性物质。②BaSO4为难溶于水的白色沉淀。
【猜想假设】该强腐蚀性废水中可能含有硫酸和盐酸。
【进行实验】设计实验方案,探究废水成分。
项目 实验步骤 实验现象 实验结论
方案 ①取少量废水于试管中,滴入几滴紫色石蕊溶液 废水 中含 有硫 酸和 盐酸
②另取少量废水于试管中,滴加过量Ba(NO3)2溶液,静置 产生白色沉淀
③取步骤②的上层清液于试管中,滴加几滴 产生白色沉淀
【反思评价】(1)废水中不含碳酸根离子的原因是 。
(2)步骤③中发生反应的化学方程式为 。
【成果分享】通过“云端”合作,同学们知道了海洋作为人类重要的资源宝库,不仅可以提供丰富的自然资源,还可以通过科技手段推动再生资源的开发和利用。
