海水参考资料中的化学元素

1、海水中蕴含着丰富的元素，元素周期表中列出的 110 多种元素，有80 多种在海水中能找到。这些元素大部分以盐的形式存在，其中 NaCl 的含量较高，食盐主要是用海水晒盐的方法获得，氯碱工业就是以食盐为原料进行生产的。 从海水中还可以提取出 MgCl 2 ， 然后电解 MgCl 2得到金属 镁，还能提炼出溴、碘等，可以说，海水是一个巨大的化学资源宝库。【重点难点】重点：从海水中获取NaCl 、 Mg 、 Br2。难点：氯碱工业，提取镁、溴的化学原理。【知识讲解】地壳中含有丰富的元素，而海水占地球表面的70以上，其中蕴含的元素更丰富，研究海水中的化学资源，就能从海水中得到很多有用的物质。一、海水

2、化学元素宝库1、海水中含丰富的元素元素周期表中的 110 多种元素，海水中含有80 多种，而且海水的量又比较多，故有些元素的含量极其丰富，有很大的开采、使用价值。2、海水中各种元素的来源海水中的这些元素， 是通过河流、 大气及海底火山活动等途径， 从地球的其他圈层进入海洋的。由陆地河流和大气进入海洋的物质， 90是由江河输入海洋的，10由冰和大气尘埃输入。虽然来源不同， 输入海洋的物质的数量随地理位置和时间的不同而有所变化， 但海水的浩大， 还 能使某一海区海水的性质趋于一致。3、海水中的常量元素和微量元素(1) 常量元素：每升海水中含量大于 1mg 的元素为常量元素。常见的常量元素有Cl、

3、Na、 Mg、 S、 Ca、 K、 C、 Sr、 Br、 B、 F 这 11 种元素，它们的总量占海水所溶解物质总量的 99.9。 Cl 、 Na 两种元素的含量最高， 海水中 NaCl 的含量特别丰富。(2) 微量元素：每升海水中含量低于 1mg 的元素称为微量元素。虽然微量元素的含量较低， 但由于海水的质量很大， 故含的这些元素的质量也很可观， 还是 有很大的开采价值，如：海水中锂元素的含量达到2.5M011吨，而锂可用于制造心脏起博器中的锂电池，是热核反应的重要材料之一。铀元素(235U)用做制原子弹和核反应堆的燃料，1kg235U全部裂变释放的能量相当于2500 吨优质煤燃烧释放出的能

4、量，故铀的使用价值相当大。可知，用海水为原料提取一些重要的物质， 是工业生产的一个方向， 现在应用较广的为海水提取盐、 提取 Mg 和溴。二、海水晒盐1、海水中盐的含量海水中所含的元素大部分以盐的形式存在，整个海洋中溶解盐类物质高达5X1017吨之多，其中 NaCl 的含量80 以上，我们的生活用盐、工业用盐都是从海水中提取出来的。2、海水晒盐的原理由于 NaCl 的溶解度随温度的升高而变化不大，故实验室从饱和食盐水中获得采用冷却热饱和溶液法，而是采用蒸发溶剂法，同样，工业生产食盐也是利用该原理，海水晒盐就是把水分挥发掉而析出NaCl晶体。3、食盐对人体的作用食盐常用于生活中的调味品，是因为它

5、是人体所必需的物质，对人体的血液循环和新陈代谢有重要作用。若人体缺盐就会使人头晕、 无力，长期缺盐会导致心脏病，但过多地摄入食盐又可能引发肾 脏疾病和高血压病等。可见， NaCl是人体不可缺少的物质， NaCl不仅对人体有用，在工业生产 中，它也是一种很重要的工业原料。4、氯化钠在工业上的应用实验如图，U形管中注入饱和食盐水，并滴入几滴酚酗试液，然后插入电极，接通电源。现象：a、b两极都有气泡产生，a极产生的气体为无色气体，收集后在酒精灯火焰上点燃， 有尖锐的爆鸣声，b极产生的气体为黄绿色气体，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。同时 a极区溶液变红。10分析：a极产生了可燃T气体，为H2,同时，溶液

6、变红，说明有 OH-生成，b极产生的为黄绿色的Cl2,这就是电解食盐水的反应，该反应是氯碱工业的生产原理。（1）氯碱工业的原理：a极（阴极）：2H+ +2e-=H2T, H+被消耗，出。电离的OH-增多，溶液呈碱性，使酚酷呈红色。b 极（阳极）：2Cl- 2e-= Cl2 T通电总反应：2NaCl + 2H2O2NaOH + H2 忤 Cl2 T氯碱工业的应用通过氯碱工业，可制得 H2、Cl2、NaOH , Cl2、NaOH可作为重要的工业原料合成其它物质。冶炼金属、氢氧焰饱和食盐水里超.NaO襟白剂»造纸、破璃、肥皂等（3）NaCl制取金属钠2NaCl（熔融）通电2Na+Cl2工业

7、上利用该反应制取金属钠和C12,电极反应为阳极：2Cl-2e-=。2个阴极：2Na+ 2e-=2Na。三、镁和海水提取镁海水中镁元素的总储量约为2X1015吨，故镁主要从海水中提取。1、海水提取镁的原理(1)海水加碱(Ca(0H)2)： Mg2+ + 2OH-=Mg(OH) 2(2)沉淀过滤，加入盐酸：Mg(OH) 2+2HCI =MgCl 2+2H2O通电(3)蒸发结晶得 MgCl 2 6H20晶体，然后电解熔融的MgCl 2： MgCl2(熔融)= Mg + C12T另一种方法为：以光卤石 (KC1 MgCl 2 下的溶液浓缩成 MgC12 6H20,同样用电解金一沉喻引小水)力叫(Mhf

8、，石灰宏6H2O)为原料，用结晶法从光卤石溶液中提出KC1 ,剩MgCl 2(熔融)的方法制金属 Mg 0/1- _一 X431L0条例、产b溶液、上.缱冠J麋塔外通电J池、电院电解槽CeO-C*(OK)r2、镁的重要性及用途(1)镁的物理性质：镁为银白色金属，密度较小，镁铝合金机械性能好，强度高，故该合金常用于制飞机、火箭 的重要原料，故 Mg又称为 国防金属镁的化学性质：单质镁为活泼金属，能做还原剂实验:把两根镁条，用砂纸擦去表面的氧化物，然后用塔端钳夹住，在酒精灯上点燃，观察现象，然后分别伸进盛有CO2、N2的集气瓶中，观察现象。CO2、N2的镁条也现象：镁条在空气中燃烧，发出耀眼的强光

9、，生成白色粉末，伸进盛有 都继续燃烧。分析：Mg与。2、CO2、N2在点燃的条件下都发生反应，方程式分别为点燃点燃2Mg +。2 2MgO2Mg + C02 2MgO + C3Mg+N2 粤 Mg3N2Mg常温下在空气中，其表面会被空气中的氧气氧化生成致密的氧化膜(MgO),对Mg起到保护作用，Mg与 也生成的Mg3N2可以水解生成 Mg(OH) 2、NH3,这些反应在物质转化方面起 到很重要的作用。Mg与酸反应能放出 H2,有时Mg也能与一些盐溶液反应：Mg粉撒入NH4CI溶液中能放出气体，反应为：Mg+2NH 4cl = 2NH3T+ MgCl 2+ H2 TMg的单质及常见化合物的转化关

10、系如下图所示一反"呼-Mg(HCO3kso4NaOH*季 O4M g2*MgO M g(p M虹一 NW" - . HC1四、澳和海水提澳地球上99%的澳元素以 Br-形式存在于海水中，故人们把澳称为海洋元素”，同时海水中也含一定量的碘元素，从海水中提取B2、I2是生产B2、I2的重要方法。1、海水提澳：(1)浓缩：海水中Br-的浓度较低，需蒸发水分进行浓缩，或者利用海水晒盐后剩余的部分 (又称苦卤)做制取Br?的原料。(2)氧化：苦卤中通 Cl2,把Br-氧化，反应为：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2(3)提取：Br2仍溶解在溶液中，先用热空气把Br2吹出(因为Br2易

11、挥发)，用Na2CO3溶液吸收吹出的B2：3Br2+ 3CO32-= 5Br-+ BrO 3-+ 3CO21然后在上述溶液中再加H2SO4酸化，重新生成 Br2。5Br-+ BrO 3/6H + = 3Br2+ 3H2O海水中碘元素的含量约有9.3M03吨，其中海藻灰中(NaI)含量较高，可用浓H2SO4把NaI中I氧化为12。以2NaI +2H2SO4(浓)=Na2SO4+ I2+ SO2T+ 2H2O2、B、I2单质的性质：(1)B2、I2的物理性质实验:观察B2、I2单质的颜色、状态、IW气味。取少量B2、I2单质，分别加入 H2。、酒精、CCl 4汽油中，观察溶解情况，加热澳、碘单质。

12、实验记录物理性质Ert颌色深红棕色紫黑色状态液体晶体溶解性及溶液颜色水很少溶解很少溶解酒精大量溶解，溶液不分层大量溶解CCL大量溶解大量溶解汽油大量溶解大量溶解加热挥发出红棕色蒸气升华为紫红色蒸气,又冷凝成晶 体总结：B2、I2的物理性质：Br 2为深红棕色的液体，碘为紫黑色晶体，都不易溶于水，易溶于酒精、CCI4、汽油、苯等有机溶剂。澳易挥发，碘易升华。（2）萃取：B2、I2在有机溶剂中溶解程度远大于在水中的溶解，故有机溶剂能从澳水、碘水 中把B2、I2夺取过去，这种现象为萃取。实验:向盛有澳水、碘水的两支试管中，分别加入CC14、振荡，静止后观察现象。现象：两支试管中都出现分层现象，上层为

13、无色的水层，下层为有机层（CC14的密度大于水）且澳在CC14中为橙红色，I2在CC14为紫红色。结论：不溶于水的有机溶剂（苯、CC14、汽油）能从澳水、碘水中萃取 B2、I2,利用此方法可以从水溶液中分离出B2、12。（3）B2、I2的化学性质B2、I2的化学性质与 Cl2很相似，能与金属单质 （Na、Mg、Fe等）、非金属单质（H2）、H2O、 碱溶液反应，体现出同族元素性质的相似性，Cl2、Br2、I2差异性是什么呢？主要体现在三者氧化性的不同，Cl2、B/2、I2的氧化性存什么样的关系呢？活动 探究Cl 2、B2、I2氧化性的比较。实验：把氯水分别滴入NaBr溶液、NaI溶液中，滴入

14、CC3溶液，把澳水滴入 NaI溶液中，滴入CCI4溶液，观察现象实验内容实验现象结论氧水滴入NaEr溶液分层CCL层呈橙红色生成Cl（把Br -氧化成Br：氯水滴入西工溶液分层CCL呈紫红色生成必CL把氧化成九溟水滴久溶液分层CCI .呈紫红色生成员工把I 一氧化成L可知，Cl2、Br2、I2的氧化性强弱为 Cl2> Br2>I2海水是一个巨大的化学资源宝库，但有些元素从海水中提取还较为困难，需要科学家们继续探索。【本节小结】：海水的综合利用可用下图体现出来：用于制造 轻合金，是制造 汽车、飞机、火 箭的重要材料.镁氯化镁颖化钾、琉 酸钠等漠及苴化合物苦卤是重要的化工 原料，混化物

15、常用 做农药等二食盐是重要的核工业原料不仅是人体必 需的物质而且是 重要的化工原料.【例题分析】例1、从海水中获得 Br2的过程是把C12通入加热到90C, pH =3.5的卤水中，将 Br-氧化为 Br2,用空气吹出生成的B2,被Na2CO3溶液吸收得到 NaBr、NaBrO3混合溶液，再用硫酸酸化混合液，即可得到 B2。写出有关的离子方程式。(1)Na£O3 溶液吸收 B2。(2)用硫酸酸化混合液制取Br2。解析：海水中的澳元素含量很高，主要以Br-的形式的存在，但浓度太小，苦卤中Br-含量较高，故先用氧化剂(C12)把Br-氧化为B2。题中介绍了 B2从溶液中脱离出来的方法，然

16、后再重新 生成B2,题目涉及了 Bi反应的歧化反应和生成B2的归中反应，考查的较为灵活。答案：(1)3Br 2+ 3CO32-= 5Br-+ BrO 3-+ 3双 T(2)5Br - + BrO 3-+ 6H + = 3Br2+ 3H2O例2、阅读下面一段化学史短文后，回答有关问题：库式图是法国的一位化学家。1811年的某一天，他偶然发现海藻灰与浓硫酸作用后，放出一股美丽的紫色气体，这种气体冷凝后不形成气体，而变成暗黑色的带有金属光泽的晶体，他发现这种物质与氧、碳都不易反应。但却能和氢、磷等非金属、钠、镁等金属反应。回答(1)写出这种新元素的名称 o(2)写出海藻灰与浓硫酸作用得到该元素的单质

17、的化学方程式 o解析：海藻灰中含有碘化物，如KI、NaI等。跟浓硫酸反应能生成HI, HI进而被浓硫酸氧化为I2o答案：(1)碘。(2)H 2SO4(浓)+ KI = KHSO 4+ HI TH2SO4(浓)+ NaI = NaHSO4+ HI T 8HI + HzSO4= 4I2 忤 H2ST+ 4H2。例3、从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水的几项综合利用的示意图:厂和盐鲍*NaCl理*烧碱和盐酸饱和溶液匚滤液星达Mg (0耽哪S 6联股 MQ蜓nXSlBSe BS请回答一下问题：(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子，精制时所用试剂为：盐酸、BaCl2溶液、

18、NaOH溶液、Na2CO3溶液，加入试剂的顺序是 o(2)写出电解饱和食盐水的总反应式： o(3)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的有关反应式是 o(4)写出制取Mg(OH) 2的化学方程式 o(5)工业上冶炼镁时采用电解MgCl2而不采用电解 MgO,其原因是 o(6)电解无水MgCl 2可制得金属镁和氯气，利用副产品氯气和粉末状熟石灰反应可制得漂白 粉，反应的化学方程式为 O解析：(1)加入试剂的顺序是：BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、盐酸。通电(2)2NaCl +2心0= 2NaOH +CI2T+ H2 T燃烧(3)CaCO 3 = CaO + CO2 T, CaO + H

19、zO= Ca(OH) 2(4)Ca(OH) 2+MgCl2=CaCl2+Mg(OH) 2 J(5)原因为：MgCl 2熔点低于MgO,因此用电解熔融 MgCl 2的方法制取金属镁比较节省能源。(6)2Cl 2 + 2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO) 2+2H2O【达标练习】1、0.1mol镁粉分别在足量的 O2、CO2、N2中燃烧，生成固体的质量依次为W1、W2、W3下列关系式中正确的是 ()A、W2>Wi>W3B、Wi = W2>W3C、Wi= W2= W3D、W3>W2>Wi2、镁条在下列气体中不能燃烧的是()A、 N2 B、 O2 C、 CO2D、

20、 H23、下列溶剂能溶解 Br2、I2,但不能把I2和Br2从碘水或滨水中萃取出来的是()A、汽油 B、苯 C、四氯化碳D、酒精4、下列海水中的元素属于微量元素的是()A、氟 B、氯 C、澳 D、碘5、下列不属于氯碱工业产品的是()A、H2 B、Na2CO3C、NaOH D、CI26、为实现中国2000年消除碘缺乏病的目标，卫生部规定食盐必须加碘，其中碘以碘酸钾(KIO3)形式存在，已知酸性溶液中IO3-可与发生：IO3+ 5I- + 6H + =3I2+3H2O反应，据此反应，可用试纸和一些生活中常见的物质进彳f实验，证明在食盐中存在I03-O可供选用的物质有：自来水；蓝色石蕊试纸；碘化钾粉试纸；淀粉；食糖；食醋；白酒。进行上述实验时 必须使用的物质是（）A、 B、C、 D、7、甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-（X-为Cl-、Br-、I-）离子，向甲中加淀粉溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化，则甲、乙、丙依次含有（）A、Br-、Cl-、I- b、Br-、I-、Cl-C、I-、Br-、Cl-D、Cl-、I-、Br-8、点燃的镁条可以像在CO?中那样在SO?中继续燃烧，但反应比镁和CO?反应更加剧烈。反应结束后，在盛 SO2的的广品瓶中可能存在的生成物是（写化学式）,反应化学方程是9、在已知提取氯化钠、澳、镁等化学物质的富碘卤水中，采用