九年級(jí)化學(xué)（魯教版五四學(xué)制）全一冊(cè)第三單元知識(shí)清單：海洋資源的化學(xué)利用與開發(fā)

九年級(jí)化學(xué)（魯教版五四學(xué)制）全一冊(cè)第三單元知識(shí)清單：海洋資源的化學(xué)利用與開發(fā)一、海水中的化學(xué)物質(zhì)與礦產(chǎn)資源（一）海水的物質(zhì)組成【基礎(chǔ)】【熱點(diǎn)】海洋是一個(gè)名副其實(shí)的液體礦藏，溶解了自然界中發(fā)現(xiàn)的絕大部分元素。從化學(xué)的視角看，海水資源主要包括以下兩個(gè)層面：1、元素組成視角：海水中已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素有80多種。其中，含量排前幾位的元素由高到低依次為：氧（O）、氫（H）、氯（Cl）、鈉（Na）、鎂（Mg）、硫（S）、鈣（Ca）、鉀（K）等。值得注意的是，雖然我們常說食鹽（NaCl）是海水的主要味道來源，但海水中含量最高的元素是氧元素（O），因?yàn)樗嬖谟谒肿樱℉?O）中。2、物質(zhì)組成視角：海水中的鹽類主要以離子形式存在。（1）陽(yáng)離子：含量較多的有鈉離子（Na?）、鎂離子（Mg2?）、鈣離子（Ca2?）、鉀離子（K?）。（2）陰離子：含量較多的有氯離子（Cl?）、硫酸根離子（SO?2?）、碳酸氫根離子（HCO??）、溴離子（Br?）等。這些離子構(gòu)成了各種無機(jī)鹽，其中氯化鈉（NaCl）的含量最高，約占鹽類總量的80%。（二）海底礦產(chǎn)資源【重要】【高頻考點(diǎn)】除了海水本身，海底也蘊(yùn)藏著豐富的固態(tài)礦產(chǎn)資源。1、化石燃料：海底不僅埋藏著大量的煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源。石油被稱為“工業(yè)的血液”，是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的重要原料。2、天然氣水合物（可燃冰）【熱點(diǎn)】【難點(diǎn)】：（1）定義與組成：它是由天然氣（主要成分是甲烷，CH?）和水（H?O）在低溫、高壓的條件下形成的冰狀固體物質(zhì)，化學(xué)式通常表示為CH?·nH?O。（2）物理性質(zhì)：外觀似冰，具有可燃性，故稱“可燃冰”。（3）資源價(jià)值：可燃冰燃燒熱值高，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)驈U氣（主要生成二氧化碳和水），污染少，被科學(xué)家譽(yù)為“未來能源”、“21世紀(jì)能源”。我國(guó)在南海可燃冰試采方面取得了世界矚目的成功。（4）注意事項(xiàng)：可燃冰的開采尚存技術(shù)難題，若開采不當(dāng)，甲烷泄露會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。3、多金屬結(jié)核（錳結(jié)核）：海底還分布著一種含有錳、鐵、鎳、銅、鈷、鈦等多種金屬的礦物，呈結(jié)核狀，故稱多金屬結(jié)核或錳結(jié)核。它被認(rèn)為是地球上最有開采價(jià)值的深海礦產(chǎn)之一。二、海水資源的開發(fā)利用（Ⅰ）：海水淡化（一）淡水資源的緊迫性【基礎(chǔ)】地球表面約71%被水覆蓋，但其中淡水儲(chǔ)量?jī)H約占全球水儲(chǔ)量的2.53%，而人類易于利用的淡水（如河流、湖泊和淺層地下水）還不足全球淡水儲(chǔ)量的1%。因此，從浩瀚的海洋中獲取淡水，是解決淡水危機(jī)的重要途徑。（二）海水淡化的方法與原理【重要】【高頻考點(diǎn)】海水淡化是指除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程，其本質(zhì)是分離方法，發(fā)生的是物理變化。1、蒸餾法：（1）原理：利用海水中各成分的沸點(diǎn)不同，通過加熱使水汽化，再冷凝水蒸氣獲得淡水。（2）實(shí)驗(yàn)探究（簡(jiǎn)易蒸餾裝置）：裝置要點(diǎn)：主要儀器包括蒸餾燒瓶（或大試管）、溫度計(jì)、冷凝管（或玻璃導(dǎo)管）、接收器（小試管）、酒精燈、鐵架臺(tái)等。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加熱后，蒸餾燒瓶中的海水沸騰，導(dǎo)管口有蒸汽冒出，在冷凝管或?qū)Ч芴幱隼淠Y(jié)成水滴，流入接收器。氯離子檢驗(yàn)：取少量接收到的冷凝水于試管中，滴加幾滴硝酸銀溶液（AgNO?）和稀硝酸（HNO?），若沒有出現(xiàn)白色沉淀，則證明冷凝水中不含Cl?，即得到了淡水。【必考實(shí)驗(yàn)】反應(yīng)原理：AgNO?+NaCl→AgCl↓（白色）+NaNO?。加入稀硝酸的目的是排除碳酸根等離子的干擾。（3）工業(yè)應(yīng)用：目前熱法中常用的是“多級(jí)閃急蒸餾法”，即讓加熱后的海水在多個(gè)壓力逐漸降低的閃蒸室中瞬間蒸發(fā)，而不需大量換熱面，效率較高。2、膜法（反滲透法）：（1）原理：利用只允許溶劑（水）透過、不允許溶質(zhì)（鹽類離子）透過的半透膜，在壓力的作用下，將海水中的水分子壓到膜的另一側(cè)，而鹽分被截留，從而得到淡水。這類似于過濾的原理，但過濾介質(zhì)孔徑更小。（2）特點(diǎn)：能耗相對(duì)較低，設(shè)備簡(jiǎn)單，是目前海水淡化技術(shù)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的方法之一。三、海水資源的開發(fā)利用（Ⅱ）：海水制鹽與提鎂（一）海水“曬鹽”【基礎(chǔ)】1、方法：目前從海水中提取食鹽的主要方法是“鹽田法”（也稱“太陽(yáng)能蒸發(fā)法”）。這是一種利用日光和風(fēng)力，使海水中的水分蒸發(fā)，從而使氯化鈉結(jié)晶析出的過程。2、鹽田結(jié)構(gòu)：通常分為兩部分——蒸發(fā)池和結(jié)晶池。海水先引入蒸發(fā)池，經(jīng)風(fēng)吹日曬，水分蒸發(fā)，溶液變濃；再引入結(jié)晶池，繼續(xù)蒸發(fā)，食鹽就會(huì)以晶體形式析出。3、母液（苦鹵）：當(dāng)食鹽析出后，剩余的那些濃度更高、含有多種其他化學(xué)物質(zhì)（如MgCl?、MgSO?、KCl、NaBr等）的液體稱為母液，也稱“苦鹵”。母液是氯化鈉的飽和溶液，是提取其他伴生元素的重要原料。（二）粗鹽提純【重要】【高頻考點(diǎn)】從鹽田得到的粗鹽中含有不溶性雜質(zhì)（泥沙）和可溶性雜質(zhì)（CaCl?、MgCl?、硫酸鹽等），需進(jìn)一步提純。1、除去不溶性雜質(zhì)：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：溶解、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶。（2）儀器與操作要點(diǎn)：溶解：燒杯、玻璃棒（攪拌，加速溶解）。過濾：鐵架臺(tái)（帶鐵圈）、漏斗、燒杯、玻璃棒（引流）、濾紙。操作要領(lǐng)為“一貼、二低、三靠”。蒸發(fā)：蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒（攪拌，防止局部溫度過高造成液滴飛濺）、鐵架臺(tái)（帶鐵圈）。當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多固體時(shí)，停止加熱，利用余熱蒸干。2、除去可溶性雜質(zhì)【難點(diǎn)】：（1）思路：利用化學(xué)反應(yīng)將雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀或氣體，然后通過過濾除去。（2）常見試劑與順序（以除去NaCl中的MgCl?、CaCl?、Na?SO4為例）：除Mg2?：加入過量NaOH溶液（生成Mg(OH)?沉淀）。除SO?2?：加入過量BaCl?溶液（生成BaSO?沉淀）。除Ca2?及過量Ba2?：加入過量Na?CO?溶液（生成CaCO?沉淀和BaCO?沉淀）。（3）關(guān)鍵點(diǎn)：Na?CO?溶液的加入必須在BaCl?溶液之后，以同時(shí)除去Ca2?和過量的Ba2?。（4）最后處理：過濾后，向?yàn)V液中加入適量稀鹽酸，除去過量的NaOH和Na?CO?，調(diào)節(jié)溶液的pH=7。最后通過蒸發(fā)結(jié)晶得到純凈的NaCl晶體。（三）海水制鎂【重要】【高頻考點(diǎn)】鎂是重要的金屬材料，海水中鎂元素儲(chǔ)量巨大，但濃度較低，因此海水提鎂的關(guān)鍵在于“富集”。1、工藝流程：（1）預(yù)處理（富集）：在海水或苦鹵中加入石灰乳（氫氧化鈣懸濁液，由貝殼或石灰石煅燒后制得：CaCO?→(高溫)CaO，CaO+H?O=Ca(OH)?），鎂離子便形成氫氧化鎂沉淀。化學(xué)方程式：MgCl?+Ca(OH)?=Mg(OH)?↓+CaCl?【復(fù)分解反應(yīng)】（2）溶解轉(zhuǎn)化：將沉淀出的氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)，重新轉(zhuǎn)化為氯化鎂。化學(xué)方程式：Mg(OH)?+2HCl=MgCl?+2H?O【復(fù)分解反應(yīng)】（3）脫水：將氯化鎂溶液蒸發(fā)濃縮，得到無水氯化鎂固體。（4）電解：電解熔融的無水氯化鎂，制得金屬鎂和氯氣。化學(xué)方程式：MgCl?(熔融)→(通電)Mg+Cl?↑【分解反應(yīng)】2、核心思想分析：（1）富集過程：為什么要將MgCl?轉(zhuǎn)化為Mg(OH)?再轉(zhuǎn)化為MgCl?？因?yàn)楹Ｋ蠱gCl?含量低，直接電解不經(jīng)濟(jì)。通過沉淀轉(zhuǎn)化，可以將分散的鎂離子聚集起來，得到較純凈的鎂化合物，實(shí)現(xiàn)了鎂離子的富集和分離。（2）電解對(duì)象：必須電解熔融的MgCl?，而不能電解MgCl?溶液。因?yàn)槿绻娊馊芤海械腍?會(huì)比Mg2?更容易得電子，產(chǎn)物將是氫氣而不是金屬鎂。四、海洋化工：碳酸鈉與碳酸氫鈉（一）重要鈉鹽的性質(zhì)與用途【重要】【高頻考點(diǎn)】1、碳酸鈉（Na?CO?）：（1）俗稱：純堿、蘇打。注意，雖然叫“堿”，但它屬于鹽類。（2）物理性質(zhì)：白色粉末狀固體，易溶于水，溶解時(shí)放出熱量。其水溶液顯堿性。（3）化學(xué)性質(zhì)：與指示劑反應(yīng)：使無色酚酞試液變紅。與酸反應(yīng)：能與鹽酸、硫酸等發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑（用于檢驗(yàn)碳酸根）與堿反應(yīng)：能與氫氧化鈣、氫氧化鋇等堿反應(yīng)，生成新鹽和新堿。Na?CO?+Ca(OH)?=CaCO?↓+2NaOH（工業(yè)制取燒堿的原理）與鹽反應(yīng)：能與氯化鋇、氯化鈣等鹽反應(yīng)，生成新鹽和新鹽。Na?CO?+BaCl?=BaCO?↓+2NaCl（用于檢驗(yàn)碳酸根）（4）用途：廣泛應(yīng)用于玻璃、造紙、紡織印染、洗滌劑、石油精煉等工業(yè)。2、碳酸氫鈉（NaHCO?）：（1）俗稱：小蘇打。（2）物理性質(zhì)：白色細(xì)小晶體，能溶于水，但溶解度比Na?CO?小。其水溶液顯弱堿性。（3）化學(xué)性質(zhì)：熱不穩(wěn)定性：受熱易分解。2NaHCO?→(△)Na?CO?+H?O+CO?↑（這是區(qū)分它與Na?CO?的方法之一）與酸反應(yīng)：與酸反應(yīng)非常劇烈，生成二氧化碳。NaHCO?+HCl=NaCl+H?O+CO?↑（4）用途：發(fā)酵粉的主要成分（受熱產(chǎn)生氣體使面團(tuán)松軟）；治療胃酸過多的藥劑；干粉滅火器的原料。3、鑒別與除雜：（1）鑒別Na?CO?和NaHCO?固體：加熱法。將固體分別裝入試管中加熱，并將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，能使石灰水變渾濁的原固體是NaHCO?。（2）除雜：若Na?CO?固體中混有少量NaHCO?，可采取加熱的方法除去。（二）侯氏制堿法【基礎(chǔ)】【熱點(diǎn)】1、創(chuàng)始人：我國(guó)著名化學(xué)家侯德榜。2、原理：將氨堿法和合成氨法聯(lián)合起來，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨。主要反應(yīng)為：NaCl+NH?+CO?+H?O=NaHCO?↓+NH?Cl2NaHCO?→(△)Na?CO?+H?O+CO?↑3、意義：提高了食鹽的利用率，減少了環(huán)境污染，并把制堿和制氨兩大工業(yè)聯(lián)合起來，降低了成本，是中國(guó)近代化學(xué)工業(yè)的象征。五、重要化學(xué)反應(yīng)類型與規(guī)律（一）復(fù)分解反應(yīng)【核心難點(diǎn)】1、定義：兩種化合物互相交換成分，生成另外兩種化合物的反應(yīng)。2、表達(dá)式：AB+CD→AD+CB3、發(fā)生條件【必考】：（1）反應(yīng)物條件（可溶性規(guī)律）：有酸參與反應(yīng)時(shí)，酸必須可溶，另一種反應(yīng)物可不溶；無酸參與反應(yīng)時(shí)，兩種反應(yīng)物必須都溶于水（或至少一種為溶液）。（2）生成物條件：生成物中必須有沉淀、氣體或水（三者居其一）。4、實(shí)質(zhì)：在溶液中，酸、堿、鹽解離出的離子之間相互結(jié)合，生成難電離的物質(zhì)（如水）、氣體或難溶物質(zhì)，從而使溶液中離子濃度降低，反應(yīng)發(fā)生。（二）本單元涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式匯編【識(shí)記】1、海水制鎂：（1）貝殼煅燒：CaCO?→(高溫)CaO+CO?↑（2）制石灰乳：CaO+H?O=Ca(OH)?（3）沉淀鎂離子：MgCl?+Ca(OH)?=Mg(OH)?↓+CaCl?（4）溶解氫氧化鎂：Mg(OH)?+2HCl=MgCl?+2H?O（5）電解得鎂：MgCl?(熔融)→(通電)Mg+Cl?↑2、粗鹽提純（除雜反應(yīng)）：（1）除Mg2?：MgCl?+2NaOH=Mg(OH)?↓+2NaCl（2）除SO?2?：Na?SO?+BaCl?=BaSO?↓+2NaCl（3）除Ca2?和Ba2?：CaCl?+Na?CO?=CaCO?↓+2NaCl；BaCl?+Na?CO?=BaCO?↓+2NaCl（4）調(diào)pH：HCl+NaOH=NaCl+H?O；2HCl+Na?CO?=2NaCl+H?O+CO?↑3、碳酸鈉與碳酸氫鈉：（1）碳酸鈉與酸：Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑（2）碳酸鈉與堿：Na?CO?+Ca(OH)?=CaCO?↓+2NaOH（3）碳酸鈉與鹽：Na?CO?+BaCl?=BaCO?↓+2NaCl（4）碳酸氫鈉受熱：2NaHCO?→(△)Na?CO?+H?O+CO?↑（5）碳酸氫鈉與酸：NaHCO?+HCl=NaCl+H?O+CO?↑（6）侯氏制堿法主反應(yīng)：NaCl+NH?+CO?+H?O=NaHCO?↓+NH?Cl六、考點(diǎn)、考向與解題策略（一）高頻考點(diǎn)分布【統(tǒng)計(jì)】1、選擇題/填空題：主要考查海水中的元素組成（含量最高的元素、離子）、海底礦物（可燃冰的成分與優(yōu)點(diǎn)）、海水淡化方法（蒸餾法與膜法的原理判斷）、重要物質(zhì)的俗稱（純堿、小蘇打）和用途。2、流程題（必考）：通常以“海水提鎂”或“粗鹽提純”為背景，考查化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)類型的判斷、操作名稱（過濾、蒸發(fā)）、除雜試劑的選擇及加入順序、循環(huán)利用物質(zhì)的判斷等。3、實(shí)驗(yàn)探究題：結(jié)合蒸餾法淡化海水，考查裝置氣密性檢查、Cl?的檢驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述；或結(jié)合Na?CO?、NaHCO?的性質(zhì)，考查鑒別、變質(zhì)問題探究。4、計(jì)算題：往往結(jié)合純堿（Na?CO?）樣品（可能含NaCl或NaHCO?），利用與酸反應(yīng)生成CO?的質(zhì)量，進(jìn)行純度或質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算。（二）易錯(cuò)點(diǎn)與解題技巧點(diǎn)撥【難點(diǎn)突破】1、海水提鎂流程：一定要記住“富集”的目的。電解的是熔融氯化鎂，不是溶液。流程圖中可能會(huì)出現(xiàn)“石灰乳”，其有效成分是Ca(OH)?，來源于貝殼（CaCO?）的煅燒和水化。2、粗鹽除雜順序：核心原則是“Na?CO?必須在BaCl?之后，鹽酸必須最后加”。可以簡(jiǎn)單記為：鋇（BaCl?）在前，碳（Na?CO?）在后，酸（HCl）最后。加入的過量試劑都必須通過后續(xù)操作除去。3、復(fù)分解反應(yīng)條件的應(yīng)用：判斷兩種鹽之間能否反應(yīng)，首先看生成物中有無沉淀、氣體或水；其次，若兩者都可溶，則反應(yīng)發(fā)生；若兩者都不溶，反應(yīng)一般不發(fā)生。4、碳酸根離子檢驗(yàn)：取樣，加稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水。若石灰水變渾濁，則證明含CO?2?或HCO??。注意，如果原溶液中含有SO?2?（亞硫酸根），也會(huì)產(chǎn)生類似現(xiàn)象，但初中階段一般不考慮