内容正文:
第十章 常见的盐
01 思维导图
02 考点速记
第1节 概览海洋资源
知识点一 海洋资源
海洋水体资源可分为两大类:海洋中的水和溶解于海水中的各种化学物质。
化学中的盐与氧化物、酸、碱同属于化合物由金属元素(或铵根)和酸根组成。如氯化钠、氯化钙、硫酸钠都属于盐,盐在水溶液中能解离出金属离子和酸根离子。值得大家注意的是,铵根离子(NH4+)和酸根离子结合形成的物质也叫作盐。比如氯化铵(NH4Cl)、硝酸铵(NH4 NO3),我们把这种盐叫作铵盐。盐是化合物中一类重要的物质,并不仅仅指生活中的食盐。
海洋矿产资源主要包括海洋油气和海滨砂矿。在深海沉积物或陆域的永久冻土中存在一种冰冻状态的天然气水合物晶体。它是由水和天然气在高压低温条件下形成的类似冰状的笼状晶体。这种晶体表面看似冰,点火便可以燃烧,因此又叫“可燃冰”。可燃冰的化学式为 CH4 · nH2O,属于有机化合物。
海洋中的生物资源主要包括海洋动物、海洋植物和海洋微生物。
第2节 海水提取食盐
知识点一 氯化钠
氯化钠是食盐的主要成分,是重要的调味品,炒菜时如果不放食盐,菜将食之无味。氯化钠也是人的正常生理活动所必不可少的。
1. 氯化钠的物理性质
通常状况下,无色透明的晶体、有咸味、易溶于水,溶解度受温度变化影响不大。
2. 氯化钠的化学性质
向氯化钠溶液中加入硝酸盐溶液,可以观察有白色沉淀产生,原因是氯化钠与硝酸盐发生反应,生成了白色的氯化银沉淀:NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl↓。
检验氯离子:先加入硝酸盐溶液,再加入足量稀硝酸,若生成白色沉淀,则证明原溶液中含有氯离子。
3. 氯化钠的用途
用途
医疗上
用氯化钠配制生理盐水(质量分数为0.9% 的氯化钠溶液)
农业上
用一定溶质质量分数的氯化钠溶液选种
工业上
以氯化钠为原料来制取碳酸钠、氢氧化钠、氯气和盐酸等
日常生活中
氯化钠可作融雪剂,消除公路上的积雪,食品添加剂
4. 氯化钠的来源
氯化钠在自然界中分布很广,除海水里含有大量氯化钠外,盐湖、盐井和盐矿也是氯化钠的来源。
图1 食盐 图2 井盐 图3 岩盐 图4海水晒盐
5. 氯化钠与人体健康的关系
(1)人体内所含的氯化钠大部分以离子形式存在于体液中。钠离子对维持细胞内外正常的水分分布和促进细胞内外物质交换起主要作用;氯离子是胃液中的主要成分,具有促生盐酸、帮助消化和增加食欲的作用。
(2)人们每天都要摄入一些食盐来补充由于出汗、排尿等排出的氯化钠,以满足人体的正常需要(每人每天约需3 ~ 5 g食盐)。但长期食用过多的食盐不利于人体健康。
6. 氯化钠的制取
以海水为原料生产食盐大致分为四个步骤:纳潮、晒盐、收盐、洗盐。这样制得的氯化钠含有较多的杂质(如泥沙、氯化镁等),称为粗盐。
(1)通过晾晒海水或煮盐井水、盐湖水等,可以蒸发除去水分,得到粗盐。
(2)粗盐通过溶解、沉淀、过滤、蒸发、结晶等处理,可以得到初步提纯。
知识点二 粗盐提纯
1. 实验目的
(1)体验固体混合物初步提纯的实验过程。
(2)学习蒸发操作技能,巩固溶解、过滤操作技能。
2. 实验用品
烧杯、玻璃棒、蒸发皿、坩埚钳、酒精灯、漏斗、药匙、量筒(10 mL)、铁架台(带铁圈)、托盘天平、滤纸、火柴、粗盐。
3. 实验步骤
(1)溶解:用托盘天平称取5.0g粗盐,用药匙将该粗盐逐渐加入盛有10 mL水的烧杯里,边加边用玻璃棒搅拌,一直加到粗盐不再溶解为止。
(2)过滤:如图5所示,过滤食盐水。仔细观察滤纸上剩余物及滤液的颜色,若滤液仍浑浊,应再过滤一次。
(3)蒸发:把所得澄清滤液倒入蒸发皿。如图6所示,把蒸发皿放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热。在加热过程中,用玻璃棒不断搅拌,防止因局部温度过高,造成液滴飞溅。当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热。利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
(4)计算产率:用玻璃棒把蒸干后得到的固体转移到滤纸上,称量后,回收到指定的容器中,并计算精盐的产率。
【总结】粗盐提纯实验各步骤中玻璃棒的作用
①溶解:搅拌,增大接触面积,加快溶解速率,使其充分溶解。
②过滤:引流,防止液体飞溅。
③蒸发:搅拌,防止局部温度过高,造成液滴飞溅。
④计算产率:转移固体。
图5 过滤操作 图6 蒸发操作
第3节 海水制“碱”
知识点一 碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙
1. 碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙的性质和用途
常见的盐
化学式
俗称
物理性质
用途
碳酸钠
Na2CO3
纯碱、苏打
白色粉末状固体,易溶于水
工业原料,广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产等
碳酸氢钠
NaHCO3
小苏打
细小的白色晶体,易溶于水
用作发酵粉,焙制糕点;用来治疗胃酸过多症
碳酸钙
CaCO3
白色固体,难溶于水
建筑材料;用作补钙剂;实验室用来制取二氧化碳
2. 碳酸根离子的检验
在盐这个大家族中,有一类盐叫碳酸盐,如碳酸钙、碳酸钠等。其中碳酸钙常用于实验室中制取二氧化碳。反应原理为:
CaCO3+2HCl = CaCl2+H2CO3
CO2↑+H2O
碳酸钙也可以于稀硫酸反应产生二氧化碳,只是生成物硫酸钙是一种微溶物,使反应难以继续进行,所以不用这个方法。碳酸钠也可以与稀盐酸反应产生二氧化碳,只是反应速率太快,难以收集。学到这里你不难发现,碳酸钙、碳酸钠都能与酸反应产生二氧化碳,这是因为它们都含有碳酸根(CO32-)。我们可以说碳酸盐(金属离子和碳酸根组成的盐)都可以和稀硫酸或稀盐酸反应产生二氧化碳。
这个原理也可以用来检验盐的组成中是否含有CO32-:将盐加入稀盐酸或稀硫酸中,观察是否有气体生成;若有气体,将气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊说明该盐的组成中含有CO32-。
3. 碳酸钙的化学性质
(1)与稀盐酸或稀硫酸反应生成二氧化碳:CaCO3+2HCl = CaCl2 +CO2↑+H2O ;
(2)高温分解生成二氧化碳:CaCO3CaO + CO2↑,用于工业制取二氧化碳。
4. 碳酸钠的化学性质
(1)与稀盐酸或稀硫酸反应生成二氧化碳:Na2CO3+2HCl = 2NaCl+CO2↑+H2O;
(2)与碱反应生成另外一种碱和盐:Na2CO3+Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH(该反应用来制取氢氧化钠);
(3)与盐反应生成另外两种盐:Na2CO3+CaCl2 = CaCO3↓+ 2NaCl。
5. 碳酸氢钠的化学性质
(1)与稀盐酸或稀硫酸反应生成二氧化碳:NaHCO3+HCl = NaCl+CO2↑+H2O;
(2)受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。
知识点二 化学肥料
俗话说:庄稼一枝花,全靠肥当家。植物生长所需要的养分,土壤所能提供的是有限的,因此要靠施肥来补充,施肥是农业增产的重要手段。
1. 化肥简介
农作物所必须的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁等,其中氮、磷、钾需求量较大,因此氮肥、磷肥和钾肥是最主要的化学肥料。按肥料提供的元素将化肥划分为氮肥、磷肥、钾肥和复合肥料。
图7 氮肥 图8 磷肥 图9钾肥产地
(1)氮肥N
氮是植物体内蛋白质、核酸和叶绿素的组成元素,氮肥能促进植物的茎叶生长茂盛,叶色浓绿;缺氮时植物的生长发育迟缓或停滞。虽然空气中含有大量的氮气,但是大多数植物不能直接吸收氮气,只能吸收含氮化合物。常见的氮肥有尿素[CO(NH2)2]、氨水(NH3·H2O)、碳酸氢铵(NH4HCO3)、氯化铵(NH4Cl)、硝酸钠(NaNO3)。像碳酸氢铵、氯化铵这样含有铵根离子的氮肥叫铵态氮肥。
(2)磷肥 P
磷是植物体内核酸、蛋白质和酶等多种重要化合物的组成元素,磷可以促进作物生长,还可增强作物的抗寒、抗旱能力。缺磷时农作物生长缓慢,产量降低(磷过量时引起贪青晚熟,结实率下降)。常见的磷肥有磷矿粉[Ca3(PO4)2]、钙镁磷肥(钙和镁的磷酸盐)、过磷酸钙[Ca(H2PO4)2与CaSO4的混合物]。
(3)钾肥 K
钾在植物代谢活跃额器官和组织中的分布量较高,能保证作物各种代谢过程的顺利进行,促进植物的生长,增强抗病虫害和抗倒伏的能力。缺钾会导致农作物抗病虫害能力下降,茎秆软弱,容易倒伏。常见的钾肥有氯化钾(KCl)、硫酸钾(K2SO4)。
(4)复合肥料
像硝酸钾(KNO3)、磷酸二氢铵(NH4 H2PO4)、磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]同时含有两种或两种以上的营养元素,这样的化肥叫复合肥料。这样的复合肥能同时均匀地供给作物几种养分,充分发挥营养元素间的相互作用,有效成分高。
2. 化肥的简易鉴别
(1)物理方法
从外观上看,氮肥和钾肥一般是白色晶体,而磷肥是灰白色粉末。所以通过外观,我们能够鉴别出来磷肥。除此之外,磷肥大部分是不溶于水的,而氮肥和钾肥全部能溶于水。
(2)化学方法
关于氮肥中的铵态氮肥,它有一个特性。它遇碱能够反应释放出具有刺激性气味的氨气,而氨气能使无色酚酞溶液变为红色。如氯化铵和氢氧化钙反应:2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 ↑+ 2H2O + CaCl2。因此,若想鉴别某种化肥是否是铵态氮肥,可以向化肥中加入碱。这个原理也可以用来检验NH4+。
3. 化肥、农药的利弊以及合理使用
(1)化肥
化肥对提高农作物产量具有重要作用,但不合理使用会带来环境问题。一方面从化肥的原料开采到加工生产,总是给化肥带进一些重金属元素或有毒物质,长期施用化肥还会造成土壤中重金属元素的富集;另一方面中国施用以氮肥为主,而磷肥、钾肥和复合肥较少,长期施用造成土壤营养失调,加剧土壤P、K的耗竭。
(2)农药
除了化学肥料之外,化学农药对农业的高产丰收也具有重要作用。农药是农业生产中与病虫、杂草等有害物质斗争的有力武器。但是农药本身就是有毒物质,在杀灭病害虫的同时也带来了对自然的污染和对人体健康的危害。
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