海水中的化學(xué)元素

1、第四節(jié)第四節(jié) 海水中的化學(xué)元素海水中的化學(xué)元素一海水一海水-化學(xué)元素寶庫化學(xué)元素寶庫 全球海洋總面積約全球海洋總面積約3.63.6億平方公里，約占億平方公里，約占地表總面積的地表總面積的71%71%。全球海洋的平均深度約。全球海洋的平均深度約38380000米，最大深度米，最大深度1103411034米。全球海洋的容積約米。全球海洋的容積約為為13.713.7億立方公里，占地球總水量的億立方公里，占地球總水量的97%97%以上。以上。如果地球的地殼是一個(gè)平坦光滑的球面，那么如果地球的地殼是一個(gè)平坦光滑的球面，那么就會(huì)是一個(gè)表面被就會(huì)是一個(gè)表面被26002600多米深的海水所覆蓋的多米深的海水所

2、覆蓋的“水球水球”。 在海水中，在海水中，水占水占96.5%96.5%左右左右，其余則主，其余則主要是各種各樣的溶解鹽類和礦物，還有來要是各種各樣的溶解鹽類和礦物，還有來自大氣中的氧、二氧化碳和氮等溶解氣體。自大氣中的氧、二氧化碳和氮等溶解氣體。世界海洋的平均世界海洋的平均含鹽量約含鹽量約2.5%2.5%，而世界大，而世界大洋的總鹽量約為洋的總鹽量約為4.84.8億億噸億億噸。假若將全球海。假若將全球海水里的鹽分全部提煉出來，均勻地鋪在地水里的鹽分全部提煉出來，均勻地鋪在地球表面上，便會(huì)形成厚約球表面上，便會(huì)形成厚約150150多米厚的鹽層多米厚的鹽層。在這些鹽類物質(zhì)中。在這些鹽類物質(zhì)中氯化鈉

3、占氯化鈉占8080以上以上。 11211111010910810710610510489-10380797877767574737257-714847464544434241403930292827262524232221868584838281545352515049363534333231181716151413109876528887565538372019121143176541882MLk382LK22K11031021011009998979695949392919089717069686766656463626160595857元素周期表元素周期表IAIIAIIIAIVAVAVI

4、AVIIA0IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBII B錒錒系系鑭鑭系系主主族族周周期期副副族族過渡元素過渡元素 海水中溶解有海水中溶解有8080多種多種化學(xué)元素，被譽(yù)為化學(xué)元素，被譽(yù)為“液體礦山液體礦山” 組成海水的化學(xué)元素，除了構(gòu)成水的氫和組成海水的化學(xué)元素，除了構(gòu)成水的氫和氧以外，絕大部分呈離子狀態(tài)，主要有氯、鈉、氧以外，絕大部分呈離子狀態(tài)，主要有氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、氟等鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、氟等1111種，種，它們占海水中全部溶解元素含量的它們占海水中全部溶解元素含量的99.9%99.9%，稱為，稱為海水常微量元素其余的元素含量甚微，稱為海海水常微

5、量元素其余的元素含量甚微，稱為海水微量元素。水微量元素。 什么是什么是海水中的海水中的微量元素？微量元素？什么是什么是海水中的海水中的常量元素？常量元素？ 每升海水中的含量大于每升海水中的含量大于1mg1mg的元素稱為海水的元素稱為海水中的常量元素？中的常量元素？ 每升海水中的含量小于每升海水中的含量小于1mg1mg的元素稱為海水中的元素稱為海水中的微量元素。的微量元素。 氯化鈉氯化鈉是人們?nèi)粘ｏ嬍持胁豢扇鄙俚奈镔|(zhì)，其主要是人們?nèi)粘ｏ嬍持胁豢扇鄙俚奈镔|(zhì)，其主要成分為氯化鈉?，F(xiàn)代生理學(xué)研究證明，成分為氯化鈉。現(xiàn)代生理學(xué)研究證明，氯化鈉對(duì)維持人氯化鈉對(duì)維持人體血液總量的穩(wěn)定起著重要作用。體血液總量

6、的穩(wěn)定起著重要作用。氯化鈉氯化鈉是多吃好還是是多吃好還是少吃好，至今仍有爭(zhēng)論。農(nóng)村有少吃好，至今仍有爭(zhēng)論。農(nóng)村有“多吃鹽，有力氣多吃鹽，有力氣”之之說。那么，人究竟應(yīng)該吃多少鹽好呢？說。那么，人究竟應(yīng)該吃多少鹽好呢？ 人體對(duì)人體對(duì)氯化鈉氯化鈉的需要量一般為每人每天的需要量一般為每人每天3 g3 g5 g5 g。由于生活習(xí)慣和口味不同，實(shí)際由于生活習(xí)慣和口味不同，實(shí)際氯化鈉氯化鈉的攝入量因人因的攝入量因人因地有較大差別，我國(guó)一般人每天約進(jìn)食地有較大差別，我國(guó)一般人每天約進(jìn)食氯化鈉氯化鈉10 g10 g15 15 g g。這要視個(gè)體情況而定。從事劇烈運(yùn)動(dòng)、體力勞動(dòng)的人，。這要視個(gè)體情況而定。從事劇

7、烈運(yùn)動(dòng)、體力勞動(dòng)的人，鹽分消耗、流失較多，應(yīng)該補(bǔ)充得多一些。生活中，我鹽分消耗、流失較多，應(yīng)該補(bǔ)充得多一些。生活中，我們無法準(zhǔn)確控制食鹽的攝入量，但人體內(nèi)有一個(gè)平衡調(diào)們無法準(zhǔn)確控制食鹽的攝入量，但人體內(nèi)有一個(gè)平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)節(jié)機(jī)構(gòu)腎臟。腎臟。 腎臟腎臟它是維持人體水電解質(zhì)平衡的重要器官。它是維持人體水電解質(zhì)平衡的重要器官。它可以通過一系列神經(jīng)、體液調(diào)節(jié)來維持滲透壓的恒定。它可以通過一系列神經(jīng)、體液調(diào)節(jié)來維持滲透壓的恒定。當(dāng)人體需要鈉時(shí)，腎臟便可通過腎小管的重吸收作用減當(dāng)人體需要鈉時(shí)，腎臟便可通過腎小管的重吸收作用減少鈉的排出；如果體內(nèi)含鈉量太多，腎臟就會(huì)增加鈉的少鈉的排出；如果體內(nèi)含鈉量太多，腎臟

8、就會(huì)增加鈉的排出。當(dāng)腎臟有病變的時(shí)候，就不能及時(shí)地將攝入體內(nèi)排出。當(dāng)腎臟有病變的時(shí)候，就不能及時(shí)地將攝入體內(nèi)過多的鈉排出體外，血液中鈉離子濃度升高，通俗地說過多的鈉排出體外，血液中鈉離子濃度升高，通俗地說也就是咸度增加。這時(shí)，較多的水進(jìn)入血管，血液容量也就是咸度增加。這時(shí)，較多的水進(jìn)入血管，血液容量增加了，心臟的負(fù)荷也就增加了。這時(shí)，心臟要加倍工增加了，心臟的負(fù)荷也就增加了。這時(shí)，心臟要加倍工作，將靜脈內(nèi)回流的較多血液作，將靜脈內(nèi)回流的較多血液“泵泵”到動(dòng)脈中去，從而到動(dòng)脈中去，從而導(dǎo)致血壓升高。故有腎臟病變時(shí)，必須限制食鹽攝入量，導(dǎo)致血壓升高。故有腎臟病變時(shí)，必須限制食鹽攝入量，嚴(yán)重的腎病患

9、者還應(yīng)用專用鹽，每日不可超過嚴(yán)重的腎病患者還應(yīng)用專用鹽，每日不可超過2 2 克。中克。中老年人，特別是有高血壓傾向者，以低鹽飲食為好。如老年人，特別是有高血壓傾向者，以低鹽飲食為好。如何掌握，應(yīng)請(qǐng)專業(yè)醫(yī)師指導(dǎo)。攝入食鹽適當(dāng)、適量，可何掌握，應(yīng)請(qǐng)專業(yè)醫(yī)師指導(dǎo)。攝入食鹽適當(dāng)、適量，可使自己健康長(zhǎng)壽。使自己健康長(zhǎng)壽。 氯化鈉氯化鈉在維持滲透壓方面起著重要在維持滲透壓方面起著重要作用，影響著人體內(nèi)水的動(dòng)向。作用，影響著人體內(nèi)水的動(dòng)向。氯化鈉氯化鈉在在維持神經(jīng)和肌肉的正常興奮性上也有作用。維持神經(jīng)和肌肉的正常興奮性上也有作用。 當(dāng)細(xì)胞外液大量損失（如流血過多、出汗當(dāng)細(xì)胞外液大量損失（如流血過多、出汗過多

10、）或食物里缺乏過多）或食物里缺乏氯化鈉氯化鈉時(shí)，體內(nèi)鈉離時(shí)，體內(nèi)鈉離子的含量減少，鉀離子從細(xì)胞進(jìn)入血液，子的含量減少，鉀離子從細(xì)胞進(jìn)入血液，會(huì)發(fā)生血液變濃、尿少、頭暈、倦怠、皮會(huì)發(fā)生血液變濃、尿少、頭暈、倦怠、皮膚變黃、等病癥。長(zhǎng)期缺鹽甚至導(dǎo)致心臟膚變黃、等病癥。長(zhǎng)期缺鹽甚至導(dǎo)致心臟??；??；氯化鈉氯化鈉過多易得腎臟疾病和高血壓。過多易得腎臟疾病和高血壓。 溴是一種貴重的藥品原料，溴是一種貴重的藥品原料，可以生產(chǎn)可以生產(chǎn)許多消毒藥品。例如大家熟悉的許多消毒藥品。例如大家熟悉的紅藥水紅藥水就就是溴與汞的有機(jī)化合物，溴還可以制成熏是溴與汞的有機(jī)化合物，溴還可以制成熏蒸劑、殺蟲劑、抗爆劑等。地球上蒸劑

11、、殺蟲劑、抗爆劑等。地球上以上的溴都蘊(yùn)藏在汪洋大海中，故溴有以上的溴都蘊(yùn)藏在汪洋大海中，故溴有“海洋元素海洋元素”的美稱。世紀(jì)初，法國(guó)的美稱。世紀(jì)初，法國(guó)化學(xué)家發(fā)明了提取溴的傳統(tǒng)方法（即以中化學(xué)家發(fā)明了提取溴的傳統(tǒng)方法（即以中度鹵水和苦鹵為原料的空氣吹出制溴工度鹵水和苦鹵為原料的空氣吹出制溴工藝），這個(gè)方法也是目前工業(yè)規(guī)模海水提藝），這個(gè)方法也是目前工業(yè)規(guī)模海水提溴的惟一成熟方法。此外，樹脂法、溶劑溴的惟一成熟方法。此外，樹脂法、溶劑萃取法和空心纖維法提溴新工藝正在研究萃取法和空心纖維法提溴新工藝正在研究中。中。 碘是合成無機(jī)和有機(jī)碘化物的基本原料。碘及碘碘是合成無機(jī)和有機(jī)碘化物的基本原料。碘

12、及碘的化合物廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。由于碘在各領(lǐng)域的廣泛的化合物廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。由于碘在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和對(duì)人體健康的奇特作用，世界各國(guó)對(duì)碘的需求應(yīng)用和對(duì)人體健康的奇特作用，世界各國(guó)對(duì)碘的需求量與日俱增，產(chǎn)不抵銷。目前全世界每年生產(chǎn)量與日俱增，產(chǎn)不抵銷。目前全世界每年生產(chǎn)1600016000噸。噸。 海帶湯御寒海帶含有大量的碘元素，而碘元素海帶湯御寒海帶含有大量的碘元素，而碘元素有助于甲狀腺激素的合成，具有產(chǎn)熱效應(yīng)。因其可以有助于甲狀腺激素的合成，具有產(chǎn)熱效應(yīng)。因其可以加快組織細(xì)胞的氧化過程，提高人體基礎(chǔ)代謝，并使加快組織細(xì)胞的氧化過程，提高人體基礎(chǔ)代謝，并使皮膚血流加快，所以能減輕寒冷感。故冬春

13、等寒冷季皮膚血流加快，所以能減輕寒冷感。故冬春等寒冷季節(jié)多喝海帶湯可增強(qiáng)抗寒力，特別有助于防止老年人節(jié)多喝海帶湯可增強(qiáng)抗寒力，特別有助于防止老年人易患的易患的“低體溫癥低體溫癥”。碘的用途很廣，像生活中常用。碘的用途很廣，像生活中常用的碘酒，就是碘的酒精溶液，可用來殺菌，作為皮膚的碘酒，就是碘的酒精溶液，可用來殺菌，作為皮膚消毒劑。又碘遇到淀粉會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，所以，可以用來消毒劑。又碘遇到淀粉會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，所以，可以用來檢驗(yàn)淀粉的存在。檢驗(yàn)淀粉的存在。 碘缺乏嚴(yán)重危害人類健康，碘缺乏病的主要表碘缺乏嚴(yán)重危害人類健康，碘缺乏病的主要表現(xiàn)是：現(xiàn)是：損害兒童大腦神經(jīng)發(fā)育，表現(xiàn)為不同程度的智損害兒童大腦神經(jīng)

14、發(fā)育，表現(xiàn)為不同程度的智力缺陷、學(xué)習(xí)能力低下。力缺陷、學(xué)習(xí)能力低下。地方性甲狀腺腫，俗稱粗脖根或大脖子?。粐?yán)地方性甲狀腺腫，俗稱粗脖根或大脖子?。粐?yán)重碘缺乏會(huì)引發(fā)地方性克汀病。表現(xiàn)為聾、啞、呆、重碘缺乏會(huì)引發(fā)地方性克汀病。表現(xiàn)為聾、啞、呆、傻。傻。導(dǎo)致胎兒死亡、畸形、聾啞或早產(chǎn)。導(dǎo)致胎兒死亡、畸形、聾啞或早產(chǎn)。成人體力和勞動(dòng)能力下降，兒童生長(zhǎng)、發(fā)育受成人體力和勞動(dòng)能力下降，兒童生長(zhǎng)、發(fā)育受到影響。到影響。 碘缺乏威脅著我國(guó)碘缺乏威脅著我國(guó)3131個(gè)省、自治區(qū)和直轄市，個(gè)省、自治區(qū)和直轄市，約有約有7.277.27億人口受到碘缺乏的威脅，幾乎占世界全億人口受到碘缺乏的威脅，幾乎占世界全部缺碘地區(qū)

15、人口的一半部缺碘地區(qū)人口的一半(46%)(46%)?？茖W(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)女?？茖W(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)女性比男性更容易受到缺碘的影響。幼兒和青春期少性比男性更容易受到缺碘的影響。幼兒和青春期少年兒童生長(zhǎng)發(fā)育較快，體內(nèi)需要的碘也就多。年兒童生長(zhǎng)發(fā)育較快，體內(nèi)需要的碘也就多。 碘缺乏病的病因十分清楚，是碘缺乏造成碘缺乏病的病因十分清楚，是碘缺乏造成的，預(yù)防是最重要的措施。只要正確地食用碘的，預(yù)防是最重要的措施。只要正確地食用碘鹽鹽氯化鈉中加碘酸鉀（氯化鈉中加碘酸鉀（KIOKIO3 3 ），就可以，就可以預(yù)防碘缺乏病。預(yù)防碘缺乏病。 為了避免碘的丟失，炒菜、煮湯時(shí)為了避免碘的丟失，炒菜、煮湯時(shí)應(yīng)在出鍋時(shí)再加碘鹽，

16、碘鹽儲(chǔ)存容器放應(yīng)在出鍋時(shí)再加碘鹽，碘鹽儲(chǔ)存容器放于避光處，并加蓋。于避光處，并加蓋。 鎂不僅大量用于火箭、導(dǎo)彈和鎂不僅大量用于火箭、導(dǎo)彈和 飛機(jī)制造業(yè)，還可以用于鋼鐵飛機(jī)制造業(yè)，還可以用于鋼鐵 工業(yè)。工業(yè)。利用鎂作為新型無機(jī)利用鎂作為新型無機(jī)阻燃劑，用于阻燃劑，用于多種熱塑性樹脂和橡膠制品的提取加工。多種熱塑性樹脂和橡膠制品的提取加工。另外，鎂還是組成葉綠素的主要元素，可另外，鎂還是組成葉綠素的主要元素，可以促進(jìn)作物對(duì)磷的吸收。鎂在海水中的含以促進(jìn)作物對(duì)磷的吸收。鎂在海水中的含量?jī)H次于氯和鈉，主要以氯化鎂和硫酸鎂量?jī)H次于氯和鈉，主要以氯化鎂和硫酸鎂的形式存在。從海水中提取鎂并不復(fù)雜，的形式存在

17、。從海水中提取鎂并不復(fù)雜，只要將石灰乳液加入海水中，沉淀出氫氧只要將石灰乳液加入海水中，沉淀出氫氧化鎂，注入鹽酸，再轉(zhuǎn)換成無水氯化鎂就化鎂，注入鹽酸，再轉(zhuǎn)換成無水氯化鎂就可以了?？梢粤?。 鈾是高能量的核燃料鈾是高能量的核燃料1Kg1Kg鈾所產(chǎn)生鈾所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于的能量相當(dāng)于25002500噸優(yōu)質(zhì)煤。然而陸噸優(yōu)質(zhì)煤。然而陸地上鈾礦的分布極不均勻，而海水水地上鈾礦的分布極不均勻，而海水水體中含有豐富的鈾礦資源，約相當(dāng)于體中含有豐富的鈾礦資源，約相當(dāng)于陸地總儲(chǔ)量的陸地總儲(chǔ)量的45004500倍。倍。 鋰用于原子能工業(yè)，鋰用于原子能工業(yè)，6 6LiLi是生產(chǎn)氫彈不可缺少的原是生產(chǎn)氫彈不可缺少的原料。

18、用中子轟擊料。用中子轟擊6 6LiLi生成生成3 3H H，而，而6 6LiLi3 3H H就是氫彈的炸藥。就是氫彈的炸藥。6 6LiDLiD和和6 6LiHLiH也是氫彈的重要原料。也是氫彈的重要原料。 經(jīng)過經(jīng)過鋰鋰處理的金屬或處理的金屬或合金合金，它們的，它們的“體格體格”都變都變得非常強(qiáng)壯，不但能耐高溫，而且不怕酸堿溶液的腐得非常強(qiáng)壯，不但能耐高溫，而且不怕酸堿溶液的腐蝕，所以常被用來加工制造具有特殊要求的精密元件。蝕，所以常被用來加工制造具有特殊要求的精密元件。 用用鋰鋰做成的做成的電池電池體積小、重量輕、輸出功率大，工作溫度體積小、重量輕、輸出功率大，工作溫度范圍寬，可以在零下五十五

19、度的低溫至七十五度的高溫環(huán)境下范圍寬，可以在零下五十五度的低溫至七十五度的高溫環(huán)境下使用，儲(chǔ)存期長(zhǎng)達(dá)十年，壽命是一般電池的十倍。日本已研制使用，儲(chǔ)存期長(zhǎng)達(dá)十年，壽命是一般電池的十倍。日本已研制成功可以充放電一千次的鋰碳電池，它的直徑只有兩厘米，厚成功可以充放電一千次的鋰碳電池，它的直徑只有兩厘米，厚度就更小了，只有兩毫米，看上去小巧玲瓏。度就更小了，只有兩毫米，看上去小巧玲瓏。 如果用如果用鋰電池鋰電池來來開動(dòng)電動(dòng)汽車，既輕便又干凈，而且充電時(shí)間只需十幾分鐘，開動(dòng)電動(dòng)汽車，既輕便又干凈，而且充電時(shí)間只需十幾分鐘，行程卻達(dá)幾十萬公里以上。最近，日本又研制出一種比紙還薄行程卻達(dá)幾十萬公里以上。最近

20、，日本又研制出一種比紙還薄的鋰電池，長(zhǎng)和寬各是四毫米，厚度只有千分之三十四毫米，的鋰電池，長(zhǎng)和寬各是四毫米，厚度只有千分之三十四毫米，電池的負(fù)極就是金屬鋰。電池的負(fù)極就是金屬鋰。 電解飽和電解飽和食鹽水食鹽水電解飽和食鹽水前需精制電解飽和食鹽水前需精制 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室除去請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室除去NaClNaCl中混有的中混有的CaCa2+2+、MgMg2+2+ 、SOSO4 4 2-2-離子的方法（需要儀器及實(shí)驗(yàn)離子的方法（需要儀器及實(shí)驗(yàn)步驟）步驟） 溶解，加稍過量的氫氧化鈣，溶解，加稍過量的氫氧化鈣，加氯化鋇溶液，加氯化鋇溶液，再加入稍過量的碳酸鈉溶液，過濾；在濾液中加入再加入稍過量的碳酸鈉溶液，過濾

21、；在濾液中加入稍過量的鹽酸，蒸發(fā)結(jié)晶。稍過量的鹽酸，蒸發(fā)結(jié)晶。二、鎂和海水提鎂二、鎂和海水提鎂1.1.步驟步驟（1 1）加堿）加堿 （2 2）過濾）過濾(5)(5)電解電解蒸發(fā)蒸發(fā)（4 4）（3 3）加鹽酸）加鹽酸2.2.有關(guān)化學(xué)方程式或離子方程式有關(guān)化學(xué)方程式或離子方程式海水提鎂海水提鎂問：通常見到的金屬鎂沒有金屬光澤，問：通常見到的金屬鎂沒有金屬光澤，其原因是什么？其原因是什么？ 在常溫下，鎂可以和氧氣反應(yīng)生成一層在常溫下，鎂可以和氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，所以致密的氧化膜，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，所以鎂有抗腐蝕的性能。鎂有抗腐蝕的性能。1.1.和氧氣反應(yīng)：和氧氣反應(yīng)： 鎂在氧氣中燃燒，放出大量的熱量鎂在氧氣中燃燒，放出大量的熱量和耀眼的白光，生成氧化物。和耀眼的白光，生成氧化物。 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 2Mg+O2