【海洋化学资源与化学变化】
在化学学习中,海洋化学资源是重要的研究领域,它涉及到海水中的矿物质、气体以及生物等资源的利用。本节内容主要关注的是通过化学过程从海水中提取有价值的元素,如镁。
1. 化学变化是指物质在化学反应中发生原子间的重新排列,形成新的物质。例如,题目中提到的多步骤制备金属镁的过程就涉及到了化学变化。例如,海水中的镁离子首先被转化为不溶性的氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀,这涉及到镁离子与氢氧根离子的反应,是典型的复分解反应。
2. 可再生资源是指能在合理的时间内自然恢复或通过人工方式再生的资源。潮汐能是一种可再生能源,它来源于月亮和太阳对地球引力的影响,可以持续利用而不引起资源耗尽。而海底石油、天然气、海滨砂矿和锰结核则属于非可再生资源,一旦消耗殆尽,短时间内无法恢复。
3. 海洋污染是全球关注的问题。垃圾填海、油轮泄漏和生活污水排入海洋都会导致海洋污染,而海水“晒盐”是自然过程,不会对海洋环境产生负面影响。
4. 提炼镁的过程通常包括:通过添加熟石灰(Ca(OH)2)将镁离子转化为氢氧化镁沉淀;然后过滤得到沉淀,再用盐酸溶解得到氯化镁溶液;经过浓缩结晶,最后通过电解熔融的氯化镁得到金属镁。因此,正确的顺序是②④③⑤①。
5. 从海洋中获取资源的同时,也需要考虑环境保护。利用多级闪急蒸馏法可以淡化海水,而风吹日晒蒸发海水可提取食盐。向海水或卤水中加入石灰乳能沉淀镁离子,但利用海底蕴藏的“可燃冰”(甲烷水合物)作为燃料虽然能量密集,但燃烧时会释放二氧化碳,可能加剧温室效应。
6. 开采海底石油可能会导致泄漏事故,造成海洋污染,但这并不意味着应该完全禁止开采。石油是重要的化石燃料,对于现代社会至关重要。燃烧泄漏的石油会产生污染,因此需谨慎处理。而开发新能源并不意味着可以无节制地使用石油资源,仍需兼顾可持续发展。
7. 过滤无法去除海水中的盐分,用于淡化海水的方法包括蒸馏、低温多效蒸馏和多级闪急蒸馏。
8. 区分海水和蒸馏水可以通过检测其中的盐分。滴加硝酸银溶液可以检测氯离子(海水中的主要离子),加热蒸发可以观察是否有晶体析出,滴加澄清石灰水可检测钙离子和镁离子。而滴加酚酞试液则无法区分,因为两者均不会使酚酞变色。
9. 制取金属镁时,不能直接电解氯化镁溶液,因为电解液体会生成氢气和氯气,而不是镁;应该先将氯化镁转化为氢氧化镁,再转化为氯化镁晶体,最后电解熔融的氯化镁得到镁。
10. “可燃冰”是天然气水合物,主要存在于海底深处或冻土层中,不是海洋表面。其燃烧后几乎不产生残渣,但会释放二氧化碳,所以尽管清洁能源,但对温室效应仍有影响。
11. 综合利用海水制备金属镁的流程中涉及了分解反应、复分解反应,但没有化合反应和氧化反应。
12. 海水中含量最多的金属离子是钠离子(Na+),镁离子的含量约为1.3%。含量最多的非金属离子是氯离子(Cl-),第二多的金属离子是镁离子,它们形成的化合物是氯化镁(MgCl2)。图中给出的六种离子可以形成多种盐,其中含量最多的盐是氯化钠(NaCl)。
13. 蒸馏装置中,仪器①是蒸馏烧瓶,仪器②是冷凝管。燃烧的燃料为水分子运动提供能量,水由液态变为气态,分子间隔变大;水蒸气在导管中冷却,分子运动速率减小,凝结成水。
14. 从海水中提取镁,首先可使用氢氧化钠或氢氧化钙(试剂①)转化为Mg(OH)2沉淀。为了确保MgCl2完全转化,应过量加入试剂。验证完全转化的方法是取上层清液,滴加稀盐酸,若无气泡产生,表明MgCl2已全部转化为Mg(OH)2。
通过以上分析,我们可以了解到从海洋中提取化学资源的技术与化学反应原理,以及环境保护的重要性。这些知识对于理解化学与自然界的互动,以及可持续资源管理具有重要意义。