化学必修一
HUAXUEBIXIUYI
第三章第四节
海水中的元素
一、海水—元素宝库
1、海水中丰富的物质资源 课本96
海水中含有的元素大部分以盐的形式存在。在整个海洋中，盐的总储量约为5×1016t，共含有
80多种元素。其中氯化物的浓度最高，氯化钠占总质量的80%以上，除含氯化钠以外，还含
有氯化镁、氯化钙、氯化钾等，故被称为“化学工业之母”。
2、海水中重要的化学元素
（1）常量元素课本96
氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟共11种元素，在每升海水中的含量均大于
1mg，称为海水中的常量元素。它们大多以盐的形式存在。常量元素的总量占海水所溶解物
质总量的99.9%。
（2 )微量元素 课本97
在每升海水中的含量低于1mg的元素称为海水中的微量元素。虽然这些元素的含量低，但由
于海水总量很大，所以它们的总储量也很大。
重要的微量元素及其用途如下：
①锂：热核反应的重要材料之一，也是制造锂电池和特种合金等的原料之一。
②碘：碘酒用于消毒，碘是人体必需元素，食盐加碘(KIO3)，可预防形成甲状腺肿瘤(俗称“
大脖子病”)。
③铀：作热核反应堆的原料。
3、食盐（NaCl）及氯碱工业
（1 )食盐的作用。课本96
食盐是一种重要的调味品，也是人体必需的物质，对人体的血液循环和新陈代谢都有
重要的作用。人体缺盐会使人感到头晕、倦怠、全身无力，过多食用食盐会引发高血
压和肾脏疾病等。
（2）氯碱工业 课本97
工业上以食盐为原料用电解饱和食盐水的方法可以制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原
料生产一系列化工产品，这样，就形成了一个重要的化学工业分支—氯碱工业。
①原料：饱和食盐水。
②原理：2NaCl+2H2O===2NaOH+ Cl2 ↑ + H2 ↑
离子方程式:2Cl-+ 2H2O === 2OH-+ Cl2 ↑ + H2 ↑
③设备：离子交换膜、电解槽。
④主要生产流程（如图3-4-1)：
通电
通电
①注意说明
粗食盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+ 、Fe3+ 、SO4
2-等杂质，不符合电解要求，所以在电解前应
先将食盐精制，具体做法是先加入过量的BaCl2溶液使SO4
2-完全沉淀，再加入过量的NaOH
溶液除去Mg2+ 、Fe3+ 、然后加入过量的Na2CO4溶液除去Ca2+和Ba 2+ ，过滤，向滤液中加入
盐酸调pH为7即可。
⑤氯碱工业的产品及用途 课本97
二、镁和海水提镁
1、海水提镁的方法 课本98
海水中镁的含量一般为1.28g·L-1，总储量约为2x1015t目前，世界上生产的镁有60%来自海水。
（1 )原料：苦卤(晒盐后的母液）、贝壳、盐酸。
（2）工业流程图(如图3-4-3)：
（3）海水提镁的三个环节
①碱的制取——贝壳高温分解产生CaO，再与水反应得碱。
其反应的化学方程式为：
CaCO3=== CaO +CO2 ↑
CaO +H2O === Ca(OH) 2
高温
② Mg2+的浓缩—海水加碱，得到氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来，再加盐酸，得到浓的MgCl2
溶液。
其反应的离子方程式为：
Mg2+ + 2OH- === Mg(OH) 2 ↓
Mg(OH) 2 + 2HCl === MgCl2 +2H2O
③Mg的制取—MgCl2溶液经过蒸发、浓缩、干燥，得到MgCl2固体，电解熔融的MgCl2得到Mg。
其反应的化学方程式为：
MgCl2 ·6H2O === MgCl2 + 6H2O
MgCl2 === Mg+Cl2 ↑
HCl氛围
通电
通过这样的反应流程，可以把海水中的镁元素与其他元素分离开来。这实际上是一种分离提
纯的方法：通过沉淀把需要提纯的物质与其他物质分离，过滤后，再把物质恢复出来。
注意说明
①海水提镁的过程中除去MgCl2 ·6H2O中的结晶水需要在HCl气流中，主要是为了得到纯净的
氯化镁。②镁的还原性很强，所以不能用金属置换法来制取，只能用电解熔融氧化镁的方式
来制取。
方法点击
对于化学工业生产，要提高经济效益，应考虑以下几方面：①原料来源是否丰富、廉价；②尽可能循环
利用部分产物或原料；③工业流程设计是否科学合理；④是否符合环保要求；⑤选厂址时要考虑原料、
能源、运输等方面。
2、镁的性质
（1 )镁的物理性质
镁是一种银白色金属，密度较小，熔点较低，硬度较小，有良好的导电性、导热性和延展性。
（2）镁的还原性探究
实验探究：金属镁的还原性
实验操作：取一段镁条，观察它的颜色。用砂纸把表面的氧化膜打磨干净，观察金属镁的颜
色和光泽。用坩埚钳夹住镁条，点燃后伸入盛有二氧化碳的集气瓶中（集气瓶底部要放一些
细沙或少量水)。
实验现象及结论：
实验内容 实验现象 结论
镁与氧气反应 未用砂纸打磨过的镁条呈黑色，用
砂纸打磨过的镁条呈银白色，有金
属光泽
金属镁在空气中易被氧化：
2Mg+O2===2MgO
镁与二氧化碳反应 燃着的镁条在二氧化碳中继续剧烈
燃烧发出耀眼的白光，生成白烟，
集气瓶内壁出现黑色固体附着物
在点燃的条件下，镁与二氧
化碳可发生反应：
2Mg+CO2===2MgO+C点燃
结论分析：
镁是较活泼的金属，它的还原性较强，不仅能与氧气反应，而且在一定条件下能与CO 2反应。
注意事项：
①燃烧的镁条要用坩埚钳或大镊子夹持。
②镁条在点燃之前，要用细砂纸擦去表面的氧化膜，否则，镁条不易点燃。
③盛二氧化碳的集气瓶中要加入少量细沙或水，以防高温固体损伤集气瓶。
④集气瓶要始终用玻璃片盖着，将镁条慢慢伸入集气瓶中。
（3)镁的化学性质
镁是一种较活泼的金属单质，具有较强的还原性，可以与非金属单质、水、酸、盐以及某些
氧化物反应。
①与非金属单质反应
镁原子最外层只有2个电子，在化学反应中容易失去这2个电子而体现很强的还原性，在加
热的条件下可以与O2 、Cl2 、N2等物质发生反应。
2Mg+ O2===2Mg
3Mg+ N2 === Mg3N2
Mg+ Cl2 === MgCl2
点燃
点燃
点燃
注意说明
在空气中点燃镁条，镁除与O2反应外，还能与N2反应
（CO2因含量低，一般不考虑与Mg反应)，因此产物中除
MgO外，还有少量的Mg3N2
②与酸反应
a.与非氧化性酸，如稀硫酸、盐酸等反应生成氢气：
Mg+2H+=== Mg2+ + H2 ↑
b .与氧化性酸，如浓硫酸、硝酸等发生复杂反应，但不生成氢气：
Mg+2H2SO4(浓) === MgSO4 +SO2↑+2H2O
③与某些氧化物反应
2Mg+CO2 === 2MgO+C
记忆卡片
镁是活泼的金属，易被氧化，却具有抗腐蚀性能。原因是在常温下，镁易与空气中的氧气反应生成
一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属继续被氧化。
点燃
易错点津
“CO2不支持燃烧”的说法是相对的。 CO2对绝大多数可燃物来说是良好的灭火剂，但K、Ca、
Na、Mg等活泼金属在点燃的条件下更易在CO2中燃烧，放出大量的热。所以CO2是活泼金属
的助燃剂而不是灭火剂。故K、Ca、Na、Mg等活泼金属失火后，不能用CO2和水做灭火剂，
应用沙土扑灭。
④与某些盐溶液反应
Mg+CuSO4 ===MgSO4 + Cu
⑤与水反应
Mg+2H2O === Mg(OH)2 + H2 ↑
△
注意说明
Mg与水反应条件高，且剧烈程度远不如Na，原因有二：
其一是Mg的活泼性不如Na；其二是生成的Mg(OH)2难
溶于水，附着在Mg的表面，阻碍了Mg与H2O的进一步
反应。
（4 )镁的用途
镁是一种轻金属，它的主要用途是制造合金，镁合金的强度高、机械性能好。镁和
铝制成的合金可克服因纯镁和纯铝的硬度、强度较低，不适于制造机械零件的缺点。
例如，含有硅、铜、锌、锰等元素的镁铝合金具有质轻、坚韧、机械性能好等许多
优良性质，用途极为广泛，可用来做机械零件、车床材料、门窗等。镁的这些性质
使金属镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料，从而获得“国防金属”的美誉。
在治金工业上，金属镁常用作还原剂和脱氧剂。
三、溴与海水提溴
1、海水中的卤素
溴是海水中重要的非金属元素。地球上99%的溴元素以Br - 的形式存在于海水中，所以溴元素也
被称为“海洋元素”。溴和氟、碘等元素在原子结构和元素性质方面有一定的相似性，它们在元
素周期表中排在同一纵列（同一族）里，故常放在一起研究。由于这些元素易形成盐，所以它们
被称为卤素(卤是“成盐”的意思)。
2、溴单质和碘单质的物理性质
（1）通过实验探究溴单质和碘单质的物理性质
实验探究：溴单质和碘单质的物理性质
【实验1】溴单质和碘单质的物理性质的比较
实验操作：观察溴单质、碘单质的状态、颜色；取少量溴单质、碘单质分别将它们置于水、
酒精和四氯化碳溶剂中，观察它们的溶解情况及所形成溶液的颜色。
实验记录：
溴单质 碘单质
颜色 深红棕色 紫黑色
状态 液体 固体
溶解性和溶液颜色 水中 可溶；橙黄色 难溶；黄褐色
酒精中 易溶；橙红色 易溶；褐色
四氯化碳中 易溶；橙红色 易溶；紫红色
【实验2】碘的升华实验
实验操作：取少量碘单质，放入烧杯中，将盛有冷水的圆底烧瓶置于烧杯上方，加热烧杯，观察现象。
实验现象：烧杯中碘单质升华，一会儿烧杯外壁上附着有紫黑色固体。
实验结论：碘受热易升华，冷却后又变为固体。
（2）溴单质和碘单质的物理性质
溴是一种深红棕色液体，易挥发；碘是一种紫黑色固体，易升华。两者在水中溶解度都不大，但都易
溶于有机溶剂。
注意说明
单质溴是唯一的液态非金属单质(汞是唯一的液态金属单质）。液溴具有极强的腐蚀性，若不慎将溴水洒在皮
肤上，可用稀氨水、硫代硫酸钠溶液（Na2S2O3 ）、酒精或煤油中的任何一种液体擦洗。
（3）溴单质和碘单质的保存
①溴单质易挥发，有毒，对橡胶有强腐蚀性，但不能腐蚀玻璃；在水中溶解度不大，溴水比
纯溴密度小、挥发性弱。实验室中的溴单质要妥善保存，通常的做法是：
a.盛放在细口、磨砂、配有磨砂玻璃塞的玻璃瓶中，严禁用橡胶塞
b.向盛有Br2的试剂瓶中加入少量的蒸馏水，在瓶内形成挥发性相对较弱、浮在液溴上面的溴
水作Br2的保护层，减慢Br2的挥发；
c.用蜡封住瓶口与瓶塞的外部交界处；
d.将盛溴的试剂瓶在低温避光处存放。
②碘单质有毒，易升华。实验室中的碘单质要妥善保存，通常的做法是：
a.将碘单质盛放在广口玻璃瓶中，用内、外双层盖封口，瓶盖与瓶体的交界处用蜡密封；
b.放置于阴凉、通风处。
(4)I2容易升华(常用于分离提纯)，能使淀粉变蓝色(常用来检验I2或淀粉的存在）。
记忆卡片
见光易分解的化学试剂需要避光保存。常用的避光措施有：将化学试剂盛放在由透光性弱的材料
（如棕色玻璃）制作的容器内，用透光性弱的材料包裹盛化学试剂的容器，将化学试剂存放在阴凉
处等。常见的需要避光保存的化学试剂有：氯水、溴水、AgNO3溶液、硝酸、氯化银、溴化银、碘
化银、次氯酸钠、次氯酸钙等。
3、萃取与物质分离
（1）原理：利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解性的不同，用一种溶剂A把溶
质从它与另一种溶剂B所组成的溶液中提取出来的分离方法叫作萃取，溶剂A叫作萃取
剂。萃取后可以用分液漏斗把互不相溶的两种液体分开，从而达到分离的目的。
（2）操作步骤：①混合振荡；②静置分层；③分液。
（3）萃取剂的选择
作为萃取剂应具备三个基本条件：①与另一种溶剂互不相溶；②对被萃取的溶质有更大的溶解性；
③不与被萃取的溶质发生化学反应。
（4）萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作中的一个步骤。
操作注意问题：①使用前要检验分液漏斗是否漏水。②倒转分液漏斗时，应关闭玻璃塞和活塞，
防止液体流出，并且要不时旋开活塞放气，以防止分液漏斗内压强过大引起危险。③分液时要将
分液漏斗颈上的玻璃塞打开，或使塞上的凹槽(或小孔）对准漏斗上的小孔，保证漏斗内与外界
大气相通、同时漏斗下端管口要紧贴烧杯内壁，从而使液体顺利流下。④下层液体要从下口放出，
上层液体要从漏斗上口倒出。
注意说明
在常见的有机溶剂中，酒精与水混溶，CCl4、苯、汽油不溶于水，其中CCl4的密度比
水大，在液体的下层，苯、汽油的密度比水小，在液体的上层。
（5）应用——物质分离
溴单质和碘单质在四氯化碳中的溶解度比它们在水中的溶解度要大得多，而水与四氯
化碳又互不相溶，据此可以用四氯化碳将溴或碘单质从它们的水溶液中萃取出来。
3、氯、溴、碘单质的化学性质
（1)通过实验探究氯、溴、碘单质的氧化性强弱
实验探究：氯、溴、碘单质的氧化性的强弱比较
实验试剂：氯水，溴水，碘水，NaCl溶液，NaBr溶液，KI溶液，四氯化碳。
实验方案与实验记录：
实验项目 实验操作 实验现象 实验结论
氯置换溴 将少量氯水加入盛有NaBr溶液的试管中 溶液由无色变为橙黄色 氯可以置换出溴：
Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2
氯置换碘 将少量氯水加入盛有KI溶液的试管中 溶液由无色变为褐色 氯可以置换出碘：
Cl2+2KI=2KCl+I2
溴置换碘 将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中 溶液由无色变为褐色 溴可以置换出碘：
Br2+2KI=2KBr+I2
结论 氯、溴、碘单质的氧化性：Cl2>Br2>I2，离子还原性：CI-
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