海水的成分与海水的电解.doc

2.1海水的成分 (p. 20)1.海洋 (p. 20)地球表面約 70 % 是海洋。圖2.1 (p. 20)2.海水的成分 (p. 20)(a)海水是由多種物質組成的混合物，包括水（佔 96.5 %）、鹽（佔 2.5 %）和其他物質（佔 1 %）。圖2.2 (p. 20)(b)其他物質包括有機和無機物質、懸浮粒子和少量溶解的大氣氣體，例如氧和二氧化碳。3.海水中的離子 (p. 20)(a)六種豐度最高的離子：(i)鈉離子（Na+）、氯離子（Cl-）、鎂離子（Mg2+）、硫酸根離子（SO42-）、鈣離子（Ca2+）和鉀離子（K+）(ii)它們佔海鹽的總質量 99 %，其中以鈉離子和氯離子佔最多。(b)離子的數量：由於離子的沉澱、水的增加和減少（例如蒸發作用）等因素，每一體積單位海水所含離子的數量都不同。2.2從海水中提取食鹽(p. 21 23)4.高純度食鹽的來源：(a)食鹽的成分：主要成分：氯化鈉。它也是海水成分中分量佔最多的鹽。(b)提取高純度的食鹽：加熱時，海水中的水和已溶解的氣體會除去。5.提取食鹽的方法 (p. 21 23)(a)現實情況：(i)我們先利用過濾法分離海水和固態物質。(ii)然後讓陽光直接照射已過濾的海水。當水分蒸發後，剩下來的固體便是原食鹽。圖2.3 (p. 21)(iii)經清洗後，原食鹽便成為我們日常生活中的食鹽。(c)實驗室裏：可以採用兩種結晶法獲取食鹽晶體。6.利用結晶法提取食鹽 (p. 21 22)實驗2.1 從海水中提取食鹽 (S)(p. 21)(a)冷凍結晶：(i)實驗步驟：1.利用溫和的本生焰把海水加熱，能夠使海水的濃度增加。2.加熱時把玻璃棒末端浸入溶液中，每隔一段時間取出，觀看有沒有晶體生成。3.如有晶體生成，便顯示溶液的濃度已足夠在冷卻時形成晶體。圖2.4 (p. 21)4.熱的濃海水溶液冷卻時會在特定溫度下達致飽和。5.大部分固體的溶解度會隨溫度的下降而降低，所以當熱的濃海水溶液冷卻後，溶液便不能容納部分早前已溶解的鹽。6.在一個特定的低溫下，過量已溶解的鹽會形成晶體，從溶液中析出。圖2.5 (p. 22)(ii)晶體的外表：1.晶體通常較細小，甚至乎會變形。2.因為在形成晶體時，溶質粒子沒有足夠時間整齊地排列起來。(b)蒸發結晶：(i)實驗步驟：1.當海水暴露於空氣中，水分會持續蒸發。2.剩下的海水溶液會愈來愈濃，最後變成飽和溶液。3.當海水繼續蒸發，溶液便不能容納部分早前已溶解的鹽，過量已溶解的鹽會形成晶體，從溶液中析出。圖2.6 (p. 22)(ii)晶體的外表：1.晶體會較大，形狀也較規則。2.因為在形成晶體時，溶質粒子有足夠時間整齊地排列起來。7.利用過濾法從海水中分離食鹽 (p. 23)(a)定義：過濾法是指分離液體和固體的方法。圖2.7 (p. 23)(b)實驗步驟：(i)過濾後，需用少量蒸餾水沖洗晶體表面以除去可溶於水的雜質。(ii)最後用刮勺取出晶體，放置在兩張濾紙之間，然後輕輕壓乾。(c)注意：用來沖洗食鹽晶體的蒸餾水必須是少量及冷凍的，確保只有少量氯化鈉溶解。2.3從海水中分離純水(p. 24 26)實驗2.2 從海水中分離純水 (S)(p. 24)8.利用蒸餾法從海水中分離純水(p. 24)(a)定義：蒸餾法能夠分離溶劑和非揮發性的溶質（或已溶解的物質）。(b)實驗步驟：(i)首先把海水加熱至沸騰，變成水蒸氣。(ii)水蒸氣遇到冷卻的表面時，會凝結成液體。(iii)這些純淨液體稱為餾液，亦即是純水。圖2.8 (p. 24)(c)注意：(i)加熱前，應把數顆防漰沸小粒放入大試管中。原因：防止液體漰沸，使沸騰暢順。否則，部分溶液會噴至收集餾液的試管內。(ii)導管的末端要放置在餾液液面之上。原因：萬一熱力來源突然移走，冷凍的餾液會吸到熱的大試管內，這個現象稱為倒吸，或會使大試管爆裂。9.利用快接儀器蒸餾海水(p. 25 26)(a)我們亦可以利用快接儀器 圖2.9 (p. 25) 來進行上述的蒸餾實驗。圖2.10 (p. 25)(b)優點：(i)快接儀器比上述的簡單蒸餾儀器更有效。(ii)快接儀器中所有玻璃儀器的接口完全緊接，使每件玻璃組件更有效地接駁起來。(c)注意：(i)把溫度計的水銀球放在接近冷凝器的位置，以便量度餾出水蒸氣的溫度。(ii)加熱前，應把數顆防漰沸小粒放入梨形瓶中，以防止液體漰沸。(d)利氏冷凝器（或水冷凝器）：(i)功能：把熱的蒸氣凝結為液體。(ii)裝配：為了取得較佳的冷卻效果，水從冷凝器的下端流入，在上端流出。10.香港的海水化淡廠 (p. 26)(a)香港也曾在屯門的樂安排設置海水化淡廠，把海水直接轉化為淡水。圖2.11 (p. 26)(b)由於海水化淡的成本比由廣東省購買食水為高，因此，政府決定在1991年關閉該海水化淡廠，並向廣東地區購買食水。2.4顯示食鹽樣本含鈉離子和氯離子的試驗(p. 27 28)實驗2.3 證明食鹽含有鈉離子和氯離子 (S) (p. 27)11.鈉離子的試驗 (p. 27)(a)測試方法：我們可以進行焰色試驗來測試鈉離子。圖 2.13 (p. 27)(b)實驗步驟和結果：用無光焰直接加熱含鈉的化合物，會產生獨特和持久的金黃色火焰。圖 2.12 (p. 27)12.氯離子的試驗 (p. 28)(a)測試方法：我們可以用酸化硝酸銀溶液來測試。(b)實驗步驟和結果：把含有氯離子的水溶液加入酸化硝酸銀溶液，會形成白色沉澱物。圖 2.14 (p. 28)(c)文字方程式：(i)銀離子 + 氯離子 氯化銀（無色）（無色） （白色固體）(ii)例子： 硝酸銀 + 氯化鈉 氯化銀 + 硝酸鈉（無色溶液）（無色溶液） （白色固體）（無色溶液）2.5水的試驗 (p. 29)實驗2.4 測試液體及固體樣本是否含有水 (S) (p. 29)13.利用無水氯化鈷(II) 試紙測試液體和固體樣本：(a)測試液體樣本的實驗步驟：(i)利用無水氯化鈷(II)試紙測試液體樣本是否含有水。圖 2.15 (p. 29)(ii)無水的氯化鈷(II)接觸水時會由藍色轉為粉紅色。(b)測試固體樣本的實驗步驟：(i)先把樣本放在試管內，然後猛烈加熱試管底部。(ii)當無色微滴在試管內壁凝結時，用無水氯化鈷(II) 試紙測試微滴。(iii)如果試紙由藍色轉為粉紅色，便證明該固體樣本含有水分。圖 2.16 (p. 29)2.6海水的電解 (p. 30 31)14.電解海水的實驗裝置 (p. 30)圖 2.17 (p. 30)(a)電極：碳棒(b)電解質：氯化鈉溶液15.測試電解海水的生成物 (p. 30)(a)負極：(i)生成物：釋出無色的氫氣。(ii)用來測試生成物的物質：利用燃燒中的木條測試。(ii)預期觀察到的變化：會發出卜一聲。圖 2.18 (p. 30)(b)正極：(i)生成物：釋出黃綠色的氯氣。(ii)用來測試生成物的物質：利用濕潤的藍色石蕊試紙或濕潤的pH試紙測試。(ii)預期觀察到的變化：試紙會先轉為紅色，再轉為白色（即被漂白）。圖 2.18 (p. 30)16.電解海水的文字方程式 (p. 31)氯化鈉 + 水 氫氧化鈉溶液 + 氯氣 + 氫氣17.電解裝置內的溶液 (p. 31)(a)生成物：裝置內的溶液最後變為無色的氫氧化鈉溶液。氫氧化鈉溶液是鹼性的。(b)用來測試生成物的物質：利用紅色石蕊試紙或 pH 試紙測試。(b)預期觀察到的變化：它能把紅色石蕊試紙或 pH 試紙轉為藍色。2.7電解海水的生成物的用途 (p. 32 33)18.氫氣的用途 (p. 32)(a)製造人造牛油；圖 2.20 (p. 32)(b)用作火箭燃料；(c)與氯氣產生反應，製造氫氯酸；圖 2.21 (p. 32)(d)與氮氣產生反應，製造氨。氨可以用來製造肥料。19.氯氣的用途 (p. 32 33)(a)製造漂白劑，一般用來漂白棉、麻和植物纖維；圖 2.22 (p. 32)(b)消毒食水及泳池水；圖 2