海水制盐

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一、晾晒粗盐

1. 蒸发池

海水在蒸发池中借助光能和风能蒸发出大量水分，这个过程要持续几天。
在这个过程中，$NaCl$或恰为或接近饱和状态。

2. 结晶池

浓海水进入这里，继续晾晒蒸发，待底部出现大量$NaCl$结晶后停止。
在这个过程中，浓海水被分为粗盐和母液。
粗盐中的主要成分是$NaCl$，混有少量$Na_2SO_4$、$CaCl_2$和$MgCl_2$等杂质。
母液又称盐卤、苦卤，是$NaCl$的饱和溶液，也是化学工业的重要原料。

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二、粗盐精制

粗盐溶液中含有$H_2O$、泥沙、$Na^+$、$Cl^-$、$SO_4^{2-}$、$Ca^{2+}$、$Mg^{2+}$及其他杂质。
在精制中，主要考虑去除泥沙、钙镁离子和硫酸根。

第一步：去除泥沙等难溶性杂质

过滤即可，实验室操作中注意玻璃棒引流。

第二步：去除$Mg^{2+}$离子

向溶液中加入$NaOH$
要求：过量
化学方程式：$MgCl_2+2NaOH\xlongequal{\hspace{1cm}}Mg(OH)_2\downarrow+2NaCl$
离子方程式：$Mg^{2+}+2OH^-\xlongequal{\hspace{1cm}}Mg(OH)_2\downarrow$
反应类型：复分解反应
剩余溶质：$NaCl$、$Na_2SO_4$、$CaCl_2$、$NaOH$
剩余离子：$Na^+$、$Cl^-$、$SO_4^{2+}$、$Ca^{2+}$、$OH^-$
剩余沉淀：$Mg(OH)_2$
注：不建议换成$Ca(OH)_2$，首先是溶解度小，其次是引进了更多的$Ca^{2+}$，导致第四步需要加入更多的$Na_2CO_3$

第三步：去除$SO_4^{2-}$离子

向溶液中加入$BaCl_2$
要求：过量
化学方程式：$Na_2SO_4+BaCl_2\xlongequal{\hspace{1cm}}BaSO_4\downarrow+2NaCl$
离子方程式：$SO_4^{2-}+Ba^{2+}\xlongequal{\hspace{1cm}}BaSO_4\downarrow$
反应类型：复分解反应
剩余溶质：$NaCl$、$CaCl_2$、$NaOH$、$BaCl_2$
剩余离子：$Na^+$、$Cl^-$、$Ca^{2+}$、$OH^-$、$Ba^{2+}$
剩余沉淀：$Mg(OH)_2$、$BaSO_4$

第四步：去除$Ca^{2+}$和$Ba^{2+}$离子

向溶液中加入$Na_2CO_3$
要求：过量
化学方程式：$CaCl_2+Na_2CO_3\xlongequal{\hspace{1.5cm}}CaCO_3\downarrow+2NaCl$
$BaCl_2+Na_3CO_3\xlongequal{\hspace{1.5cm}}BaCO_3\downarrow+2NaCl$
离子方程式：$Ca^{2+}+CO_3^{2-}\xlongequal{\hspace{1.5cm}}CaCO_3\downarrow$
$Ba^{2+}+CO_3^{2-}\xlongequal{\hspace{1.5cm}}BaCO_3\downarrow$
反应类型：复分解反应
剩余溶质：$NaCl$、$NaOH$、$Na_2CO_3$
剩余离子：$Na^+$、$Cl^-$、$OH^-$、$CO_3^{2+}$
剩余沉淀：$Mg(OH)_2$、$BaSO_4$、$CaCO_3$、$BaCO_3$

第五步：去除沉淀

过滤即可，实验室操作中注意玻璃棒引流
剩余溶质：$NaCl$、$NaOH$、$Na_2CO_3$
剩余离子：$Na^+$、$Cl^-$、$OH^-$、$CO_3^{2+}$
注：如果这一步不进行，$CaCO_3$和$BaCO_3$沉淀将与第六步加入的$HCl$反应，重新生成$CaCl_2$和$BaCl_2$

第六步：去除$OH^-$和$CO_3^{2+}$离子

向溶液中加入$HCl$
要求：适量加入，直到恰好不再产生气体为止，也可用PH试纸反复测定直到7时停止
化学方程式：$NaOH+HCl\xlongequal{\hspace{1.5cm}}NaCl+H_2O$
$Na_2CO_3+2HCl\xlongequal{\hspace{1.5cm}}2NaCl+CO_2\uparrow+H_2O$
离子方程式：$OH^-+H^+\xlongequal{\hspace{1.5cm}}H_2O$
$CO_3^{2-}+2H^+\xlongequal{\hspace{1.5cm}}Ca^{2+}+CO_2\uparrow+H_2O$
反应类型：复分解反应
剩余溶质：$NaCl$
剩余离子：$Na^+$、$Cl^-$
注：过量$HCl$不会产生影响，会在第七步蒸发掉，生成$HCl$气体

第七步：蒸发结晶

晾晒即可，实验室用蒸发皿和酒精灯时注意玻璃棒搅拌，有大量固体时停止加热

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总结

物理变化：晒制粗盐、过滤难溶性杂质、蒸发结晶等。
化学变化：去除钙镁离子及硫酸根时用加入物质的方法生成沉淀。
重要考点：复分解反应，实质是离子结合生成沉淀、气体和水的过程。
注：$NaOH$的加入顺序可调整，只要在$HCl$前就可以，但其他顺序不可调整。

化学老师说过，化学的作用就是：“想要的东西创造出来，不想要的东西给消灭掉。”粗盐精制正是这句话的完美体现。

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