海水曬鹽

郭順東

我國擁有豐富的海洋資源，海水制鹽歷史悠久，早在5000年前的仰韶文化時(shí)期，先人就利用海水煮鹽。新中國成立后，我國的海鹽生產(chǎn)有了很大發(fā)展，年產(chǎn)量從1921年的250萬噸增加到目前的2500萬噸左右，占全國鹽年產(chǎn)量的75％左右。亞洲最大的海鹽生產(chǎn)基地就位于渤海灣的唐山南堡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，即河北省南堡鹽場。走進(jìn)南堡鹽場，首先映入眼簾的是一望無垠的海灘，海水被攔截在一方方鹽池里，在風(fēng)吹日曬的條件下，海水里的氯化鈉慢慢結(jié)晶出來。

那么氯化鈉為什么會結(jié)晶析出呢?海水是一種以水為溶劑，以氯化鈉等物質(zhì)為溶質(zhì)的溶液。氯化鈉在一定量的水中能夠無限制地溶解嗎?如果把氯化鈉換做硝酸鉀行不行呢?下面可以通過實(shí)驗(yàn)來證明猜想。實(shí)驗(yàn)探究一：溶質(zhì)在一定量的水中是否無限溶解

一定量的水，給它限定為20 ml，分別驗(yàn)證氯化鈉、硝酸鉀在20 m1水中溶解有限度。方法是在20 ml水中不斷地加入氯化鈉或硝酸鉀，攪拌，看它是否溶解。但是為了節(jié)約時(shí)間，可以分3次加入氯化鈉和硝酸鉀，看它們是否溶解。在小燒杯中分別倒入20 m1水，先后加入1克、2克、4克氯化鈉和硝酸鉀，觀察氯化鈉和硝酸鉀的溶解情況。

猜想：氯化鈉在20 ml水中溶解有限度(表1)。

猜想：硝酸鉀在20 ml水中溶解有限度(表2)。

很顯然，室溫條件下，在20 ml水中氯化鈉、硝酸鉀不能無限溶解。也就是說在一定溫度下，溶質(zhì)在一定量的水中不能無限溶解。此時(shí)得到氯化鈉、硝酸鉀溶液，燒杯底部都有固體剩余物，說明氯化鈉、硝酸鉀在室溫條件下，在20 ml水中不能繼續(xù)溶解，這樣的溶液叫做氯化鈉、硝酸鉀的飽和溶液。

一開始，在20 m1水中加入1克氯化鈉、硝酸鉀，它們?nèi)芙饬耍辉偌尤?克氯化鈉、硝酸鉀，它們又溶解了。在室溫條件下，還能繼續(xù)溶解氯化鈉、硝酸鉀的溶液叫做氯化鈉、硝酸鉀的不飽和溶液。所以飽和溶液和不飽和溶液的本質(zhì)區(qū)別在于能否繼續(xù)溶解該溶質(zhì)。

得到的氯化鈉飽和溶液和硝酸鉀飽和溶液中都含有固體剩余物，可以通過什么樣的方法使這些固體剩余物溶解呢?實(shí)驗(yàn)探究--：溶質(zhì)的溶解與哪些因素有關(guān)

一般認(rèn)為氯化鈉、硝酸鉀的溶解可能與溶劑量和溫度有關(guān)。

猜想：氯化鈉的溶解與溶劑量有關(guān)。操作：再加水，攪拌?，F(xiàn)象：氯化鈉溶解。結(jié)論：一定溫度下，氯化鈉的溶解與溶劑量有關(guān)。

猜想：硝酸鉀的溶解與溫度有關(guān)。操作：升高溫度，攪拌?，F(xiàn)象：硝酸鉀溶解。結(jié)論：一定量溶劑中，硝酸鉀的溶解與溫度有關(guān)。

很顯然，溶質(zhì)的溶解與溶劑量和溫度有關(guān)。一定溫度，溶劑量越大溶解的溶質(zhì)越多：一定量溶劑，溫度越高溶解的溶質(zhì)越多(針對于大多數(shù)固體物質(zhì)而言)。對于硝酸鉀，如果加水也是可以溶解的，而氯化鈉加熱卻不能完全溶解，因?yàn)槁然c的溶解度受溫度的影響小。

現(xiàn)在得到的氯化鈉溶液、硝酸鉀溶液澄清透明，它們是否飽和呢?可以分別向氯化鈉、硝酸鉀溶液中加入少量的氯化鈉、硝酸鉀，觀察它們是否繼續(xù)溶解。實(shí)驗(yàn)探究三：實(shí)驗(yàn)二所得溶液是否飽和

猜想：氯化鈉溶液不飽和。操作：再加入少量氯化鈉，攪拌?，F(xiàn)象：氯化鈉溶解。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)二所得氯化鈉溶液不飽和。

猜想：硝酸鉀溶液不飽和。操作：再加入少量硝酸鉀，攪拌?，F(xiàn)象：硝酸鉀溶解。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)二所得硝酸鉀溶液不飽和。

所以澄清透明的溶液可能是飽和溶液也可能是不飽和溶液，需檢驗(yàn)后才能確定。不要誤認(rèn)為有固體剩余物的溶液才是飽和溶液。

室溫條件下，20 ml水中氯化鈉不能溶解了，于是得到氯化鈉的飽和溶液；加水又繼續(xù)溶解，得到氯化鈉的不飽和溶液。很顯然，增加溶劑的量，氯化鈉的飽和溶液可以轉(zhuǎn)化為不飽和溶液。同樣室溫條件下，20 ml水中硝酸鉀不能溶解了，得到硝酸鉀的飽和溶液；升溫又溶解，此時(shí)得到硝酸鉀的不飽和溶液。很顯然，升高溫度，硝酸鉀的飽和溶液可以轉(zhuǎn)化為不飽和溶液。要想確定溶液是否飽和，需要限定一定溫度，一定量的溶劑，只有這2個(gè)條件確定，溶液的飽和與不飽和才有確定的含義。

通過實(shí)驗(yàn)知道，飽和溶液可以通過增加溶劑、升高溫度變?yōu)椴伙柡腿芤?；反之，可以通過蒸發(fā)溶劑、降低溫度、增加溶質(zhì)將不飽和溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液。

海水是產(chǎn)鹽的原料，南堡鹽場首先用泵將海水引入蒸發(fā)池。蒸發(fā)池分為3級，在強(qiáng)烈的風(fēng)吹日曬條件下，水分不斷蒸發(fā)，在一級蒸發(fā)池里，海水濃度由2度達(dá)到6度-7度后，由引水溝進(jìn)入二級蒸發(fā)池；海水濃度達(dá)到10度-11度時(shí)，由引水溝進(jìn)入三級蒸發(fā)池，水分繼續(xù)蒸發(fā)；當(dāng)海水濃度達(dá)到26度半時(shí)，海水由引水溝進(jìn)入結(jié)晶池；海水濃度達(dá)到29度時(shí)，食鹽便開始結(jié)晶析出。

海水是食鹽的不飽和溶液，在風(fēng)吹日曬的條件下，水分不斷蒸發(fā)，使海水由食鹽的不飽和溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液，進(jìn)一步蒸發(fā)水分，食鹽便結(jié)晶析出。這種析晶的方法叫做蒸發(fā)結(jié)晶，也叫蒸發(fā)溶劑的方法。

南堡鹽場生產(chǎn)的粗鹽為工業(yè)用鹽，主要供給唐山堿廠，其中很少的一部分食用。在結(jié)晶池中，食鹽結(jié)晶析出后剩下的液體為母液，又叫苦鹵。南鹽化工廠對苦鹵資源進(jìn)行綜合利用，從中提取溴素、氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀、硫酸鎂等重要的化工原料，既避免苦鹵對環(huán)境的污染，又促進(jìn)對海洋資源的綜合利用。

目前，由于受到生產(chǎn)工藝的制約，苦鹵綜合利用成本較高，海洋苦鹵的利用率僅為10％，這意味著每年有5萬噸溴資源、50萬噸鉀資源和500萬噸鎂資源以及50萬噸的芒硝資源被浪費(fèi)。隨著陸地資源的匱乏，世界各國均把眼光轉(zhuǎn)移到海洋資源的利用上，從海水中提取陸地缺乏的資源已成為科技開發(fā)的方向，已成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)。所以說，21世紀(jì)是海洋經(jīng)濟(jì)，利用高科技手段綜合利用海洋資源成經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。