3.3 海洋化学资源的综合利用 学案(无答案) 高中化学苏教版(2019)必修 第一册

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3.3 海洋化学资源的综合利用 学案(无答案) 高中化学苏教版(2019)必修 第一册

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第三单元 海洋化学资源的综合利用
一、粗盐提纯
1、粗盐组分
从离子角度分析,将粗盐溶于水后,溶液中除了含有Na+、Cl-外,还含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子。
2、实验步骤及原理
(1)除去不溶性杂质
①将粗盐倒入烧杯中,加适量水溶解,用玻璃棒搅拌;
②在过滤器上将粗盐水过滤,弃去沉淀,保留滤液。
(2)去除杂质离子
步骤 要除去的杂质离子 加入的试剂 离子方程式 引入的新杂质离子
1 SO42- 过量BaCl2溶液 Ba2++ SO42-=BaSO4↓ Ba2+
2 Mg2+ 过量NaOH溶液 Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ OH-
3 Ca2+、Ba2+ 过量Na2CO3溶液 Ca2++ CO32-=CaCO3↓ Ba2++ CO32-=BaCO3↓ CO32-
4 OH-、CO32- 适量稀盐酸 H++OH-=H2O 2H++ CO32--=CO2↑+H2O
例题:
1、过滤后的食盐水仍含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质。通过如下几个实验步骤,可制得纯净的食盐水:①加入稍过量的Na2CO3溶液;②加入稍过量的NaOH溶液;③加入稍过量的BaCl2溶液;④滴入稀盐酸至无气泡产生;⑤过滤。正确的操作顺序是(  )
A.③⑤②① B.①②③⑤④ C.②③①④⑤ D.③②①⑤④
二、从海水中提取溴
1、溴的存在
世界上99%的溴都蕴藏于大海中,且海水中的溴主要以Br-的形式存在。一般情况下从提取食盐后的母液(Br-含量较高)中提取溴。
2、从海水中提取溴的原理
通常利用氧化还原反应原理,将氯气通人提取食盐后的母液(用硫酸酸化以抑制氯、溴与水的反应)中,将溶液中的溴离子转化为溴单质。
3、从海水中提取溴的方法
利用Cl2把提取食盐后的母液中的Br-氧化成Br2,鼓人热空气使溴从溶液中挥发出来,冷凝后得到粗溴,粗溴精制可以得到高纯度的溴单质,工艺流程如图所示:
(1)浓缩:海水中Br-的浓度很低,而苦卤(海水晒盐后得到的母液)中Br-的浓度大得多,可作提取溴的原料。
(2)氧化:将Br-转化为Br2需要加氧化剂,一般用氯气作氧化剂。
离子方程式为Cl2+2Br-===2Cl-+Br2。
(3)提取:通过上述反应,生成的溴单质依然溶解在苦卤中,利用溴的挥发性,鼓入热空气或水蒸气,就可将溴分离出来。
4、溴及其化合物的性质与应用
(1)Br2的物理性质
常温下溴单质是深红棕色密度比水大的液体,极易挥发;溴单质在水中的溶解度很小,但易溶于酒精、四氯化碳(密度比水大)等有机溶剂。
(2)Br2的化学性质
①溴单质的氧化性强于碘单质而弱于氯气,溴单质能将碘化钾溶液中的碘置换出来:2KI+Br2=2KBr+I2
②与氯气相似,Br2能与金属单质、H2等反应:2Fe+3Br22FeBr3,H2+Br22HBr。
③溴有强腐蚀性。
(3)应用
①制备药物。如消毒药剂“红药水”、镇静剂、青霉素等药物中都含有溴元素。
②制造农业杀虫剂、阻燃剂的原料。
③作感光剂。溴化银可用作医疗X射线胶片上的感光剂。
④变色玻璃中通常加入适量的溴化银和氧化铜。其变色原理用化学方程式表示为2AgBr2Ag+Br2,2Ag+Br22AgBr。
例题:
1.盛放液溴的试剂瓶中要加一定量的水,其目的是(  )
A.把溴溶于水得到溴水
B.将液溴与空气隔绝防止溴被氧化
C.减少液溴挥发
D.防止溴升华
(22-23莆田一中期末)2.我国有广阔的海岸线,海水的综合利用大有可为。海水中溴含量约为65mg·L-1,从海水中提取溴的工业流程如图:
(1)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴,步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴,其目的是    。步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br2,利用了溴的    性。
(2)写出以上步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式:   。
(3)上述流程中吹出的溴蒸气,也可先用二氧化硫水溶液吸收,再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式    ;实验室分离溴还可以用溶剂萃取法,下列可以用作溴的萃取剂的是    。
A.乙醇
B.四氯化碳
C.烧碱溶液
D.苯
(4)将1m3海水浓缩至1L最终得到36gBr2,若提取率为60%,则原海水中溴元素的浓度为    mg·L-1。
三、从海水中提取镁
1、镁的存在
自然界中的镁主要以化合态存在于地壳和海水。海水中镁的总储量约为2.1×1015t。
2、工艺流程图
3、相关化学反应方程式
(1)利用贝壳制取石灰乳:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2。
(2)沉淀Mg2+:MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2。
(3)制取MgCl2: Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O 。
(4)制取金属镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
4、镁的性质
(1)物理性质
镁是银白色金属,密度较小,熔点较小,硬度较小,有良好的导电性、导热性和延展性,能与铜、铝等金属形成合金。
(2)化学性质
①原子结构
②化学性质
性质 举例 反应方程式
与非金属 单质反应 与O2反应 2Mg+O22MgO
与N2反应 3Mg+N2Mg3N2
与非氧化性酸盐酸反应(离子方程式) Mg+2H+===Mg2++H2↑
加热条件与水反应 Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
与二氧化碳反应 2Mg+CO22MgO+C
与硫酸铜溶液反应 (离子方程式) Mg+Cu2+===Mg2++Cu
例题:
1、下列有关金属镁及其化合物的说法不正确的是(  )
A.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,可用于制作照明弹
B.MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料
C.工业上利用电解饱和MgCl2溶液的方法制取金属镁
D.镁与CO2、SO2均可发生置换反应
2、镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na+、Mg2+、Cl-、Br-等)中模拟工业生产来提取镁,主要过程如图:
回答下列问题:
(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是 。
(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2,除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入盛有 溶液的烧杯中,充分搅拌后经 、 (填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。
(3)如图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图:
其中装置A的作用是 。
(4)写出过程④中发生反应的化学方程式: 。
(5)工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却,下列①Ar,②空气,③CO2,④N2,可作为冷却气的是 。
(22-23泉州一中期末)3、海水是个巨大的化学资源宝库。根据如图海水综合利用的工艺流程图,完成下列问题:
(1)步骤(i)中,为除去粗盐中的Mg2+、Ca2+和SO42-,沉淀上述离子时选用的沉淀剂依次为NaOH溶液、   (填化学式)溶液、   (填化学式)溶液,经过滤、加足量盐酸,蒸发后获得精盐。操作过程中判SO42-断是否沉淀完全的方法是     。
(2)步骤(ⅱ)中分离Mg(OH)2与母液的操作名称是    ,工业上通常采用向母液中加入    的方法来获得Mg(OH)2。
(3)写出步骤(ⅲ)主要反应的离子方程式   。
四、从海带中提取碘
1、从海带中提取碘的原理
海带中的碘元素主要以I-的形式存在,工业上提取碘单质时,一般利用氧化还原反应将I-氧化为I2。
2、工艺流程图
3、碘及其化合物的性质与应用
(1)物理性质
碘单质是紫黑色晶体,易升华。碘在水中的溶解度很小,但易溶于酒精、四氯化碳(密度比水大)等有机溶剂。
(2)化学性质
①碘单质与淀粉结合能生成特殊的蓝色物质,该反应为碘单质与淀粉的特征反应,可用于碘单质或淀粉的检验。
②碘单质有氧化性,其氧化性比Cl2、Br2的弱。与氯气溴单质相似,碘单质也能与金属单质、H2等反应,碘单质与H2的反应极其微弱。
Fe+I2FeI2
(3)应用
在水溶液中,I-能与Ag+反应,生成难溶于水和稀硝酸的黄色AgI沉淀:NaI+AgNO3===AgI↓+NaNO3。
实验室常利用该反应用硝酸银溶液和稀硝酸来检验I-。碘化银常用于人工降雨。
(4)碘元素与人体健康
碘元素是人体必需的微量元素,是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素。若摄人量不足,易引起甲状腺肿大。我国通过采取在食盐中加人碘酸钾(KIO3)的方法为缺碘地区人群补充碘元素。但值得注意的是,成年人每日需要的碘的量是一定的,食用过多的碘盐或含碘食品,反而会导致体内碘含量过高,对健康不利。
例题:
1、我国碘盐中常加入碘酸钾(KIO3)。已知在溶液中IO3-和I-可发生反应:
IO3-+5I-+6H+===3I2+3H2O。为验证食盐中存在IO3-,可供选用的试剂和常见的物质有:①自来水;②碘化钾淀粉试纸;③淀粉;④蓝色石蕊试纸;⑤食醋。进行实验时必须使用的物质是(  )
A.①②④ B.②③ C.②⑤ D.②④⑤
2、为了从海带浸取液中提取碘,某同学设计了如图实验方案,下列说法正确的是(  )
A.①中反应的离子方程式为:2I-+2H++H2O2===I2+2H2O
B.②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C.③中得到的上层溶液中不含I-
D.操作Z的名称是加热
3、下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是(  )
A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2
D.用装置丁萃取浸泡液中的I2
(22-23福州一中期末)4、向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成紫色,如果继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层会逐渐变浅,最后变成无色。
完成下列填空:
(1)写出并配平CCl4层由紫色变成无色(生成HIO3)的化学反应方程式:  。
(2)整个过程中的还原剂是    。
(3)把KI换成KBr,则CCl4层变为    色,继续滴加氯水,CCl4层的颜色没有变化,Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由强到弱的顺序是    。
(4)加碘盐中含碘量为20mg~50mg/kg。制取加碘盐(含KIO3的食盐)1000kg,若由KI与Cl2反应制KIO3,最多需要消耗Cl2   L(标准状况,保留2位小数)。

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