高中化學(xué) 第2單元課題2 第二課時海水中提取溴、鎂和重水同步導(dǎo)學(xué)課件 新人教版選修2

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1、第二課時海水中提取溴、鎂和重水 1了解海水提溴、海水提鎂的原理及步驟。 2了解海水提取重水的常用方法。 一、海水提溴 1原理 從海水中提取的溴約占世界溴年產(chǎn)量的 。 常用的方法叫 ，反應(yīng)原理為 。 2提取過程 (1) ：氯氣置換溴離子之前，要使 ，使pH ，用氯氣置換溴離子的反應(yīng)為： 。1/3空氣吹出法空氣吹出法 Cl22Br=2ClBr2海水酸化海水酸化3.5氯化氯化Cl22Br=2ClBr2 (2) ：當(dāng)Br被氧化成Br2后，用 將其吹出，也可用水 與溴一起蒸出。 (3) ：空氣吹出的 混合不易分離，常用 做還原劑回收溴，再用氯氣將其氧化得到溴產(chǎn)品，有關(guān)化學(xué)方程式是： _。吹出吹出空氣空氣

2、蒸氣蒸氣溴和大量的空氣溴和大量的空氣二氧化硫二氧化硫Br2SO22H2O=2HBrH2SO4Cl22Br=2ClBr2吸收吸收 二、海水提鎂 1原理 電解熔融的MgCl2就可以得到金屬鎂和氯氣。 2提取過程 三、從海水中提取重水 提取重水的方法有 法、 法、 法和法，其中常用的一種是 ，交換按下列反應(yīng)進(jìn)行： ，重水D2O可作原子反應(yīng)堆的中子減速劑和傳熱介質(zhì)(重水堆)。蒸餾蒸餾電解電解化學(xué)交換化學(xué)交換吸附吸附硫化氫硫化氫水雙溫交換法水雙溫交換法H2O(l)HDS(g)=HDO(l)H2S(g) 一、海水提溴海水提溴的主要反應(yīng)原理和工藝流程如何？ 師生互動 【提示】(1)主要反應(yīng)原理：Cl22Br

3、=Br22Cl (2)工藝流程溴的吸收富集方法有哪些？舉例說明。 師生互動 【提示】溴的吸收富集 (1)純堿吸收法：海水中的溴離子被氧化為溴單質(zhì)后，用熱空氣或水蒸氣吹出，通過Na2CO3溶液使溴富集后，再將得到的溶液用稀硫酸酸化，用有機(jī)溶劑萃取溴單質(zhì)。發(fā)生反應(yīng)： 3Br23Na2CO3= 5NaBrNaBrO33CO2 5NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2O (2)SO2吸收法：用空氣吹出的溴和大量的空氣混合在一起，不易分離，用還原劑SO2吸收后，再用氯氣氧化HBr即得到溴單質(zhì)。(2009年天津高考)海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列

4、。從海水中提取食鹽和溴的過程如下： (1)請列舉海水淡化的兩種方法：_、_。 (2)將NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、_、_或H2、_。 (3)步驟中已獲得Br2，步驟中又將Br2還原為Br，其目的為_。 (4)步驟用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_，由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護(hù)外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是 _。 (5)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了解從工業(yè)溴中提取純溴的方法，查閱了有關(guān)資料，Br2的沸點(diǎn)為59 ，微溶于水，有毒性和強(qiáng)腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后，繪制了如下裝置簡圖： 請你參與分析討論： 圖中儀器B的名稱：_。 整套實(shí)驗(yàn)裝置中

5、儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因?yàn)開。 實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵條件：_。 C中液體產(chǎn)物顏色為_，為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應(yīng)后，再進(jìn)行的分離操作是_。 【答案】(1)蒸餾法、電滲析法、離子交換膜法(任意兩種) (2)Cl2NaOHNaClO (3)富集溴元素 (4)Br2SO22H2O= 4HSO422Br 強(qiáng)酸對設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕 (5)冷凝管 Br2腐蝕橡膠 控制溫度計(jì)b的溫度，并收集59 時的餾分 深紅棕色分液(或蒸餾) 【點(diǎn)評】本題綜合考查了利用海水制取Cl2、Br2等物質(zhì)的反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?1.(1)向

6、溴化鈉溶液中通入適量氯氣，產(chǎn)生的現(xiàn)象是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_；向碘化鉀溶液中加入適量溴水，產(chǎn)生的現(xiàn)象是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 (2)由上述兩個化學(xué)反應(yīng)可知，氯氣、溴、碘三種單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系是_；這樣的化學(xué)反應(yīng)原理，在海水的綜合利用中的應(yīng)用是_。 (3)下列海產(chǎn)品中可以考慮用于工業(yè)上大量提取碘的是_。 貝殼紫菜魚海帶 【解析】Cl2與NaBr、Br2與KI反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是(1)Cl22NaBr=Br22NaCl，(2)Br22KI=2KBrI2，Br2、I2的水溶液分別呈橙色、紫褐色。在反應(yīng)(1)中Cl2是氧化劑，Br2是氧化產(chǎn)物，故氧化性Cl2Br2；在反應(yīng)(2)中Br2是氧化

7、劑，I2是氧化產(chǎn)物，故氧化性Br2I2。以適當(dāng)?shù)难趸瘎r、I氧化的化學(xué)反應(yīng)原理可以應(yīng)用于從海水中提取溴和碘。在貝殼、紫菜、魚、海帶中，紫菜和海帶中碘元素的含量較多。 【答案】(1)溶液由無色變?yōu)槌壬獵l22NaBr=Br22NaCl溶液由無色變?yōu)樽虾稚獴r22KI=2KBrI2 (2)Cl2Br2I2從海水中提取溴和碘(3) 二、海水提鎂利用海水資源提取金屬鎂的生產(chǎn)步驟如何？ 學(xué)生交流 【提示】生產(chǎn)步驟 (1)加熟石灰(2)過濾(3)加鹽酸(4)濃縮、結(jié)晶、脫水、干燥(5)熔融電解海水提鎂的工藝流程和有關(guān)反應(yīng)原理怎樣？ 師生互動 【提示】(1)工藝流程 海水提鎂整個生產(chǎn)過程中涉及到平衡理論

8、的應(yīng)用問題，請你指出并加以闡述。 師生互動 【提示】工業(yè)生產(chǎn)中平衡原理的應(yīng)用 (1)沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用 向海水中加入沉淀劑Ca(OH)2，由于c(OH)增大，Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，則最大程度地將Mg2轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀。 向Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸，使沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2溶解。 (2)水解平衡原理的應(yīng)用 在MgCl26H2O脫水變?yōu)镸gCl2時，由于MgCl22H2OMg(OH)22HCl水解平衡的存在，提供HCl氣體環(huán)境，增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免了Mg(OH)2的生成。以鹵水為原料，用下列方法制取鎂，其中可行的是() A直接

9、電解鹵水在陰極得鎂 B向鹵水里加鈉可置換出鎂 C鹵水與石灰水混合，過濾，洗滌，取沉淀煅燒得氧化鎂，用氫氣還原氧化鎂得鎂 D鹵水與石灰水混合，過濾，洗滌，取沉淀加鹽酸溶解得MgCl2溶液，將溶液加熱蒸發(fā)濃縮，再冷卻結(jié)晶，晶體在氯化氫氣氛中加熱脫水得無水MgCl2。電解熔融MgCl2得鎂 【解析】A項(xiàng)電解，陰極生成H2；B項(xiàng)中Na首先與水反應(yīng)，不能置換出Mg；C項(xiàng)中H2不能把Mg還原出來；所以只有D合理。 【答案】D 【點(diǎn)評】海水提鎂工業(yè)中：為提高反應(yīng)中Mg2的濃度，將海水濃縮或用提取食鹽后的鹽鹵。 電解熔融MgCl2生成的Cl2可用于制鹽酸，循環(huán)使用，節(jié)省成本。 所得Mg(OH)2沉淀中含有的C

10、aSO4雜質(zhì)在加鹽酸前應(yīng)除去，以保證MgCl2的純度。 2.海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示： (1)若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 _。 用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl26H2O時，能得到無水MgCl2，其原因是_。 (2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫出實(shí)驗(yàn)步驟。 _ _。 (3)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的： 溶解時：_。 過濾時：_。 蒸發(fā)時：_。 【解析

11、】本題以無機(jī)物和電解原理為載體，較全面地考查了基本概念，基本原理，元素化合物和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)內(nèi)容，思維要求較高，考查了學(xué)生的推理能力、綜合應(yīng)用能力和實(shí)驗(yàn)操作能力。 (1)海水提取鎂的關(guān)鍵是制得無水MgCl2，由于MgCl2為強(qiáng)酸弱堿鹽，故MgCl26H2O晶體加熱脫水時，因Mg2的水解不能得到無水MgCl2，工業(yè)生產(chǎn)中通常采用的方法是在不斷通入干燥HCl氣流的條件下加熱脫水，以抑制Mg2的水解。 (2)除去Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2時，可根據(jù)Mg(OH)2與Ca(OH)2溶解度的差異，向混合物中加入MgCl2溶液，使溶解度相對較大的Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的Mg(OH)2和易溶的

12、CaCl2而除去。 (3)實(shí)驗(yàn)室中玻璃棒的主要用途為：攪拌，目的是加快物質(zhì)的溶解，或使物質(zhì)混合均勻；當(dāng)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶操作時目的是防止因局部過熱而導(dǎo)致液滴或晶體飛濺。引流，目的是使液體沿玻璃棒流入接收儀器中，防止外灑，如：過濾、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等。 海水中溶存著80多種元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的開發(fā)價值。據(jù)計(jì)算，每立方千米海水中含3 750萬噸固體物質(zhì)，其中除了氯化鈉約3 000萬噸外，鎂約450萬噸，鉀、溴、碘、釷、鉬、鈾等元素也不少。若把這一立方千米海水中的物質(zhì)提煉出來，其價值約等于10億美元。目前海水提鎂和提溴在國外已形成產(chǎn)業(yè)。海水提鉀、 碘、鈾、重水等尚處于研究階

13、段。 我國對海水化學(xué)元素的提取都有 一些研究，已列為未來的發(fā)展產(chǎn) 業(yè)。 研究性學(xué)習(xí)海水中提取碘的實(shí)驗(yàn)探究 海帶中含有豐富的碘元素，其主要的存在形式為化合態(tài)(有機(jī)碘化物)。經(jīng)灼燒后，灰燼中的碘可轉(zhuǎn)化為能溶于水的無機(jī)碘化物。碘離子具有較強(qiáng)的還原性，可被一些氧化劑氧化生成碘單質(zhì)。例如，H2O22H2I=I22H2O，生成的碘單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度大約是其在水中溶解度的85倍，且四氯化碳與水互不相溶，因此可用四氯化碳把生成的碘單質(zhì)從水溶液中萃取出來。 1從海水可獲得的在常溫下為液體的單質(zhì)是() AMgBK CBr2 DI2 【解析】本題主要考查海洋中的元素及物質(zhì)存在的狀態(tài)，海水中除含H、O兩種元素外

14、，還含有Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等元素，顯然可制取所要求的4種單質(zhì)，其中只有Br2單質(zhì)為液體，故本題答案為C。 【答案】C 2某實(shí)驗(yàn)室僅有如下儀器或用具：燒杯、鐵架臺、鐵圈、三腳架、漏斗、分液漏斗、石棉網(wǎng)、酒精燈、玻璃棒、量筒、蒸發(fā)皿、圓底燒瓶、火柴、冷凝器、錐形瓶，從缺乏儀器或用具的角度看，不能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是() A蒸發(fā) B萃取 C液體過濾 D制蒸餾水 【解析】缺乏濾紙，無法做成過濾器，故不能進(jìn)行液體過濾。 【答案】C 【解析】本題要求我們既要知道鎂是由電解熔融的氯化鎂得到的，還要知道生產(chǎn)中從海水中提取氯化鎂的途徑及原料的合理使用，即利用海邊富有的貝殼資源生產(chǎn)

15、氫氧化鈣以變廢為寶。 【答案】D 4為了探索月球上是否有生命存在的痕跡，需要分析月球巖石中是否包藏有碳?xì)浠衔铩?當(dāng)然這僅僅是探索的第一步)。科學(xué)家用氘鹽酸(即DCl)和重水(D2O)溶液處理月球的巖石樣品，對收集的氣體加以分析。結(jié)果只發(fā)現(xiàn)有一些氣體狀態(tài)的碳氘化合物。這個實(shí)驗(yàn)不能用普通鹽酸的理由是() A普通鹽酸的酸性太強(qiáng) B普通鹽酸具有揮發(fā)性 C普通鹽酸無法和巖石中的碳化物反應(yīng) D無法區(qū)別巖石中含有的是碳化物還是碳?xì)浠衔?【解析】此處用DCl和D2O的目的，是利用D區(qū)別于H，便于區(qū)別月球巖石中含有碳化物還是碳?xì)浠衔?。故選D。 【答案】D 5溴的氧化性介于氯和碘之間，利用這一性質(zhì)解決下面的

16、問題。 (1)你認(rèn)為：將含有下列哪種分子或離子的試劑加入到含有Br的溶液中，可以將Br氧化為Br2() AI2 BI CCl2 DCl (2)如果把氯氣緩慢地通入含有相同物質(zhì)的量濃度的Br、I的混合溶液里，_先被氧化，原因是_ _。 (3)把濾紙用淀粉和碘化鉀的混合溶液浸泡，晾干后就是實(shí)驗(yàn)室常用的淀粉碘化鉀試紙。這種試紙潤濕后遇到氯氣發(fā)生的變化是_， 原因是_。 【解析】(1)因?yàn)檠趸訡l2Br2，所以Cl2可以氧化Br； (2)因?yàn)檠趸訡l2Br2I2，所以還原性：ClBrBr (3)試紙變藍(lán)色Cl2將I氧化成了I2，I2與淀粉作用變藍(lán)色 6海水中鎂的總儲量約為2.11015t，目前世界

17、上60%的鎂來自海水。工業(yè)規(guī)模海水提鎂的流程如下圖所示： 試回答下列問題： (1)海水提鎂的過程中、反應(yīng)的化學(xué)方程式： _， _。 (2)由氯化鎂溶液制取無水氯化鎂固體，其操作過程是_。 (3)為了使MgSO4，完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，則加入的生石灰須過量，然后分離得Mg(OH)2沉淀，考慮Ca(OH)2溶解度，應(yīng)該用_法分離。 (4)金屬鎂、鋁的工業(yè)冶煉方法既有相似之處，又有不同之別，下表是氧化鎂和氯化鎂的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)： 工業(yè)上煉鎂采用電解熔融氯化鎂，而冶煉鋁則用電解熔融的Al2O3，其原因是_ _。物質(zhì)物質(zhì)氧化鎂氧化鎂氯化鎂氯化鎂熔點(diǎn)熔點(diǎn)()2 852714沸點(diǎn)沸點(diǎn)()3 6001 412

18、 【解析】(1)貝殼的主要成分是CaCO3，高溫CaCO3分解生成CaO和CO2，CaO與H2O生成的Ca(OH)2又與Mg2生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加HCl在一定條件下生成無水MgCl2，電解MgCl2(熔融)在陰、陽極上分別得Mg和Cl2。 (2)對MgCl2溶液加熱蒸發(fā)得到MgCl26H2O，由于MgCl26H2O在受熱條件下易水解，為防止水解應(yīng)在HCl氣氛中加熱脫水轉(zhuǎn)化為無水MgCl2。 (3)因?yàn)镃a(OH)2的溶解度是隨溫度升高而降低，為了減少Ca(OH)2與Mg(OH)2共沉，所以在低溫下過濾，所得Mg(OH)2純度較高。 (4)AlCl3是共價化合物，熔化后不導(dǎo)電，故可電解熔化的Al2O3得鋁單質(zhì)；而從表可看出MgO的熔點(diǎn)較MgCl2高，雖然電解兩種物質(zhì)均可得到單質(zhì)鎂，但熔化MgO比MgCl2消耗更多的能量，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，一般多用電解熔融MgCl2法制Mg。