11-12版高中化学全程学习方略配套课件：3.4海水中的元素（鲁科版必修1）

(共141张PPT)
【典例1】(双选)海水中含氯化镁，是镁和氯气的重要来源之一，从海水中提镁，可按如下步骤进行：
①把贝壳制成石灰乳；
②在引入的海水中加入石灰乳反应，沉降、过滤、洗涤沉淀物；
③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；
④将得到的产物熔融后电解。
下列关于提取镁的说法正确的是
A.此法的优点之一是原料来源丰富
B.进行步骤①②的目的是从海水中提取氯化镁
C.以上提取镁的过程中涉及的反应类型有3种
D.第④步电解时会产生氯气
【思路点拨】海水提镁流程：
【自主解答】选A、D。步骤①②的目的是为了得到氢氧化镁；提取镁的过程中贝壳煅烧是分解反应，氧化钙与水反应是化合反应，氢氧化钙与氯化镁反应是复分解反应，电解氯化镁是氧化还原反应，共四种反应类型。
【互动探究】1.为什么把贝壳制成石灰乳而不是石灰水？
提示：石灰水浓度太小，不利于氯化镁转化成氢氧化镁。
2.实验室中如何洗涤沉淀
提示：向漏斗中加少量蒸馏水至没过沉淀，滤干后重复操作2～3次。
【变式训练】某化学兴趣小组设计了四种从海水中提取镁
单质的工业流程，你认为合理的是( )
A.海水 Mg(OH)2 Mg
B.海水 MgCl2 Mg
C.海水 Mg(OH)2 Mg
D.海水 Mg(OH)2 MgCl2 Mg
NaOH
通电
蒸发
通电
石灰乳
通电
石灰乳
盐酸
通电
【解析】选D。海水蒸发得到多种盐的混合物，包括氯化钠、氯化钙、氯化镁等；海水中加入碱可生成氢氧化镁，石灰乳比氢氧化钠廉价得多，所以应选择石灰乳；欲电解氢氧化镁，须先加热，而氢氧化镁受热易分解，生成氧化镁，氧化镁熔点很高，很难熔融；氯化镁熔点较低，电解熔融氯化镁节约成本。
【典例2】(2010·北京高考改编)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生的黄绿色气体是_______________________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是__________。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是_______________。
(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是
_______________________________________________。
(5)过程Ⅲ实验的目的是___________________________。
【思路点拨】解答本题注意以下两点：
【自主解答】(1)A中KMnO4氧化浓盐酸产生的黄绿色气体是
Cl2。
(2)圆底烧瓶上部的淀粉KI试纸是为了验证氯气的氧化性强
于碘，Cl2+2I-====2Cl-+I2，实验现象是淀粉KI试纸变蓝。
(3)B中是NaBr溶液，Cl2氧化Br-，离子反应是：
Cl2+2Br-====2Cl-+Br2。
(4)球形漏斗C中的NaBr溶液，被氯气氧化生成单质溴，将
其放下和下面的KI溶液发生反应，便可验证。即打开活塞
b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置
后CCl4层溶液变为紫红色。
(5)过程Ⅲ实验的目的是确认C的黄色溶液中无Cl2，否则
Cl2也能氧化KI溶液，对溴置换碘的实验造成干扰。
答案：(1)Cl2 (2)淀粉KI试纸变蓝
(3)Cl2+2Br-====2Cl-+Br2
(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后CCl4层溶液变为紫红色
(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
【互动探究】(1)KMnO4与MnO2都能氧化浓盐酸制取Cl2，哪个氧化性更强？
提示：KMnO4。MnO2与浓盐酸反应制取Cl2需在加热条件下才能进行，而KMnO4与浓盐酸在常温下即可反应制取氯气。
(2)图中浸有氢氧化钠溶液的棉花的作用是什么？
提示：吸收多余的氯气。
【变式训练】已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是( )
【规范解答】选A。各处发生的反应及现象分别为：
①KClO3+6HCl(浓)====KCl+3Cl2↑+3H2O，产生黄绿色气体
②2NaBr+Cl2====2NaCl+Br2，Br2溶于水显橙色
③2KI+Cl2====2KCl+I2，I2遇淀粉变蓝色
④Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O，两种盐的水溶液都无颜色，故棉球显白色。
【典例1】如图是工业电解饱和食盐水的有关框图，其中，E是“84”消毒液的有效成分， F可以循环利用水已略去。
请回答：
(1)写出B、E、F、G的化学式。
B：_____；E：_____；F：_____；G：_____。
(2)电解饱和食盐水时的氧化剂是_____，每产生标准状况下2.24 L的氯气，转移电子的物质的量是_____。
(3)写出下列反应的离子方程式。
D+E→G：________________________________。
B+C→E+F：_______________________________。
【思路点拨】解答本题应注意以下两点：
【自主解答】电解饱和食盐水的反应为：2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH，氧化剂是水，每产生1 mol Cl2转移
2 mol电子，产生0.1 mol Cl2转移0.2 mol电子；Cl2与
NaOH反应：Cl2+2NaOH====NaClO+NaCl+H2O,Cl2与H2反应：
Cl2+H2 2HCl;HCl与NaClO反应生成具有强氧化性的
HClO,因此：A为H2，B为Cl2，C为NaOH，D为HCl，E为
NaClO，F为NaCl，G为HClO。
点燃
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通电
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答案：(1)Cl2 NaClO NaCl HClO
(2)H2O 0.2 mol
(3)H++ClO-====HClO
Cl2+2OH-====Cl-+ClO-+H2O
【互动探究】1.工业电解饱和食盐水需将得到氯气的阳极室与得到氢气和氢氧化钠的阴极室分开，为什么？
提示：氯气与氢气混合易反应引起爆炸，且氯气可与氢氧化钠反应。
2.B+C→E+F的反应中，每有1 mol B参加反应，能转移多少摩尔电子？
提示：在Cl2+2NaOH====NaClO+NaCl+H2O的反应中，Cl2既是氧化剂又是还原剂，1 mol Cl2反应时转移1 mol电子。
【典例2】下列说法不正确的是
A．(2010·浙江高考)从碘水中提取单质碘时，不能用无水乙醇代替CCl4
B．(2010·广东高考)进行如图一操作后，实验现象为：液体分层，下层呈无色
C．(2010·重庆高考)利用如图二装置可以分离CCl4和水
D.(2008·江苏高考)用溴水可鉴别苯、乙醇、四氯化碳
【思路点拨】解答本题要注意以下三点：
【自主解答】选B。A项，乙醇与水互溶，故不能用无水乙醇代替CCl4，A正确；B项，CCl4的密度比水大，液体分层后下层呈紫红色，故B错；C项，CCl4和水可以用分液漏斗进行分离，分液漏斗的下部紧靠烧杯内壁，C项正确；D项，苯与四氯化碳都不溶于水，且能萃取溴水中的溴，苯层在水层上方，四氯化碳层在水层下方，而乙醇与水互溶，所以可用溴水鉴别它们，D正确。
【互动探究】(1)A项能否用苯代替CCl4？如果能，现象是否相同？
(2)水和硫酸的密度不同，利用C选项中的装置能否将二者分离？
提示：(1)能用苯代替CCl4，因为苯的密度比水小，所以分层后上层呈紫红色。
(2)水和硫酸的密度虽然不同，但是二者互相溶解，所以不能用C选项中的装置将二者分离。
【变式训练】某化学课外小组以海带为原料制取少量碘水，现用四氯化碳从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液。其实验可分为如下各步：
A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；
B．把50 mL碘水和15 mL四氯化碳加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；
C．检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；
D．倒转漏斗振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；
E．旋开活塞，用烧杯接收下层溶液；
F．从分液漏斗上口倒出上层溶液；
G．将分液漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准分液漏斗口上的小孔；
H．静置，分层。
就此实验完成下列填空：
(1)正确操作步骤的顺序是(用上述各操作的编号字母填写)：_____→_____→_____→ A → H→_____→E→F
(2)D步骤为什么要旋开活塞放气？_______________；
(3)写出上述E步骤的操作的注意事项：___________；
(4)写出上述G步骤的操作的目的：_______________；
(5)能选用CCl4从碘水中萃取碘的原因是__________；
下列物质，不能作为从碘水中萃取碘的溶剂的是_____
A.汽油 B.苯 C.酒精
【解析】(1)题中给出了8个步骤，后5个步骤的顺序已给出了其中四个：A → H →_____→ E → F，只要考虑到静置，分层后才能分液，操作顺序应为A → H →G→ E → F。前三个步骤为：查漏 → 装液 → 振荡，即C → B → D。
(2)振荡分液漏斗时，可能会产生气体，导致漏斗内压强过大而发生危险。
(3)操作时要注意使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁；当下层液体流尽时要及时关闭活塞，防止上层液体流入烧杯中。
(4)为保证分液漏斗内液体顺利流出，在进行分液操作时应注意漏斗内部应与外界大气相通。
(5)萃取剂的选择原则是两种溶剂不互溶，且要提取的物质在萃取剂中的溶解度应远大于在原溶剂中的溶解度。
答案：(1)C B D G
(2)防止分液漏斗内压强过大而发生危险
(3)使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁；当下层液体流尽时要及时关闭活塞，防止上层液体流入烧杯中
(4)使分液漏斗内与大气相通，以保证进行E操作时漏斗里的液体顺利流出
(5)四氯化碳与水既不反应也不互溶，且碘在四氯化碳中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 C
【典例】海水资源的利用将走综合开发的道路，一次提取海水，同时提取多种物质。如图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题：
(1)为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙，可将粗盐
溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是
_____(填序号)。
①过滤 ②加过量NaOH溶液 ③加适量盐酸
④加过量Na2CO3溶液 ⑤加过量BaCl2溶液
(2)从海水中提取镁时，首先利用海边贝壳获得石灰乳，然
后往苦卤中加石灰乳使镁沉淀出来，再经过一系列处理，
最终得到单质镁。在海水提镁的过程中，不可能发生的反
应类型是_____。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
(3)向含有NaBr和NaI的混合溶液中通入过量氯气充分反应
后将溶液蒸干，并灼烧所得物质，最后剩余的固体是____。
【错因剖析】
【标准答案】(1)②⑤④①③或⑤②④①③
(2)C (3)NaCl
1.下列属于海水中的微量元素的是( )
①Cl ②Na ③Br ④I ⑤Mg ⑥U
A.①②⑤ B.④⑥
C.①②③④ D.③④⑤⑥
【解析】选B。每升海水中含量低于1 mg的元素称为海水中的微量元素。海水中的微量元素有Li、I、U等。
2.镁条在下列气体中能燃烧的是( )
①Cl2 ②O2 ③He ④CO2
A.①② B.②④
C.①②④ D.①③④
【解析】选C。Mg在点燃时与CO2、Cl2、O2都能反应。
3.下列关于镁的叙述中，正确的是( )
A.在空气中镁燃烧时发出耀眼的白光
B.由于镁跟空气中的氧气反应，所以镁必须密封保存
C.镁不能跟水反应
D.镁能与稀硝酸反应产生氢气
【解析】选A。镁跟空气中的氧气反应生成致密的氧化物薄膜，阻止内部金属进一步反应，不必密封保存；镁能跟热水反应；镁能与稀硝酸反应但不产生氢气，而是产生一氧化氮。
4.下列各选项中的两种物质，能用淀粉碘化钾试纸鉴别的是( )
A.溴水和碘水 B.盐酸和稀硫酸
C.溴水和稀盐酸 D.浓硝酸和氯水
【解析】选C。溴水、氯水和浓硝酸都可与碘化钾反应生成碘单质使淀粉碘化钾试纸变蓝。盐酸和稀硫酸不能使淀粉碘化钾试纸变蓝。
5.镁在空气里点燃可以燃烧，放出大量的热并发出耀眼的白光，生成白色的氧化镁，同时，镁在这样的高温条件下，还可与空气中的另一种主要成分反应，生成少量的物质A，气体C能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝。已知A有下列一系列变化：
(1)写出A、C、D的化学式：
A______、C______、D______。
(2)写出下列变化的化学方程式：
①___________________________________，
②___________________________________。
【解析】镁在空气中燃烧时，主要是和氧气反应生成MgO，还可以和氮气反应生成Mg3N2，所以A为Mg3N2。Mg3N2和盐酸反应得到的溶液B中一定含有Mg2+和Cl-，所以沉淀D一定是Mg(OH)2，能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，NH4+能够和NaOH溶液反应放出NH3，所以溶液B中还含有NH4+，即溶液B为MgCl2和NH4Cl的混合溶液。
答案：(1)Mg3N2 NH3 Mg(OH)2
(2)①Mg3N2+8HCl====3MgCl2+2NH4Cl
②MgCl2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaCl、
NH4Cl+NaOH NaCl+H2O+NH3↑
△
====
6.海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(1)由上述步骤中可知，海带中含有的碘元素的主要存在形式是_____。
(2)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架、泥三角外，还需要用到的实验仪器是_____(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。
A.烧杯 B.表面皿 C.坩埚 D.酒精灯 E.干燥器
(3)检验海带中是否含有碘元素，可以在步骤④后进行，检验时可用的试剂是___________。
(4)步骤⑤所用的主要仪器是______。步骤③的实验操作名称是______；
(5)①～⑥操作中，使用玻璃棒的是______。(填序号)
【解析】利用I2遇淀粉变蓝检验。分液的主要仪器为分液漏斗。物质的分离方法是：固液分离用过滤，液液不互溶用分液。使用玻璃棒的操作是②浸泡(溶解)，③过滤。
答案：(1)I-
(2)C、D (3)淀粉
(4)分液漏斗 过滤 (5)②③
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1.镁在CO2气体中燃烧说明( )
A.CO2是一种强氧化剂
B.CO2不能作灭火剂
C.燃烧不一定都需要氧气
D.酸性氧化物都能跟金属镁起反应
【解析】选C。燃烧是指剧烈的发光放热的化学反应，燃烧不一定有O2参加。
2.近年来，关于绿色的新概念不断产生，如绿色食品、绿
色能源、绿色化学等，绿色化学要求从经济、环保和技术
上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列
四个方案中，你认为可行且符合“绿色化学”要求的方案
是( )
A.Mg Mg(NO3)2
B.Mg MgCl2 Mg(OH)2 Mg(NO3)2
C.Mg MgO Mg(NO3)2
D.Mg MgSO4 Mg(NO3)2
硝酸
Cl2
NaOH
稀硝酸
O2
稀硝酸
浓硫酸
Ba(NO3)2溶液
【解析】选C。A项，镁跟硝酸反应生成氮的氧化物；B项，反应物中的氯气有毒。D项，镁跟浓硫酸反应生成二氧化硫，既产生污染又浪费原料。
3.(2011·合肥高一检测)欲将固体碘与食盐的混合物分离开，最好的方法是( )
A.溶解、过滤
B.溶解、过滤、蒸发
C.溶解、加AgNO3，过滤
D.加热升华
【解析】选D。固体碘加热可以升华，这是分离固体碘和其他固体物质的最简单有效的方法。
4.(双选)鉴别Cl-、Br-、I-可以选用的试剂是( )
A.碘水、淀粉溶液 B.氯水、四氯化碳
C.溴水、汽油 D.硝酸银溶液、稀硝酸
【解析】选B、D。Cl-、Br-、I-都与Ag+生成沉淀且不溶于稀硝酸，但沉淀颜色不同，可以以此鉴别；加氯水、四氯化碳，观察四氯化碳层的颜色变化，也可鉴别。
5.镁是制造飞机的原料之一，某飞机的材料是Mg-Al合金。某课外活动小组得到了制造这种飞机的边角料，欲对其进行研究。如果将10.0 g这种材料放入足量的稀硫酸中预计可收集到的气体在标准状况下的体积可能是( )
A.9.33 L B.12.4 L
C.10.0 L D.16.8 L
【解析】选C。极值法。若10.0 g材料全是Mg，生成H2 9.33 L，若10.0 g材料全是Al，生成H2 12.4 L，实际生成的氢气应介于9.33～12.4 L之间，故选C。
【方法技巧】极值法的应用
极值法是采用极限思维方式解决一些模糊问题的解题技巧，多应用在数据不足的计算题或混合物组成判断的题目中。极值法解题的关键在于紧紧扣住题设的可能，选好极端假设的落点，将题设假设为问题的两个极端，然后依据有关化学知识确定所需反应物或生成物的量，进行判断分析求得结果。
极值法解题有三个基本的思路：(1)把混合物假设成纯净物；(2)把可逆反应假设为向左或者向右进行完全的反应；(3)把平行反应分别假设成单一反应。
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6.(9分)海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。
(1)目前国际上实用的“海水淡化”主要方法之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏是_____(填“物理变化”或“化学变化”)；
(2)工业上利用电解饱和食盐水可制得氢气、氯气、烧碱等重要化工产品，又称为“氯碱工业”。电解饱和食盐水的化学方程式为_______；
(3)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：
试写出④的化学反应方程式________________________。
【解析】蒸馏只是物质的状态发生变化，是物理变化；盐酸和亚硫酸氢钠的反应属于复分解反应。
答案：(1)物理变化
(2)2NaCl+2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)NaHSO3＋HCl====NaCl＋SO2↑＋H2O
通电
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7.(11分)(2011·临沂高一检测)从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水几项综合利用的示意图。
试回答下列问题：
(1)写出用海滩上的贝壳制取Ca(OH)2的化学方程式：
_________________________________________________。
(2)写出电解熔融氯化镁制取镁的化学方程式：________。
(3)将电解生成的氯气通入氢氧化钠溶液中可得到一种消毒液，写出反应的化学方程式：_______________________。
(4)从经济效益角度看，该化工厂的厂址应选择在_____。
【解析】贝壳的主要成分是碳酸钙，煅烧碳酸钙可制得氧化钙，氧化钙与水反应即可制得氢氧化钙；Cl2与NaOH反应可制得具有漂白作用的NaClO；该工厂需用到大量海水，所以从经济效益角度看厂址应选在海边。
答案：(1)CaCO3 CaO+CO2↑，
H2O +CaO====Ca(OH)2
(2)MgCl2(熔融) Mg + Cl2↑
(3)2NaOH+Cl2====NaCl +NaClO +H2O
(4)海边
高温
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通电
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8.(10分)(挑战能力)某化学兴趣小组在探究卤素单质的氧化性的实验中发现，在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。原因是什么？Br2能否氧化Fe2+ Fe3+与Br2谁的氧化性更强？
(1)甲同学认为：Br2不能氧化Fe2+、Fe3+的氧化性大于Br2,产生上述现象的原因不是因化学反应所致，溶液呈黄色是含_____(填化学式，下同)所致。
(2)乙同学认为：Br2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+的氧化性小于Br2,产生上述现象的原因是因化学反应所致，则溶液呈黄色是含_____所致。
(3)事实证明氧化性：Br2>Fe3+。故在FeCl2中滴入1～2滴溴水，溶液呈黄色。发生反应的离子方程式是__________。
(4)根据上述实验推测，若在溴化亚铁溶液中通入氯气，首先被氧化的离子是__________。
【解析】(1)若不是化学反应所致，黄色应为Br2的颜色。
(2)是化学反应所致，则黄色应是Fe2+被氧化后生成的Fe3+所致。
(3)Br2氧化Fe2+:2Fe2++Br2====2Fe3++2Br-。
(4)因还原性：Fe2+>Br-,所以Fe2+首先被氧化。
答案：(1)Br2 (2)Fe3+
(3)2Fe2++Br2====2Fe3++2Br- (4)Fe2+
现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁
(Mg3N2)。已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg+O2 2MgO；②3Mg+N2 Mg3N2；
③2Mg+CO2 2MgO+C；④ Mg+H2O MgO+H2；
⑤Mg3N2+6H2O====3Mg(OH)2↓+2NH3↑。
可供选择的装置和药品如图所示(镁粉、还原铁粉均已干
燥，装置内所发生的反应是完全的，整套装置的末端与干
燥管相连)。
点燃
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点燃
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点燃
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高温
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(1)连接并检查实验装置的气密性。(2)装药品。
(3)打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置。
(4)通气后，点燃酒精灯。
【思考探究】
(1)空气通入装置A前，应如何处理？
提示：Mg能与O2、CO2、H2O(g)反应，空气中含有这些气体，所以在Mg与N2反应前应先除去空气中的水蒸气、O2和CO2。
(2)仪器连接时，导气管的连接顺序是怎样的？
提示：除去O2、CO2、H2O(g)三种气体时，应先除CO2(D装置)，再除H2O(g)(B装置)，最后除O2(F装置)，仪器连接顺序为：j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)。
(3)A、F装置的酒精灯应先点燃哪个？为什么？
提示：先点燃F处的酒精灯。如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度，氧气不能除尽，会导致O2同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁，故应先点燃F处酒精灯。
(4)请设计一个实验，验证产物是氮化镁。
提示：取适量产物放入试管中，滴加蒸馏水，将润湿的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成。