2022-2023学年苏教版2019高中化学必修1 专题三 第三单元 第2课时　从海水中提取镁、从海带中提取碘（学案+课时对点练 word版含解析）

第2课时　从海水中提取镁、从海带中提取碘
[核心素养发展目标]　1.掌握从海水中提取镁的原理和过程，了解镁的性质及用途。2.掌握从海带中提取碘的原理和过程，掌握加碘盐中碘元素的检验方法，了解碘在生活中的应用。
一、从海水中提取镁
1．镁的存在
自然界中的镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中。
2．镁的提取
(1)工艺流程
(2)相关反应的化学方程式
①分解贝壳制取氢氧化钙：
CaCO3CaO＋CO2↑；
CaO＋H2O===Ca(OH)2。
②沉淀镁离子：
MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2。
③制备氯化镁：
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
④制取金属镁：
MgCl2Mg＋Cl2↑。
3．镁的原子结构与性质
(1)原子结构
(2)物理性质
镁是银白色金属，密度小，易传热，导电，能与铜、铝等金属形成合金。
(3)化学性质
镁是活泼金属，能在O2、N2、CO2中燃烧，可以和酸(如HCl、HNO3等)发生反应。写出下列反应的化学方程式：
4．镁的用途
(1)镁能与铜、铝等金属形成合金。镁合金的密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹和飞机的部件。
(2)氧化镁是白色难溶于水的固体，熔点很高，常用作耐高温材料。
(1)镁在空气中燃烧只能生成MgO(　　)
(2)镁着火时能用干冰灭火器灭火(　　)
(3)沉淀海水中的Mg2＋宜选用廉价的熟石灰(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√
1．海水提取镁的主要流程如下：
下列说法正确的是(　　)
①试剂M是盐酸　②流程中的反应全部都是非氧化还原反应　③操作b只是过滤　④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2　⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量
A．①②③④⑤ B．②③
C．④⑤ D．①④⑤
答案　D
解析　电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应，因此②是错误的；操作b应是蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥，因此③是错误的。
2．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示：
(1)海水提镁要用到海滩上的贝壳。贝壳的作用是_____________________________________，贝壳所经历变化的化学方程式为___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？
写出实验步骤：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)转化为Ca(OH)2，提供反应所需的碱
CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2
(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，滤渣用水洗涤
解析　Mg(OH)2比Ca(OH)2更难溶，在沉淀中加入MgCl2溶液，Ca(OH)2会转化成Mg(OH)2。
二、从海带中提取碘
1．从海带中提取碘的原理
(1)目前工业上并不直接通过海水提取碘(海水中I－的浓度很低)，而是以具有富集碘能力的海藻(如海带等)为原料获取碘。
(2)海带中所含的碘元素在浸泡时以碘离子(I－)的形式进入水中，可选择Cl2、H2O2等氧化剂把浸出液中的碘离子氧化成碘单质，离子方程式分别为2I－＋Cl2===I2＋2Cl－、2H＋＋H2O2＋2I－===I2＋2H2O。
(3)现代工业上也用离子交换法处理含碘离子的溶液以提高碘的提取率。
2．从海带中提取碘的工艺流程
3．加碘盐中碘元素的检验
(1)加碘盐中碘元素的存在形式：IO。
(2)检验原理
在酸性条件下，IO与I－反应的离子方程式：IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，生成的单质碘用淀粉溶液检验，现象是淀粉溶液变蓝。
(3)用试纸和生活中常见的物质检验加碘盐中碘元素存在的方案：
食盐酸性溶液试纸变蓝，证明有碘元素存在。
特别提醒　碘是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素，缺碘会导致甲状腺肿大，食用过多的碘盐或含碘食品，对健康也不利。
(1)工业上是把海水中的碘用氧化剂氧化提取I2(　　)
(2)海带中含有碘，能使淀粉变蓝(　　)
(3)加碘盐中的碘元素被氧化为碘单质后，才能检验(　　)
(4)医用碘酒可用于人体补碘(　　)
(5)用Cl2、H2O2等氧化I－前需先用酸酸化(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答下列问题：
(1)第1步：灼烧。
(2)第2步：I－溶液的获取。操作是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂，下列氧化剂最好选用________(填字母)。
A．浓硫酸 B．新制氯水
C．KMnO4溶液 D．H2O2
理由是________________________________________________________________________。
(4)第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加________，如果溶液________，则证明海带中含碘。
答案　(2)将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤
(3)D　过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染(不会进一步氧化单质碘)
(4)淀粉溶液　变蓝色
1．镁被誉为“国防金属”。金属镁的下列性质中不属于物理性质的是(　　)
A．良好的可塑性 B．良好的延展性
C．良好的导电性、传热性 D．反应中易失去电子
答案　D
2．下表是某加碘盐包装袋上的部分文字说明
配料 氯化钠(NaCl)、碘酸钾(KIO3)
含碘量 (35±15) mg·kg－1(以I计)
食用方法 菜未烧熟不宜加入加碘盐，菜烧熟后加入加碘盐最佳
根据这一说明某学生作出如下判断，其中正确的是(　　)
A．此食盐是纯净物
B．“菜未烧熟不宜加入加碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定
C．“加碘食盐”中的“碘”是指碘单质
D．1 kg此食盐中含碘酸钾(35±15) mg
答案　B
解析　此食盐是混合物，A错误；“菜未烧熟不宜加入加碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定，B正确；“加碘食盐”中的“碘”是指碘元素，不是指碘单质，C错误；1 kg此食盐中含碘元素(35±15) mg，D错误。
3．如图为从海带中提取碘的工业生产流程，下列有关说法错误的是(　　)
A．因海水中蕴藏着极其丰富的碘元素，所以工业上也可以直接用海水来提取碘元素
B．碱化操作时，加入NaOH溶液的目的是在碱性溶液中，可溶性有机物可形成沉淀
C．在实验室进行氧化操作时，加入的氧化剂可以是新制氯水、双氧水等
D．在实验室进行过滤操作时，需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗
答案　A
解析　海水中碘元素富集程度低，目前工业上并不直接通过海水提取碘，而是以具有富集碘能力的海藻(如海带等)为原料获取碘。
4．我国海水资源丰富，开发和利用海水资源是当前科学研究的一个重要项目，下图是海水综合利用的一个方面：
根据上述流程图，回答下列问题：
(1)①加入的试剂是_______________________________________________________，有关的离子方程式为_____________________________________________________________。
(2)写出反应③的化学方程式：____________________________________________________。
(3)为了合理利用资源，有人提出利用④中的副产物生产漂白粉的方案，你认为此方案可行吗？如果可行，写出化学方程式，如果不可行，说明理由。
答案　(1)Cl2　2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
(2)Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
(3)可行。2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
解析　(1)通入Cl2把Br－氧化成Br2。(2)先推断出②是Mg(OH)2，然后写化学方程式。(3)可利用④中产生的Cl2和Ca(OH)2反应生产漂白粉。
题组一　镁的提取
1．(2021·石家庄二中高一月考)从海水中提取镁，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，沉降，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，蒸发结晶，干燥产物；④将产物熔融后电解。下列关于提取镁的说法不正确的是(　　)
A．此法的优点之一是原料来源丰富
B．进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2
C．以上提取镁的过程中没有涉及氧化还原反应
D．步骤④电解时，产生的氯气可用于制取盐酸，循环利用
答案　C
2．工业上制取镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却，下列可作冷却剂的是(　　)
A．CO2 B．空气 C．H2O D．H2
答案　D
解析　Mg具有强还原性，可与CO2、O2、H2O(g)、N2反应。
3．在从海水中提取金属镁的过程中，下列化学反应不会涉及的是(　　)
A．MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
C．Mg(OH)2MgO＋H2O
D．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
答案　C
4．海水的综合利用可以制备氯化钠和镁，其流程如图所示：
下列说法不正确的是(　　)
A．检验母液中是否含氯离子应选用的试剂是硝酸酸化的硝酸银溶液
B．上述流程中的脱水过程属于分解反应
C．上述流程中涉及的变化都属于化学变化
D．上述流程中生成Mg(OH)2沉淀的离子方程式为Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
答案　C
解析　用硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－，A项正确；MgCl2·6H2O脱水生成MgCl2和H2O，属于分解反应，B项正确；流程中的海水蒸发属于物理变化，C项错误；石灰乳属于浊液，氢氧化镁为沉淀，在离子反应中不拆，D项正确。
题组二　镁的性质和用途
5．下列有关镁的说法正确的是(　　)
A．镁燃烧发出耀眼的红光，因此常用来制造信号弹和焰火
B．自然界中的镁主要以单质的形式存在于地壳和海水中
C．镁因具有还原性而作合金来制造火箭的部件
D．电解熔融的MgCl2可得到金属镁
答案　D
6．镁在CO2含量较多的空气里燃烧的产物是(　　)
A．MgO B．MgO和C
C．MgO、Mg3N2 D．MgO、Mg3N2 和C
答案　D
解析　镁能与氧气反应生成氧化镁，与氮气反应生成氮化镁，与CO2反应生成碳和氧化镁，因此镁在CO2含量较多的空气里燃烧的产物是MgO、Mg3N2和C。
7．下列关于镁的叙述正确的是(　　)
A．镁的密度较大、硬度和强度也较大
B．镁不能与水反应放出H2
C．镁制容器可以盛放浓硝酸
D．镁在空气中燃烧产物并不全是MgO
答案　D
题组三　碘的提取与检验
8．实验室从海带灰中提取碘的操作过程中，仪器选用不正确的是(　　)
A．称取5.0 g左右的干海带——托盘天平
B．灼烧干海带至完全变成灰烬——坩埚
C．过滤煮沸后的海带灰和水的混合物——漏斗
D．用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘——长颈漏斗
答案　D
解析　A项，称量固体用托盘天平，正确；B项，灼烧固体在坩埚中进行，正确；C项，过滤操作的主要仪器是漏斗，正确；D项，萃取需要在分液漏斗中进行，错误。
9．海藻中含有丰富的、以离子形式存在的碘元素。下图是实验室从海藻里提取碘的流程中的一部分。
下列判断正确的是(　　)
A．步骤①③的操作分别是过滤、萃取
B．可用淀粉溶液检验步骤②的反应是否进行完全
C．步骤③中加入的有机溶剂是四氯化碳或乙醇
D．步骤④的操作是过滤
答案　A
解析　通过过滤除去海藻灰悬浊液中难溶性杂质而得到含有I－的溶液，向该溶液中通入Cl2将I－氧化为I2，经萃取、分液、蒸馏等操作后即得晶体I2，A正确、D错误；淀粉是用来检验是否有碘单质生成的，不能检验碘离子是否完全转化为碘单质，B错误；乙醇与水互溶，C错误。
10．从海带中提取碘单质的工艺流程如下，下列关于海带制碘的说法错误的是(　　)
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2
A．实验室灼烧干海带在坩埚中进行
B．沸水浸泡的目的是使I－充分浸出
C．由滤液获得碘水，发生的离子反应为2I－＋H2O2===I2＋2OH－
D．碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为萃取
答案　C
解析　固体灼烧应在坩埚中进行，A正确；沸水浸泡海带灰的目的是加快I－的溶解，并使之溶解更充分，B正确；用过氧化氢从酸化的海带灰浸出液中提取碘，产物中不会生成氢氧根离子，正确的离子方程式为2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O，C错误；碘易溶于四氯化碳等有机溶剂，碘水中加入CCl4发生萃取，得到I2的CCl4溶液，D正确。
11．下列说法正确的是(　　)
A．从海水中提取溴单质的过程中涉及氧化还原反应
B．从海带中提取碘单质的过程中只涉及复分解反应
C．从海水中提取镁单质的过程中涉及置换反应
D．从海水中提取粗盐的过程中涉及化学反应
答案　A
解析　从海水中提取单质溴，通常是用氯气氧化溴离子为溴单质，然后鼓入热空气或水蒸气，使溴从溶液中挥发出来，冷凝后得到粗溴，涉及氧化还原反应，A项正确；从海带中提取单质碘，主要反应过程是I－I2，涉及氧化还原反应，不涉及复分解反应，B项错误；从海水中提取镁单质，通常将熟石灰加入海水沉淀池中，沉淀出氢氧化镁，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，电解熔融状态的氯化镁制得金属镁，没有涉及置换反应，C项错误；海水蒸发制粗盐的过程是物理变化，D项错误。
12．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是(　　)
A．步骤⑤可将晶体置于HCl气氛中脱水
B．直接电解MgCl2溶液也可以得到镁单质
C．步骤④用到的实验仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、三脚架等
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案　B
13．海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等，如图所示是海水化学资源利用的部分过程。
下列有关说法正确的是(　　)
A．大量含氮、磷等元素的废水排入海洋，易引发赤潮
B．反应③中加入盐酸，离子方程式为H＋＋OH－===H2O
C．在反应④⑤⑥中溴元素均被氧化
D．反应①中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
答案　A
解析　废水中含有大量的氮、磷等元素，排入海洋，易引起赤潮，A项正确；离子方程式中Mg(OH)2不能拆写，B项错误；反应⑤为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，溴元素被还原，C项错误；粗盐提纯的顺序中要注意两点：一是Na2CO3溶液在加入BaCl2溶液后加入，二是盐酸最后加入，D项错误。
14．检验海带中碘元素的实验中，发生如下反应：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。下列对该反应的叙述不正确的是(　　)
A．I2为氧化产物
B．H2O2既作氧化剂又作还原剂
C．氧化性强弱顺序为H2O2＞I2
D．生成1 mol I2时转移2 mol电子
答案　B
解析　，该反应中I2为氧化产物，H2O2作氧化剂，根据氧化性：氧化剂＞氧化产物，所以氧化性：H2O2＞I2；反应中每生成1 mol I2，转移2 mol电子。
15．海带是海洋中的一种褐藻，海带中含有丰富的碘，是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验，操作步骤如下：
①取3 g左右干海带，除去表面杂质，剪碎，用酒精润湿，放在坩埚中灼烧成灰，冷却；
②将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水，搅拌，煮沸2～3 min，使可溶物质溶解，过滤；
③向滤液中滴入几滴硫酸，再加入约1 mL过氧化氢溶液，观察现象；
④取少量上述所得溶液，滴加几滴淀粉溶液，观察现象；
⑤向③剩余的滤液中加入1 mL四氯化碳，振荡静置，观察现象；
⑥向加有四氯化碳的溶液中加入氢氧化钠溶液，充分振荡后，将混合液的下层液体放入指定的容器中。
请回答下列问题：
(1)海带中碘元素的存在形式是________(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”)。
(2)可说明海带中含有碘的现象有___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)操作⑤叫作________，操作⑥的目的是________________________________。
答案　(1)碘离子　(2)步骤④中加入淀粉溶液后变蓝，步骤⑤中下层液体呈紫红色　(3)萃取　回收四氯化碳
16．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到盛有__________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)下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：__________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)石灰乳原料丰富，成本低　(2)MgCl2(或氯化镁)　过滤　洗涤　(3)制备干燥的HCl气体 (4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
解析　(1)工业原料要廉价易得。(3)浓硫酸具有吸水性，浓盐酸具有挥发性，则装置A的作用是制备干燥的HCl气体。