课件44张PPT。第四章 化学与自然资源的开发利用
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
第1课时 金属矿物的开发利用1.了解金属在自然界中的存在形式。
2.掌握金属的冶炼方法。
3.掌握铝热反应原理及实验步骤。
4.了解金属回收和资源保护的意义。
5.认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。一、金属在自然界中的存在形态游离化合二、金属的冶炼
1.冶炼原理:将金属从化合物中还原出来。
2.冶炼方法①:
金属冶炼的常用方法有:
(1)热分解法,如①汞、②银;
(2)电解法,如③钠、④镁、⑤铝;
(3)热还原法,如⑥高炉炼铁、⑦铝热法炼铁;
(4)其他方法,如⑧湿法炼铜、⑨火法炼铜。写出①～⑨的化学方程式:
①_________________,②__________________,
③_________________________,
④________________________,
⑤_____________________________,
⑥_______________________,
⑦_______________________,
⑧____________________,
⑨____________________。Fe+CuSO4====FeSO4+Cu三、金属资源的合理开发利用
1.合理开发利用金属资源的意义:金属矿物资源是_____再生资
源且贮量有限,冶炼过程中会消耗大量能量,也易造成环境污
染。故应合理开发利用金属资源。
2.有效利用金属资源②的途径:
(1)提高金属矿物的_______;
(2)减少金属的使用量;
(3)加强金属资源的_____________;
(4)使用_________代替金属材料。不可利用率回收和再利用其他材料【思考辨析】
1.判断正误:
(1)黄金的冶炼需要热分解法。( )
分析:金在自然界中以游离态存在,无需进行冶炼。
(2)金属阳离子被还原,一定得到金属单质。( )
分析:变价金属元素的最高价阳离子被还原时,可能得到中间价
态的离子,而不一定得到金属单质,如Fe3+可被还原成Fe2+。
(3)金属冶炼的实质是把金属从化合态还原为游离态。( )
分析:金属冶炼的实质是利用氧化还原反应将金属从化合物中
还原出来。××√2.问题思考:
(1)利用CO冶炼铁的反应是置换反应吗?
分析:不是。CO冶炼铁的反应是3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,该反
应不是置换反应。
(2)化学反应4H2+Fe3O4====3Fe+4H2O和3Fe+4H2O====Fe3O4+4H2
在一定条件下都能进行,说明氢气和铁的还原性是不确定的,对
吗?
分析:不对,两个反应的条件是不同的。【知识链接】
①金属冶炼方法与人类使用金属的关系
金属的冶炼方法与金属的活泼性有关,金属越不活泼,越容易冶炼,人类发现和使用得越早,金属越活泼,金属越难冶炼,人类使用得越晚。如约6 000年前人类使用铜,而约200年前才使用铝。
②金属资源利用中的三个问题
a.地球上的金属资源是有限的,不可再生的。
b.金属冶炼技术的提升和创新以及冶炼过程中产生的废水、废气、废渣的处理是合理利用金属资源的重要方面。
c.金属的腐蚀和金属资源的短缺是对人类严峻的挑战。一、金属的活泼性与冶炼方法
1.金属的冶炼原理:金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程,即:Mn++ne-====M。2.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系:3.常用的热还原法:【知识备选】金属冶炼的三个步骤及目的【学而后思】
(1)为什么越活泼的金属,被人类利用得越晚?
提示:因为金属越活泼,其离子的氧化性越弱,就越难被还原,故制取和应用的时间越晚。
(2)选择金属冶炼方法的依据是什么?
提示:选择何种方法冶炼金属,应依据金属在自然界中的存在形态和金属的活动性。
金属冶炼时,金属元素由化合态变为游离态,金属活动性不同,其阳离子得电子能力不同,得电子能力强的,易被还原,可选用加热法或热还原法,得电子能力弱的较难被还原,可用电解法。二、铝热反应
1.铝热反应:
(1)概念:铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。
(2)原理:Al作还原剂,另一种氧化物作氧化剂,用铝将氧化物中的金属置换出来。
(3)铝热剂:铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。
(4)反应特点:
①在高温下进行;②反应迅速并放出大量的热;③新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。2.铝热反应实验:3.铝热反应实验注意事项:
(1)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层,且内层纸漏斗一定要用水润湿,以防高温物质从纸漏斗四周溅出;
(2)要用盛有细沙的蒸发皿接收熔融物,既要防止蒸发皿炸裂,又要防止熔融的液体溅出伤人。【知识备选】类似“铝热法”的金属冶炼方法
其他的金属单质与金属氧化物混合之后点燃,也会发生强烈的氧化还原反应,效果类似于“铝热反应”。其中的金属单质可以是铝、镁、钙、钛,或者是非金属硼、硅,而金属氧化物可以是三氧化二铬、二氧化锰、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化铜和四氧化三铅或者是非金属氧化物二氧化硅、三氧化二硼等。有时这些反应也根据反应中的还原剂而被称为“镁热法”“硅热法”“钙热法”“碳热法”等。【学而后思】
(1)能否用铝热反应冶炼金属镁?
提示:不能,铝热反应的实质是置换反应,利用铝的活泼性置换出较不活泼的金属,镁比铝活泼,只能利用电解法冶炼。
(2)铝热反应中镁带和氯酸钾的作用分别是什么?
提示:镁带燃烧放出大量的热,使氯酸钾分解产生氧气,促使镁带更加剧烈燃烧,产生更多热量,从而使铝热剂在高温下发生反应。类型 一 金属的冶炼?
【典例】(2013·山东高考改编)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是( )
A.Fe2O3 B.NaCl C.Cu2S D.AlCl3【解题指南】解答本题要注意以下两点:
(1)金属的活泼性决定了其冶炼方法;
(2)活泼金属应用电解法冶炼。【解析】选B。排在铝(包含铝)之前的活泼金属应用电解法冶
炼,B正确;由Fe2O3冶炼铁应用热还原法,由Cu2S冶炼铜属火法炼
铜,反应为Cu2S+O2 2Cu+SO2,冶炼铝应电解Al2O3。【变式训练】下列化学方程式,能用于工业上冶炼金属镁的是
( )
A.2Na+MgCl2====2NaCl+Mg
B.MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
C.2MgO 2Mg+O2
D.MgCO3 MgO+CO2↑
【解析】选B。镁是比铝活泼性强的金属,应利用电解法冶炼。【变式备选】从金属被利用的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是( )
①地壳中金属元素的含量 ②金属活动性顺序 ③金属的导电性 ④金属冶炼的难易程度 ⑤金属的延展性
A.①③ B.②⑤ C.③⑤ D.②④【解析】选D。金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后,越容易被还原,用一般的还原方法就能使金属离子还原,人们开发、利用的时间也就越早;金属的位置越靠前,越难被还原,最活泼的金属只能用最强的还原手段(电解)来使金属离子还原,人们开发利用的时间就越晚。类型 二 铝热反应及其应用?
【典例】如图所示进行铝热反应,回答下列问题:
(1)写出该反应的化学方程式: ,反应
中 是氧化剂, 是还原剂,该反
应属于 反应(填四种基本反应类型)。(2)选出该实验的实验现象(填写序号): 。
①镁带剧烈燃烧;②放出大量的热,并发出耀眼的光芒,火星四
射;③纸漏斗的下部被烧穿;④有红热状态的液珠落入蒸发皿内
的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体。
(3)写出下列操作或物质的作用:
内层纸漏斗底部剪一小孔: ;
蒸发皿盛沙: ;
镁带:_ ;
氯酸钾: 。【解题指南】解答本题要注意以下3点:
(1)铝热反应为置换反应,铝置换比其活泼性差的难熔金属。
(2)铝热反应放出大量的热量使难熔金属熔化。
(3)铝热反应中镁使氯酸钾分解,引发铝热反应。【解析】(1)铝热反应为2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3,该反应中
Fe2O3作氧化剂,Al作还原剂。(2)①②③④全为该铝热反应的
现象。(3)铝热反应实验中:①为使熔融物易落下通常在内层纸
漏斗底部剪一小孔;②为防止溅落物炸裂蒸发皿,蒸发皿内盛沙
子;③反应中镁带引起氯酸钾分解;④氯酸钾引发铝热反应。
答案:(1)Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe
Fe2O3 Al 置换 (2)①②③④
(3)使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引起氯酸钾
分解 引发铝热反应【名师点评】讲解本题时应重点强调以下3点:
(1)铝热反应利用了铝的较强的还原性;
(2)铝热反应的现象要围绕反应放出大量的热展开;
(3)了解铝热反应中镁带和氯酸钾的作用。【方法规律】铝热反应试题的分析
在无机框图推断中常出现反应模式: ,且A、C为单
质,B、D是化合物。分析该反应的特点:该反应是置换反应且条
件是高温,可初步确定是铝热反应,且A是铝。再结合其他的条
件确定其他物质。【变式训练】在反应Al+XaOb Al2O3+X中,X不可能的物质
是( )
A.Fe B.Mg C.Cr D.Mn
【解析】选B。该反应的模式是铝热反应,可利用铝热反应冶炼
金属Fe、Cr、Mn等难熔金属,不能冶炼比铝更活泼的金属。【变式备选】用铝热法从下列金属氧化物中制取相应的金属各1 mol,消耗铝的质量最多的是( )
A.Fe2O3 B.V2O5 C.MnO2 D.Cr2O3
【解析】选B。金属冶炼的本质是Mn++ne-====M。消耗铝的质量最多的是生成1 mol该金属得到电子数最多的,可见金属在氧化物中化合价越高,需电子数越多,消耗铝的质量越多。1.(2013·武汉高一检测)不同的金属,其冶炼方法也可能不同,主要原因是( )
A.金属的活动性不同
B.金属在自然界中的分布不同
C.金属在自然界中的存在形式不同
D.金属在自然界中的含量不同
【解析】选A。根据金属的活动性不同,对不同的金属采取不同的冶炼方法,A正确。2.铝热剂中铝的作用是( )
A.催化剂 B.氧化剂 C.还原剂 D.填充剂
【解析】选C。铝热反应的实质就是铝将金属氧化物中的金属还原出来,所以铝热剂中的铝是作还原剂。3.(2013·沈阳高一检测)下列方法中不能从溶有黄金的王水中提取出金的方法是( )
A.萃取 B.用Zn置换 C.用Fe置换 D.电解
【解析】选A。Au不活泼,其提取方法有多种可能。用铁或锌置换或电解的方法都能得到金。4.(双选)下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
A.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.MgO+H2 Mg+H2O
C.Fe3O4 3Fe+2O2↑
D.2HgO 2Hg+O2↑
【解析】选B、C。Na、Mg很活泼,应用电解法冶炼,A正确,B错
误;铁属较活泼金属,可用热还原法,C错误;较不活泼金属汞可
用热分解法,D正确。5.以铝土矿(主要成分氧化铝)、盐酸、氨水为主要原料制备金
属铝,反应原理如下:
Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O,AlCl3+3NH3·H2O====Al(OH)3↓+
3NH4Cl,2Al(OH)3 Al2O3+3H2O,_____________(完成该反
应),并指出该反应中生成标准状况下6.72 L氧气,冶炼出铝的
物质的量是 mol,利用冶炼出的铝在高温下与氧化铁
反应,写出该反应的化学方程式 。【解析】据给出的反应可知最后一步是电解熔融的氧化铝制取
金属铝,化学方程式是2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑,该反应
中生成标准状况下6.72 L氧气,即氧气是6.72 L÷22.4 L·mol-1
=0.3 mol,故冶炼出铝的物质的量是0.3 mol×4÷3=0.4 mol,冶
炼出的铝在高温下与氧化铁反应的化学方程式是2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3。
答案:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 0.4
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 铝热反应产物的实验探究
如图是铝热反应的实验装置图,该反应的化学方程式为
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3。
关于“铝热反应”的现象有这样的描述:
“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”
“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙
中”。(1)已知,Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔点、沸点数据如下:
据此有同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金,该同
学的推测是否合理?请说明理由。
提示:合理。因为Fe的熔点比Al的熔点高,但比Al的沸点低,即
铁熔化时,Al已熔化但并没有气化,因此Fe、Al熔合在一起形成
铁铝合金。(2)实验室欲在常温下溶解此熔融物,能否选用稀硫酸?能否选用浓硫酸或NaOH溶液?请说明理由。
提示:能选择稀硫酸,因为稀硫酸能完全溶解此熔融物,并且不会造成环境污染;不能选择浓硫酸或NaOH溶液,因为浓硫酸会使Fe、Al钝化,NaOH溶液不能溶解单质铁。
(3)请设计一个简单的实验方案,证明所得的块状熔融物中是否含有金属铝。
提示:取适量样品置于试管中,加入NaOH溶液,若有气泡产生,证明熔融物中存在金属铝;若不产生气泡,则证明熔融物中不存在金属铝。课件48张PPT。第2课时 海水资源的开发利用1.了解海水资源及其利用。
2.了解海水淡化的方法,掌握海水的蒸馏。
3.掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐,海水提溴,海带提碘。
4.了解海水综合利用的重要方向。一、海水水资源的利用
1.类型:海水水资源的利用主要包括海水的淡化和海水的循环冷却①。2.海水的淡化:
(1)主要方法:蒸馏法、_________和___________等。
(2)海水的蒸馏:
①主要仪器:A:_________ B:_______ C:_______
②冷凝水的流向:__口进,__口出。
③A中加入碎瓷片的目的是_____________。电渗析法离子交换法圆底烧瓶冷凝器锥形瓶ab防止液体暴沸二、海水化学资源的开发利用
1.海水中的元素:
(1)常量元素(99%):除H、O两种元素外,含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素。
(2)微量元素(1%):常量元素之外的元素,总计含有80多种。
(3)特点:种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度很低。
2.海水制盐:把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到食盐,食盐不但是不可或缺的食品添加剂,还是重要的化工原料②。3.海水提溴、碘:在预先经过酸化的浓缩海水中,用_____氧化
溴离子使之成为单质溴;海水提碘主要是从海带或海藻中提取
碘单质。
4.其他物质和能量:
(1)从海水中提取镁;提取核能开发中的重要原料_________;开
发海洋药物等。
(2)_______、波浪能等是有待开发的新型能源。氯气铀和重水潮汐能【思考辨析】
1.判断正误:
(1)用蒸馏法进行海水淡化是物理变化。( )
分析:蒸馏是利用物质沸点不同进行分离的方法,没有发生化学
变化。
(2)甲状腺肿大的病人应适量多食海带。( )
分析:碘元素缺乏导致甲状腺肿大,海带中含有丰富的碘元素,
因此适当多食用海带能帮助甲状腺肿大的病人康复。√√(3)太阳能是传统能源,潮汐能是新型能源。( )
分析:传统能源是指人们多年来通常使用的能源,如电能,煤、
石油等化石燃料。新能源是指原来没有普遍使用,新开发使用
的能源,如太阳能、风能、潮汐能、核能等。
(4)海水中含有溴元素,不需要经过化学反应即能得到溴单质。
( )
分析:海水中溴元素是以溴离子的形式存在,需要发生氧化反应
才能生成溴单质。××2.问题思考:
(1)海水蒸馏时需要用温度计吗?
分析:不需要,因为蒸馏法淡化海水是使水变为蒸汽,故加热到沸腾即可,无需温度计测量蒸汽的温度。
(2)海带中含有碘,海带能使淀粉溶液变蓝吗?
分析:不能,单质碘能使淀粉溶液变蓝,而海带中含有的碘元素是碘离子。【知识链接】
①海水的循环冷却
据统计,城市用水约80%是工业用水,工业用水中约80%是工业冷
却用水。因此直接利用海水进行循环冷却是解决水资源短缺的
重要途径。
②食盐的工业应用
氯化钠除了食用外,还可作工业原料,如生产烧碱、纯碱、金属
钠及氯气、盐酸、漂白粉等。
如氯碱工业:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑;
制钠和氯气:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。一、海水提溴
1.生产流程图:2.主要过程:【知识备选】用碳酸钠溶液吸收海水中溴的过程
(1)向盛有海水的容器里通入Cl2,使Br-被氧化成Br2。
(2)从溶液底部向上鼓入空气,使液溴变成蒸气跟空气流一起逸出,逸出的气体通入碳酸钠溶液中,溴蒸气被碳酸钠溶液吸收,形成溴化钠水溶液,同时有CO2气体从溶液里放出,方程式为
3Na2CO3+3Br2====5NaBr+NaBrO3+3CO2↑
(3)用稀硫酸处理上述含溴化合物的溶液,就得到了液溴溶液。发生的反应为5NaBr+NaBrO3+3H2SO4====3Br2+3Na2SO4+3H2O。【学而后思】
(1)为什么不能将最初得到的含溴的海水直接蒸馏获取液溴?
提示:因为此时溶液中溴的浓度太小,若直接蒸馏,处理量大,成
本高,不划算。
(2)用SO2吸收溴蒸气,体现了溴的什么性质?
提示:用SO2吸收溴蒸气时发生的化学反应是Br2+SO2+2H2O
====2HBr+H2SO4,该反应中溴作氧化剂,体现氧化性。二、海带提碘
1.海带中含有碘元素的检验:
(1)实验步骤:
(2)主要反应:
2H++2I-+H2O2====I2+2H2O2.海带中提碘:
(1)主要流程:海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质
(2)主要反应:Cl2+2KI====2KCl+I2【知识备选】从海带中提取碘时碘的分离
用有机溶剂萃取水溶液中的I2,分液后再用蒸馏法将I2与有机溶剂分离开。
(1)常用的有机溶剂:苯、四氯化碳;
(2)用苯或四氯化碳萃取碘后,蒸馏时碘留在蒸馏烧瓶中,锥形瓶中是有机溶剂。【学而后思】
(1)灼烧海带时应在什么容器中进行?还需什么仪器?
提示:灼烧海带应在坩埚中进行,还需要泥三角、三脚架、酒精灯及坩埚钳等。
(2)在海带提取碘的过程中,涉及的分离物质的方法有哪些?
提示:从海带灰中得到水溶液利用过滤,从碘水中得到碘的有机溶液利用萃取分液,从碘的有机溶液中得到碘利用蒸馏。类型 一 海水中提溴?
【典例】空气吹出法工艺是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下:(1)溴在周期表中位于第 周期,第 族。
(2)步骤②中反应的离子方程式是 。
(3)步骤④利用了SO2的还原性,反应的离子方程式为________
。
(4)步骤⑥的蒸馏过程中,温度应控制在80℃～90℃。温度过高
或过低都不利于生产,若温度过高,大量水蒸气随之排出,溴蒸
气中水分增加;若温度过低,则 。
(5)步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它
们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是 。【解题指南】解答本题要注意以下3点:
(1)氧化性:Cl2>Br2,则氯气能把溴离子氧化;
(2)SO2具有较强的还原性,能把溴单质还原;
(3)分离互不相溶的两种液体利用分液的方法。【解析】(1)因溴在氯的下一周期,与氯在同一主族,所以溴在
周期表中位于第4周期ⅦA族;
(2)步骤②中氯气将溴离子氧化,发生反应的离子方程式是
2Br-+Cl2====Br2+2Cl-;
(3)SO2和溴、水蒸气反应生成硫酸和氢溴酸,化学反应方程式
是Br2+SO2+2H2O====2HBr+H2SO4,离子方程式是Br2+SO2+2H2O====4H++2Br-+
(4)在溴水中,溴的沸点是58.5℃,水的是100℃,温度过高,大量
水蒸气随之排出,溴蒸气中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸
出,产率低;
(5)因液溴与溴水不相溶,用分液漏斗分离。答案:(1)4 ⅦA (2)2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
(3)Br2+SO2+2H2O====4H++2Br-+
(4)溴不能完全蒸出,产率低
(5)分液漏斗【误区警示】海水提溴原理的理解误区
误认为流程经过步骤①、②即得到了溴的单质,再加入有机溶剂萃取分液即可。忽视了实际情况:苦卤中溴的浓度太小,若直接萃取分液或蒸馏,处理量大,成本高,不经济,所以再经过“空气吹出”“二氧化硫吸收”“再氧化”目的是为了增大溴的浓度。【变式训练】除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气,应该采用的方法是( )
A.加入适量的KI溶液 B.通入溴蒸气
C.加氢氧化钠溶液 D.加入适量的溴化钠溶液
【解析】选D。A项Cl2和Br2均与KI反应且引入了I2杂质;B项,溴蒸气无法除去氯气;C项,氯气和液溴均能与氢氧化钠反应;D项发生反应:Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2,既除去了氯气,又不会引入新的杂质。类型 二 海带中提碘?
【典例】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 H2O2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 CCl4,振荡静置,观察现象;
⑥向加有CCl4的溶液中加入NaOH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)海带中碘元素是 (填“碘离子”“碘单质”或“碘酸
盐”),步骤①中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水
清洗,原因是 ;
(2)可说明海带中含有碘的现象有 ;
(3)操作⑤叫做 。操作⑥的目的是 。【解题指南】解答本题要注意以下3点:
(1)海带灼烧后的灰烬中碘元素以I-形式存在;
(2)利用碘的特征反应检验碘元素;
(3)CCl4可萃取碘水中的碘且比水的密度大。【解析】海带中碘元素以碘离子的形式存在,且易溶于水,为防止碘元素的损失,除去海带表面的杂质一般用刷子刷净,不用水清洗;实验中④步中加入淀粉溶液后变蓝;⑤步中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作⑤是萃取碘水中的碘,操作⑥是为了回收CCl4。
答案:(1)碘离子 防止碘元素的损失
(2)④步中加入淀粉溶液后变蓝;⑤步中下层液体呈紫红色
(3)萃取 回收CCl4【名师点评】讲解本题时应强调以下3点:
(1)清楚海带灰烬中碘元素的存在形式。
(2)检验碘元素时应先使其转化为碘单质,再加入淀粉。
(3)提取碘单质时常用有机溶剂萃取,如四氯化碳、苯等。【方法规律】碘元素的检验方法
(1)淀粉遇单质碘变蓝,若是碘离子,通常先加入氯水氧化,再加入淀粉。
(2)碘水呈黄色,通常加入有机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色。
(3)加入硝酸酸化的硝酸银溶液后产生淡黄色沉淀,则原溶液中含碘离子。【变式训练】某课外小组将灼烧海带的灰浸泡后过滤,得到澄清的滤液,他们设计了如下几个方案,你认为能证明海带灰中含有碘元素的是( )
A.取适量滤液,蒸干,观察是否有紫色固体生成
B.取适量滤液,加入苯,振荡、静置,苯层无色,证明不含碘元素
C.取适量滤液,向其中加入淀粉溶液,无明显现象,证明不含碘元素
D.取适量滤液,加入酸化的H2O2,再加入淀粉溶液,呈蓝色,证明含有碘元素【解析】选D。海带灰中碘元素以I-形式存在,应先加入氧化剂将其氧化为I2,再加入淀粉溶液检验。【变式备选】向盛有碘化钾溶液的试管中加入少量氯水和CCl4后,充分振荡,可观察到液体分层,其中( )
A.上层紫色,下层无色
B.上层接近无色,下层紫色
C.上层接近无色,下层棕黄色
D.上层黄绿色,下层紫色
【解析】选B。氯水能将碘化钾氧化生成单质碘,因四氯化碳难溶于水且比水的密度大,故萃取碘后上层接近无色,下层呈紫色。1.下列方法中,不能实现海水淡化的是( )
A.蒸馏法 B.电渗析法
C.过滤法 D.离子交换法
【解析】选C。海水淡化常用的方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法。2.(2013·合肥高一检测)海水提碘时,不小心将碘与食盐混合,欲将二者分离开,最好的方法是( )
A.溶解、过滤
B.溶解、过滤、蒸发
C.溶解、加AgNO3溶液、过滤
D.加热使碘升华
【解析】选D。氯化钠很稳定,熔、沸点较高,单质碘易升华,故可用升华法。3.(2013·厦门高一检测)若将海水淡化作饮用水使用,下列方法在原理上完全不可行的是( )
A.加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B.利用太阳能使海水蒸馏淡化
C.将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水
D.将海水通过离子交换树脂,以除去所含离子【解析】选A。明矾净水是利用Al3+在水中生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些悬浮物,并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化。利用太阳能使海水蒸馏淡化,是有研究价值的一种淡化途径。海水缓慢凝固后可结成冰,在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化。将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。4.6月5日是世界环境日,环境与可持续发展是永远的主题,利用
海水是可持续发展的一个任务,对于海水的利用认识错误的是
( )
A.海水晒盐是利用蒸馏的原理
B.海水可以成为廉价的能源基地,但不能开发过度,要适度使用
和开发
C.可以用太阳能光解海水以获取氢能源
D.人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡【解析】选A。海水晒盐利用了蒸发的原理,A符合题意;海水利用时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡,不能过度开发,要适度使用和开发,B、D正确;利用太阳能光解海水可获得氢能源,C正确。5.海藻中含有丰富的碘元素(以I-形式存在)。实验室中提取碘
的流程如下:
(1)实验操作③的名称是 ,所用主要仪器的名称
为 。
(2)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是 (填序号)。
A.酒精(沸点78℃) B.四氯化碳(沸点77℃)
C.甘油(沸点290℃) D.苯(3)在操作②中,溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气),
为消除此杂质,使碘全部游离出来,应加入适量(填序号) 溶
液,反应的离子方程式为________________________________
_____________________________________________________
____________________________________________________。
A.KIO3 B.HClO C.KI D.Br2
(4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是_________________
_____________________________________________________
。【解析】提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳(酒精和甘油均溶于水,不能作萃取剂),然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液,再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂,采用水浴加热蒸馏。在操作②中,为使少量的ICl中的碘全部游离出来,应加入还原剂,故只有C项符合,发生的化学反应为ICl+KI====I2+KCl。
答案:(1)萃取分液 分液漏斗 (2)B、D
(3)C ICl+I-====I2+Cl- (4)蒸馏法海水提镁的实验探究
目前世界上60%的镁是从海水中提取的。海水提镁的主要流程如下:(1)从离子反应的角度思考,在海水中加入石灰乳的作用是什么?
提示:石灰乳中的Ca(OH)2与海水中的镁盐发生复分解反应生成Mg(OH)2沉淀。
(2)石灰乳是生石灰与水形成的混合物,从充分利用海洋化学资源,提高经济效益的角度分析,生产石灰乳的主要原料应来源于海洋中的什么物质?
提示:煅烧海洋中的贝壳得生石灰,溶于水可得石灰乳。
(3)操作A、B分别是什么?
提示:A为过滤,B为蒸发结晶。(4)请根据流程分析,加入的足量的试剂a应该是什么物质?发生什么反应?
提示:a为稀盐酸,反应为Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O。
(5)无水MgCl2在熔融状态下,通电后会产生Mg和Cl2,能否采用电解氧化镁的方法制取Mg?为什么?
提示:不能,氧化镁的熔点太高,使氧化镁熔化需要消耗大量的能量。
