3.3 第1课时 粗盐提纯 从海水中提取溴 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学苏教版（2020）必修第一册

3.3 第1课时　粗盐提纯　从海水中提取溴
【学习目标】
1.通过粗盐提纯的探究实验,了解实验探究过程的一般方法,形成化学实验操作的基本技能,知道化学实验是研究和认识化学物质的重要途径。
2.了解从海水中提取溴单质的基本原理和工业流程,知道溴单质及含溴化合物在生产和生活中的重要应用。
3.初步了解海洋化学资源的分布,认识到海水是人类宝贵的自然资源,培养与大自然友好相处的情感。认识化学科学在开发利用自然资源、制备新物质等方面发挥的作用。
【合作探究】
【学习情境】
海水是一种化学成分复杂的混合溶液,包括水、溶解于水中的多种化学元素和气体。海水中含有各种盐类,海水中各盐成分的质量分数分布如图,其中90%左右是氯化钠。溴是海洋元素,地球上99%的溴分布在海水中,以溴为原料可以获取我们需要的很多产品(如图),怎样从海水中提取溴呢
任务1　粗盐提纯
【新知生成】
1.粗盐中含有一些可溶性杂质(　　　、　　　　、　　　　)和难溶性杂质,后者可通过溶解、　　　　除去。
2.除杂路线
a.　 。
b.　 。
c.　 。
【答案】CaCl2　MgCl2　Na2SO4　过滤　过量BaCl2→过量Na2CO3→过量NaOH适量HCl　过量BaCl2→过量NaOH→过量Na2CO3适量HCl　过量NaOH→过量BaCl2→过量Na2CO3适量HCl
【核心突破】
典例1　某化工厂利用电解饱和食盐水的方法制取氯气和烧碱,为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S及泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作:①过滤;②加过量的NaOH溶液;③加适量盐酸;④加过量Na2CO3溶液;⑤加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是(　　)。
A.⑤②①④③　　　　　　 B.④①②⑤③　　　　　　C.②⑤④①③ 　　　　　　D.①④②⑤③
【答案】C
归纳总结
1.除粗盐中可溶性杂质的关键
(1)Na2CO3一定要在BaCl2之后加入(除过量Ba2+)。
(2)稀盐酸一定要最后加入(除过量OH-、C),且要适量。
2.除杂的基本原则
不增:不引入新的杂质;不减:不消耗被提纯的物质;易分:杂质转化为沉淀、气体等,易分离出去;易复原:被提纯的物质易复原。
　　训练1　通过海水晾晒可得粗盐,粗盐除含NaCl外,还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质,粗盐精制的实验流程如下。下列说法不正确的是(　　)。
A.在第①步中使用玻璃棒搅拌可加速粗盐溶解
B.第⑤步操作是过滤
C.第②③④⑥步通过加入化学试剂除杂,加入试剂顺序为:NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→稀盐酸
D.除去MgCl2的化学方程式为MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl
【答案】C
【解析】加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀,加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀,除钙离子加入过量碳酸钠,将其转化为沉淀,但是加入碳酸钠这一操作要放在加入氯化钡之后,这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡,再进行过滤,最后再加入适量盐酸除去剩余的氢氧根离子和碳酸根离子,C项错误。
任务2　从海水中提取溴
【新知生成】
1.世界上99%的溴都蕴藏于　　　　中,将氯气通入提取食盐后的母液:　　　　　　　　　(离子方程式),可以将溴离子转化为溴单质。
2.液溴易挥发,可以通过鼓入　　　　,实现与母液的分离,得到粗溴。
3.AgBr可用作胶片上的　　　　。
【答案】大海(海水)　Cl2+2Br-Br2+2Cl-　热空气　感光剂
【核心突破】
典例2　空气吹出法是目前“海水提溴”的主要方法之一,其工艺流程如图所示。
(1)用硫酸酸化的目的是什么
(2)通入热空气和水蒸气,将溴吹入吸收塔,是利用了溴的什么性质
(3)为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴,而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”
(4)写出SO2吸收过程中发生反应的化学方程式。
(5)怎样从溴的四氯化碳溶液中提取溴
【答案】(1)抑制氯气、溴单质与水的反应　(2)溴的沸点低,易挥发　(3)氯化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,耗时耗能,成本高,“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是Br2的浓缩过程　(4)Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4　(5)蒸馏
归纳总结
从海水中提取溴,一般要经过浓缩、氧化和提取三个步骤。其流程一般为:
训练2　海水中溴元素以Br-的形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:
(1)步骤①中反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　,步骤③中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤③中氧化剂是　　　　,若反应中生成2mol HBr,则消耗　　　　mol SO2。
(3)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质的氧化性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　。
(4)为什么不用溴水混合物Ⅰ而用溴水混合物Ⅱ进行蒸馏得到液溴 　。
【答案】(1)2Br-+Cl2Br2+2Cl-　SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr　(2)Br2(或溴单质)　1　(3)Cl2>Br2>SO2　(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然有溴单质,但浓度低,直接蒸馏,生产成本高,而“溴水混合物Ⅱ”中溴的浓度大,蒸馏时成本低
【解析】(1)根据流程图和反应原理,可以写出步骤①中反应的离子方程式:2Br-+Cl2Br2+2Cl-,步骤③中发生反应的化学方程式:SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4。(2)步骤③中发生反应:Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2mol HBr,消耗1mol SO2。(3)根据上述反应过程知氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>SO2。
课堂小结
1.粗盐提纯流程
2.从海水中提溴流程
【随堂检测】
1.关于粗盐提纯,下列说法错误的是(　　)。
A.粗盐提纯过程包括了除杂和结晶过程
B.粗盐提纯过程中利用沉淀反应去除了Ca2+、Mg2+、S
C.粗盐提纯过程中为防止引入杂质,加入的除杂试剂不能过量
D.粗盐提纯过程中过滤操作之后需加入盐酸调节溶液的pH
【答案】C
2.海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,海水利用的部分过程如图所示。下列有关说法错误的是(　　)。
A.制取NaHCO3的反应是利用其溶解度较小的性质
B.侯氏制碱过程中应向溶液中先通入NH3,再通入CO2
C.在第②③④步骤中,溴元素均被氧化
D.③④的目的是进行溴的富集
【答案】C
【解析】向饱和NaCl溶液中先通入足量的NH3,再通入足量的CO2,析出溶解度小的碳酸氢钠,利用其溶解度小的性质进行制备,A项正确;二氧化碳在水中溶解度不大,故侯氏制碱过程中应先通NH3,再通CO2,B项正确;②④中溴元素的化合价升高,失去电子被氧化,而③中溴元素的化合价降低,得到电子被还原,C项错误;海水中溴离子浓度较低,③④的目的是进行溴的富集,D项正确。
3.依据粗盐提纯的原理,除去氯化钾溶液中的少量氯化镁、硫酸镁等杂质,可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂,按如图步骤操作:
溶液滤液滤液纯净氯化
钾溶液
(1)B的化学式是　　　　　　,C的化学式是　　　　　　。
(2)加入过量A的目的是　 。
(3)加入过量B的目的是　　　　　　　　　　。
(4)加热煮沸的目的是　　　　　　　　　　。
(5)操作Ⅰ的名称是　　　　。
【答案】(1)K2CO3　HCl　(2)除尽镁离子和硫酸根离子　(3)除尽过量的钡离子　(4)使氯化氢挥发逸出　(5)过滤
【解析】先加入过量的氢氧化钡溶液,将氯化镁、硫酸镁转化为氢氧化镁沉淀、硫酸钡沉淀,再向滤液中加入过量的碳酸钾溶液,使过量的钡离子转化为碳酸钡沉淀,过滤除去沉淀,滤液中加入适量的盐酸,加热煮沸,得到氯化钾溶液。
2