第三单元 海洋化学资源的综合利用
第1课时 粗盐提纯与海水提溴
[学习目标] 1.通过学习物质的分离、提纯等化学实验基础知识和基本技能,了解粗盐提纯的基本过程。2.通过学习研究物质性质,探究反应规律,了解从海水中提取溴的基本原理和方法。3.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解化学物质在生产、生活中的应用,能针对某些化学工艺设计存在的各种问题,提出处理或解决的具体方案。
学习任务一 粗盐提纯
1.粗盐的成分
(1)主要成分:NaCl。
(2)杂质。
①不溶性杂质:泥沙等。
②可溶性杂质:CaCl2、MgCl2及Na2SO4等。
2.粗盐中不溶性杂质的去除
3.粗盐中可溶性杂质的去除
杂质 加入的试剂 离子方程式
Na2SO4 BaCl2溶液 S+Ba2+BaSO4↓
MgCl2 NaOH溶液 Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
CaCl2 Na2CO3溶液 Ca2++CCaCO3↓
[示例] 为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4,可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂,按如图步骤操作:
(1)写出三种试剂的化学式。
A ,B ,C 。
(2)①加入过量A的目的是 ,有关化学方程式为 。
②加入过量B的目的是 ,有关化学方程式为
。
③加热煮沸的目的是 。
(3)操作Ⅰ是 ,操作Ⅱ是 。
【答案】 (1)Ba(OH)2 K2CO3 HCl
(2)①除尽Mg2+和S MgCl2+Ba(OH)2BaCl2+Mg(OH)2↓、MgSO4+Ba(OH)2BaSO4↓+Mg(OH)2↓ ②除尽过量的Ba2+ Ba(OH)2+K2CO3BaCO3↓+2KOH、BaCl2+K2CO3BaCO3↓+2KCl ③使HCl挥发逸出
(3)过滤 蒸发
盐是一种重要的矿物质,是人类生存所需的基本物质之一。粗盐是从天然的海水或盐矿中提取的原始盐,它含有各种杂质,如硫酸钠、硫酸镁、碘化物、砂以及其他无机物质。为了使粗盐达到食用标准,必须进行提纯。粗盐提纯的主要目的是去除其中的杂质和控制含水量,消除对人类健康的危害和提高盐的品质。
探究 用化学方法除去粗盐中的杂质离子
问题1:粗盐中除含有不溶性的泥沙外,还含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4,仅用过滤的方法提纯的粗盐是否纯净
提示:不纯净。过滤能除去不溶性的杂质,但不能除去可溶性的杂质,故仅用过滤的方法提纯的粗盐中还含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4。
问题2:粗盐提纯时加入Na2CO3溶液和BaCl2溶液的顺序是否可以颠倒 为什么
提示:不可以。Na2CO3溶液的作用不仅是除去溶液中的Ca2+,另一个作用是除去溶液中过量的Ba2+,因此Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后加入。所以通常加入的试剂顺序有三种情况,即
①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸。
②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸。
③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。
问题3:如何检验食盐水中杂质离子已除净
提示:①取少许滤液于试管中,加入稀盐酸,再加BaCl2溶液,如无白色沉淀生成,证明S
除净。
②取少许滤液于试管中,加入NaOH溶液,如无白色沉淀生成,证明Mg2+除净。
③取少许滤液于试管中,加入Na2CO3溶液,如无白色沉淀生成,证明Ca2+除净。
问题4:除去粗盐中的可溶性杂质时,加入稀盐酸的目的是什么 应何时加入稀盐酸
提示:除去粗盐中的可溶性杂质时,加入了过量的碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液,加入稀盐酸是为了除去过量的碳酸钠和氢氧化钠。因为 Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3均可与稀盐酸反应,所以应在过滤除去沉淀之后再加入稀盐酸。
问题5:粗盐提纯时,能否将稀盐酸改为稀硝酸 为什么
提示:否;因为会引入新的杂质N。
物质除杂和分离注意的问题
(1)除杂试剂要过量。
(2)后续试剂应能除去过量的前一种或多种试剂。
(3)尽可能将杂质转化为所需物质。
(4)除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
1.某食盐水中含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质,通过以下几个实验步骤,可得到纯净的氯化钠固体:①加入稍过量的Na2CO3溶液;②加入稍过量的NaOH溶液;③加入稍过量的BaCl2溶液;④滴加稀盐酸至无气泡产生;⑤过滤。操作顺序正确的是( )
A.③②①④⑤ B.②③①⑤④
C.①②③⑤④ D.③⑤②①④
【答案】 B
【解析】 为了保证杂质离子除尽,除杂试剂稍过量,先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液,以除去过量的Ba2+;先过滤再滴加稀盐酸,防止沉淀溶解。由分析可知,加入试剂的先后顺序为②③①⑤④或③②①⑤④或③①②⑤④,故选B。
2.粗盐中含可溶性杂质(Na2SO4、MgCl2、CaCl2等)和难溶性杂质(泥沙等),粗盐提纯流程图如图。下列有关说法正确的是( )
A.步骤①为先过滤、再溶解
B.步骤⑤除杂所加的适量试剂为稀盐酸
C.步骤②与④的顺序可调换
D.通常蒸干NaCl溶液制得NaCl固体
【答案】 B
【解析】 可以在步骤④之后一次性过滤,则步骤①为溶解,A错误;步骤⑤除杂所加的适量试剂为稀盐酸,B正确;步骤②与④的顺序不可调换,否则无法除去过量的钡离子,C错误;通常用蒸发结晶的方法由NaCl溶液制得NaCl固体,但不可以蒸干,D错误。
学习任务二 从海水中提取溴
1.从海水中提取溴
(1)流程:从海水中提取溴,一般要经过浓缩、氧化和提取三个步骤。
(2)反应原理:2NaBr+Cl22NaCl+Br2。
2.溴及其化合物的重要用途
(1)溴可用于生产药物、感光剂、农业杀虫剂、阻燃剂等。
(2)溴化银是重要的感光材料。
溴及其衍生物是制备药物和制取阻燃剂、钻井液等的重要原料,需求量很大。空气吹出法是海水提溴的常用方法,其中一种工艺是在预先经过酸化的苦卤(提取食盐后的母液)中,用氯气置换溴离子使之成为溴单质,继而通入热空气,将溴吹入吸收塔,使溴和吸收剂二氧化硫发生反应生成氢溴酸以达到富集溴的目的,然后,再用氯气将其氧化得到产品溴。其流程如图所示。
探究 从海水中提取溴的工艺流程
问题1:浓缩并酸化海水后用什么试剂氧化 其原理是什么 为何要使用提取食盐后的
母液
提示:浓缩并酸化海水后,通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质。原理为2NaBr+Cl2Br2+2NaCl。由于水分蒸发,提取食盐的母液中溴的浓度比海水中的高很多,利于资源的充分利用。
问题2:生成的溴单质溶解在水中,如何使溴从溶液中挥发出来 利用溴的什么性质
提示:鼓入热空气,使溴从溶液中挥发出来。利用了溴的易挥发性。
问题3:步骤③已将溴吹出,但步骤④又重新用SO2吸收溴,步骤⑤又用氯气将HBr氧化为Br2,步骤④⑤的目的是什么
提示:提高溴的含量,即富集溴。
问题4:步骤④的化学反应原理是什么 步骤⑦中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,步骤⑧可用何种方法将两者分离
提示:步骤④的反应原理为SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4。大量液溴和少量溴水分离的方法是分液法。
海水中提取溴的流程分析
1.流程图
2.流程解析
(1)硫酸酸化的原因:抑制氯气、溴单质与水的反应。
(2)通入氯气的目的:Cl2氧化性大于Br2,可以将Br-氧化成Br2。
(3)通入热空气的目的:使溴从溶液中挥发出来,该过程利用了溴的易挥发性质。
(4)SO2吸收原理:SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4。
(5)③~⑤步操作目的:氧化后的海水中溴单质浓度低,通过③~⑤步可以达到富集溴单质的目的。
1.从海水中可以提取溴,但得到的液溴中常溶有少量氯气,除去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.加入适量的氢氧化钠溶液
D.加入适量的溴化钠溶液
【答案】 D
【解析】 要除去液溴中少量的氯气,可选用适量的溴化钠溶液,化学方程式为Cl2+
2NaBr2NaCl+Br2。
2.“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.实验室保存溴通常加少量水
B.海水提溴发生的反应均为氧化还原反应
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中只发生了物理变化
【答案】 D
【解析】 溴易挥发,加水液封可以减少挥发损失,A正确;海水提溴的过程中,均存在元素化合价的变化,均为氧化还原反应,B正确;经过吸收塔后,所得溶液中的Br-浓度远大于进入吹出塔之前的海水中的Br-浓度,因此溴元素得到了富集,C正确;蒸馏塔中发生的反应为 2Br-+Cl22Cl-+Br2,D错误。
1.粗盐提纯
2.从海水中提取溴
海水母液含Br2的海水含Br2的空气粗溴高纯度的溴单质
[footnoteRef:2] 地球表面海水约占地球总水量的97%。海洋资源是指分布在海洋及海岸带空间范围内的自然资源,是与海水水体有直接关系的物质和能量。海水及海水化学资源是一类重要的海洋资源,海水资源可用于工业、农业及海水淡化获取淡水资源等方面,海洋化学资源的综合利用对人类的发展意义重大。 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以海洋资源的利用为背景,创设了真实有意义的情境,有利于促进思考、推理和判断能力的发展。
素养立意:通过海水中溴元素的提取方案的设计与认识,把物质的变化知识运用于生产实践,培养变化观念学科素养;通过对粗盐精制、海水提溴方案的设计,培养在实际化工生产中化学原理的应用能力,促进科学探究与创新意识学科素养的发展。
思路点拨:熟悉粗盐提纯及海水提溴流程,即可解答本题。]
Ⅰ.经海水晒盐获得的粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、S三种杂质离子,为了除去上述三种杂质离子,需加入四种试剂:①Na2CO3、②BaCl2、③NaOH、④稀盐酸。
(1)四种试剂的加入顺序正确的是 (填字母)。
a.④①②③ b.②①③④ c.③①②④ d.②③①④
(2)加入稀盐酸的目的是 (用离子方程式表示)。
Ⅱ.利用氧化还原反应原理,将Cl2通入提取食盐后的母液中,将溶液中的溴离子转化为溴单质,再鼓入热空气,使溴单质从溶液中分离出来。
(3)鼓入热空气将溴单质从溶液中分离出来的原理是
。
(4)将溴离子转化为溴单质的离子方程式为 。
【答案】 (1)bd (2)C+2H+CO2↑+H2O、OH-+H+H2O (3)Br2的沸点比水的沸点低,受热后更易汽化挥发 (4)Cl2+2Br-2Cl-+Br2
【解析】 (1)粗盐中含有的Ca2+需要加入过量的Na2CO3除去,Mg2+需要加入过量的NaOH除去,S需要加入过量的BaCl2除去,为了除去过量的Ba2+,加入Na2CO3应该在加入BaCl2之后,所以添加试剂的顺序为②①③④、③②①④或②③①④,故选bd。(2)加入稀盐酸的目的是除去剩余的NaOH和Na2CO3,发生反应的离子方程式为C+2H+CO2↑+
H2O、OH-+H+H2O。(3)因为Br2的沸点比水的沸点低,受热后更易汽化挥发,所以鼓入热空气可将溴单质从溶液中分离出来。(4)通入Cl2可将溴离子转化为溴单质,反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2。
课时作业
对点训练
知识点一 粗盐提纯
1.与“海水晒盐”原理相仿的实验操作是( )
A.蒸馏 B.过滤
C.蒸发 D.分液
【答案】 C
【解析】 蒸馏是根据物质的沸点的不同来实现物质的分离的方法,不同于“海水晒盐”原理,故A不符合题意;过滤是分离难溶性固体和液体的一种方法,不同于“海水晒盐”原理,故B不符合题意;蒸发是升高温度让一种物质挥发出来,而剩余另一种物质的方法,类似“海水晒盐”原理,故C符合题意;分液分离能分层的物质,不同于“海水晒盐”原理,故D不符合
题意。
2.关于粗盐提纯的下列说法中正确的是( )
A.溶解粗盐时,应尽量让溶液稀些,防止食盐不完全溶解
B.将制得的食盐晶体转移到新制过滤器中用大量水进行洗涤
C.当蒸发到大量晶体析出时,停止加热,利用余热将剩余液体蒸干
D.为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S,可依次向溶液中加入足量的碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、稀盐酸
【答案】 C
【解析】 溶解时不是越稀越好,如果溶液太稀,蒸发时就要消耗很长时间才能蒸干,A错误;晶体应该用少量水洗涤,否则制得的晶体会有很多溶于水,B错误;蒸发时,当有大量晶体析出时应停止加热,用余热蒸干剩余液体,C正确;由于过量的钡离子需要用碳酸钠溶液除去,则为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S,可依次向溶液中加入足量的氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、碳酸钠溶液,然后过滤,再向滤液中加入适量稀盐酸,D错误。
3.海盐经溶解、过滤后仍含有Ca2+、Mg2+、S可溶性杂质,为了得到纯净的NaCl,可向滤液中依次加入过量的下列溶液,其中不合理的是( )
A.BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
B.Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
C.Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
D.BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
【答案】 C
【解析】 粗盐提纯时,所加的试剂有NaOH溶液(除去Mg2+)、BaCl2溶液(除去S)、Na2CO3溶液(除去Ca2+和过量的Ba2+),过滤后,加入稀盐酸(除去过量的OH-、C),注意Na2CO3溶液一定要在加入BaCl2溶液之后加入,稀盐酸在过滤后加入,故A、D项正确,C项错误;加入过量的 Ba(OH)2 溶液,可除去S、Mg2+,再加入过量的Na2CO3溶液,可除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后,向滤液中加入稀盐酸,可除去过量的C和OH-,蒸发结晶得到纯净的NaCl,B项正确。
4.氯化钠是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。粗盐除含NaCl外,还含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。如图是粗盐提纯的操作流程。
提供的试剂:Na2CO3溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、饱和NaCl溶液。
(1)欲除去溶液Ⅰ中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4,从提供的试剂中选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为NaOH溶液、 、 (所加试剂均过量)。
(2)在滤液中加的b为 ,其作用是 。
(3)过滤后滤纸上共有 种沉淀。
(4)蒸发结晶时,当 时停止加热。
【答案】 (1)BaCl2溶液 Na2CO3溶液 (2)足量稀盐酸 除去过量的氢氧化钠、碳酸钠 (3)5 (4)蒸发皿中出现较多固体
【解析】 (1)欲除去溶液Ⅰ中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4,从提供的试剂中选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为NaOH溶液(除去氯化镁)、BaCl2溶液(除去硫酸钠)、Na2CO3溶液(除去氯化钙和过量的氯化钡)。
(2)在滤液中加足量稀盐酸,其作用是除去过量的氢氧化钠、碳酸钠。
(3)过滤后滤纸上有氢氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡、泥沙5种沉淀。
(4)蒸发结晶时,当蒸发皿中出现较多固体时停止加热,利用余热蒸干。
知识点二 从海水中提取溴
5.将适量的Cl2通入溴化钠溶液中,等反应停止后,实验室从该溶液中提取溴通常所需的主要仪器和方法是( )
A.蒸发皿;蒸发后灼烧
B.烧杯;冷却、结晶、过滤
C.分液漏斗;分液
D.分液漏斗;加萃取剂,振荡、静置后分液
【答案】 D
【解析】 反应停止后,溶液中存在Br2、NaCl等溶质,需采用合适的有机溶剂(如苯、CCl4等)来萃取Br2,采用分液操作来完成溴的提取。
6.在空气吹出法的工艺中,选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的反应原理为3Na2CO3+
3Br25NaBr+NaBrO3+3CO2,也有选用SO2作溴蒸气吸收剂的。下列有关说法正确的是( )
A.两种吸收过程中,Br2只作氧化剂
B.只有SO2吸收过程发生了氧化还原反应
C.用纯碱溶液作吸收剂时,纯碱既不是还原剂也不是氧化剂
D.用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
【答案】 C
【解析】 ①纯碱溶液作吸收剂的反应为3Na2CO3+3Br25NaBr+NaBrO3+3CO2,②SO2作吸收剂的反应为 SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,分析以上两个反应可知,①中Br2既作氧化剂又作还原剂,Na2CO3既不是还原剂也不是氧化剂,②中Br2只作氧化剂,两个反应均属于氧化还原反应。
7.海水综合利用部分流程如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.实验室进行①的操作需用到坩埚、玻璃棒、酒精灯
B.②③④⑤涉及的反应均为氧化还原反应
C.X试剂可选用 SO2
D.⑤中离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-
【答案】 A
【解析】 实验室进行①的操作是蒸发结晶,需要用到蒸发皿、玻璃棒、酒精灯,不需要使用坩埚,A错误;反应②涉及氯元素的化合价变化,反应③④⑤都涉及溴元素的化合价变化,均为氧化还原反应,B正确;X试剂能将Br2还原为Br-,则其具有还原性,可选用 SO2,C正确;⑤中,NaBr被Cl2氧化生成Br2和NaCl,离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,D正确。
8.某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料:Br2的沸点为59 ℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,绘制了如下装置简图。
回答下列问题。
(1)图中仪器B的名称为 。
(2)整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是
。
(3)实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件 。
(4)装置C中液体产物颜色为 ,为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是 。
(5)装置D的作用是 。
【答案】 (1)直形冷凝管 (2)Br2腐蚀橡胶 (3)控制温度计b的温度,收集59 ℃时的馏分 (4)深红棕色 萃取、分液、蒸馏 (5)吸收少量有毒性的溴蒸气,防止污染空气
【解析】 题图中从工业溴中提纯溴的方法是蒸馏法,先将烧瓶在热水浴中加热到59 ℃,此时液溴变成溴蒸气,经过冷凝管冷却得到液溴。因为溴有强腐蚀性,所以装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管;因为溴易挥发而且有毒性,所以装置D是尾气吸收装置,目的是吸收少量有毒性的溴蒸气,防止污染空气。向残留少量Cl2的液溴中加入NaBr溶液,发生反应Cl2+2NaBr2NaCl+Br2,然后加入苯或四氯化碳等有机溶剂萃取、分液即可得到溴的有机溶剂溶液,然后用题图中的装置再进行一次蒸馏,将溴和有机溶剂分离,这样得到的溴纯度更高。
综合应用
9.由海水提取溴的部分流程如图所示。下列说法不正确的是( )
NaBr溶液Br2HBrBr2
A.反应①②③为氧化还原反应
B.反应②生成了H2SO4和HBr
C.氧化性: Cl2> Br2>SO2
D.反应③生成的Br2可以用乙醇萃取
【答案】 D
【解析】 反应①为2NaBr+Cl22NaCl+Br2,反应②为Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,反应③为 2HBr+Cl2Br2+2HCl,这三个反应均为氧化还原反应,A正确;反应②生成了H2SO4和HBr,B正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性Cl2>Br2>SO2,C正确;乙醇与水互溶,故不可作萃取剂,D错误。
10.粗盐(杂质仅有MgSO4、CaCl2)提纯工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.应先加Ba(OH)2再加Na2CO3
B.“沉淀”中至少有4种白色物质
C.蒸发结晶所用到的仪器有蒸发皿
D.确认NaCl晶体洗涤完全可以选用HNO3溶液、AgNO3溶液
【答案】 D
【解析】 碳酸钠除去Ca2+的同时可以除去过量的Ba2+,所以应先加Ba(OH)2再加Na2CO3,故A正确;“沉淀”中至少有氢氧化镁、碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡4种白色物质,故B正确;蒸发结晶所用到的仪器有蒸发皿、玻璃棒、酒精灯,故C正确;NaCl中含有氯离子,洗涤液中一定含有氯离子,确认NaCl晶体洗涤完全不能选用HNO3溶液、AgNO3溶液,故D错误。
11.海水提溴的流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.步骤②利用了溴的挥发性
B.步骤④可以用H2O2代替Cl2
C.步骤⑤用到的玻璃仪器只有漏斗和烧杯
D.使用该法处理1 m3海水最终得到18 g Br2,若提取率为30%,则原海水中Br-的浓度为
60 mg·L-1
【答案】 C
【解析】 因溴易挥发,可用热空气吹出,所以步骤②利用了溴的挥发性,A正确;因过氧化氢的氧化性强于溴的,且过氧化氢的还原产物为水,所以可用H2O2代替Cl2,B正确;步骤⑤为分离溴和水,先用苯或四氯化碳萃取、分液得到溴的有机溶液,再进行蒸馏,用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、蒸馏烧瓶、冷凝管等,C错误;使用该法处理1 m3海水最终得到18 g Br2,若提取率为30%,则1 m3海水中含有Br-的质量为=60 g,原海水中Br-的浓度为=60 mg·L-1,D正确。
12.海水资源开发利用的部分流程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.粗盐(含Mg2+、Ca2+、S等杂质)提纯所加试剂顺序为NaOH→Na2CO3→BaCl2→
过滤→盐酸
B.过程①为了提高产率一般先通CO2再通NH3
C.用澄清石灰水可以鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液
D.每提取80 g液溴,理论上消耗标准状况下的氯气22.4 L
【答案】 D
【解析】 粗盐提纯所加试剂均过量,Na2CO3需要在加入BaCl2之后加入,以除去过量的Ba2+,A错误;过程①为了提高产率一般先通NH3再通CO2,二氧化碳在水中溶解度不大,氨极易溶于水,溶液显碱性,能吸收更多的二氧化碳生成碳酸氢钠,B错误;碳酸钠和碳酸氢钠都能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,现象相同,不能用此方法鉴别两者,C错误;由流程中发生的反应可知,两次通入氯气,提取80 g液溴的物质的量为=0.5 mol,理论上消耗标准状况下的氯气为 0.5 mol×2×22.4 L/mol=22.4 L,D正确。
13.海水中含有丰富的化学资源,可从中提取多种化工原料。某工厂对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.步骤①可先依次加入过量BaCl2、Na2CO3和NaOH溶液,过滤后再加入盐酸调节pH
B.步骤②发生的反应是氯碱工业的主要反应
C.步骤③通入Cl2可制得Br2,说明Cl2的氧化性大于Br2的
D.SO2水溶液“吸收”所得溶液中大量存在的微粒有Cl-、Br-、S
【答案】 D
【解析】 氯化钡可以除去硫酸根离子,碳酸钠可以除去钙离子和过量的钡离子,NaOH除去镁离子,为了除去过量钡离子,碳酸钠需要在加入氯化钡之后加入,然后过滤,向滤液中加入适量盐酸调节pH即可得精制的NaCl溶液,A正确;氯碱工业的主要反应为电解饱和食盐水得到NaOH、H2和氯气,B正确;步骤③通入Cl2可制得Br2,Cl2为氧化剂,Br2为氧化产物,说明Cl2的氧化性大于Br2的,C正确;吸收步骤发生的反应为Br2与二氧化硫水溶液反应生成硫酸和氢溴酸,溶液中不可能存在氯离子,D错误。
14.为了将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体提纯,并制得纯净的KNO3溶液,某同学设计了如下实验方案。
(1)操作①为 。
(2)操作②~④加入的试剂依次为 (填化学式)。
(3)判断S已除尽的方法是 。
(4)实验过程中多次产生的沉淀 (填“需要”或“不需要”)多次过滤,其理由是
。
(5)该同学的实验设计方案是否严密 (填“是”或“否”),请说明理由:
。
(6)写出上述提纯过程中可能涉及的反应的离子方程式: 。
【答案】 (1)加水溶解
(2)Ba(NO3)2、K2CO3、KOH[或KOH、Ba(NO3)2、K2CO3或Ba(NO3)2、KOH、K2CO3]
(3)静置,取上层澄清溶液于试管中,加入少量 Ba(NO3)2 溶液,若不变浑浊,表明S已
除尽
(4)不需要 几个沉淀反应互不干扰,因此最后只过滤一次即可,可减少操作程序
(5)否 加入盐酸调节溶液pH会引入Cl-,应加入稀硝酸
(6)Ba2++SBaSO4↓、Ba2++CBaCO3↓、2OH-+Mg2+Mg(OH)2↓、C+
2H+H2O+CO2↑、OH-+H+H2O
【解析】 沉淀反应必须在溶液中进行,以便充分反应,并使杂质完全沉淀,所以应先将固体配制成溶液。除去S、Mg2+的方法一般是使它们分别形成BaSO4和Mg(OH)2沉淀,所以需要加入稍过量的Ba(NO3)2溶液和KOH溶液,过量的Ba2+可用K2CO3溶液除去,因此实验时必须先加入 Ba(NO3)2溶液,后加入K2CO3溶液,不可用盐酸调节溶液的pH,否则会引入Cl-。几个沉淀分别为BaSO4、BaCO3、Mg(OH)2,这几个沉淀反应互不干扰,因此只过滤一次即可,可减少操作程序。(共54张PPT)
第2课时 海水提镁与
海带提碘
1.通过结合真实情境中的应用或通过实验探究,了解镁、碘及其化合物的主要性质和重要用途,了解化学物质在生产、生活中的应用。2.通过了解从海水中提取镁、从海带中提取碘的原理和过程,学习研究物质性质,探究反应规律,了解进行物质分离、检验和制备等不同类型探究活动的核心思路与基本方法。
从海水中提取镁
学习任务一
1.镁的存在
自然界中的镁主要以 的形式存在于 和 中。海水中镁的总储量约为2.1×1015t。
2.镁的提取
(1)提取流程。
化合态
地壳
海水
Mg(OH)2
MgCl2
(2)有关反应的化学方程式。
①利用贝壳制取石灰乳: ,
。
②沉淀Mg2+: 。
③制取MgCl2: 。
④制取金属镁: 。
3.镁的结构与性质
(1)镁的原子结构。
强还原
(2)镁的物理性质。
银白色金属,密度较小,熔点较低,硬度较小,易传热、导电。
(3)镁的化学性质。
镁是活泼金属,可以与某些非金属单质、酸等物质发生反应。
①在氧气中燃烧: (产生耀眼的白光)。
②在氮气中燃烧: 。
③在二氧化碳中燃烧: 。
④与盐酸反应: 。
4.镁的用途
(1)制造信号弹和焰火。
(2)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件等。
(3)氧化镁是优质的耐高温材料。
[示例] 海水是一个巨大的资源宝库,如图是从海水中提取镁的流程图。
(1)反应①~⑤中,属于氧化还原反应的是 (填序号)。
(2)请写出反应②的离子方程式: 。
(3)用上述方法提镁的过程中,采取了哪些措施来提高经济效益
、 。
(4)镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料,工业制镁粉是将镁蒸气在气体中冷却。下列气体能用作镁蒸气冷却气的是
(填字母)。
a.空气 b.CO2 c.Ar d.H2 e.N2
⑤
氯气等原料循环再利用
就地取材,利用贝壳制备氧化钙
cd
自然界中的镁主要以化合态形式存在于地壳和海水中。如图所示是工业上提取镁的生产流程。
探究 从海水中提取镁的工艺流程
问题1:海水提镁要用到海滩上的贝壳,煅烧贝壳的作用是什么 对资源的综合利用有何意义
提示:将贝壳煅烧得到生石灰,并将生石灰制成石灰乳,将石灰乳加入沉淀池中使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀;充分利用资源,发展绿色化学。
问题2:生产过程中,过滤得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量Ca(OH)2,实验室中除去Mg(OH)2沉淀中混有的少量Ca(OH)2的方法是什么
提示:先将沉淀加入盛有MgCl2溶液的烧杯中,充分搅拌后经过滤、洗涤、干燥,即可得到纯净的Mg(OH)2。
问题3:电解无水氯化镁(熔融态)所得的镁蒸气在特定环境中冷却后可得到固体金属镁。根据镁的性质,可用作镁蒸气的冷却剂的气体有哪些
提示:H2、氦气等与镁不反应的气体。
问题4:根据工艺流程图分析,海水提镁的优点有哪些 哪些副产物可以回收再利用
提示:优点是原料来源丰富;电解熔融MgCl2产生的Cl2可以用来制取HCl,以达到循环利用的目的。
题点一 从海水中提取镁
1.海水中含有氯化镁,是镁的重要来源之一。下列从海水中提取镁涉及的化学方程式中,不正确的是( )
D
2.自然界中的镁主要以化合态形式存在于地壳和海水中。如图是工业上提取镁的生产流程。下列说法错误的是( )
A.煅烧贝壳得到生石灰,该反应为氧化还原反应
B.先将海水中的镁沉淀,再转化为MgCl2,是为了提高溶液中镁离子的浓度
A
D.工业上利用电解熔融氯化镁的方法制取镁的原因是氯化镁的熔点比氧化镁低得多
题点二 镁的性质
3.下列有关镁的说法正确的是( )
A.镁在氧气中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.镁在空气中燃烧,产物并不全是MgO
D
【解析】 镁在氧气中燃烧发出耀眼的白光,因此常用来制造信号弹和焰火,
A错误;镁是活泼金属,在自然界中主要以化合态的形式存在,B错误;镁合金因密度小、硬度和强度都较大等优点,被广泛用于制造火箭的部件,C错误;镁在空气中燃烧,产物并不全是MgO,还有Mg3N2和C,D正确。
4.已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答下列问题。
(2)镁条在氧气中燃烧时观察到的现象是
。
剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成大量
白烟
(3)有同学认为空气中氮气含量最多,所以产物中氮化镁的含量最多。事实上是这样吗 为什么
。
(4)通过镁在空气中燃烧这一事实,你对燃烧这一概念有何新的认识
。
不是,氧化镁的含量最多;因为氧气比氮气活泼
燃烧不一定有氧气参加
【解析】 镁是较活泼金属,镁在空气中燃烧,产物较复杂,但产物中MgO的含量最多,这是由于氧气比N2、CO2活泼。燃烧是剧烈的发光发热的氧化还原反应,不一定有氧气参加。
从海带中提取碘
学习任务二
1.碘的提取
(1)原料来源:海水中碘的浓度很低,工业上不直接由海水提取碘,而是以具有
碘能力的海藻(如海带等)为原料提取碘。
(2)从海带中提取碘的生产流程。
富集
2.加碘盐中碘元素的检验
(1)加碘盐中碘元素的存在形式: 。
(2)检验原理。
淀粉溶液变蓝
(3)用试纸和生活中的常见物质检验加碘盐中碘元素存在的方案:
3.碘与人体健康
人体缺碘时会患甲状腺肿大。我国通过推广食用加碘盐来补充碘元素,加碘盐中添加的含碘物质一般是KIO3。
[示例] 某同学为了验证海带中含有碘元素,拟进行如下实验,请回答相关问题。
(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬,该过程中将使用到的瓷质或玻璃质实验仪器有 (填字母,限填3项)。
A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三脚架
E.泥三角 F.酒精灯 G.烧杯 H.量筒
(2)第2步:I-溶液的获取。操作是
。
BEF
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)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
(4)第4步:碘单质的检验。操作、现象与结论是
。
D
取少量第3步的溶液,滴加
淀粉溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中含碘元素
碘是国防、工业、农业、医药等部门和行业所依赖的重要原料。碘在海水中属微量元素,其浓度只有0.06 ppm。某些海藻具有吸附碘的能力,如海带含有0.5%左右的碘,因此可利用海带提取碘。其提取碘的流程如图所示。
探究 从海带中提取碘的工艺流程
问题1:海带中所含的碘元素在浸泡时以什么形式进入水中 如何提高碘的提取率
提示:以碘离子(I-)形式进入水中。海带粉碎或灼烧成海带灰,延长浸泡时间或不断搅拌;现代工业用离子交换法可以提高碘的提取率。
问题2:通过流程图信息分析加入NaOH溶液碱化的目的是什么
提示:在碱性溶液中,可溶性有机物质可形成沉淀通过过滤除去。
问题3:在进行氧化操作时,加入的氧化剂可以是哪些 从绿色化学的角度考虑,哪种是最佳选择的氧化剂 为什么
提示:新制氯水、过氧化氢溶液等;最佳选择的氧化剂为过氧化氢溶液;因为其还原产物是水,不引入新的杂质,无污染。
问题4:在进行过滤操作时,需要用到的玻璃仪器有哪些 向碘水中加入CCl4,充分振荡后有何现象
提示:玻璃棒、烧杯、漏斗;液体分为两层,上层液体接近无色,下层液体呈紫红色。
1.从海带中提取碘的工艺流程分析
(1)干海带浸泡后,海带中的碘元素以碘离子形式进入浸出液。
(2)碱化可使海带中的有机物质转化为沉淀。
(3)工业生产在氧化后不采用萃取形式,而是结晶得到粗碘后,利用碘单质易升华的性质提纯。
归纳拓展
2.氯、溴、碘性质比较
(1)物理性质比较。
归纳拓展
性质 氯气(Cl2) 溴(Br2) 碘(I2)
颜色 黄绿色 深红棕色 紫黑色
状态 气体 液体 固体
溶解性 能溶于水,易溶于有机溶剂 溴和碘在水中的溶解度很小,但易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂
溶液 颜色 水中黄绿色,CCl4中黄绿色 水中黄色→橙色,CCl4中橙色→橙红色 水中棕色→褐色,
CCl4中紫色→
紫红色
(2)氧化性、还原性比较。
卤素单质氧化性由强到弱的顺序是 Cl2>Br2>I2。
卤素离子还原性由强到弱的顺序是I->Br->Cl-。
归纳拓展
题点一 碘的提取原理与流程
1.海带中含碘元素,有人设计了如下步骤来提取碘:①通足量氯气;②将海带烧成灰,向灰中加水搅拌;③加入CCl4,振荡;④过滤;⑤用分液漏斗分液。操作顺序合理的为( )
A.②④①③⑤ B.②①③④⑤
C.①③⑤②④ D.③①②⑤④
A
【解析】 海带烧成灰加水后必须过滤,然后利用氧化还原反应的原理使碘从化合态变成游离态,最后用有机溶剂萃取出碘并分液。
2.从海带中提取碘包括灼烧、溶解、过滤、氧化、萃取、蒸馏等过程。下列有关图示操作正确的是( )
A.用装置甲将海带灼烧成灰
B.用装置乙过滤得含I-的溶液
C.用装置丙分离出碘的CCl4溶液
D.用装置丁蒸馏获得碘并回收CCl4
C
【解析】 灼烧应在坩埚中进行,A错误;过滤应该用玻璃棒引流,B错误;水与碘的CCl4溶液分层,可以用分液法分离,C正确;温度计的水银球的位置应在蒸馏烧瓶的支管口处,D错误。
3.从海带中提取碘的主要流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.海带具有富集碘的能力
B.过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
C.提纯碘时可用酒精萃取碘单质
D.可以用淀粉检验含碘水溶液中的I2
C
【解析】 海带中含有丰富的KI,说明海带具有富集碘的能力,A正确;过滤是分离难溶性固体与液体的操作,过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,B正确;酒精与水互溶,不能作碘水中碘单质的萃取剂,C错误;I2遇淀粉会变为蓝色,故可以用淀粉检验含碘水溶液中的I2,D正确。
题点二 卤素单质性质的比较与卤素离子的检验
4.鉴别某溶液中是含有Br-还是含有I-,选用的试剂较适合的是( )
A.碘水、淀粉溶液 B.淀粉溶液
C.溴水、淀粉溶液 D.四氯化碳
C
【解析】 碘水遇淀粉溶液变蓝,碘水与Br-、I-均不反应,不能鉴别,A错误;淀粉溶液遇到Br-、I-均不变色,不能鉴别,B错误;溴水能与I-反应生成I2,I2遇淀粉溶液变蓝,溴水与Br-不反应,可以鉴别,C正确;四氯化碳与Br-、I-均不反应,不能鉴别,D错误。
5.已知溴易挥发,碘易升华,向含有NaBr和KI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( )
A.NaCl和KI B.NaCl、KCl和I2
C.KCl和NaBr D.KCl和NaCl
D
【解析】 过量的Cl2将溶液中的Br-、I-完全置换出来,在蒸干、灼烧的过程中氯气、溴挥发,碘升华,所以剩余固体为NaCl和KCl。
6.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是( )
A.E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强
B.F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强
B
【解析】 F处棉花球变成蓝色可能是因为未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2,使淀粉变蓝色,不能说明Br2的氧化性比I2强,故B不正确。
我们知道海带中含有碘元素,经常食用海带可以防治甲状腺肿大,所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查阅有关资料可知,碘单质易升华。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验,请你完成下列实验。
(1)将干燥洁净的海带用酒精润湿后在 (填仪器名称)中灼烧成灰烬。
坩埚
【解析】 (1)固体灼烧应在坩埚中进行。
(2)待海带灰烬冷却至室温,将其转移到烧杯中,加蒸馏水后,搅拌、煮沸、冷却、 (填操作名称)。
【解析】 (2)海带灰烬溶于水得到的应为悬浊液,为了除去难溶杂质,应进行过滤。
过滤
(3)在由(2)所得溶液中加入一定量的氯水,此时发生反应的化学方程式为
。
(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中,然后再加入四氯化碳,振荡、静置,可以观察到四氯化碳层呈 色。经分液得到碘的四氯化碳溶液,在这一实验过程中,四氯化碳起 作用。
紫红
萃取
【解析】 (4)I2在CCl4中呈紫红色,CCl4为萃取剂。
(5)用试管取碘的四氯化碳溶液进行水浴加热,待四氯化碳挥发完即可得到固体碘单质。为什么不用酒精灯直接加热蒸发四氯化碳
。
因为用酒精灯直接加热温度高,单质碘易升华,会损失碘
【解析】 (5)若直接加热,无法控制温度,易造成I2升华而损失。
(6)证明得到的固体是单质碘的化学方法是
。
淀粉溶液中,若淀粉溶液变蓝,即可证明所得固体为单质碘
把得到的固体取少许加入
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中的碘有关的知识为背景,着重考查依据物质性质和实验方法设计实验探究的方案,对实验过程中的现象作出科学合理的解释。
素养立意:考查物质的转化关系、转化原理,提高实验探究、证据获取、信息分析能力,促进科学探究与创新意识素养的发展。
思路点拨:
解读题目情境,确定考查方向(碘的存在形式、本实验的目的)
回忆相关知识(从海带中提取碘的过程、碘的性质、转化关系等)
明确题目要求(从海带中提取碘的流程和实验中的问题)
题目解答(用化学用语结合必要文字说明)第2课时 海水提镁与海带提碘
[学习目标] 1.通过结合真实情境中的应用或通过实验探究,了解镁、碘及其化合物的主要性质和重要用途,了解化学物质在生产、生活中的应用。2.通过了解从海水中提取镁、从海带中提取碘的原理和过程,学习研究物质性质,探究反应规律,了解进行物质分离、检验和制备等不同类型探究活动的核心思路与基本方法。
学习任务一 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。海水中镁的总储量约为2.1×1015t。
2.镁的提取
(1)提取流程。
海水Mg(OH)2MgCl2Mg
(2)有关反应的化学方程式。
①利用贝壳制取石灰乳:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2OCa(OH)2。
②沉淀Mg2+:MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCl2。
③制取MgCl2:Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O。
④制取金属镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
3.镁的结构与性质
(1)镁的原子结构。
(2)镁的物理性质。
银白色金属,密度较小,熔点较低,硬度较小,易传热、导电。
(3)镁的化学性质。
镁是活泼金属,可以与某些非金属单质、酸等物质发生反应。
①在氧气中燃烧:2Mg+O22MgO(产生耀眼的白光)。
②在氮气中燃烧:3Mg+N2Mg3N2。
③在二氧化碳中燃烧:2Mg+CO22MgO+C。
④与盐酸反应:Mg+2HClMgCl2+H2↑。
4.镁的用途
(1)制造信号弹和焰火。
(2)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件等。
(3)氧化镁是优质的耐高温材料。
[示例] 海水是一个巨大的资源宝库,如图是从海水中提取镁的流程图。
(1)反应①~⑤中,属于氧化还原反应的是 (填序号)。
(2)请写出反应②的离子方程式: 。
(3)用上述方法提镁的过程中,采取了哪些措施来提高经济效益
、 。
(4)镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料,工业制镁粉是将镁蒸气在气体中冷却。下列气体能用作镁蒸气冷却气的是 (填字母)。
a.空气 b.CO2 c.Ar d.H2 e.N2
【答案】 (1)⑤
(2)Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O
(3)氯气等原料循环再利用 就地取材,利用贝壳制备氧化钙
(4)cd
自然界中的镁主要以化合态形式存在于地壳和海水中。如图所示是工业上提取镁的生产流程。
探究 从海水中提取镁的工艺流程
问题1:海水提镁要用到海滩上的贝壳,煅烧贝壳的作用是什么 对资源的综合利用有何
意义
提示:将贝壳煅烧得到生石灰,并将生石灰制成石灰乳,将石灰乳加入沉淀池中使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀;充分利用资源,发展绿色化学。
问题2:生产过程中,过滤得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量Ca(OH)2,实验室中除去Mg(OH)2沉淀中混有的少量Ca(OH)2的方法是什么
提示:先将沉淀加入盛有MgCl2溶液的烧杯中,充分搅拌后经过滤、洗涤、干燥,即可得到纯净的Mg(OH)2。
问题3:电解无水氯化镁(熔融态)所得的镁蒸气在特定环境中冷却后可得到固体金属镁。根据镁的性质,可用作镁蒸气的冷却剂的气体有哪些
提示:H2、氦气等与镁不反应的气体。
问题4:根据工艺流程图分析,海水提镁的优点有哪些 哪些副产物可以回收再利用
提示:优点是原料来源丰富;电解熔融MgCl2产生的Cl2可以用来制取HCl,以达到循环利用的目的。
题点一 从海水中提取镁
1.海水中含有氯化镁,是镁的重要来源之一。下列从海水中提取镁涉及的化学方程式中,不正确的是( )
A.制石灰乳:CaO+H2OCa(OH)2
B.制Mg(OH)2:MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2
C.制MgCl2:Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O
D.制Mg,在MgCl2溶液中加Na:MgCl2+2Na2NaCl+Mg
【答案】 D
【解析】 CaO与H2O化合生成Ca(OH)2,反应的化学方程式为CaO+H2OCa(OH)2,A正确;向海水中加入石灰乳沉淀Mg2+,MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应生成Mg(OH)2和CaCl2,反应的化学方程式为MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2,B正确;用盐酸溶解Mg(OH)2得到MgCl2溶液,Mg(OH)2与HCl发生中和反应生成MgCl2和H2O,反应的化学方程式为 Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O,C正确;电解熔融MgCl2制Mg,Na加入MgCl2溶液中反应生成Mg(OH)2、NaCl和H2,反应的化学方程式为2Na+MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+2NaCl+H2↑,D错误。
2.自然界中的镁主要以化合态形式存在于地壳和海水中。如图是工业上提取镁的生产流程。下列说法错误的是( )
A.煅烧贝壳得到生石灰,该反应为氧化还原反应
B.先将海水中的镁沉淀,再转化为MgCl2,是为了提高溶液中镁离子的浓度
C.沉淀池中主要发生的反应为Ca(OH)2+MgCl2Mg(OH)2↓+CaCl2
D.工业上利用电解熔融氯化镁的方法制取镁的原因是氯化镁的熔点比氧化镁低得多
【答案】 A
【解析】 煅烧贝壳得到生石灰,元素化合价没有发生变化,因此该反应不是氧化还原反应,A错误;先将海水中的镁沉淀,再加入盐酸将沉淀转化为MgCl2,是为了提高溶液中镁离子的浓度,B正确;沉淀池主要将镁离子沉淀,其主要发生的反应为 Ca(OH)2+MgCl2Mg(OH)2↓+CaCl2,C正确;工业上利用电解熔融氯化镁的方法制取镁,而不采用电解熔融氧化镁的原因是氯化镁的熔点比氧化镁低得多,D正确。
题点二 镁的性质
3.下列有关镁的说法正确的是( )
A.镁在氧气中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.镁在空气中燃烧,产物并不全是MgO
【答案】 D
【解析】 镁在氧气中燃烧发出耀眼的白光,因此常用来制造信号弹和焰火,A错误;镁是活泼金属,在自然界中主要以化合态的形式存在,B错误;镁合金因密度小、硬度和强度都较大等优点,被广泛用于制造火箭的部件,C错误;镁在空气中燃烧,产物并不全是MgO,还有Mg3N2和C,D正确。
4.已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答下列问题。
(1)镁在空气中燃烧,除发生反应N2+3MgMg3N2外,还能发生其他反应,写出相关反应的化学方程式: 。
(2)镁条在氧气中燃烧时观察到的现象是 。
(3)有同学认为空气中氮气含量最多,所以产物中氮化镁的含量最多。事实上是这样吗 为什么
。
(4)通过镁在空气中燃烧这一事实,你对燃烧这一概念有何新的认识
。
【答案】 (1)2Mg+O22MgO、2Mg+CO22MgO+C
(2)剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成大量白烟
(3)不是,氧化镁的含量最多;因为氧气比氮气活泼
(4)燃烧不一定有氧气参加
【解析】 镁是较活泼金属,镁在空气中燃烧,产物较复杂,但产物中MgO的含量最多,这是由于氧气比N2、CO2活泼。燃烧是剧烈的发光发热的氧化还原反应,不一定有氧气参加。
学习任务二 从海带中提取碘
1.碘的提取
(1)原料来源:海水中碘的浓度很低,工业上不直接由海水提取碘,而是以具有富集碘能力的海藻(如海带等)为原料提取碘。
(2)从海带中提取碘的生产流程。
(3)反应原理:I-I2。
2.加碘盐中碘元素的检验
(1)加碘盐中碘元素的存在形式:I。
(2)检验原理。
在酸性条件下,I与I-反应的离子方程式为I+5I-+6H+3I2+3H2O,生成的碘单质用淀粉溶液检验,现象是淀粉溶液变蓝。
(3)用试纸和生活中的常见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。
3.碘与人体健康
人体缺碘时会患甲状腺肿大。我国通过推广食用加碘盐来补充碘元素,加碘盐中添加的含碘物质一般是KIO3。
[示例] 某同学为了验证海带中含有碘元素,拟进行如下实验,请回答相关问题。
(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬,该过程中将使用到的瓷质或玻璃质实验仪器有 (填字母,限填3项)。
A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三脚架
E.泥三角 F.酒精灯 G.烧杯 H.量筒
(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
(4)第4步:碘单质的检验。操作、现象与结论是 。
【答案】 (1)BEF
(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
(4)取少量第3步的溶液,滴加淀粉溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中含碘元素
碘是国防、工业、农业、医药等部门和行业所依赖的重要原料。碘在海水中属微量元素,其浓度只有0.06 ppm。某些海藻具有吸附碘的能力,如海带含有0.5%左右的碘,因此可利用海带提取碘。其提取碘的流程如图所示。
探究 从海带中提取碘的工艺流程
问题1:海带中所含的碘元素在浸泡时以什么形式进入水中 如何提高碘的提取率
提示:以碘离子(I-)形式进入水中。海带粉碎或灼烧成海带灰,延长浸泡时间或不断搅拌;现代工业用离子交换法可以提高碘的提取率。
问题2:通过流程图信息分析加入NaOH溶液碱化的目的是什么
提示:在碱性溶液中,可溶性有机物质可形成沉淀通过过滤除去。
问题3:在进行氧化操作时,加入的氧化剂可以是哪些 从绿色化学的角度考虑,哪种是最佳选择的氧化剂 为什么
提示:新制氯水、过氧化氢溶液等;最佳选择的氧化剂为过氧化氢溶液;因为其还原产物是水,不引入新的杂质,无污染。
问题4:在进行过滤操作时,需要用到的玻璃仪器有哪些 向碘水中加入CCl4,充分振荡后有何现象
提示:玻璃棒、烧杯、漏斗;液体分为两层,上层液体接近无色,下层液体呈紫红色。
1.从海带中提取碘的工艺流程分析
(1)干海带浸泡后,海带中的碘元素以碘离子形式进入浸出液。
(2)碱化可使海带中的有机物质转化为沉淀。
(3)工业生产在氧化后不采用萃取形式,而是结晶得到粗碘后,利用碘单质易升华的性质
提纯。
2.氯、溴、碘性质比较
(1)物理性质比较。
性质 氯气(Cl2) 溴(Br2) 碘(I2)
颜色 黄绿色 深红棕色 紫黑色
状态 气体 液体 固体
溶解性 能溶于水,易溶于有机溶剂 溴和碘在水中的溶解度很小,但易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂
溶液 颜色 水中黄绿色,CCl4中黄绿色 水中黄色→橙色,CCl4中橙色→橙红色 水中棕色→褐色,CCl4中紫色→紫红色
(2)氧化性、还原性比较。
卤素单质氧化性由强到弱的顺序是 Cl2>Br2>I2。
卤素离子还原性由强到弱的顺序是I->Br->Cl-。
题点一 碘的提取原理与流程
1.海带中含碘元素,有人设计了如下步骤来提取碘:①通足量氯气;②将海带烧成灰,向灰中加水搅拌;③加入CCl4,振荡;④过滤;⑤用分液漏斗分液。操作顺序合理的为( )
A.②④①③⑤ B.②①③④⑤
C.①③⑤②④ D.③①②⑤④
【答案】 A
【解析】 海带烧成灰加水后必须过滤,然后利用氧化还原反应的原理使碘从化合态变成游离态,最后用有机溶剂萃取出碘并分液。
2.从海带中提取碘包括灼烧、溶解、过滤、氧化、萃取、蒸馏等过程。下列有关图示操作正确的是( )
A.用装置甲将海带灼烧成灰
B.用装置乙过滤得含I-的溶液
C.用装置丙分离出碘的CCl4溶液
D.用装置丁蒸馏获得碘并回收CCl4
【答案】 C
【解析】 灼烧应在坩埚中进行,A错误;过滤应该用玻璃棒引流,B错误;水与碘的CCl4溶液分层,可以用分液法分离,C正确;温度计的水银球的位置应在蒸馏烧瓶的支管口处,
D错误。
3.从海带中提取碘的主要流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.海带具有富集碘的能力
B.过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
C.提纯碘时可用酒精萃取碘单质
D.可以用淀粉检验含碘水溶液中的I2
【答案】 C
【解析】 海带中含有丰富的KI,说明海带具有富集碘的能力,A正确;过滤是分离难溶性固体与液体的操作,过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒,B正确;酒精与水互溶,不能作碘水中碘单质的萃取剂,C错误;I2遇淀粉会变为蓝色,故可以用淀粉检验含碘水溶液中的I2,D正确。
题点二 卤素单质性质的比较与卤素离子的检验
4.鉴别某溶液中是含有Br-还是含有I-,选用的试剂较适合的是( )
A.碘水、淀粉溶液 B.淀粉溶液
C.溴水、淀粉溶液 D.四氯化碳
【答案】 C
【解析】 碘水遇淀粉溶液变蓝,碘水与Br-、I-均不反应,不能鉴别,A错误;淀粉溶液遇到Br-、I-均不变色,不能鉴别,B错误;溴水能与I-反应生成I2,I2遇淀粉溶液变蓝,溴水与Br-不反应,可以鉴别,C正确;四氯化碳与Br-、I-均不反应,不能鉴别,D错误。
5.已知溴易挥发,碘易升华,向含有NaBr和KI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( )
A.NaCl和KI B.NaCl、KCl和I2
C.KCl和NaBr D.KCl和NaCl
【答案】 D
【解析】 过量的Cl2将溶液中的Br-、I-完全置换出来,在蒸干、灼烧的过程中氯气、溴挥发,碘升华,所以剩余固体为NaCl和KCl。
6.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是( )
A.E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强
B.F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强
C.E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2
D.G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O
【答案】 B
【解析】 F处棉花球变成蓝色可能是因为未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2,使淀粉变蓝色,不能说明Br2的氧化性比I2强,故B不正确。
[footnoteRef:2] 我们知道海带中含有碘元素,经常食用海带可以防治甲状腺肿大,所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查阅有关资料可知,碘单质易升华。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验,请你完成下列实验。 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中的碘有关的知识为背景,着重考查依据物质性质和实验方法设计实验探究的方案,对实验过程中的现象作出科学合理的解释。
素养立意:考查物质的转化关系、转化原理,提高实验探究、证据获取、信息分析能力,促进科学探究与创新意识素养的发展。
思路点拨:
解读题目情境,确定考查方向
(碘的存在形式、本实验的目的)
回忆相关知识(从海带中提取碘的过程、碘的性质、转化关系等)
明确题目要求(从海带中提取碘的流程和实验中的问题)
题目解答(用化学用语结合必要文字说明)]
(1)将干燥洁净的海带用酒精润湿后在 (填仪器名称)中灼烧成灰烬。
(2)待海带灰烬冷却至室温,将其转移到烧杯中,加蒸馏水后,搅拌、煮沸、冷却、 (填操作名称)。
(3)在由(2)所得溶液中加入一定量的氯水,此时发生反应的化学方程式为
。
(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中,然后再加入四氯化碳,振荡、静置,可以观察到四氯化碳层呈 色。经分液得到碘的四氯化碳溶液,在这一实验过程中,四氯化碳起 作用。
(5)用试管取碘的四氯化碳溶液进行水浴加热,待四氯化碳挥发完即可得到固体碘单质。为什么不用酒精灯直接加热蒸发四氯化碳 。
(6)证明得到的固体是单质碘的化学方法是 。
【答案】 (1)坩埚 (2)过滤 (3)2NaI+Cl2I2+2NaCl (4)紫红 萃取 (5)因为用酒精灯直接加热温度高,单质碘易升华,会损失碘 (6)把得到的固体取少许加入淀粉溶液中,若淀粉溶液变蓝,即可证明所得固体为单质碘
【解析】 (1)固体灼烧应在坩埚中进行。
(2)海带灰烬溶于水得到的应为悬浊液,为了除去难溶杂质,应进行过滤。
(3)Cl2氧化性比I2强,Cl2可与NaI反应生成I2,其反应为Cl2+2NaI2NaCl+I2。
(4)I2在CCl4中呈紫红色,CCl4为萃取剂。
(5)若直接加热,无法控制温度,易造成I2升华而损失。
课时作业
对点训练
知识点一 从海水中提取镁
1.从海水中提取金属镁的生产步骤有①浓缩结晶、②加熟石灰、③加盐酸、④过滤、⑤熔融电解,正确的操作顺序是( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③①②
C.②④③①⑤ D.③④②①⑤
【答案】 C
【解析】 海水中含有Mg2+,加入Ca(OH)2发生反应Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,过滤可得到Mg(OH)2固体;再将Mg(OH)2转化为MgCl2,电解熔融MgCl2可得金属镁,
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
2.某中学化学兴趣小组设计了四种从海水中提取镁的工艺流程,你认为合理的是( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水Mg(OH)2MgCl2Mg
C.海水MgCl2Mg
D.海水MgCl2Mg
【答案】 B
【解析】 沉淀海水中的Mg2+宜选廉价的熟石灰,电解 Mg(OH)2 不能得到Mg,A项错误;海水中加入HCl(或盐酸)或Cl2不能得到MgCl2,C、D项错误。
3.下列说法正确的是( )
A.Mg在CO2中的燃烧是置换反应
B.将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2的过程,是镁原子失电子转化为Mg2+
C.电解得到镁的过程可以写出离子方程式,但不是氧化还原反应
D.Mg在CO2中燃烧的反应中,CO2是还原剂,Mg是氧化剂
【答案】 A
【解析】 Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2的过程涉及的反应为非氧化还原反应,B错误;电解得到镁的过程不能写出离子方程式,是氧化还原反应,C错误;Mg在CO2中燃烧的反应中,CO2是氧化剂,Mg是还原剂,D错误。
4.某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质。下列操作正确且能达到目的的是( )
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中,探讨Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2悬浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.向所得Mg(OH)2沉淀中加足量稀盐酸,转入表面皿中加热蒸干得六水合氯化镁晶体
【答案】 B
【解析】 稀释浓硫酸时,应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中,并及时搅拌,A项错误;将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,OH-与Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀,B项正确;过滤时需要用玻璃棒引流,C项错误;蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿,且向所得Mg(OH)2 沉淀中加足量稀盐酸,得到MgCl2、HCl混合溶液,通过蒸发、结晶可获得六水合氯化镁晶体,D项错误。
5.镁及其合金是用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的,其中的主要步骤如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.为了节省原料,海水可选用提取粗食盐后的母液
B.为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,工业上试剂①主要选用NaOH
C.加入试剂①后,可用过滤的方法得到Mg(OH)2 沉淀
D.镁与铝等金属按一定比例制成的合金,由于其密度小、强度大,可用于制造飞机
【答案】 B
【解析】 海水提取粗食盐后的母液中含有镁离子,可作为提取镁的原料,A正确;工业上使Mg2+沉淀,应选用廉价的石灰乳,可利用海边大量存在的贝壳煅烧成生石灰制得,B错误;由题图可知,加入试剂①后,得到Mg(OH)2沉淀,故可用过滤的方法得到沉淀,C正确;合金的密度一般比成分金属的小,机械强度更大,故镁与铝等金属按一定比例制成的合金密度小、强度大,可用于制造飞机,D正确。
知识点二 从海带中提取碘
6.从海带中提取碘单质的工艺流程如下。
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2
下列关于从海带中提取碘的说法不正确的是( )
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应
C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为萃取
【答案】 A
【解析】 实验室灼烧干海带是在坩埚中进行的,A项错误;碘元素化合价升高,发生氧化反应,B项正确;碘水中有碘单质,能使淀粉溶液显蓝色,C项正确;碘易溶于CCl4等有机溶剂中,碘水加入CCl4发生萃取,得到I2的CCl4溶液,D项正确。
7.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 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】 称量固体用托盘天平,A正确;灼烧固体在坩埚中进行,B正确;过滤操作的主要仪器是漏斗,C正确;萃取需要在分液漏斗中进行,D错误。
8.如图所示为从海带中提取碘的工业生产过程。下列有关说法错误的是( )
A.在实验室进行氧化操作时,加入的氧化剂可以是新制氯水、H2O2等
B.碱化操作时,加入NaOH溶液的原因是碱性溶液中,可溶性有机物质可形成沉淀
C.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
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】 C
【解析】 新制氯水、H2O2等均可氧化碘离子,A正确;由题图可知,过滤分离出有机物沉淀,则碱化操作时,加入NaOH溶液的原因是碱性溶液中,可溶性有机物质可形成沉淀,B正确;海水中蕴藏着极其丰富的碘元素,但海水中碘离子浓度较低,应浓缩后提取,C错误;过滤需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗,D正确。
9.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化,则甲、乙、丙三种溶液中依次含有( )
A.Br-、I-、Cl- B.Br-、Cl-、I-
C.I-、Br-、Cl- D.Cl-、I-、Br-
【答案】 A
【解析】 向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,应该是溴水的颜色,则甲溶液中必含有Br-,Br-被Cl2置换生成了Br2,再加丙溶液,颜色无明显变化,说明丙溶液中不含I-,否则加入后I-被Br2置换生成I2,溶液显蓝色,与题给条件不符,则丙溶液中只能含有Cl-,I-必在乙溶液中。
综合应用
10.下列自然资源的开发利用中,不涉及化学变化的是( )
A.用蒸馏法淡化海水
B.电解饱和食盐水制取氯气
C.从海带中提取碘
D.用晒盐后苦卤制取金属镁
【答案】 A
【解析】 蒸馏淡化海水的过程中没有新物质生成,不涉及化学变化,A符合题意;电解饱和食盐水制取氯气过程中有氯气、NaOH等新物质生成,涉及化学变化,B不符合题意;从海带中提取碘,碘从化合态变为碘单质,有新物质生成,涉及化学变化,C不符合题意;用晒盐后苦卤制取金属镁,镁从Mg2+转化为Mg(OH)2,再转化为MgCl2,最后转化为Mg,涉及化学变化,D不符合题意。
11.下列能够检验出KI中是否含有Br-的实验是(已知:Fe3+可将I-氧化为I2,不能将Br-氧化为Br2)( )
A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有Br-
B.加入酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色是否褪去
C.加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层有色,则有Br-
D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,在水层中加入新制的氯水,溶液呈橙黄色,则含有Br-
【答案】 D
【解析】 新制氯水、酸性KMnO4溶液均既可氧化Br-又可氧化I-,故A、B不符合题意;碘水与I-、Br-不反应,C不符合题意;FeCl3溶液仅将I-氧化为I2,萃取后除去I2,在水层中加入新制的氯水可将Br-氧化为Br2,因而溶液呈橙黄色,D符合题意。
12.海水资源综合利用的部分过程如图所示,下列说法正确的是( )
海水 制盐工业:粗盐→精盐→饱和食盐水→氯碱工业
制溴工业:Br-→Br2→HBr→Br2
制镁工业:Mg2+→Mg(OH)2→MgCl2·6H2O→无水MgCl2→Mg
A.工业上通过电解饱和食盐水制备金属钠和氯气
B.在制溴工业中,用SO2水溶液吸收溴蒸气,生成HBr和H2SO3
C.在制溴工业中,通过氧化、还原、再氧化的步骤实现了溴的富集
D.在制镁工业中,常用NaOH溶液作为Mg2+的沉淀剂
【答案】 C
【解析】 工业上通过电解饱和食盐水制备氢氧化钠、氢气和氯气,电解熔融氯化钠制取钠单质,A错误;溴单质具有强氧化性,用SO2水溶液吸收溴蒸气,发生氧化还原反应生成HBr和H2SO4,B错误;在制溴工业中,通过氧化、还原、再氧化的步骤实现了溴的富集,C正确;在制镁工业中,常用石灰乳作为Mg2+的沉淀剂,氢氧化钠成本较高,D错误。
13.分别向等浓度、等质量的稀硫酸中加入适量的①Mg、②MgO、③Mg(OH)2、④MgCO3,恰好完全反应后,所得溶液中溶质的质量分数相等的是( )
A.①④ B.①② C.②③ D.②④
【答案】 D
【解析】 根据反应的化学方程式,可判断四种物质与等浓度、等质量的稀硫酸恰好完全反应后溶液质量的增加量Δm依次为
Mg+H2SO4MgSO4+H2↑ Δm
24 g 98 g 120 g 2 g 22 g
MgO+H2SO4MgSO4+H2O Δm
40 g 98 g 120 g 18 g 40 g
Mg(OH)2+H2SO4MgSO4+2H2O Δm
58 g 98 g 120 g 36 g 58 g
MgCO3+H2SO4MgSO4+H2O+CO2↑ Δm
84 g 98 g 120 g 18 g 44 g 40 g
根据反应后溶液质量的增加量可知,与镁反应时溶液质量的增加量最小,即与镁恰好完全反应时所得溶液的质量最小,而反应后所得溶质硫酸镁的质量均相同,因此,与镁反应后所得溶液中溶质的质量分数最大,同理分析可得,与氢氧化镁反应后所得溶液中溶质的质量分数最小,分别与氧化镁、碳酸镁反应后所得溶液中溶质的质量分数相等。
14.海带中含有丰富的碘元素。为了从海带中提取碘,某实验小组设计并进行了如下实验,请回答下列问题。
(1)在实验室中,步骤①需要在 (填字母)中进行。
A.烧杯 B.坩埚 C.蒸发皿
D.试管 E.烧瓶 F.锥形瓶
(2)步骤③的实验操作名称是 ,需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗
和 。
(3)步骤④所加药品若更换成Cl2,则相应的离子方程式为 ,反应中的氧化产物是 。
(4)步骤⑤中选择用苯来提取碘的理由是 (填字母)。
A.苯与水不互溶
B.碘单质在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度
C.苯的密度小于水的密度
D.苯是无色液体
(5)海带灰中含有可溶性的硫酸盐、碳酸盐等,在实验步骤 (填序号)中实现与碘分离。
(6)检验提取碘后的水溶液中是否还有碘单质,需要的试剂是 。
【答案】 (1)B (2)过滤 玻璃棒 (3)Cl2+2I-I2+2Cl- I2 (4)AB (5)⑤ (6)淀粉(或淀粉溶液)
【解析】 (1)步骤①为灼烧,需要在坩埚中进行。
(2)步骤③是为了将海带灰悬浊液变为含碘离子的澄清溶液,其实验操作名称是过滤;需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。
(3)步骤④是为了将I-变为I2,若所加药品更换成Cl2,则相应的离子方程式为Cl2+2I-I2+2Cl-,碘元素化合价升高,碘离子为还原剂,其对应的产物I2为氧化产物。
(4)选择用苯来提取碘的理由是苯与水不互溶,且碘单质在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度。
(5)在实验步骤⑤即萃取、分液中实现可溶性硫酸盐、碳酸盐等与碘分离,因为可溶性硫酸盐、碳酸盐难溶于苯。
(6)检验提取碘后的水溶液中是否还有碘单质,需要的试剂是淀粉或淀粉溶液,因为淀粉遇碘单质变蓝。
15.镁在二氧化碳中能燃烧,钠比镁更活泼,那么钠能在二氧化碳中燃烧吗 某研究性学习小组设计了如图所示装置进行探究。
(1)写出镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式: 。
(2)该装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是 ,浓硫酸的作用是 。
(3)D中用酒精灯在试管底部加热,钠在充满二氧化碳气体的试管里剧烈地燃烧,产生大量的白烟。试管底部有黑色物质生成。试管冷却后,试管壁上附着一层白色物质。往试管中加水,白色物质溶于水,黑色物质不溶。过滤,得到澄清的滤液。往滤液中加澄清石灰水,溶液变浑浊。再滴入稀盐酸,溶液中有气泡出现。则试管壁上附着的白色物质是 。
将滤纸上的黑色物质在坩埚中灼烧,黑色物质能燃烧,则该黑色物质是 。试写出钠与二氧化碳反应的化学方程式: 。
【答案】 (1)2Mg+CO22MgO+C
(2)除去CO2中混有的HCl 干燥CO2气体
(3)Na2CO3 C(或碳) 4Na+3CO22Na2CO3+C
【解析】 (2)石灰石和稀盐酸反应产生的CO2气体中含HCl气体和水蒸气,除去HCl应用饱和NaHCO3溶液,除去H2O用浓硫酸。(3)Na与CO2反应生成的白色物质使澄清石灰水变浑浊,加盐酸有气泡产生,白色物质应为Na2CO3,黑色物质能燃烧,应为碳。第2课时 海水提镁与海带提碘
[学习目标] 1.通过结合真实情境中的应用或通过实验探究,了解镁、碘及其化合物的主要性质和重要用途,了解化学物质在生产、生活中的应用。2.通过了解从海水中提取镁、从海带中提取碘的原理和过程,学习研究物质性质,探究反应规律,了解进行物质分离、检验和制备等不同类型探究活动的核心思路与基本方法。
学习任务一 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。海水中镁的总储量约为2.1×1015t。
2.镁的提取
(1)提取流程。
海水Mg(OH)2MgCl2Mg
(2)有关反应的化学方程式。
①利用贝壳制取石灰乳:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2OCa(OH)2。
②沉淀Mg2+:MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCl2。
③制取MgCl2:Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O。
④制取金属镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
3.镁的结构与性质
(1)镁的原子结构。
(2)镁的物理性质。
银白色金属,密度较小,熔点较低,硬度较小,易传热、导电。
(3)镁的化学性质。
镁是活泼金属,可以与某些非金属单质、酸等物质发生反应。
①在氧气中燃烧:2Mg+O22MgO(产生耀眼的白光)。
②在氮气中燃烧:3Mg+N2Mg3N2。
③在二氧化碳中燃烧:2Mg+CO22MgO+C。
④与盐酸反应:Mg+2HClMgCl2+H2↑。
4.镁的用途
(1)制造信号弹和焰火。
(2)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件等。
(3)氧化镁是优质的耐高温材料。
[示例] 海水是一个巨大的资源宝库,如图是从海水中提取镁的流程图。
(1)反应①~⑤中,属于氧化还原反应的是 (填序号)。
(2)请写出反应②的离子方程式: 。
(3)用上述方法提镁的过程中,采取了哪些措施来提高经济效益
、 。
(4)镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料,工业制镁粉是将镁蒸气在气体中冷却。下列气体能用作镁蒸气冷却气的是 (填字母)。
a.空气 b.CO2 c.Ar d.H2 e.N2
自然界中的镁主要以化合态形式存在于地壳和海水中。如图所示是工业上提取镁的生产流程。
探究 从海水中提取镁的工艺流程
问题1:海水提镁要用到海滩上的贝壳,煅烧贝壳的作用是什么 对资源的综合利用有何
意义
问题2:生产过程中,过滤得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量Ca(OH)2,实验室中除去Mg(OH)2沉淀中混有的少量Ca(OH)2的方法是什么
问题3:电解无水氯化镁(熔融态)所得的镁蒸气在特定环境中冷却后可得到固体金属镁。根据镁的性质,可用作镁蒸气的冷却剂的气体有哪些
问题4:根据工艺流程图分析,海水提镁的优点有哪些 哪些副产物可以回收再利用
题点一 从海水中提取镁
1.海水中含有氯化镁,是镁的重要来源之一。下列从海水中提取镁涉及的化学方程式中,不正确的是( )
A.制石灰乳:CaO+H2OCa(OH)2
B.制Mg(OH)2:MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2
C.制MgCl2:Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O
D.制Mg,在MgCl2溶液中加Na:MgCl2+2Na2NaCl+Mg
2.自然界中的镁主要以化合态形式存在于地壳和海水中。如图是工业上提取镁的生产流程。下列说法错误的是( )
A.煅烧贝壳得到生石灰,该反应为氧化还原反应
B.先将海水中的镁沉淀,再转化为MgCl2,是为了提高溶液中镁离子的浓度
C.沉淀池中主要发生的反应为Ca(OH)2+MgCl2Mg(OH)2↓+CaCl2
D.工业上利用电解熔融氯化镁的方法制取镁的原因是氯化镁的熔点比氧化镁低得多
题点二 镁的性质
3.下列有关镁的说法正确的是( )
A.镁在氧气中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.镁在空气中燃烧,产物并不全是MgO
4.已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答下列问题。
(1)镁在空气中燃烧,除发生反应N2+3MgMg3N2外,还能发生其他反应,写出相关反应的化学方程式: 。
(2)镁条在氧气中燃烧时观察到的现象是 。
(3)有同学认为空气中氮气含量最多,所以产物中氮化镁的含量最多。事实上是这样吗 为什么
。
(4)通过镁在空气中燃烧这一事实,你对燃烧这一概念有何新的认识
。
学习任务二 从海带中提取碘
1.碘的提取
(1)原料来源:海水中碘的浓度很低,工业上不直接由海水提取碘,而是以具有富集碘能力的海藻(如海带等)为原料提取碘。
(2)从海带中提取碘的生产流程。
(3)反应原理:I-I2。
2.加碘盐中碘元素的检验
(1)加碘盐中碘元素的存在形式:I。
(2)检验原理。
在酸性条件下,I与I-反应的离子方程式为I+5I-+6H+3I2+3H2O,生成的碘单质用淀粉溶液检验,现象是淀粉溶液变蓝。
(3)用试纸和生活中的常见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。
3.碘与人体健康
人体缺碘时会患甲状腺肿大。我国通过推广食用加碘盐来补充碘元素,加碘盐中添加的含碘物质一般是KIO3。
[示例] 某同学为了验证海带中含有碘元素,拟进行如下实验,请回答相关问题。
(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬,该过程中将使用到的瓷质或玻璃质实验仪器有 (填字母,限填3项)。
A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三脚架
E.泥三角 F.酒精灯 G.烧杯 H.量筒
(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
(4)第4步:碘单质的检验。操作、现象与结论是 。
碘是国防、工业、农业、医药等部门和行业所依赖的重要原料。碘在海水中属微量元素,其浓度只有0.06 ppm。某些海藻具有吸附碘的能力,如海带含有0.5%左右的碘,因此可利用海带提取碘。其提取碘的流程如图所示。
探究 从海带中提取碘的工艺流程
问题1:海带中所含的碘元素在浸泡时以什么形式进入水中 如何提高碘的提取率
问题2:通过流程图信息分析加入NaOH溶液碱化的目的是什么
问题3:在进行氧化操作时,加入的氧化剂可以是哪些 从绿色化学的角度考虑,哪种是最佳选择的氧化剂 为什么
问题4:在进行过滤操作时,需要用到的玻璃仪器有哪些 向碘水中加入CCl4,充分振荡后有何现象
1.从海带中提取碘的工艺流程分析
(1)干海带浸泡后,海带中的碘元素以碘离子形式进入浸出液。
(2)碱化可使海带中的有机物质转化为沉淀。
(3)工业生产在氧化后不采用萃取形式,而是结晶得到粗碘后,利用碘单质易升华的性质
提纯。
2.氯、溴、碘性质比较
(1)物理性质比较。
性质 氯气(Cl2) 溴(Br2) 碘(I2)
颜色 黄绿色 深红棕色 紫黑色
状态 气体 液体 固体
溶解性 能溶于水,易溶于有机溶剂 溴和碘在水中的溶解度很小,但易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂
溶液 颜色 水中黄绿色,CCl4中黄绿色 水中黄色→橙色,CCl4中橙色→橙红色 水中棕色→褐色,CCl4中紫色→紫红色
(2)氧化性、还原性比较。
卤素单质氧化性由强到弱的顺序是 Cl2>Br2>I2。
卤素离子还原性由强到弱的顺序是I->Br->Cl-。
题点一 碘的提取原理与流程
1.海带中含碘元素,有人设计了如下步骤来提取碘:①通足量氯气;②将海带烧成灰,向灰中加水搅拌;③加入CCl4,振荡;④过滤;⑤用分液漏斗分液。操作顺序合理的为( )
A.②④①③⑤ B.②①③④⑤
C.①③⑤②④ D.③①②⑤④
2.从海带中提取碘包括灼烧、溶解、过滤、氧化、萃取、蒸馏等过程。下列有关图示操作正确的是( )
A.用装置甲将海带灼烧成灰
B.用装置乙过滤得含I-的溶液
C.用装置丙分离出碘的CCl4溶液
D.用装置丁蒸馏获得碘并回收CCl4
D错误。
3.从海带中提取碘的主要流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.海带具有富集碘的能力
B.过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
C.提纯碘时可用酒精萃取碘单质
D.可以用淀粉检验含碘水溶液中的I2
题点二 卤素单质性质的比较与卤素离子的检验
4.鉴别某溶液中是含有Br-还是含有I-,选用的试剂较适合的是( )
A.碘水、淀粉溶液 B.淀粉溶液
C.溴水、淀粉溶液 D.四氯化碳
5.已知溴易挥发,碘易升华,向含有NaBr和KI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( )
A.NaCl和KI B.NaCl、KCl和I2
C.KCl和NaBr D.KCl和NaCl
6.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是( )
A.E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强
B.F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强
C.E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2
D.G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O
[footnoteRef:0] 我们知道海带中含有碘元素,经常食用海带可以防治甲状腺肿大,所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查阅有关资料可知,碘单质易升华。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验,请你完成下列实验。 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中的碘有关的知识为背景,着重考查依据物质性质和实验方法设计实验探究的方案,对实验过程中的现象作出科学合理的解释。
素养立意:考查物质的转化关系、转化原理,提高实验探究、证据获取、信息分析能力,促进科学探究与创新意识素养的发展。
思路点拨:
解读题目情境,确定考查方向
(碘的存在形式、本实验的目的)
回忆相关知识(从海带中提取碘的过程、碘的性质、转化关系等)
明确题目要求(从海带中提取碘的流程和实验中的问题)
题目解答(用化学用语结合必要文字说明)]
(1)将干燥洁净的海带用酒精润湿后在 (填仪器名称)中灼烧成灰烬。
(2)待海带灰烬冷却至室温,将其转移到烧杯中,加蒸馏水后,搅拌、煮沸、冷却、 (填操作名称)。
(3)在由(2)所得溶液中加入一定量的氯水,此时发生反应的化学方程式为
。
(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中,然后再加入四氯化碳,振荡、静置,可以观察到四氯化碳层呈 色。经分液得到碘的四氯化碳溶液,在这一实验过程中,四氯化碳起 作用。
(5)用试管取碘的四氯化碳溶液进行水浴加热,待四氯化碳挥发完即可得到固体碘单质。为什么不用酒精灯直接加热蒸发四氯化碳 。
(6)证明得到的固体是单质碘的化学方法是 。
课时作业
对点训练
知识点一 从海水中提取镁
1.从海水中提取金属镁的生产步骤有①浓缩结晶、②加熟石灰、③加盐酸、④过滤、⑤熔融电解,正确的操作顺序是( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③①②
C.②④③①⑤ D.③④②①⑤
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
2.某中学化学兴趣小组设计了四种从海水中提取镁的工艺流程,你认为合理的是( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水Mg(OH)2MgCl2Mg
C.海水MgCl2Mg
D.海水MgCl2Mg
3.下列说法正确的是( )
A.Mg在CO2中的燃烧是置换反应
B.将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2的过程,是镁原子失电子转化为Mg2+
C.电解得到镁的过程可以写出离子方程式,但不是氧化还原反应
D.Mg在CO2中燃烧的反应中,CO2是还原剂,Mg是氧化剂
4.某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质。下列操作正确且能达到目的的是( )
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中,探讨Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2悬浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.向所得Mg(OH)2沉淀中加足量稀盐酸,转入表面皿中加热蒸干得六水合氯化镁晶体
5.镁及其合金是用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的,其中的主要步骤如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.为了节省原料,海水可选用提取粗食盐后的母液
B.为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,工业上试剂①主要选用NaOH
C.加入试剂①后,可用过滤的方法得到Mg(OH)2 沉淀
D.镁与铝等金属按一定比例制成的合金,由于其密度小、强度大,可用于制造飞机
知识点二 从海带中提取碘
6.从海带中提取碘单质的工艺流程如下。
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2
下列关于从海带中提取碘的说法不正确的是( )
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应
C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为萃取
7.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 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
8.如图所示为从海带中提取碘的工业生产过程。下列有关说法错误的是( )
A.在实验室进行氧化操作时,加入的氧化剂可以是新制氯水、H2O2等
B.碱化操作时,加入NaOH溶液的原因是碱性溶液中,可溶性有机物质可形成沉淀
C.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
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
9.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化,则甲、乙、丙三种溶液中依次含有( )
A.Br-、I-、Cl- B.Br-、Cl-、I-
C.I-、Br-、Cl- D.Cl-、I-、Br-
综合应用
10.下列自然资源的开发利用中,不涉及化学变化的是( )
A.用蒸馏法淡化海水
B.电解饱和食盐水制取氯气
C.从海带中提取碘
D.用晒盐后苦卤制取金属镁
11.下列能够检验出KI中是否含有Br-的实验是(已知:Fe3+可将I-氧化为I2,不能将Br-氧化为Br2)( )
A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有Br-
B.加入酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色是否褪去
C.加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层有色,则有Br-
D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,在水层中加入新制的氯水,溶液呈橙黄色,则含有Br-
12.海水资源综合利用的部分过程如图所示,下列说法正确的是( )
海水 制盐工业:粗盐→精盐→饱和食盐水→氯碱工业
制溴工业:Br-→Br2→HBr→Br2
制镁工业:Mg2+→Mg(OH)2→MgCl2·6H2O→无水MgCl2→Mg
A.工业上通过电解饱和食盐水制备金属钠和氯气
B.在制溴工业中,用SO2水溶液吸收溴蒸气,生成HBr和H2SO3
C.在制溴工业中,通过氧化、还原、再氧化的步骤实现了溴的富集
D.在制镁工业中,常用NaOH溶液作为Mg2+的沉淀剂
13.分别向等浓度、等质量的稀硫酸中加入适量的①Mg、②MgO、③Mg(OH)2、④MgCO3,恰好完全反应后,所得溶液中溶质的质量分数相等的是( )
A.①④ B.①② C.②③ D.②④
14.海带中含有丰富的碘元素。为了从海带中提取碘,某实验小组设计并进行了如下实验,请回答下列问题。
(1)在实验室中,步骤①需要在 (填字母)中进行。
A.烧杯 B.坩埚 C.蒸发皿
D.试管 E.烧瓶 F.锥形瓶
(2)步骤③的实验操作名称是 ,需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗
和 。
(3)步骤④所加药品若更换成Cl2,则相应的离子方程式为 ,反应中的氧化产物是 。
(4)步骤⑤中选择用苯来提取碘的理由是 (填字母)。
A.苯与水不互溶
B.碘单质在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度
C.苯的密度小于水的密度
D.苯是无色液体
(5)海带灰中含有可溶性的硫酸盐、碳酸盐等,在实验步骤 (填序号)中实现与碘分离。
(6)检验提取碘后的水溶液中是否还有碘单质,需要的试剂是 。
15.镁在二氧化碳中能燃烧,钠比镁更活泼,那么钠能在二氧化碳中燃烧吗 某研究性学习小组设计了如图所示装置进行探究。
(1)写出镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式: 。
(2)该装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是 ,浓硫酸的作用是 。
(3)D中用酒精灯在试管底部加热,钠在充满二氧化碳气体的试管里剧烈地燃烧,产生大量的白烟。试管底部有黑色物质生成。试管冷却后,试管壁上附着一层白色物质。往试管中加水,白色物质溶于水,黑色物质不溶。过滤,得到澄清的滤液。往滤液中加澄清石灰水,溶液变浑浊。再滴入稀盐酸,溶液中有气泡出现。则试管壁上附着的白色物质是 。
将滤纸上的黑色物质在坩埚中灼烧,黑色物质能燃烧,则该黑色物质是 。试写出钠与二氧化碳反应的化学方程式: 。
(2)除去CO2中混有的HCl 干燥CO2气体
(3)Na2CO3 C(或碳) 4Na+3CO22Na2CO3+C第三单元 海洋化学资源的综合利用
第1课时 粗盐提纯与海水提溴
[学习目标] 1.通过学习物质的分离、提纯等化学实验基础知识和基本技能,了解粗盐提纯的基本过程。2.通过学习研究物质性质,探究反应规律,了解从海水中提取溴的基本原理和方法。3.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解化学物质在生产、生活中的应用,能针对某些化学工艺设计存在的各种问题,提出处理或解决的具体方案。
学习任务一 粗盐提纯
1.粗盐的成分
(1)主要成分:NaCl。
(2)杂质。
①不溶性杂质:泥沙等。
②可溶性杂质:CaCl2、MgCl2及Na2SO4等。
2.粗盐中不溶性杂质的去除
3.粗盐中可溶性杂质的去除
杂质 加入的试剂 离子方程式
Na2SO4 BaCl2溶液 S+Ba2+BaSO4↓
MgCl2 NaOH溶液 Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
CaCl2 Na2CO3溶液 Ca2++CCaCO3↓
[示例] 为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4,可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂,按如图步骤操作:
(1)写出三种试剂的化学式。
A ,B ,C 。
(2)①加入过量A的目的是 ,有关化学方程式为 。
②加入过量B的目的是 ,有关化学方程式为
。
③加热煮沸的目的是 。
(3)操作Ⅰ是 ,操作Ⅱ是 。
(2)①除尽Mg2+和S MgCl2+Ba(OH)2BaCl2+Mg(OH)2↓、MgSO4+Ba(OH)2BaSO4↓+Mg(OH)2↓ ②除尽过量的Ba2+ Ba(OH)2+K2CO3BaCO3↓+2KOH、BaCl2+K2CO3BaCO3↓+2KCl ③使HCl挥发逸出
(3)过滤 蒸发
盐是一种重要的矿物质,是人类生存所需的基本物质之一。粗盐是从天然的海水或盐矿中提取的原始盐,它含有各种杂质,如硫酸钠、硫酸镁、碘化物、砂以及其他无机物质。为了使粗盐达到食用标准,必须进行提纯。粗盐提纯的主要目的是去除其中的杂质和控制含水量,消除对人类健康的危害和提高盐的品质。
探究 用化学方法除去粗盐中的杂质离子
问题1:粗盐中除含有不溶性的泥沙外,还含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4,仅用过滤的方法提纯的粗盐是否纯净
问题2:粗盐提纯时加入Na2CO3溶液和BaCl2溶液的顺序是否可以颠倒 为什么
①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸。
②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸。
③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。
问题3:如何检验食盐水中杂质离子已除净
除净。
②取少许滤液于试管中,加入NaOH溶液,如无白色沉淀生成,证明Mg2+除净。
③取少许滤液于试管中,加入Na2CO3溶液,如无白色沉淀生成,证明Ca2+除净。
问题4:除去粗盐中的可溶性杂质时,加入稀盐酸的目的是什么 应何时加入稀盐酸
问题5:粗盐提纯时,能否将稀盐酸改为稀硝酸 为什么
物质除杂和分离注意的问题
(1)除杂试剂要过量。
(2)后续试剂应能除去过量的前一种或多种试剂。
(3)尽可能将杂质转化为所需物质。
(4)除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
1.某食盐水中含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质,通过以下几个实验步骤,可得到纯净的氯化钠固体:①加入稍过量的Na2CO3溶液;②加入稍过量的NaOH溶液;③加入稍过量的BaCl2溶液;④滴加稀盐酸至无气泡产生;⑤过滤。操作顺序正确的是( )
A.③②①④⑤ B.②③①⑤④
C.①②③⑤④ D.③⑤②①④
2.粗盐中含可溶性杂质(Na2SO4、MgCl2、CaCl2等)和难溶性杂质(泥沙等),粗盐提纯流程图如图。下列有关说法正确的是( )
A.步骤①为先过滤、再溶解
B.步骤⑤除杂所加的适量试剂为稀盐酸
C.步骤②与④的顺序可调换
D.通常蒸干NaCl溶液制得NaCl固体
学习任务二 从海水中提取溴
1.从海水中提取溴
(1)流程:从海水中提取溴,一般要经过浓缩、氧化和提取三个步骤。
(2)反应原理:2NaBr+Cl22NaCl+Br2。
2.溴及其化合物的重要用途
(1)溴可用于生产药物、感光剂、农业杀虫剂、阻燃剂等。
(2)溴化银是重要的感光材料。
溴及其衍生物是制备药物和制取阻燃剂、钻井液等的重要原料,需求量很大。空气吹出法是海水提溴的常用方法,其中一种工艺是在预先经过酸化的苦卤(提取食盐后的母液)中,用氯气置换溴离子使之成为溴单质,继而通入热空气,将溴吹入吸收塔,使溴和吸收剂二氧化硫发生反应生成氢溴酸以达到富集溴的目的,然后,再用氯气将其氧化得到产品溴。其流程如图所示。
探究 从海水中提取溴的工艺流程
问题1:浓缩并酸化海水后用什么试剂氧化 其原理是什么 为何要使用提取食盐后的
母液
问题2:生成的溴单质溶解在水中,如何使溴从溶液中挥发出来 利用溴的什么性质
问题3:步骤③已将溴吹出,但步骤④又重新用SO2吸收溴,步骤⑤又用氯气将HBr氧化为Br2,步骤④⑤的目的是什么
问题4:步骤④的化学反应原理是什么 步骤⑦中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,步骤⑧可用何种方法将两者分离
海水中提取溴的流程分析
1.流程图
2.流程解析
(1)硫酸酸化的原因:抑制氯气、溴单质与水的反应。
(2)通入氯气的目的:Cl2氧化性大于Br2,可以将Br-氧化成Br2。
(3)通入热空气的目的:使溴从溶液中挥发出来,该过程利用了溴的易挥发性质。
(4)SO2吸收原理:SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4。
(5)③~⑤步操作目的:氧化后的海水中溴单质浓度低,通过③~⑤步可以达到富集溴单质的目的。
1.从海水中可以提取溴,但得到的液溴中常溶有少量氯气,除去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.加入适量的氢氧化钠溶液
D.加入适量的溴化钠溶液
2NaBr2NaCl+Br2。
2.“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.实验室保存溴通常加少量水
B.海水提溴发生的反应均为氧化还原反应
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中只发生了物理变化
1.粗盐提纯
2.从海水中提取溴
海水母液含Br2的海水含Br2的空气粗溴高纯度的溴单质
[footnoteRef:2] 地球表面海水约占地球总水量的97%。海洋资源是指分布在海洋及海岸带空间范围内的自然资源,是与海水水体有直接关系的物质和能量。海水及海水化学资源是一类重要的海洋资源,海水资源可用于工业、农业及海水淡化获取淡水资源等方面,海洋化学资源的综合利用对人类的发展意义重大。 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以海洋资源的利用为背景,创设了真实有意义的情境,有利于促进思考、推理和判断能力的发展。
素养立意:通过海水中溴元素的提取方案的设计与认识,把物质的变化知识运用于生产实践,培养变化观念学科素养;通过对粗盐精制、海水提溴方案的设计,培养在实际化工生产中化学原理的应用能力,促进科学探究与创新意识学科素养的发展。
思路点拨:熟悉粗盐提纯及海水提溴流程,即可解答本题。]
Ⅰ.经海水晒盐获得的粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、S三种杂质离子,为了除去上述三种杂质离子,需加入四种试剂:①Na2CO3、②BaCl2、③NaOH、④稀盐酸。
(1)四种试剂的加入顺序正确的是 (填字母)。
a.④①②③ b.②①③④ c.③①②④ d.②③①④
(2)加入稀盐酸的目的是 (用离子方程式表示)。
Ⅱ.利用氧化还原反应原理,将Cl2通入提取食盐后的母液中,将溶液中的溴离子转化为溴单质,再鼓入热空气,使溴单质从溶液中分离出来。
(3)鼓入热空气将溴单质从溶液中分离出来的原理是
。
(4)将溴离子转化为溴单质的离子方程式为 。
H2O、OH-+H+H2O。(3)因为Br2的沸点比水的沸点低,受热后更易汽化挥发,所以鼓入热空气可将溴单质从溶液中分离出来。(4)通入Cl2可将溴离子转化为溴单质,反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2。
课时作业
对点训练
知识点一 粗盐提纯
1.与“海水晒盐”原理相仿的实验操作是( )
A.蒸馏 B.过滤
C.蒸发 D.分液
题意。
2.关于粗盐提纯的下列说法中正确的是( )
A.溶解粗盐时,应尽量让溶液稀些,防止食盐不完全溶解
B.将制得的食盐晶体转移到新制过滤器中用大量水进行洗涤
C.当蒸发到大量晶体析出时,停止加热,利用余热将剩余液体蒸干
D.为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S,可依次向溶液中加入足量的碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、稀盐酸
3.海盐经溶解、过滤后仍含有Ca2+、Mg2+、S可溶性杂质,为了得到纯净的NaCl,可向滤液中依次加入过量的下列溶液,其中不合理的是( )
A.BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
B.Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
C.Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
D.BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶
4.氯化钠是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。粗盐除含NaCl外,还含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。如图是粗盐提纯的操作流程。
提供的试剂:Na2CO3溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、饱和NaCl溶液。
(1)欲除去溶液Ⅰ中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4,从提供的试剂中选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为NaOH溶液、 、 (所加试剂均过量)。
(2)在滤液中加的b为 ,其作用是 。
(3)过滤后滤纸上共有 种沉淀。
(4)蒸发结晶时,当 时停止加热。
(2)在滤液中加足量稀盐酸,其作用是除去过量的氢氧化钠、碳酸钠。
(3)过滤后滤纸上有氢氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡、泥沙5种沉淀。
(4)蒸发结晶时,当蒸发皿中出现较多固体时停止加热,利用余热蒸干。
知识点二 从海水中提取溴
5.将适量的Cl2通入溴化钠溶液中,等反应停止后,实验室从该溶液中提取溴通常所需的主要仪器和方法是( )
A.蒸发皿;蒸发后灼烧
B.烧杯;冷却、结晶、过滤
C.分液漏斗;分液
D.分液漏斗;加萃取剂,振荡、静置后分液
6.在空气吹出法的工艺中,选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的反应原理为3Na2CO3+
3Br25NaBr+NaBrO3+3CO2,也有选用SO2作溴蒸气吸收剂的。下列有关说法正确的是( )
A.两种吸收过程中,Br2只作氧化剂
B.只有SO2吸收过程发生了氧化还原反应
C.用纯碱溶液作吸收剂时,纯碱既不是还原剂也不是氧化剂
D.用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
7.海水综合利用部分流程如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.实验室进行①的操作需用到坩埚、玻璃棒、酒精灯
B.②③④⑤涉及的反应均为氧化还原反应
C.X试剂可选用 SO2
D.⑤中离子方程式为2Br-+Cl2Br2+2Cl-
8.某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料:Br2的沸点为59 ℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后,绘制了如下装置简图。
回答下列问题。
(1)图中仪器B的名称为 。
(2)整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是
。
(3)实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件 。
(4)装置C中液体产物颜色为 ,为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是 。
(5)装置D的作用是 。
综合应用
9.由海水提取溴的部分流程如图所示。下列说法不正确的是( )
NaBr溶液Br2HBrBr2
A.反应①②③为氧化还原反应
B.反应②生成了H2SO4和HBr
C.氧化性: Cl2> Br2>SO2
D.反应③生成的Br2可以用乙醇萃取
10.粗盐(杂质仅有MgSO4、CaCl2)提纯工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.应先加Ba(OH)2再加Na2CO3
B.“沉淀”中至少有4种白色物质
C.蒸发结晶所用到的仪器有蒸发皿
D.确认NaCl晶体洗涤完全可以选用HNO3溶液、AgNO3溶液
11.海水提溴的流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.步骤②利用了溴的挥发性
B.步骤④可以用H2O2代替Cl2
C.步骤⑤用到的玻璃仪器只有漏斗和烧杯
D.使用该法处理1 m3海水最终得到18 g Br2,若提取率为30%,则原海水中Br-的浓度为
60 mg·L-1
12.海水资源开发利用的部分流程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.粗盐(含Mg2+、Ca2+、S等杂质)提纯所加试剂顺序为NaOH→Na2CO3→BaCl2→
过滤→盐酸
B.过程①为了提高产率一般先通CO2再通NH3
C.用澄清石灰水可以鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液
D.每提取80 g液溴,理论上消耗标准状况下的氯气22.4 L
13.海水中含有丰富的化学资源,可从中提取多种化工原料。某工厂对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.步骤①可先依次加入过量BaCl2、Na2CO3和NaOH溶液,过滤后再加入盐酸调节pH
B.步骤②发生的反应是氯碱工业的主要反应
C.步骤③通入Cl2可制得Br2,说明Cl2的氧化性大于Br2的
D.SO2水溶液“吸收”所得溶液中大量存在的微粒有Cl-、Br-、S
14.为了将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体提纯,并制得纯净的KNO3溶液,某同学设计了如下实验方案。
(1)操作①为 。
(2)操作②~④加入的试剂依次为 (填化学式)。
(3)判断S已除尽的方法是 。
(4)实验过程中多次产生的沉淀 (填“需要”或“不需要”)多次过滤,其理由是
。
(5)该同学的实验设计方案是否严密 (填“是”或“否”),请说明理由:
。
(6)写出上述提纯过程中可能涉及的反应的离子方程式: 。
(2)Ba(NO3)2、K2CO3、KOH[或KOH、Ba(NO3)2、K2CO3或Ba(NO3)2、KOH、K2CO3]
(3)静置,取上层澄清溶液于试管中,加入少量 Ba(NO3)2 溶液,若不变浑浊,表明S已
除尽
(4)不需要 几个沉淀反应互不干扰,因此最后只过滤一次即可,可减少操作程序
(5)否 加入盐酸调节溶液pH会引入Cl-,应加入稀硝酸
(6)Ba2++SBaSO4↓、Ba2++CBaCO3↓、2OH-+Mg2+Mg(OH)2↓、C+
2H+H2O+CO2↑、OH-+H+H2O(共42张PPT)
第1课时 粗盐提纯与
海水提溴
第三单元 海洋化学资源的综合利用
1.通过学习物质的分离、提纯等化学实验基础知识和基本技能,了解粗盐提纯的基本过程。2.通过学习研究物质性质,探究反应规律,了解从海水中提取溴的基本原理和方法。3.通过结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解化学物质在生产、生活中的应用,能针对某些化学工艺设计存在的各种问题,提出处理或解决的具体方案。
粗盐提纯
学习任务一
1.粗盐的成分
(1)主要成分: 。
(2)杂质。
①不溶性杂质:泥沙等。
②可溶性杂质: 、 及Na2SO4等。
NaCl
CaCl2
MgCl2
2.粗盐中不溶性杂质的去除
逐渐溶解
浑浊
澄清
不溶物
固体
3.粗盐中可溶性杂质的去除
杂质 加入的试剂 离子方程式
Na2SO4
MgCl2
CaCl2
BaCl2溶液
NaOH溶液
Na2CO3溶液
[示例] 为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4,可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂,按如图步骤操作:
(1)写出三种试剂的化学式。
A ,B ,C 。
(2)①加入过量A的目的是 ,有关化学方程式为
。
Ba(OH)2
K2CO3
HCl
②加入过量B的目的是 ,有关化学方程式为
。
③加热煮沸的目的是 。
(3)操作Ⅰ是 ,操作Ⅱ是 。
除尽过量的Ba2+
使HCl挥发逸出
过滤
蒸发
盐是一种重要的矿物质,是人类生存所需的基本物质之一。粗盐是从天然的海水或盐矿中提取的原始盐,它含有各种杂质,如硫酸钠、硫酸镁、碘化物、砂以及其他无机物质。为了使粗盐达到食用标准,必须进行提纯。粗盐提纯的主要目的是去除其中的杂质和控制含水量,消除对人类健康的危害和提高盐的品质。
探究 用化学方法除去粗盐中的杂质离子
问题1:粗盐中除含有不溶性的泥沙外,还含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4,仅用过滤的方法提纯的粗盐是否纯净
提示:不纯净。过滤能除去不溶性的杂质,但不能除去可溶性的杂质,故仅用过滤的方法提纯的粗盐中还含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4。
问题2:粗盐提纯时加入Na2CO3溶液和BaCl2溶液的顺序是否可以颠倒 为
什么
提示:不可以。Na2CO3溶液的作用不仅是除去溶液中的Ca2+,另一个作用是除去溶液中过量的Ba2+,因此Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后加入。所以通常加入的试剂顺序有三种情况,即
①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸。
②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸。
③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。
问题3:如何检验食盐水中杂质离子已除净
②取少许滤液于试管中,加入NaOH溶液,如无白色沉淀生成,证明Mg2+除净。
③取少许滤液于试管中,加入Na2CO3溶液,如无白色沉淀生成,证明Ca2+除净。
问题4:除去粗盐中的可溶性杂质时,加入稀盐酸的目的是什么 应何时加入稀盐酸
提示:除去粗盐中的可溶性杂质时,加入了过量的碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液,加入稀盐酸是为了除去过量的碳酸钠和氢氧化钠。因为 Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3均可与稀盐酸反应,所以应在过滤除去沉淀之后再加入稀盐酸。
问题5:粗盐提纯时,能否将稀盐酸改为稀硝酸 为什么
物质除杂和分离注意的问题
(1)除杂试剂要过量。
(2)后续试剂应能除去过量的前一种或多种试剂。
(3)尽可能将杂质转化为所需物质。
(4)除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
归纳拓展
1.某食盐水中含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质,通过以下几个实验步骤,可得到纯净的氯化钠固体:①加入稍过量的Na2CO3溶液;②加入稍过量的NaOH溶液;③加入稍过量的BaCl2溶液;④滴加稀盐酸至无气泡产生;⑤过滤。操作顺序正确的是( )
A.③②①④⑤ B.②③①⑤④
C.①②③⑤④ D.③⑤②①④
B
【解析】 为了保证杂质离子除尽,除杂试剂稍过量,先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液,以除去过量的Ba2+;先过滤再滴加稀盐酸,防止沉淀溶解。由分析可知,加入试剂的先后顺序为②③①⑤④或③②①⑤④或③①②⑤④,故选B。
2.粗盐中含可溶性杂质(Na2SO4、MgCl2、CaCl2等)和难溶性杂质(泥沙等),粗盐提纯流程图如图。下列有关说法正确的是( )
A.步骤①为先过滤、再溶解
B.步骤⑤除杂所加的适量试剂为稀盐酸
C.步骤②与④的顺序可调换
D.通常蒸干NaCl溶液制得NaCl固体
B
【解析】 可以在步骤④之后一次性过滤,则步骤①为溶解,A错误;步骤⑤除杂所加的适量试剂为稀盐酸,B正确;步骤②与④的顺序不可调换,否则无法除去过量的钡离子,C错误;通常用蒸发结晶的方法由NaCl溶液制得NaCl固体,但不可以蒸干,D错误。
从海水中提取溴
学习任务二
1.从海水中提取溴
(1)流程:从海水中提取溴,一般要经过浓缩、 和提取三个步骤。
氧化
2NaCl+Br2
2.溴及其化合物的重要用途
(1)溴可用于生产药物、感光剂、 、阻燃剂等。
(2)溴化银是重要的 材料。
农业杀虫剂
感光
溴及其衍生物是制备药物和制取阻燃剂、钻井液等的重要原料,需求量很大。空气吹出法是海水提溴的常用方法,其中一种工艺是在预先经过酸化的苦卤
(提取食盐后的母液)中,用氯气置换溴离子使之成为溴单质,继而通入热空气,将溴吹入吸收塔,使溴和吸收剂二氧化硫发生反应生成氢溴酸以达到富集溴的目的,然后,再用氯气将其氧化得到产品溴。其流程如图所示。
探究 从海水中提取溴的工艺流程
问题1:浓缩并酸化海水后用什么试剂氧化 其原理是什么 为何要使用提取食盐后的母液
问题2:生成的溴单质溶解在水中,如何使溴从溶液中挥发出来 利用溴的什么性质
提示:鼓入热空气,使溴从溶液中挥发出来。利用了溴的易挥发性。
问题3:步骤③已将溴吹出,但步骤④又重新用SO2吸收溴,步骤⑤又用氯气将HBr氧化为Br2,步骤④⑤的目的是什么
提示:提高溴的含量,即富集溴。
问题4:步骤④的化学反应原理是什么 步骤⑦中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,步骤⑧可用何种方法将两者分离
海水中提取溴的流程分析
1.流程图
归纳拓展
归纳拓展
2.流程解析
(1)硫酸酸化的原因:抑制氯气、溴单质与水的反应。
(2)通入氯气的目的:Cl2氧化性大于Br2,可以将Br-氧化成Br2。
(3)通入热空气的目的:使溴从溶液中挥发出来,该过程利用了溴的易挥发
性质。
归纳拓展
(5)③~⑤步操作目的:氧化后的海水中溴单质浓度低,通过③~⑤步可以达到富集溴单质的目的。
1.从海水中可以提取溴,但得到的液溴中常溶有少量氯气,除去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.加入适量的氢氧化钠溶液
D.加入适量的溴化钠溶液
D
2.“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.实验室保存溴通常加少量水
B.海水提溴发生的反应均为氧化还原反应
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中只发生了物理变化
D
知识整合
1.粗盐提纯
2.从海水中提取溴
地球表面海水约占地球总水量的97%。海洋资源是指分布在海洋及海岸带空间范围内的自然资源,是与海水水体有直接关系的物质和能量。海水及海水化学资源是一类重要的海洋资源,海水资源可用于工业、农业及海水淡化获取淡水资源等方面,海洋化学资源的综合利用对人类的发展意义重大。
②BaCl2、③NaOH、④稀盐酸。
(1)四种试剂的加入顺序正确的是 (填字母)。
a.④①②③ b.②①③④ c.③①②④ d.②③①④
bd
(2)加入稀盐酸的目的是 (用离子方程式表示)。
Ⅱ.利用氧化还原反应原理,将Cl2通入提取食盐后的母液中,将溶液中的溴离子转化为溴单质,再鼓入热空气,使溴单质从溶液中分离出来。
(3)鼓入热空气将溴单质从溶液中分离出来的原理是
。
Br2的沸点比水的沸点低,受热后更易汽化挥发
【解析】 (3)因为Br2的沸点比水的沸点低,受热后更易汽化挥发,所以鼓入热空气可将溴单质从溶液中分离出来。
(4)将溴离子转化为溴单质的离子方程式为 。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以海洋资源的利用为背景,创设了真实有意义的情境,有利于促进思考、推理和判断能力的发展。
素养立意:通过海水中溴元素的提取方案的设计与认识,把物质的变化知识运用于生产实践,培养变化观念学科素养;通过对粗盐精制、海水提溴方案的设计,培养在实际化工生产中化学原理的应用能力,促进科学探究与创新意识学科素养的发展。
思路点拨:熟悉粗盐提纯及海水提溴流程,即可解答本题。
