专题3 从海水中获得的化学物质 本专题知识体系构建与核心素养提升
文档属性
| 名称 | 专题3 从海水中获得的化学物质 本专题知识体系构建与核心素养提升 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 807.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-08-11 21:07:31 | ||
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文档简介
本专题知识体系构建与核心素养提升
一、化学反应
二、氯气及氯的化合物的转化关系
三、钠及钠的化合物的转化关系
四、海洋化学资源的综合利用
1．粗盐提纯
2．从海水中提取溴的主要流程
3．从海带中提碘的过程
海带→晒干、灼烧→浸取→氧化→萃取→碘单质
4．从海水中提取镁的主要流程
通过本专题的学习，初步掌握探究元素及其化合物性质的基本方法，能从氧化还原反应、离子反应的角度理解氯及其重要化合物、钠及其重要化合物的性质，并能用符号正确的表征。了解海洋资源的分布，能依据物质的性质和实验方法设计资源综合利用的方案，建立绿色化学的意识，认识化学科学在开发利用自然资源、制备新物质、环境保护等方面发挥的积极作用。
方程式再书写
1．氯及其化合物
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。
(1)Cl2和H2O的反应
Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO；
(2)Cl2和NaOH溶液的反应
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；
(3)Cl2和石灰乳的反应
Cl2＋Ca(OH)2===Ca2＋＋Cl－＋ClO－＋H2O；
(4)将Cl2通入氢硫酸溶液中
Cl2＋H2S===S↓＋2H＋＋2Cl－；
(5)将浓盐酸和MnO2混合加热
MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；
(6)HClO见光分解
2HClO2HCl＋O2↑。
2．钠及其重要化合物
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式：
(1)Na和H2O的反应
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑；
(2)Na在空气中燃烧
2Na＋O2Na2O2；
(3)Na2O2和H2O的反应
2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑；
(4)Na2O2和CO2的反应
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2；
(5)向Na2CO3稀溶液中通入CO2
CO＋CO2＋H2O===2HCO；
(6)NaHCO3溶液和稀盐酸反应
HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；
(7)NaHCO3溶液和NaOH溶液反应
HCO＋OH－===CO＋H2O；
(8)NaHCO3受热分解
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
例1小明通过学习知道Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应，Na2CO3溶液还会与石灰水反应。
【产生疑问】NaHCO3溶液也能与石灰水反应吗？如果能反应，生成物可能是什么？
【进行实验】小明将NaHCO3溶液与石灰水混合，结果产生白色沉淀，已知Ca(HCO3)2能溶于水，碳酸氢盐在碱溶液中会生成碳酸盐。此白色沉淀是________；为了进一步了解生成的含钠化合物有什么，继续探究：
【做出猜想】①只有NaOH ②有Na2CO3和NaOH ③____________________
【实验设计】
步骤1：取少量上述实验后的上层清液于试管中，再滴加足量的CaCl2溶液(中性)，观察到产生白色沉淀，由此可知生成的含钠化合物一定含有________________________________；
步骤2：将步骤1中反应后的混合物过滤，往滤液中先滴加几滴酚酞溶液，再滴加足量的稀盐酸，观察到溶液颜色变化情况为________________________________________________，整个实验过程中无气泡产生，由此可知猜想②成立。
【拓展提高】若步骤1中未出现白色沉淀，则此时NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
答案 【进行实验】CaCO3
【做出猜想】只有Na2CO3
【实验设计】Na2CO3 溶液先由无色变红色，然后红色变为无色
【拓展提高】Ca(OH)2＋NaHCO3===CaCO3↓＋NaOH＋H2O
解析 因为题给信息Ca(HCO3)2能溶于水，而HCO能与OH－反应生成CO，故将NaHCO3溶液与石灰水混合后，产物除CaCO3外，溶液中还可能有：①Ca(OH)2过量时：发生反应NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O；②恰好反应时：2NaHCO3＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O；③NaHCO3过量时，产物有CaCO3、Na2CO3，剩余NaHCO3。依据以上分析可猜想：生成的含钠化合物只能有三种情况：①NaOH、②Na2CO3和NaOH、③Na2CO3。
【考点】 碳酸钠、碳酸氢钠的性质
【题点】 碳酸钠、碳酸氢钠的性质的实验探究
例2实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。
制备K2FeO4(夹持装置略)
(1)A为氯气发生装置。A中反应离子方程式是__________________(锰被还原为Mn2＋)，若该反应产生标准状况下的氯气2.24 L，则转移电子数为________NA，消耗氧化剂的物质的量为________。
(2)将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
(3)C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有________________(用离子方程式表示)。
答案 (1)2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
0.2 0.04 mol
(2)
(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
解析 (1)观察题中装置和信息，可知A中是高锰酸钾和浓盐酸反应生成氯气、氯化钾和氯化锰的反应，KMnO4是氧化剂，2.24 L标准状况下的Cl2为0.1 mol，转移电子为0.2 mol，消耗KMnO4为0.1 mol×＝0.04 mol。(2)浓盐酸易挥发，则装置B用于除去Cl2中的HCl气体，故装置B为盛有饱和食盐水的洗气瓶，导管要长进短出。(3)氢氧化钾过量，氯气和氢氧化钾也会发生反应，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
例3 海洋资源丰富，海水水资源的利用和海水化学资源(主要为NaCl和MgSO4等物质及K、Br等元素)的利用具有非常广阔的前景。
回答下列问题：
(1)NaCl溶液由粗盐水精制而成，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为_____________、______________。
(2)写出步骤Ⅰ中反应的总化学方程式：__________________________________________。
(3)步骤Ⅱ中能析出KClO3晶体而无其他晶体析出的原因是__________________________。
(4)已知MgCl2溶液受热时易水解生成Mg(OH)Cl，写出该过程的化学方程式：____________
________________________________________________________________________。
(5)步骤Ⅳ中，电解熔融MgCl2得到的镁需要在保护气中冷却，下列气体可以作为保护气的是________(填字母)。
A．H2 B．N2 C．CO2 D．空气
(6)海水中溴含量为65 mg·L－1。若1 L海水中95%的溴元素被氧化为Br2，经热空气吹出，溴单质残留量3%。最后用SO2将90%的Br2还原成Br－，所得溶液体积为50 mL。此过程的目的为__________________________________________________________________________。所得溶液中溴离子浓度为海水中溴离子浓度的________倍(精确到小数点后一位)。
答案 (1)NaOH溶液 Na2CO3溶液
(2)NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑
(3)室温下KClO3在水中的溶解度明显小于其他晶体
(4)MgCl2＋H2OMg(OH)Cl＋HCl↑
(5)A
(6)提高溴离子的浓度，富集溴元素 16.6
解析 (1)粗盐水中含有Mg2＋和Ca2＋，可加入过量NaOH溶液除去Mg2＋，可加入过量Na2CO3溶液除去Ca2＋。
(2)由题图可知电解NaCl溶液得到NaClO3，电解总反应的化学方程式为：NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑。
(3)相同温度下，溶解度小的物质先析出，室温下KClO3在水中的溶解度明显小于其他晶体，所以步骤Ⅱ中能析出KClO3晶体而无其他晶体析出。
(4)在空气中加热MgCl2溶液，水解生成Mg(OH)Cl，依据原子守恒写出反应的化学方程式：MgCl2＋H2OMg(OH)Cl＋HCl↑。
(5)因为高温下Mg可以和CO2、N2、O2反应，不与H2反应，故应选H2作保护气。
(6)将低浓度的化合态的溴变成高浓度的化合态的溴，其目的是提高Br－的浓度，富集溴元素。1 L海水中，n(Br－)＝ mol＝8.125×10－4 mol，海水中c(Br－)＝8.125×10－4 mol·L－1。经富集后溶液中c(Br－)＝ mol·L－1≈0.013 5 mol·L－1，富集之后，溶液中c(Br－)为海水中c(Br－)的≈16.6倍。
一、化学反应
二、氯气及氯的化合物的转化关系
三、钠及钠的化合物的转化关系
四、海洋化学资源的综合利用
1．粗盐提纯
2．从海水中提取溴的主要流程
3．从海带中提碘的过程
海带→晒干、灼烧→浸取→氧化→萃取→碘单质
4．从海水中提取镁的主要流程
通过本专题的学习，初步掌握探究元素及其化合物性质的基本方法，能从氧化还原反应、离子反应的角度理解氯及其重要化合物、钠及其重要化合物的性质，并能用符号正确的表征。了解海洋资源的分布，能依据物质的性质和实验方法设计资源综合利用的方案，建立绿色化学的意识，认识化学科学在开发利用自然资源、制备新物质、环境保护等方面发挥的积极作用。
方程式再书写
1．氯及其化合物
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。
(1)Cl2和H2O的反应
Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO；
(2)Cl2和NaOH溶液的反应
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；
(3)Cl2和石灰乳的反应
Cl2＋Ca(OH)2===Ca2＋＋Cl－＋ClO－＋H2O；
(4)将Cl2通入氢硫酸溶液中
Cl2＋H2S===S↓＋2H＋＋2Cl－；
(5)将浓盐酸和MnO2混合加热
MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；
(6)HClO见光分解
2HClO2HCl＋O2↑。
2．钠及其重要化合物
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式：
(1)Na和H2O的反应
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑；
(2)Na在空气中燃烧
2Na＋O2Na2O2；
(3)Na2O2和H2O的反应
2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑；
(4)Na2O2和CO2的反应
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2；
(5)向Na2CO3稀溶液中通入CO2
CO＋CO2＋H2O===2HCO；
(6)NaHCO3溶液和稀盐酸反应
HCO＋H＋===CO2↑＋H2O；
(7)NaHCO3溶液和NaOH溶液反应
HCO＋OH－===CO＋H2O；
(8)NaHCO3受热分解
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
例1小明通过学习知道Na2CO3、NaHCO3均能与盐酸反应，Na2CO3溶液还会与石灰水反应。
【产生疑问】NaHCO3溶液也能与石灰水反应吗？如果能反应，生成物可能是什么？
【进行实验】小明将NaHCO3溶液与石灰水混合，结果产生白色沉淀，已知Ca(HCO3)2能溶于水，碳酸氢盐在碱溶液中会生成碳酸盐。此白色沉淀是________；为了进一步了解生成的含钠化合物有什么，继续探究：
【做出猜想】①只有NaOH ②有Na2CO3和NaOH ③____________________
【实验设计】
步骤1：取少量上述实验后的上层清液于试管中，再滴加足量的CaCl2溶液(中性)，观察到产生白色沉淀，由此可知生成的含钠化合物一定含有________________________________；
步骤2：将步骤1中反应后的混合物过滤，往滤液中先滴加几滴酚酞溶液，再滴加足量的稀盐酸，观察到溶液颜色变化情况为________________________________________________，整个实验过程中无气泡产生，由此可知猜想②成立。
【拓展提高】若步骤1中未出现白色沉淀，则此时NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
答案 【进行实验】CaCO3
【做出猜想】只有Na2CO3
【实验设计】Na2CO3 溶液先由无色变红色，然后红色变为无色
【拓展提高】Ca(OH)2＋NaHCO3===CaCO3↓＋NaOH＋H2O
解析 因为题给信息Ca(HCO3)2能溶于水，而HCO能与OH－反应生成CO，故将NaHCO3溶液与石灰水混合后，产物除CaCO3外，溶液中还可能有：①Ca(OH)2过量时：发生反应NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O；②恰好反应时：2NaHCO3＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O；③NaHCO3过量时，产物有CaCO3、Na2CO3，剩余NaHCO3。依据以上分析可猜想：生成的含钠化合物只能有三种情况：①NaOH、②Na2CO3和NaOH、③Na2CO3。
【考点】 碳酸钠、碳酸氢钠的性质
【题点】 碳酸钠、碳酸氢钠的性质的实验探究
例2实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。
制备K2FeO4(夹持装置略)
(1)A为氯气发生装置。A中反应离子方程式是__________________(锰被还原为Mn2＋)，若该反应产生标准状况下的氯气2.24 L，则转移电子数为________NA，消耗氧化剂的物质的量为________。
(2)将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
(3)C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有________________(用离子方程式表示)。
答案 (1)2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
0.2 0.04 mol
(2)
(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
解析 (1)观察题中装置和信息，可知A中是高锰酸钾和浓盐酸反应生成氯气、氯化钾和氯化锰的反应，KMnO4是氧化剂，2.24 L标准状况下的Cl2为0.1 mol，转移电子为0.2 mol，消耗KMnO4为0.1 mol×＝0.04 mol。(2)浓盐酸易挥发，则装置B用于除去Cl2中的HCl气体，故装置B为盛有饱和食盐水的洗气瓶，导管要长进短出。(3)氢氧化钾过量，氯气和氢氧化钾也会发生反应，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
例3 海洋资源丰富，海水水资源的利用和海水化学资源(主要为NaCl和MgSO4等物质及K、Br等元素)的利用具有非常广阔的前景。
回答下列问题：
(1)NaCl溶液由粗盐水精制而成，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为_____________、______________。
(2)写出步骤Ⅰ中反应的总化学方程式：__________________________________________。
(3)步骤Ⅱ中能析出KClO3晶体而无其他晶体析出的原因是__________________________。
(4)已知MgCl2溶液受热时易水解生成Mg(OH)Cl，写出该过程的化学方程式：____________
________________________________________________________________________。
(5)步骤Ⅳ中，电解熔融MgCl2得到的镁需要在保护气中冷却，下列气体可以作为保护气的是________(填字母)。
A．H2 B．N2 C．CO2 D．空气
(6)海水中溴含量为65 mg·L－1。若1 L海水中95%的溴元素被氧化为Br2，经热空气吹出，溴单质残留量3%。最后用SO2将90%的Br2还原成Br－，所得溶液体积为50 mL。此过程的目的为__________________________________________________________________________。所得溶液中溴离子浓度为海水中溴离子浓度的________倍(精确到小数点后一位)。
答案 (1)NaOH溶液 Na2CO3溶液
(2)NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑
(3)室温下KClO3在水中的溶解度明显小于其他晶体
(4)MgCl2＋H2OMg(OH)Cl＋HCl↑
(5)A
(6)提高溴离子的浓度，富集溴元素 16.6
解析 (1)粗盐水中含有Mg2＋和Ca2＋，可加入过量NaOH溶液除去Mg2＋，可加入过量Na2CO3溶液除去Ca2＋。
(2)由题图可知电解NaCl溶液得到NaClO3，电解总反应的化学方程式为：NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑。
(3)相同温度下，溶解度小的物质先析出，室温下KClO3在水中的溶解度明显小于其他晶体，所以步骤Ⅱ中能析出KClO3晶体而无其他晶体析出。
(4)在空气中加热MgCl2溶液，水解生成Mg(OH)Cl，依据原子守恒写出反应的化学方程式：MgCl2＋H2OMg(OH)Cl＋HCl↑。
(5)因为高温下Mg可以和CO2、N2、O2反应，不与H2反应，故应选H2作保护气。
(6)将低浓度的化合态的溴变成高浓度的化合态的溴，其目的是提高Br－的浓度，富集溴元素。1 L海水中，n(Br－)＝ mol＝8.125×10－4 mol，海水中c(Br－)＝8.125×10－4 mol·L－1。经富集后溶液中c(Br－)＝ mol·L－1≈0.013 5 mol·L－1，富集之后，溶液中c(Br－)为海水中c(Br－)的≈16.6倍。