资源描述
第第2 2节富集在海水中的元素节富集在海水中的元素 氯海水资源利用氯海水资源利用-2-考纲要求:1.了解氯及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氯及其重要化合物对环境质量的影响。3.卤族元素的性质递变规律及与化工生产相结合的资源综合利用。-3-基础梳理考点突破考点一氯及其化合物的性质及应用一、氯气1.物理性质-4-基础梳理考点突破2.化学性质(写出反应的化学方程式和部分反应现象,指出在反应中表现氧化性还是还原性)-5-基础梳理考点突破二、次氯酸和次氯酸盐的性质1.次氯酸(1)弱酸性。HClO是一元弱酸,酸性比碳酸弱,电离方程式为(2)不稳定性。HClO见光分解的化学方程式为氯水要现用现制,保存在棕色试剂瓶中。(3)强氧化性。HClO能氧化许多物质,使有色物质褪色,所以常用作漂白剂、杀菌剂。-6-基础梳理考点突破2.漂白粉(1)制备原理(相应的化学方程式):有效成分:Ca(ClO)2。(2)漂白原理(相应的化学方程式):(也是变质原理,所以要密封保存)。(3)Ca(ClO)2水解使溶液呈碱性,具有氧化性。-7-基础梳理考点突破自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)(2015浙江理综)为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照即可()(2)(2015四川理综)漂粉精作消毒剂起还原作用()(3)(2015海南化学)漂白粉漂白织物利用了其氧化性()(4)(2014全国)漂白粉在空气中久置变质的原因:漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3()(5)(2014海南化学)84消毒液的有效成分是NaClO()-8-基础梳理考点突破(6)(2014江苏化学)漂白粉在空气中不稳定,所以可用于漂白纸张()(7)(2013四川理综)次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌()(8)(2013四川理综)Cl2通入水中的离子方程式为(9)(2012北京理综)湿润红纸条;饱和氯水。预测的现象:红纸条褪色()(10)(2012全国)能使润湿的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2()-9-基础梳理考点突破1.氯水的成分三分四离Cl2溶于水:Cl2+H2OH+Cl-+HClO-10-基础梳理考点突破2.氯水的性质分析-11-基础梳理考点突破例1分析下列实验,完成下列问题。-12-基础梳理考点突破(1)实验得出的结论:。(2)指出实验和实验中的“实验现象”是:;。(3)实验中“实验方法”的具体操作过程是。-13-基础梳理考点突破(4)实验的“实验现象”,同学们得出两个不同的结论。这两个结论可能是:a.;b.。请设计简单的实验证明哪一个是正确的。(5)若将实验中的淀粉碘化钾试纸换为pH试纸,(填“能”或“不能”)测出氯水的pH,为什么?。(6)若实验中使用的是久置的氯水,实验方法不变,对上述实验现象无影响。-14-基础梳理考点突破答案:(1)氯水中含有Cl-(2)溶液褪色有气泡生成(3)取一片淀粉碘化钾试纸,置于表面皿或玻璃片上,用洁净的玻璃棒蘸取氯水,滴在试纸上(4)氯水中含有H+中和OH-使溶液褪色氯水含有HClO具有漂白性,其漂白作用使溶液褪色向褪色的溶液中滴加NaOH溶液至溶液显碱性,若溶液不再显红色,证明b正确;若溶液显红色,证明a正确(5)不能氯水含有HClO,能将pH试纸漂白为无色(6)解析:(4)要从氯水的成分及性质分析:氯水中含有H+显酸性,氯水中含有HClO具有漂白性;设计实验时从溶液中是否含有酚酞来进行设计比较简单;(6)久置的氯水就是盐酸,不含有HClO、Cl2。-15-基础梳理考点突破-16-基础梳理考点突破提醒:氯水久置,会因HClO的分解导致平衡移动使其中的Cl2全部与H2O反应,HClO完全分解生成HCl和O2,使溶液酸性增强,失去强氧化性而变质。-17-基础梳理考点突破跟踪训练1.(2015湖南衡阳模拟)用自来水配制下列溶液,不会变质的是()A.AgNO3B.Na2CO3C.NaClD.KI 答案解析解析关闭 答案解析关闭-18-基础梳理考点突破2.(2014江苏化学,13)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HclO 答案解析解析关闭 答案解析关闭-19-基础梳理考点突破3.饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。某同学运用这一方法,尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验:在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20mL饱和氯水,充分反应,有少量气泡产生,溶液的黄绿色褪去;过滤,将滤液滴在有色布条上,发现其漂白性更强;为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;第二份与稀盐酸混合,立刻产生大量气泡;第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。-20-基础梳理考点突破(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因:。(2)写出步骤中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式:第一份。第二份。(3)试根据所学知识推测,在的滤液中含有的溶质,除了溶解的极少量氯气外,还含有的其他溶质为(写化学式)。-21-基础梳理考点突破-22-基础梳理考点突破考点二卤族元素海水资源的开发利用1.卤族元素(1)元素性质的递变规律。包含元素为:氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),原子半径逐渐增大,非金属性逐渐减弱。(2)单质物理性质的递变规律。单质颜色逐渐加深(F2:浅黄绿色气体;Cl2:黄绿色气体;Br2:深红棕色液体,I2:紫黑色固体)。密度逐渐增大;熔、沸点逐渐升高。-23-基础梳理考点突破(3)单质和化合物的化学性质。单质(从F2至I2):氧化性逐渐减弱,与氢气化合由易到难。化合物(从F至I):HX稳定性逐渐减弱,X-(卤素离子)的还原性逐渐增强。(4)卤素单质性质的特殊性。Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水液封来保存。I2易升华,淀粉遇I2变蓝,I2与Fe反应产物为FeI2。Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)萃取。-24-基础梳理考点突破(5)卤素离子(Cl-、Br-)的检验。AgNO3溶液沉淀法。置换萃取法。氧化淀粉法检验I-。-25-基础梳理考点突破2.海水资源的开发利用(1)氯的提取氯碱工业。化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2。-26-基础梳理考点突破(2)海水提取溴。流程:发生反应的离子方程式:-27-基础梳理考点突破(3)海带中提取碘。流程:氧化环节发生反应的离子方程式:2I-+Cl22Cl-+I2。-28-基础梳理考点突破自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)(2015浙江理综)在未知液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硝酸,沉淀不溶解,说明该未知液中存在()(2)(2014四川理综)为验证Br2的氧化性强于I2,将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振荡、静置,可观察到下层液体呈紫色()(3)(2014大纲全国)用AgNO3溶液可以鉴别KCl和KI()(4)(2014海南化学)碘酒是指单质碘的乙醇溶液()-29-基础梳理考点突破(5)(2013全国)碘是人体必需微量元素,所以要多吃富含高碘酸的食物()(6)(2012全国)某溶液中加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-()(7)(2012安徽理综)用溴水、淀粉KI溶液比较Br2与I2的氧化性强弱,所需仪器是试管、胶头滴管()-30-基础梳理考点突破1.氯碱工业(1)生产流程。(2)产物及其用途:阴极产物是NaOH和H2,阳极产物是Cl2。产物可用于冶炼金属、制备盐酸、纯碱、农药和漂白剂等。-31-基础梳理考点突破2.海水提镁(1)工艺流程。-32-基础梳理考点突破(2)步骤及主要反应。蒸发结晶:析出MgCl26H2O。脱水:在氯化氢气流中使MgCl26H2O脱水制得无水氯化镁。-33-基础梳理考点突破3.海水提溴(1)工艺流程。(2)步骤及主要反应。浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中Br-得到浓缩。氧化:向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,反应的离子方程式为Cl2+2Br-Br2+2Cl-。富集:利用溴的挥发性,通入热空气或水蒸气,吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。-34-基础梳理考点突破-35-基础梳理考点突破例2(1)(2015海南化学,20双选)下列有关海水综合利用的说法正确的是()A.电解饱和食盐水可制得金属钠B.海带提碘只涉及物理变化C.海水提溴涉及氧化还原反应D.海水提镁涉及复分解反应-36-基础梳理考点突破(2)(2015全国,12)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收-37-基础梳理考点突破答案:(1)CD(2)C解析:(1)在水溶液中不可能得到金属钠,A项错误;海带提碘中I-被氧化生成I2,属于化学变化,B项错误;海水中的溴元素以Br-的形式存在,海水提溴中Br-被氧化成Br2,属于氧化还原反应,C项正确;海水中Mg2+与石灰乳反应生成Mg(OH)2沉淀,属于复分解反应,D项正确。(2)通入Cl2,反应为Cl2+2Br-2Cl-+Br2,A项正确;粗盐中Mg2+、等杂质可加入沉淀剂除去,K+等杂质只能通过重结晶除去,B项正确;工业生产常用石灰乳作沉淀剂,C项错误;苦卤中含溴离子少,通Cl2后,Br2浓度小,吹出后通入SO2吸收,SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,D项正确。-38-基础梳理考点突破归纳总结:(1)海水的综合利用并不一定涉及化学变化,如海水晒盐。(2)注意在海水中镁、溴和碘都以化合态形式存在且含量较低,需要先富集再提取,提取过程中要通过发生氧化还原反应获得它们的单质。(3)提取海水中NaCl、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、萃取和分液等实验操作,要注意这些操作的使用条件和操作过程的规范性。(4)海水中铀和重水的提取,潮汐能、波浪能的开发对于新能源的开发具有重要意义。-39-基础梳理考点突破跟踪训练1.(2015浙江杭州西湖高级中学模拟)下列能够检验出KI溶液中含有Br-的实验是()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,褪色则含有Br-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,在水层中加入氯水,溶液呈橙色,则含有Br-答案解析解析关闭 答案解析关闭-40-基础梳理考点突破2.(2015上海松江一模)目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法,其流程图如下:下列推断不合理的是()A.热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质B.SO2吸收溴的化学方程式为SO2+2H2O+Br2H2SO4+2HBrC.流程中循环利用的物质有SO2、Br2、Cl2等D.没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能 答案解析解析关闭溴易挥发,所以用热空气将溴吹出,A项正确;SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,B项正确;流程中SO2被氧化为H2SO4,不可能被循环使用,C项错误;“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程,与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高,消耗能源少,成本低,D项正确。答案解析关闭C-41-基础梳理考点突破3.(2015浙江理综,29)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。实验(一)碘含量的测定取0.0100molL-1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E)反映溶液中c(I-)的变化,部分数据如下表:-42-基础梳理考点突破实验(二)碘的制取另制海带浸取原液,甲、乙两种实验方案如下:-43-基础梳理考点突破已知:3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O请回答:(1)实验(一)中的仪器名称:仪器A,仪器B。(2)根据表中数据绘制滴定曲线:该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为mL,计算得海带中碘的百分含量为%。-44-基础梳理考点突破(3)分液漏斗使用前须检漏,检漏方法为。步骤X中,萃取后分液漏斗内观察到的现象是。下列有关步骤Y的说法,正确的是。A.应控制NaOH溶液的浓度和体积B.将碘转化成离子进入水层C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质D.NaOH溶液可以由乙醇代替实验(二)中操作Z的名称是。(4)方案甲中采用蒸馏不合理,理由是。-45-基础梳理考点突破答案:(1)坩埚500mL容量瓶(2)20.000.635(3)向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;将分液漏斗倒转过来,检查玻璃塞处是否漏水液体分上下两层,下层呈紫红色AB过滤(4)主要由于碘易升华,会导致碘的损失-46-基础梳理考点突破解析:(1)灼烧固体应该用坩埚;配制一定体积的溶液应该用容量瓶,根据定容后体积为500mL可知要选择500mL容量瓶。(2)开始时的E=-225mV,当加入20mLAgNO3溶液时,E为50.0mV,依次类推,把表格中的几组数据代入即可画出图像。根据图像可知,在滴入20mLAgNO3溶液时,曲线发生了突变,因此到了滴定终点。根据反应:Ag+I-AgI,可知m(I)=0.002L0.0100molL-1127gmol-15=0.127g,因此海带中碘的质量分数为0.127g20.00g100%=0.635%。-47-基础梳理考点突破(3)CCl4的密度大于水,且碘单质在CCl4中的颜色为紫红色。加入NaOH溶液的作用是为了使CCl4中的碘单质与其反应,使碘单质与CCl4分离;如果NaOH溶液的浓度和体积太大,则下一步操作消耗的H2SO4较多,如果用乙醇代替水,则乙醇与CCl4互溶,因此只有A、B正确。操作Z后获得了固体I2,故该操作为过滤。(4)碘单质受热易升华,且直接蒸馏会消耗大量能源。-48-1.制取原理化学方程式:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O离子方程式:MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O浓盐酸在该反应中体现还原性和酸性。还可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂与浓盐酸反应,使用以上物质时,反应不需要加热,如2KMnO4+16HCl(浓)2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O。氯气的实验室制法及性质实验-49-2.实验装置及其作用-50-51-3.验满方法(1)将湿润的淀粉-碘化钾试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。(3)实验室制取Cl2时,常常根据集气瓶中气体的颜色判断是否收集满。4.氯气的性质实验常见实验装置如图所示:-52-53-例题(2015上海长宁质检)某学习小组围绕氯气设计了一系列实验。(1)用下图装置A制备氯气。选用的药品为漂粉精固体和浓盐酸,相关的化学方程式为。(2)装置B中饱和食盐水的作用是。B也是安全瓶,检测实验进行时C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象:。-54-(3)为检验氯气是否具有漂白性,使氯气依次通过、三种物质,物质的顺序正确的是。-55-(4)为了进一步比较氧化性强弱,将一定量氯气通入溴化亚铁溶液后,再加入四氯化碳,振荡,静置,整个过程中肯定能观察到的现象是。A.水层显棕黄色B.水层无色C.四氯化碳层显红棕色D.四氯化碳层无色(5)查阅资料后小组发现,氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾等都是常用的强氧化剂,但工业上氧化卤水中的I-选择了价格并不便宜的亚硝酸钠,排除环境方面的因素,可能的原因是。(6)有人提出,工业上为防止污染空气,可用足量的Na2SO3溶液吸收余氯,试写出相应的离子方程式:。判断改用NaHSO3溶液是否可行:(填“是”或“否”)。-56-(2)除去Cl2中的HClB中长颈漏斗中液面上升,形成水柱(3)D(4)A(5)氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾氧化性太强,还能继续氧化I2-57-解析:(1)漂粉精的有效成分是Ca(ClO)2,它与浓盐酸反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl2+2Cl2+2H2O。(2)装置B主要是除杂装置,用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl,同时B还能起到安全瓶的作用,若C中发生堵塞,系统内压强增大,B中的饱和食盐水将被压入长颈漏斗中。(3)若检验Cl2是否有漂白性,一定要让干燥的Cl2和干燥的有色布条接触来看布条是否褪色,才能作出判断,显然A、B项不符合要求;C项中U形管内不能装液体干燥剂,因此只有D正确。-58-(4)Cl2与FeBr2溶液中的Fe2+和Br-都能发生氧化还原反应,根据“强者优先”规律,Cl2应先与还原性强的Fe2+反应,离子方程式为2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-,若Cl2过量,才会继续与Br-反应,所以肯定会看到因生成Fe3+而使溶液呈现的棕黄色,而Br2的颜色则不一定能看到。(5)工业氧化卤水中的I-是为了获得I2,NaNO2、Cl2、浓硝酸、酸性KMnO4都能将I-氧化,但由于Cl2、浓硝酸、酸性KMnO4都是强氧化剂,容易将I2继续氧化,因而工业上选用了氧化性不太强的NaNO2。(6)NaHSO3具有较强的还原性,遇Cl2发生反应O,逸出的SO2会污染空气,所以用NaHSO3溶液吸收余氯的方案不可行。-59-思维建模:解答性质验证型实验题的关键思路(1)结合题干明确实验目的(该实验要求做什么);(2)结合装置图理解实验的设计思路及每一个装置的设计意图;(3)了解题目有关信息及每步实验原理;(4)明确解答问题的切入点,即试题给我们设置了什么样的问题情境,要求我们回答什么问题;(5)分析并排除每步实验的干扰因素。-60-跟踪训练1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)(2015海南化学)稀盐酸可除去烧瓶内残留的MnO2()(2)(2015四川理综)50mL12molL-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA()(3)(2013江苏化学)MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式:答案 答案关闭(1)(2)(3)-61-(4)(2012江苏化学)用如图装置除Cl2中含有的少量HCl()(5)(2012广东理综)将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HCl()(6)(2010海南化学)少量Cl2通入KI溶液中:Cl2+2I-2Cl-+I2()答案 答案关闭(4)(5)(6)-62-2.实验室用下列两种方法制氯气:用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应;用87gMnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()A.比多B.比多C.一样多D.无法比较 答案解析解析关闭 答案解析关闭-63-3.下图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+5Cl2+2MnCl2+8H2O。-64-对实验现象的“解释或结论”正确的是()答案解析解析关闭A项,由实验现象得氧化性:Cl2Br2、Cl2I2,但无法比较Br2与I2的氧化性强弱;B项,由现象可知在此过程中有酸性物质生成,同时生成了漂白性物质;C项,在此过程中只能判断溶液碱性减弱或不再显碱性,无法判断有无漂白性物质生成;D项,此时Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,而Cl2被还原为Cl-,还原剂Fe2+的还原性强于还原产物Cl-。答案解析关闭D-65-4.(2015海南化学,17)工业上,向500600的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。-66-回答下列问题:(1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为,装置B中加入的试剂是。(2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取,尾气的成分是。若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是、。(3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是,欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先,再。-67-答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O浓硫酸(2)HClHCl、H2易发生倒吸没有处理H2(3)KSCN溶液通入氯化氢(赶尽装置中的空气)点燃C处的酒精灯解析:(1)由题干信息知,制备无水FeCl3,需要先制备Cl2,实验室中用MnO2和浓盐酸加热反应获得Cl2,制备的Cl2中会混有水蒸气,故需要用浓硫酸吸收水蒸气。(2)制备无水FeCl2,需要先制备干燥的HCl,HCl与铁屑反应生成FeCl2和H2,尾气中会有H2和过量的HCl。D中的导管直接插入液面以下,会因HCl气体被吸收而产生倒吸,同时H2不能被溶液吸收,没有处理H2。(3)Fe3+遇KSCN溶液显红色,可用KSCN溶液鉴别Fe3+。欲制得纯净的FeCl2,需先点燃A处的酒精灯,使生成的HCl充满整个装置,将空气除尽后,再点燃C处的酒精灯,使Fe与HCl反应。如不按此操作,则可能会混有铁的氧化物杂质,制备的FeCl2将不纯。
展开阅读全文