富集在海水中的元素课件.ppt

第二讲 富集在海水中的元素,1了解氯元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2了解氯元素单质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有关卤素的综合利用。 1氯的单质和化合物的性质和应用。 2与氯的单质和化合物相关联的化工生产流程及综合实验。,一、氯气的性质 1物理性质,黄绿色,刺激性,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),氯水中的平衡体系有哪些？,二、氯的重要化合物 1次氯酸,2漂白粉,为什么在工业上将氯气制成漂白粉？ 提示 氯气用于杀菌消毒时，起作用的是HClO，而HClO不稳定，难以保存。所以在工业上用Cl2与石灰乳反应制成漂白粉，便于贮存和运输。,Cl2,向上排空气法,排饱和食盐水法,一套完整的制取气体的实验装置包括哪几部分？ 提示 一套完整的制取气体的实验装置包括四个部分：发生装置净化装置收集或性质验证装置尾气处理装置。,写出(1)(2)的反应条件，(3)(4)所加的反应试剂。 提示 (1)加热或光照 (2)点燃 (3)NaOH溶液 (4)铁粉,一种方法 正确闻气体气味的方法 取一只盛满气体的集气瓶，稍微打开玻璃片，用手在瓶口轻轻扇动，使极少量的气体飘进鼻孔，闻气体的气味。,三种比较 新制氯水、久置氯水、液氯的比较,2当加浓盐酸时，c(H)和c(Cl)都增大，平衡左移，因此可用次氯酸盐和浓盐酸作用来制取Cl2或测漂白粉中的“有效氯”；当加入CaCO3或Na2CO3时，c(H)减少，平衡右移，可使氯水中c(HClO)增大，增强漂白的作用。 3当加入碱时，c(H)和c(HClO)都减小，平衡右移，实验室经常用浓强碱溶液吸收未反应完的Cl2，工业上利用此原理制漂白粉和漂白液。,我的总结 1常见有色气体：NO2(红棕色)、Cl2(黄绿色)、F2(淡黄绿色)、溴蒸气(红棕色)； 2常见有毒气体：SO2、H2S、NO、NO2、CO、Cl2等； 3常见易液化气体：Cl2、SO2、NH3等。,问题征解 如何辨析氯水中Cl2和HClO的氧化性？ 提示 中学化学中，消毒与漂白体现的是HClO的氧化性，其他情况下，当氯水与还原剂作用且无氢气生成时，表现出氧化性的微粒均可认为是Cl2。,2氯水的性质 氯水的多种成分决定了氯水的化学性质表现出多样性： (1)Cl2的强氧化性； (2)HCl的强酸性； (3)HClO的强氧化性、弱酸性和不稳定性； (4)Cl的性质。 在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：,【典例1】 (2013唐山模拟节选)新制氯水中含有多种粒子，某校化学研究性学习小组的同学为探究其性质，做了如下实验，请你帮助完成： (1)HClO不稳定，见光易分解生成HCl和O2。请设计实验证明有O2生成_ _。,(2)氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使红色布条褪色的物质，同学们的看法不一致，认为氯水中存在的几种粒子都有可能。请你设计实验，得出正确结论。,解析 (1)本小题来源于教材“氯水受光照的实验”。要证明O2的生成，应用带火星的木条检验，能使带火星的木条复燃，说明生成了O2。O2的收集，结合教材实验，是用盛满氯水的瓶子倒置在水槽中，光照一段时间后，收集到无色气体来验证。,(2)提出假设是根据收集到的资料结合所学知识进行的。氯气有氧化性，那么假设氯气使红色布条褪色，氯气和水生成盐酸和次氯酸，假设盐酸或次氯酸能使红色布条褪色，实验把红色布条放到稀盐酸中，红色布条不褪色。氯水中的氯气、稀盐酸、水均不能使红色布条褪色，说明是HClO使红色布条褪色。,答案 (1)将盛满氯水的无色矿泉水瓶倒置在水槽中，光照一段时间后，瓶底有无色气体生成。将瓶子倒转过来，把带火星的木条放在瓶口，若木条复燃，证明HClO分解生成的气体为氧气 (2)提出假设：氯气使红色布条褪色 HClO使红色布条褪色 盐酸使红色布条褪色 验证假设：把红色布条伸入稀盐酸中，红色布条不褪色 结论：次氯酸使红色布条褪色,明确实验目的根据物质的组成、结构和性质提出假设设计实验、验证假设观察现象、记录数据分析比较现象和数据综合归纳概括总结得出结论。,【应用1】 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20 mL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。 (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) _。,必考点28 氯气的制备及相关实验探究 1实验装置,2制取过程,3注意事项 (1)必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应 (2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl的挥发 (3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆缷装置，避免污染空气 (4)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全,【典例2】 如图是某研究性学习小组设计制取氯气并以氯气为原料进行待定反应的装置,(1)要将C装置接入B和D之间，正确的接法是：a_d； (2)实验开始先点燃A处的酒精灯，打开旋塞k，让Cl2充满整个装置，再点燃D处的酒精灯。Cl2通过C装置后进入D，D装置内盛有碳粉，发生氧化还原反应，生成CO2和HCl(g)，发生反应的化学方程式为_ _。,为了使C装置发挥更好的作用，可向烧杯中加入浓硫酸，加入浓硫酸的作用是_。 (3)D处反应完毕后，关闭旋塞k，移去酒精灯，由于余热的作用，A处仍有少量Cl2产生，此时B中的现象是_ _， B的作用是_。,(4)用量筒取20 mLE中溶液，倒入已检查完好的分液漏斗中，然后再注入10 mL CCl4，盖好玻璃塞，振荡，静置于铁架台上(如图)，等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是_(填“上层液”或“下层液”)，再装入如图所示的烧杯中，能使有色布条褪色的是_(填“上层液”或“下层液”),(5)在A、B、C、D、E装置中有一个需要改进，说明需要改进的理由并画出改进后的装置图。,(2)由于反应有水参加，C处提供水蒸气参加反应，加入浓硫酸和水放热，有利于水蒸气生成。(3)k关闭，此时B相当于贮气装置，生成的气体进入B中，从而使水进入到漏斗中。(4)此步操作是卤素的萃取，Cl2易溶于CCl4，而使CCl4层呈黄绿色，Cl2无漂白性，上层水层含有Cl2与水反应生成的HCl和HClO，HClO具有漂白性，可以使有色布条褪色。(5)由于D中反应生成了极易溶于水的HCl，E装置不正确，会造成E中水倒吸，可以用一个倒置的小漏斗。,吸收法：如用NaOH溶液吸收Cl2、SO2、H2S等；燃烧法：如对CO、H2S、H2、烃类等可燃性气体可点燃处理。收集法：如对于一些气体也可先收集后处理。,【应用2】 实验室用MnO2和浓盐酸来制取氯气，主要操作有： 将蒸馏烧瓶固定在铁架台上；把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈的高度，固定好铁圈，放好石棉网；用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中；检查气密性；在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导管。 最好的实验操作顺序是 ( )。 A B C D,解析 本题考查了实验室制取Cl2方法。实验装置的安装顺序一般为“自下而上”(即放铁架台放酒精灯根据火焰的大致高度确定铁圈位置)，“从左而右”，且制备气体时，加入药品(先固后液)前应检查装置的气密性，否则就要错选A、B、D。 答案 C,一、卤素单质性质的递变性、相似性和特殊性 1物理性质递变性,【典例3】 为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。,实验过程： .打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。 .当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。 .当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。 . (1)A中产生黄绿色气体，其电子式是_。,(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_。 (3)B中溶液发生反应的离子方程式是_。 (4)为验证溴的氧化性强于碘，过程的操作和现象是_ _。,(5)过程实验的目的是_。 (6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下_，得电子能力逐渐减弱。,过程实验，当B中黄色溶液继续通入过量Cl2，溶液变为棕红色，以此为对照，说明C中黄色溶液无Cl2，从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。,明确实验目的和实验原理(卤素之间的相互置换)。向D中加入的C少量即可，关闭b后应对D充分振荡，以使碘萃取充分。根据相似相溶原理，Br2、I2在水中溶解度小，而易溶于酒精、苯、四氯化碳等有机溶剂中。对于在溶液中生成Br2、I2的反应，常通过加入苯或四氯化碳，通过有机层的颜色来加以确认。,【应用3】 某同学向一支试管中按一定的顺序分别加入下列几种物质(一种物质只加一次)： aKI溶液；b.淀粉溶液；c.NaOH溶液；d.稀H2SO4；e.氯水。发现溶液颜色按如下顺序变化：无色棕黄色蓝色无色蓝色，对此过程进行的分析中错误的是 ( )。,A加入以上药品的顺序是aebcd B反应的化学方程式为I22NaOH=NaINaIO3H2O C溶液由棕黄色变为蓝色的原因是淀粉溶液遇碘变蓝色 D反应的离子方程式为2ICl2=I22Cl,解析 无色棕黄色说明有碘生成，棕黄色蓝色说明是碘遇淀粉溶液显色，蓝色无色说明碘被消耗，无色蓝色说明又生成了碘，此时发生的是NaI和NaIO3在酸性条件下生成碘的反应。 答案 D,Hold住考向,名师揭秘 本讲内容与化工生产、日常生活、科学技术等方面有着广泛的联系，如氯碱工业、漂白粉应用、饮用水消毒、环境保护等，是近几年高考命题的热点。预计2014年高考仍会以与氯气及其化合物的知识有关的化工生产、科学技术等方面为载体，结合氧化还原反应、离子反应、化学实验方案设计进行相关考查，复习时注意这方面的知识。,角度1.氯水成分及性质 1判断正误 (1)Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性 () (2012山东理综，12A) (2)冷的氢氧化钠溶液中通入氯气发生反应：Cl22OH=ClOClH2O () (2012大纲全国卷，7C),(3)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度() (2010全国理综，8A) (4)将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2H2O=2HClClO () (2010天津理综，5C),角度2.氯气的性质 2(2012上海化学，15)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：2KMnO416HCl2KCl5Cl22MnCl28H2O,对实验现象的“解释或结论”正确的是 ( )。,解析 A项，由现象得，氧化性：Cl2Br2、Cl2I2，但无法对比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 D,1(2009海南，11)在5 mL 0.05 molL1的某金属氯化物溶液中，滴加0.1 molL1 AgNO3溶液，生成沉淀质量与加入AgNO3溶液体积关系如图所示，则该氯化物中金属元素的化合价为 ( )。 A1 B2 C3 D4,解析 从图中可以看出，AgNO3溶液的体积应在78 mL之间。由于5 mL金属氯化物的溶液中所含Cl的物质的量与Ag的物质的量相等，设金属氯化物的化学式为MClx，粗略计算有：5 mL103 LmL10.05 molL1x7.5 mL103 LmL10.1 molL1，解得x3。所以，该金属元素的化合价为3价。 答案 C,2(2010全国，12)一定条件下磷与干燥氯气反应，若0.25 g磷消耗掉314 mL氯气(标准状况)，则产物中PCl3与PCl5的物质的量之比接近于 ( )。 A31 B53 C23 D12,解析 根据反应的化学方程式：2P3Cl2=2PCl3,2P5Cl2=2PCl5得出生成PCl3时n(P)n(Cl2)11.5，生成PCl5时n(P)n(Cl2)12.5，题目中n(P)n(Cl2)11.75 方法一 “十字交叉法” 则PCl3与PCl5的物质的量之比为31。,方法二 “三角法” 15x2.5(0.008 molx)n(Cl2)0.014 mol 解得：x0.006 mol 所以，PCl3为0.006 mol，PCl5为0.002 mol，两者的物质的量之比为31。,12011全国，29节选(1)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。 (1)下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。,装置B、C、D的作用分别是： B：_； C：_； D：_。,解析 A是制取氯气的装置；B是利用氯气的密度大于空气的密度，用向上排空气法收集氯气的装置；C装置可以防止D中的稀NaOH溶液倒吸进入集气管B中，起安全瓶的作用；氯气有毒，装置D可以吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境。 答案 向上排气收集氯气 安全作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中 吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境,2(2012福建理综，25) 实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。 (1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是_(填序号)。,A往烧瓶中加入MnO2粉末 B加热 C往烧瓶中加入浓盐酸 (2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案： 甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。 乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。 丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。,丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。 继而进行下列判断和实验： 判定甲方案不可行，理由是_。 进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。 a量取试样20.00 mL，用0.100 0 molL1 NaOH标准溶液滴定，消耗22.00 mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为_molL1；,b平行滴定后获得实验结果。 判断丙方案的实验结果_(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。已知：Ksp(CaCO3)2.8109、Ksp(MnCO3)2.31011 进行丁方案实验：装置如右图所示(夹持器具已略去)。 ()使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将_转移到_中。,()反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是_(排除仪器和实验操作的影响因素)。,从Ksp看MnCO3比CaCO3更难溶，CaCO3会转化为MnCO3，导致剩余固体质量偏大，造成实验结果偏小。 ()Zn与HCl的反应为放热反应，反应完毕时气体温度高于室温，温度降至室温过程中气体体积减小。 答案 (1)ACB(按序号写出三项) (2)残余清液中，n(Cl)n(H)(或其他合理答案) 0.110 0 偏小 ()Zn粒 残余清液(按序写出两项) ()装置内气体尚未冷至室温,1萃取 (1)概念 指利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。,(2)萃取剂的选择要求 与原溶剂互不相溶； 溶质在萃取剂中的溶解性远大于在原溶剂中的溶解性； 萃取剂与溶质不反应。 2分液 (1)概念：两种互不相溶的液体的分离方法。 (2)操作要求：在分液漏斗中进行，将下层液体从下端管口放出，上层液体从上口倒出。 3实例：用苯或四氯化碳作萃取剂将溴或碘从它们的水溶液中提出来。,在得到的水溶液中加入足量的CCl4，振荡，把生成的I2从水溶液里全部转移到CCl4中，用分液漏斗分液去掉水层；向得到的CCl4层加入肼(即联氨H2NNH2)的水溶液，振荡，使I2完全以I形式从CCl4层进入水层，用分液漏斗分液去掉CCl4层。 经过以上四步得到的水溶液里，含有通过反应而“放大”了的碘，请回答下列问题：,(1)写出步骤的离子方程式：_。 (2)将右图所示的分流漏斗中的下层液体放出的操作步骤为： _。 旋开活塞，使下层液体流出到一个小烧杯里，当下层液体全部流出活塞的细孔时，_。,从漏斗上口倒出上层液体。 旋开活塞，将留在颈部的下层液体放到盛接下层液体的烧杯里。 (3)若忽略实验过程中出现的损失，经过一次“化学放大”的溶液里，I的量是原溶液里I的量的_倍。经过n次“化学放大”的溶液里，I的量是原溶液里的量的_倍。,【样题2】 在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下图所示的工艺流程生产单质碘：,(1)步骤加Fe粉的目的是_ _。 (2)写出步骤中反应的离子方程式_ _。,(3)上述生产流程中，可以循环利用的副产物是_。 (4)操作的名称是_，选用的试剂是_。,