2019-2020年高一化学自然界中的元素 海水中的化学元素.doc

2019-2020年高一化学自然界中的元素 海水中的化学元素一. 教学内容：第3章 第4节 海水中的化学元素教学目的1. 了解海水中的常量元素、微量元素的存在和应用，以及对工业生产和高科技领域的潜在价值，认识综合开发利用海水化学资源的重要意义。2. 认识镁单质的还原性和主要用途。3. 认识氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性比较，了解溴单质和溴的化合物的用途。教学重点、难点：氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性比较知识分析（一）海水化学元素的宝库1. 海水中的元素微量元素：锂、碘、铀。常量元素：氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟。2. 氯化钠、锂、碘的重要用途（略）3. 氯碱工业（1）概念：工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。（2）原料：饱和食盐水（3）原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2+ H2 (4 ) 设备：离子交换膜法电解槽 思考： 写出电解饱和食盐水的离子方程式 粗食盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42-等杂质，不符合电解要求，思考如何除去杂质，使食盐水得到精制？（解答： 2Cl + 2 H20 2OH- + H2+ Cl2 ；先加入过量的BaCl2溶液使SO42-完全沉淀，再加入过量的NaOH 溶液除去Fe3+和Mg2+，再加过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+,过滤后，向滤液中加入盐酸调pH为7即可。）（二）镁和海水提镁1. 海水提镁的方法海水提镁大体包括3个环节：（1）碱的制取贝壳高温分解产生CaO,再与水反应得碱。（2）Mg2+的浓缩海水加碱，得氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来，再加盐酸，得到浓的MgCl2溶液。（3）Mg的制取MgCl2溶液经过蒸发、浓缩、干燥，得到MgCl2固体，电解熔融的MgCl2得到Mg。2. 镁的性质（1）物理性质：镁是一种银白色金属，密度小于水，熔点较低，硬度较小，有良好的导电、导热性和延展性，与其他金属易构成性能优良的合金。（2）化学性质与非金属单质反应2Mg + O2 2MgO 3Mg + N2 Mg3N2 Mg + Cl2 MgCl2与酸反应镁与非氧化性酸 如稀硫酸、盐酸等反应生成氢气：Mg + 2H+ =Mg2+ + H2 镁与氧化性酸 如浓硫酸、硝酸等反应，但不生成氢气：Mg + 2 H2SO4(浓) = MgSO4 + SO2 + 2H2O 与某些氧化物反应2Mg + CO2 2MgO + C说明：（1）“二氧化碳不支持燃烧”的说法不是绝对的。二氧化碳对大多数可燃物是良好的灭火剂，而对于K、 Ca、 Na、 Mg等可燃物则是助燃剂。（2）小结镁燃烧的几种情况：分别在O2 、 N2 、 CO2 。思考：镁是活泼的金属，易被氧化，为什么镁又具有抗腐蚀性能？（解答：在常温下，镁在空气中与氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，故镁有抗腐蚀性能。）（三）溴和海水提溴1. 与溴关系密切的一组元素卤素溴和氯、碘等元素在原子结构和元素性质方面有一定的相似性，它们在元素周期表中排在同一纵列（同一族）里，常一起研究。由于这些元素易形成盐，所以它们被称为卤素（卤是“成盐”的意思）。2. 溴单质和碘单质的物理性质（1）实验探究溴和碘的物理性质：重点色、态、味及溶解性。物理性质溴单质碘单质颜色深红棕色紫黑色状态液体固体溶解性 水中和溶液 酒精中颜色 四氯化碳中可溶；橙黄色难溶；黄褐色易溶；橙红色易溶；褐色易溶；橙红色易溶；紫红色此外，碘受热易升华。（2）萃取实验探究溴水和碘水中加入CCl4的现象实验表明，用CCl4可以提取溴水中的溴以及碘水中的碘，这种分离方法叫萃取。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分离方法叫萃取，萃取所用的仪器是分液漏斗。小结： 溴、碘在水中溶解度不大，但易溶于有机溶剂。 溴是常温下唯一呈液态的非金属，保存时应盛放在棕色、磨砂玻璃塞、细口瓶中，通常还加入少量水，形成水封，减少挥发。碘易升华，遇淀粉变蓝，这是碘的特性。3. 氯、溴、碘单质氧化性的强弱实验探究氯、溴、碘氧化性的强、弱:实验项目实验操作实验现象实验结论氯置换溴将少量氯水加入盛有NaBr溶液的试管中溶液由无色变为橙黄色氯可以置换出溴Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2氯置换碘将少量氯水加入盛有KI溶液的试管中溶液由无色变为褐色氯可以置换碘Cl2+2KI=2NaCl+I2溴置换碘将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中溶液由无色变为褐色溴可以置换碘Br2+2KI=2NaBr+I2结论氯、溴、碘的氧化性：Cl2Br2I2;还原性：Cl-Br- Br2I2SO42- ;还原性：SO32- I- Br- Cl-。 在向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中，先通入一定量氯气，后又将溶液蒸干并充分灼烧的过程中，还原剂被氧化的先后顺序是Na2SO3、NaI、NaBr，至于具体反应到哪一种物质，要取决于Cl2的用量。点评一种氧化剂同时与几种还原剂相遇时，还原性强的首先被氧化；这是氧化还原反应的规律。此外，“还原剂的还原性强于还原产物”，这也是重要反应规律。掌握好这些基本规律，是解决氧化还原反应问题的前提。例3某无色气体可能含有HCl、 HBr 、SO2 、CO2 中的一种或几种。将气体通入到适量氯水中，恰好完全反应，不再剩余气体。将所得的无色溶液分装在两个试管中，分别加入酸化的AgNO3 溶液和酸化的BaCl2溶液，均产生白色沉淀。则下列判断正确的是（ ）A原气体中一定有SO2 ,一定无HBr B 原气体中可能有SO2 C 原气体中一定有HCl D 不能确定有无HCl,但一定无CO2 答案AD解析将气体通入氯水中无气体剩余，说明一定无CO2 ;所得溶液无色，说明无HBr(溴水为橙黄色)；再加入AgNO3溶液和BaCl2均得白色沉淀，说明含SO2 （因为SO2+Cl2+2H2O=H2SO4 +2HCl），至于HCl气体则无法判断。点评此题考查元素化合物知识，重要的是熟悉氯水的氧化性，熟悉相关的反应规律，还要明确相关物质的转化关系，这是分析问题的基础。例4有甲、乙、丙、丁四个集气瓶中分别装有Cl2、H2、HCl、HBr中的一种气体，如果甲、丁两瓶气体混合后见光会发生爆炸；如果甲、乙两瓶混合后，瓶壁上可见暗红色小液滴。试判断甲、乙、丙、丁四瓶中的气体各是什么：甲_;乙_;丙_;丁_。答案甲 Cl2; 乙 HBr ; 丙HCl ; 丁 H2 解析甲、丁混合见光爆炸，说明是H2和Cl2；又知甲、乙混合生成暗红色液滴，说明是Cl2和HBr;综上首先判断甲为Cl2，丁为H2,乙为HBr,剩余的丙为HCl。点评解推断题只要抓住题目的突破口，然后“顺藤摸瓜”，问题就可以一一解决。此题的关键是由甲、丁现象和甲、乙现象先判断出甲为Cl2,然后由此逐一推断出丁、乙、丙。【模拟试题】一、选择题（每题有1个或2个答案）1.在盛有碘水的试管中，加入少量四氯化碳后振荡，静置片刻后 ( ) A.整个溶液变紫色 B. 整个溶液变棕色 C.上层无色，下层紫红色D.下层无色，上层紫红色2.在NaBr和KI的混合液中通入过量的氯气，然后将溶液蒸干并灼烧，最后留下的物质是 ( ) A.NaClB.NaCl和KBrC .KCl和NaBr D.NaCl和KCl3.现有下列三个反应：2FeCl3+2KI = 2FeCl2+2KCl+I22FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3 2KMnO4+16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O若FeCl2溶液中含有I-杂质，要氧化除去I-杂质可加入的试剂是 ( ) A. Cl2B.盐酸C. KMnO4D. FeCl34.浓度为2摩/升的氢溴酸溶液V升，欲使其浓度变为4摩/升，下列方法中，可行的是( )A.通入标况下的HBr气体44.8升 B. 将溶液加热蒸发浓缩至0.5VC.蒸发掉0.5升水 D. 加入10摩/升氢溴酸0.6V升，再将溶液稀释至2V升5.下列反应可用化学方程式SO2+Br2+2H2O = H2SO4+2HBr表示的有 ( )把SO2气体通入溴水中 把浓硫酸与溴化氢混合加热得到的红色气体通入水中把硫酸与Na2SO3反应得到的气体通入溴水中 把液溴加入到SO2的水溶液中 A.B.C.D.6.有W、X、Y三种气体是Cl2、HCl、HBr，但不知分别是哪种;已知W、X混合后无反应，则正确的判断是 ( )A.Y肯定不是HCl B.W、X不能确定 C.Y可能是HCl D.Y不是Cl2，也不是HBr7.碘缺乏病是目前已知的导致人类智力障碍的主要因素，为解决这一全国性的问题，我国实施“智力工程”最经济可行的措施是 ( )A.食盐中添加碘 B.面包中加碘盐 C.大量食用海带 D.注射含碘药剂8.鉴别氯水和盐酸两种物质时，最合适的试剂是 ( )A.硝酸银溶液 B.碘化钾淀粉溶液 C.碳酸钠溶液 D.酚酞溶液9. 将镁,铝,铁三种金属分别投入到等质量过量的稀硫酸中,反应结束后,各溶液质量仍然相等,则投入的三种金属质量关系正确的是（ ）A. AlMgFe B. MgAlFe C. FeAlMg D. Mg=Al=Fe10. 在Mg+4HNO3(浓)=Mg(NO3)2+2NO2+2H2O反应中,若有2mol的Mg被氧化,则被还原的硝酸的物质的量是:（ ）A. 8mol B. 6mol C. 4mol D. 2mol二、填空题：11. 工业上从海水中提取Br2 可采用如下方法： （1）往海水中通入Cl2 ，将海水中的溴化物氧化，其离子方程式为_。 (2) 向上述混合液中吹入热空气，将生成的溴吹出用纯碱溶液吸收，其化学方程式为：_。 (3) 将（2）所得溶液用硫酸酸化，使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴，再用有机溶剂提取溴后还可得到副产品Na2SO4,写出这一过程的化学方程式：_。 （4）这样得到的溴中还混有少量Cl2 ，怎样除去？_。12. 海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示： 粗盐 （水.重结晶） 精盐蒸发 4 海水 母液 Mg(OH)2（盐酸浓缩） MgCl26H2O（脱水） MgCl2（电解） Mg贝壳（煅烧）CaO（水） 石灰乳 （1）若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式._。(2) Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程，在溶解、过滤、蒸发三个步骤操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时：_过滤时：_蒸发时：_13. 在淀粉KI溶液中滴入少量NaClO溶液，并加入少量稀硫酸，溶液立即变蓝，这是因为_,离子方程式是_。在上述蓝色溶液中滴加少量的Na2SO3 ,蓝色逐渐消失，这是因为：_,离子方程式是_。以上实验条件下，ClO-、I2、SO42- 的氧化性由强到弱的顺序是_。三、计算题14. 在500mL NaCl 和NaBr 的混合溶液中，加入200mL 0.05ml/L 的AgNO3 溶液，生成1.326g 沉淀；往滤液中加入过量盐酸，又得到0.287g沉淀。求原混合液中Cl- 和Br- 的物质的量浓度。参考答案一、1 C 2 D 3 D 4 D 5 D 6 AB 7 A 8 B 9 A 10 C二、11、 (1) Cl2 +2Br- = 2Cl- + Br2 (2) 3Br2 + 3Na2CO3 = 5NaBr+NaBrO3 + 3CO2 (3) 5NaBr+NaBrO3+ 3H2SO4 = 3Br2 + 3Na2SO4 +3H2O (4) 加入NaBr12、（1） MgCl26H2OMg(OH)Cl HCl+ 5H2O MgCl26H2OMgO+ 2HCl+ 5H2O （2）加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。 （3）搅拌，加速溶解。 使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗,防止外洒。 搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。13、 I- 能被氧化为I2 ,I2 遇淀粉变蓝； 2I- ClO-+ 2H+ = I2 +Cl- +H2O ; 碘被还原成I-; SO32- +I2 +H2O = SO42- +2H+ +2I-; ClO-I2 SO42- 三、14、Cl-: 0.008mol/L; Br-: 0.008mol/L