高中化学 第三章 自然界中的元素 第4节 海水中的元素学案（2）鲁科版必修1.doc

第4节 海水中的元素庖丁巧解牛知识巧学升华 一、海水化学元素宝库 1海水知识库 （1）人类已发现和合成的110多种元素，有80多种能在海水中找到。 （2）海水中的元素90%是由江河输入海洋的，10%是由冰和大气尘埃输入海洋的。 （3）海水中元素含量的差异很大，多的高达亿亿吨，少的不到1 kg。 （4）海水中的常量元素占海水所溶解物质总量的99.9%。 （5）海水中所溶解元素大部分以盐的形式存在，其中NaCl占80%以上。 （6）食盐不仅是调味品，而且是人体必需品。 （7）食盐被称为“化工之母”，大部分食盐被用于了化工生产。 （8）海水中含量最多的是水，而非盐。常量元素：每升海水中含量大于1 mg的元素。 2氯碱工业 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 H2+CuOCu+H2OH2+Cl22HCl 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O 3海水中的微量元素 微量元素的含量低，总量大。 Li、I、U都是海水中的微量元素。 （1）锂可用于热核反应、制造锂电池和特种合金。 （2）碘具有极其重要的生理作用，食盐加碘可预防甲状腺肿大。 （3）海水中含U约4.5109t，是陆地铀矿储量的4 500倍。 要点提示 注意此处空半格微量元素是指每升海水中含量低于1 mg的元素。 二、镁和海水提镁 海水中镁的含量：总储量约200万亿吨，镁是海水中的常量元素。 1海水提镁的工业流程 要点提示 贝壳在生产流程中起提供Mg2+沉淀剂的作用。其主要成分发生了分解反应： CaCO3CaO+CO2 提取Mg的主要流程为 Mg2+Mg(OH)2MgCl2Mg 发生的主要反应为 CaCO3CaO+CO2 CaO+H2OCa(OH)2，MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2 Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O MgCl2(熔) Mg+Cl2H2+Cl22HCl 2镁的物理性质和用途 (1)镁的主要物理性质 金属镁是密度小、强度高、机械性能好的银白色金属。 (2)镁的主要用途 制造汽车、飞机、火箭的重要原料，被誉为“国际金属”。 冶金工业上，镁常用作还原剂和脱氧剂。 要点提示 注意此处空半格轻金属是指密度小于4.5 gcm3金属，例如Na、Mg、Al、K。重金属是指密度大于4.5 gcm3的金属，如：Cu、Hg、Ag等。 3金属镁的还原性实验内容实验现象结论及化学方程式镁跟氧气反应反应剧烈，发出耀眼的白光，生成白色固体Mg+O22MgO(放热反应)镁跟二氧化碳反应镁在二氧化碳里继续燃烧，生成白色固体，也生成黑色固体Mg+CO22MgO+C 三、溴和海水提溴 1溴的存在 地球上99%的溴元素以Br的形式存在于海水中。溴被称为“海洋元素”，是海水中的常量元素。 2卤族元素 F、Cl、Br、I等原子结构和元素性质有一定的相似性，通称为卤族元素。 3溴单质和碘单质的物理性质 (1)溶解性比较Br2I2颜色深红棕色紫黑色状态液体固体溶解性和溶液颜色水中溶解度不大溶解度不大黄色深黄色酒精中溶解度稍大溶解度稍大橙红色红棕色四氯化碳中深解度稍大溶解度稍大橙红色紫色 （2）I2易升华 （3）Br2、I2的保存 由于液态溴容易挥发成溴蒸气，因此，常常在盛溴的试剂瓶里加一些水来防止溴挥发，贮于阴凉处密闭保存。 由于碘易升华，所以必须将碘置于阴凉处，密闭保存。 要点提示 Cl2、Br2、I2颜色依次加深。Br2是非金属单质中唯一的液体(通常状况下)。X2(Cl2、Br2、I2)在水中的溶解度较小，在有机溶剂里的溶解度稍大。I2易升华，常用这种方法来实现I2与其他混合物的分离。 4氯、溴、碘单质氧化性的强弱比较实验方案实验现象实验结论或化学方程式氯水+NaBr溶液氯水滴入NaBr溶液中，溶液变黄色2NaBr+Cl22NaCl+Br2 (2Br+Cl22Cl+Br2)氯水+KI溶液氯水滴入KI溶液中，溶液变为深黄色2KI+Cl22KCl+I2 (2I+Cl22Cl+I2)溴水+NaCl溶液无明显现象不反应溴水+KI溶液溴水滴入KI溶液中，溶液变为深黄色2KI+Br22KBr+I2(2I+Br22Br+I2)碘水+NaCl溶液无明显现象不反应碘水+NaBr溶液无明显现象不反应 总结归纳 氧化性：Cl2Br2I2S 排在前面的非金属，能把排在后面的非金属从它的盐或无氧酸溶液中置换出来。 5海水提溴的工艺流程 6溴的用途 问题思路探究 问题1 某人想办一个从海水中提取镁的工厂，分析他为什么要把该厂建在离海岸线较近且交通方便的地方？从降低生产成本角度，你还能提出哪些合理化建议？ 思路:建厂要考虑原料的来源，以减轻经济负担，提高经济效益。 探究:首先要解决好利用海水制镁的工业流程，观察课本有关海水提镁的工业流程图，除需海水外，还需盐酸和氧化钙，而盐酸可以由电解饱和食盐水所制得的H2和Cl2合成，而氧化钙可由海边大量贝壳（含丰富的碳酸钙）经石灰窑高温煅烧所得，这些原料在海洋中含量都十分丰富，加上工厂加工出的成品要运输出去，必须建在一个交通发达的离海边较近的工业园区。辽阔的大海边有较强的风力能源，由于该工厂在生产过程中还需要电力能源，如能在工业园区再建一个风力发电厂或潮汐发电厂，会使生产成本大大降低。 问题2 都属于卤族元素的氯、溴、碘，在周期表中排在同一纵列（族），元素的性质上有哪些相似之处？这些性质上的相似与原子结构的哪部分有关系？ 思路:结构决定性质，结构相似性质相似，结构不同性质有差异，结构有变化规律，性质也呈现变化规律。 探究:从分子构成上看，都是双原子分子，相对分子质量是逐渐增大的，但在室温下，其单质由气态液态固态，单质的颜色逐渐加深，单质的氧化性却逐渐减弱。分析原子结构示意图可以看出，这三种原子最外层电子数相等，但电子层数不同，原子的大小（通常用原子半径来衡量）是随着核电荷数的递增而增大的，原子核对核外电子的吸引力是逐渐减弱的，原子得电子能力逐渐减弱，元素的非金属性也随核电荷数的递增而减弱。典题热题新题 例1已知“84消毒液”的有效成分是NaClO。试根据所学知识完成下列问题。 (1)试以食盐、水为原料，设计实验室制取“84消毒液”的实验。 实验内容为_； 反应方程式为_。 实验内容为_； 反应方程式为_ 将制得的溶液装瓶保存。 (2)“84消毒液”的消毒原理是(用化学方程式表示_。用于杀死病菌的成分是 _ (写化学式)。 解析：制取NaClO通常是将Cl2通入NaOH(aq)中： 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O 题目并未给出NaOH和Cl2，只能用NaCl和H2O来制取： 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 (2)NaClO变为HClO才具有强氧化性，才具有好的杀菌消毒效果，使NaClO变为HClO通常有两种方法：自然转化法(利用空气中的CO2)，人为转化法(添加醋酸)： 2NaClO+H2O+CO2Na2CO3+2HClO (或NaClO+H2O+CO2NaHCO3+HClO) NaClO+CH3COOHCH3COONa+HClO 答案：(1)电解饱和食盐水2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 将Cl2通入NaOH(aq)中2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O (2)2NaClO+H2O+CO2Na2CO3+2HClOHClO 深化升华 注意此处空半格氯气和碱的反应产物规律：生成氯化物、次氯酸盐和水，酸性：H2CO3 HClO。 例2在含有NaBr和KI的溶液里通入足量的氯气，然后将溶液蒸干，并灼烧，最后剩余的固体物质是（） AKCl和I2BNaCl和Br2CNaCl、KCl和I2DNaCl和KCl 解析：由于氯气的氧化性比溴、碘都强，当上述溶液通入足量氯气后，与KI全部反应生成KCl和I2，NaBr与Cl2反应后生成NaCl和Br2。将反应后的溶液蒸干并灼烧时，溴易挥发而逸出，碘升华变为碘蒸气，最后留下的固体物质是NaCl和KCl。 答案：D 深化升华 注意此处空半格液溴易挥发、固态的碘易升华，用加热的方法分离混合物。所以，剩余NaCl和KCl，容易出现的错误是误认为碘单质有剩余。 例3已知Br2 (g)和NO2 (g)都是红棕色的，某课外活动小组设计了鉴别它们的两种方法，请帮助他们完成实验记录。 老师说，还有其他的鉴别方法，请你参与设计1种实验方案，并完成实验记录。实验内容实验现象Br2(g)NO2(g)H2O+NO2(g) H2O+Br2(g) AgNO3(aq)+Br2(g)AgNO3(aq)+NO2(g)生成淡黄色沉淀 解析：(1)Br2(g)通入水中，得到溴水，溴水颜色呈黄色。NO2(g)通入水中，生成HNO3，溶液无色：3NO2+H2O2HNO3+NO (2)Br2(g)通入AgNO3(aq)中，生成淡黄色AgBr沉淀：Br2+H2OHBr+HBrO AgNO3+HBrAgBr+HNO3,NO2(g)通入AgNO3(aq)中生成HNO3，溶液无色。 (3)已分别根据Br2(g)和NO2(g)在水中的溶解性不同，及HBr的性质进行区别，仿照(1)可提出下列方案：用CCl4鉴别，Br2(g)溶于CCl4中，溶液呈橙红色；NO2(g)在有机溶剂中不溶解。 答案：溶液黄色溶液无色溶液无色CCl4+Br2(g)、CCl4+NO2溶液呈橙红色溶液无色、气体不溶解(其他合理答案亦可) 深化升华 Br2与Cl2性质相似，模仿Cl2与H2O的反应，可写出Br2与H2O的反应。红棕色气体NO2、Br2可以用水鉴别。