2019-2020年高一化學(xué)自然界中的元素 海水中的化學(xué)元素.doc

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2019-2020年高一化學(xué)自然界中的元素 海水中的化學(xué)元素 一. 教學(xué)內(nèi)容： 第3章 第4節(jié) 海水中的化學(xué)元素 教學(xué)目的 1. 了解海水中的常量元素、微量元素的存在和應(yīng)用，以及對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域的潛在價(jià)值，認(rèn)識(shí)綜合開發(fā)利用海水化學(xué)資源的重要意義。 2. 認(rèn)識(shí)鎂單質(zhì)的還原性和主要用途。 3. 認(rèn)識(shí)氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性和氧化性比較，了解溴單質(zhì)和溴的化合物的用途。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性和氧化性比較 知識(shí)分析 （一）海水——化學(xué)元素的寶庫 1. 海水中的元素 微量元素：鋰、碘、鈾。 常量元素：氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、碳、鍶、溴、硼、氟。 2. 氯化鈉、鋰、碘的重要用途 （略） 3. 氯堿工業(yè) （1）概念：工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。 （2）原料：飽和食鹽水 （3）原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2 ↑ (4 ) 設(shè)備：離子交換膜法電解槽 思考：① 寫出電解飽和食鹽水的離子方程式 ② 粗食鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42-等雜質(zhì)，不符合電解要求，思考如何除去雜質(zhì)，使食鹽水得到精制？ （解答：① 2Cl + 2 H20 2OH- + H2↑+ Cl2 ↑；②先加入過量的BaCl2溶液使SO42-完全沉淀，再加入過量的NaOH 溶液除去Fe3+和Mg2+，再加過量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+,過濾后，向?yàn)V液中加入鹽酸調(diào)pH為7即可。） （二）鎂和海水提鎂 1. 海水提鎂的方法 海水提鎂大體包括3個(gè)環(huán)節(jié)：（1）堿的制取——貝殼高溫分解產(chǎn)生CaO,再與水反應(yīng)得堿。（2）Mg2+的濃縮——海水加堿，得氫氧化鎂沉淀，將沉淀分離出來，再加鹽酸，得到濃的MgCl2溶液。（3）Mg的制取——MgCl2溶液經(jīng)過蒸發(fā)、濃縮、干燥，得到MgCl2固體，電解熔融的MgCl2得到Mg。 2. 鎂的性質(zhì) （1）物理性質(zhì)：鎂是一種銀白色金屬，密度小于水，熔點(diǎn)較低，硬度較小，有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性，與其他金屬易構(gòu)成性能優(yōu)良的合金。 （2）化學(xué)性質(zhì) ①與非金屬單質(zhì)反應(yīng) 2Mg + O2 2MgO 3Mg + N2 Mg3N2 Mg + Cl2 MgCl2 ②與酸反應(yīng) 鎂與非氧化性酸 如稀硫酸、鹽酸等反應(yīng)生成氫氣：Mg + 2H+ =Mg2+ + H2 ↑ 鎂與氧化性酸 如濃硫酸、硝酸等反應(yīng)，但不生成氫氣： Mg + 2 H2SO4(濃) = MgSO4 + SO2 ↑+ 2H2O ③與某些氧化物反應(yīng)2Mg + CO2 2MgO + C 說明：（1）“二氧化碳不支持燃燒”的說法不是絕對(duì)的。二氧化碳對(duì)大多數(shù)可燃物是良好的滅火劑，而對(duì)于K、 Ca、 Na、 Mg等可燃物則是助燃劑。 （2）小結(jié)鎂燃燒的幾種情況：分別在O2 、 N2 、 CO2 。 思考：鎂是活潑的金屬，易被氧化，為什么鎂又具有抗腐蝕性能？ （解答：在常溫下，鎂在空氣中與氧氣反應(yīng)，生成一層致密的氧化物薄膜，這層氧化物薄膜能夠阻止金屬的繼續(xù)氧化，故鎂有抗腐蝕性能。） （三）溴和海水提溴 1. 與溴關(guān)系密切的一組元素——鹵素 溴和氯、碘等元素在原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)方面有一定的相似性，它們?cè)谠刂芷诒碇信旁谕豢v列（同一族）里，常一起研究。由于這些元素易形成鹽，所以它們被稱為鹵素（鹵是“成鹽”的意思）。 2. 溴單質(zhì)和碘單質(zhì)的物理性質(zhì) （1）實(shí)驗(yàn)探究溴和碘的物理性質(zhì)：重點(diǎn)色、態(tài)、味及溶解性。 物理性質(zhì) 溴單質(zhì) 碘單質(zhì) 顏色 深紅棕色 紫黑色 狀態(tài) 液體 固體 溶解性 水中 和溶液 酒精中 顏色 四氯化碳中 可溶；橙黃色 難溶；黃褐色 易溶；橙紅色 易溶；褐色 易溶；橙紅色 易溶；紫紅色 此外，碘受熱易升華。 （2）萃取 實(shí)驗(yàn)探究溴水和碘水中加入CCl4的現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)表明，用CCl4可以提取溴水中的溴以及碘水中的碘，這種分離方法叫萃取。 利用混合物中一種溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一溶劑所組成的溶液中提取出來的分離方法叫萃取，萃取所用的儀器是分液漏斗。 小結(jié)：① 溴、碘在水中溶解度不大，但易溶于有機(jī)溶劑。 ② 溴是常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬，保存時(shí)應(yīng)盛放在棕色、磨砂玻璃塞、細(xì)口瓶中，通常還加入少量水，形成水封，減少揮發(fā)。 ③碘易升華，遇淀粉變藍(lán)，這是碘的特性。 3. 氯、溴、碘單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱 實(shí)驗(yàn)探究氯、溴、碘氧化性的強(qiáng)、弱: 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 氯置換溴 將少量氯水加入盛有NaBr溶液的試管中 溶液由無色變?yōu)槌赛S色 氯可以置換出溴 Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 氯置換碘 將少量氯水加入盛有KI溶液的試管中 溶液由無色變?yōu)楹稚? 氯可以置換碘 Cl2+2KI=2NaCl+I2 溴置換碘 將少量溴水加入盛有KI溶液的試管中 溶液由無色變?yōu)楹稚? 溴可以置換碘 Br2+2KI=2NaBr+I2 結(jié)論 氯、溴、碘的氧化性：Cl2>Br2>I2;還原性：Cl- Br2>I2>SO42- ;還原性：SO32- >I- >Br- >Cl-。 在向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中，先通入一定量氯氣， 后又將溶液蒸干并充分灼燒的過程中，還原劑被氧化的先后順序是Na2SO3、NaI、NaBr，至于具體反應(yīng)到哪一種物質(zhì)，要取決于Cl2的用量。 [點(diǎn)評(píng)]一種氧化劑同時(shí)與幾種還原劑相遇時(shí)，還原性強(qiáng)的首先被氧化；這是氧化還原反應(yīng)的規(guī)律。此外，“還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物”，這也是重要反應(yīng)規(guī)律。掌握好這些基本規(guī)律，是解決氧化還原反應(yīng)問題的前提。 [例3]某無色氣體可能含有HCl、 HBr 、SO2 、CO2 中的一種或幾種。將氣體通入到適量氯水中，恰好完全反應(yīng)，不再剩余氣體。將所得的無色溶液分裝在兩個(gè)試管中，分別加入酸化的AgNO3 溶液和酸化的BaCl2溶液，均產(chǎn)生白色沉淀。則下列判斷正確的是（ ） A原氣體中一定有SO2 ,一定無HBr B 原氣體中可能有SO2 C 原氣體中一定有HCl D 不能確定有無HCl,但一定無CO2 [答案]AD [解析]將氣體通入氯水中無氣體剩余，說明一定無CO2 ;所得溶液無色，說明無HBr(溴水為橙黃色)；再加入AgNO3溶液和BaCl2均得白色沉淀，說明含SO2 （因?yàn)镾O2+Cl2+2H2O=H2SO4 +2HCl），至于HCl氣體則無法判斷。 [點(diǎn)評(píng)]此題考查元素化合物知識(shí)，重要的是熟悉氯水的氧化性，熟悉相關(guān)的反應(yīng)規(guī)律，還要明確相關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，這是分析問題的基礎(chǔ)。 [例4]有甲、乙、丙、丁四個(gè)集氣瓶中分別裝有Cl2、H2、HCl、HBr中的一種氣體，如果甲、丁兩瓶氣體混合后見光會(huì)發(fā)生爆炸；如果甲、乙兩瓶混合后，瓶壁上可見暗紅色小液滴。試判斷甲、乙、丙、丁四瓶中的氣體各是什么：甲_________;乙________;丙__________;丁_________。 [答案]甲 Cl2; 乙 HBr ; 丙HCl ; 丁 H2 [解析]甲、丁混合見光爆炸，說明是H2和Cl2；又知甲、乙混合生成暗紅色液滴，說明是Cl2和HBr;綜上首先判斷甲為Cl2，丁為H2,乙為HBr,剩余的丙為HCl。 [點(diǎn)評(píng)]解推斷題只要抓住題目的突破口，然后“順藤摸瓜”，問題就可以一一解決。此題的關(guān)鍵是由甲、丁現(xiàn)象和甲、乙現(xiàn)象先判斷出甲為Cl2,然后由此逐一推斷出丁、乙、丙。 【模擬試題】 一、選擇題（每題有1個(gè)或2個(gè)答案） 1.在盛有碘水的試管中，加入少量四氯化碳后振蕩，靜置片刻后 ( ) A.整個(gè)溶液變紫色 B. 整個(gè)溶液變棕色 C.上層無色，下層紫紅色 D.下層無色，上層紫紅色 2.在NaBr和KI的混合液中通入過量的氯氣，然后將溶液蒸干并灼燒，最后留下的物質(zhì)是 ( ) A.NaCl B.NaCl和KBr C .KCl和NaBr D.NaCl和KCl 3.現(xiàn)有下列三個(gè)反應(yīng)：①2FeCl3+2KI = 2FeCl2+2KCl+I2 ②2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3 ③2KMnO4+16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 若FeCl2溶液中含有I-雜質(zhì)，要氧化除去I-雜質(zhì)可加入的試劑是 ( ) A. Cl2 B.鹽酸 C. KMnO4 D. FeCl3 4.濃度為2摩/升的氫溴酸溶液V升，欲使其濃度變?yōu)?摩/升，下列方法中，可行的是( ) A.通入標(biāo)況下的HBr氣體44.8升 B. 將溶液加熱蒸發(fā)濃縮至0.5V C.蒸發(fā)掉0.5升水 D. 加入10摩/升氫溴酸0.6V升，再將溶液稀釋至2V升 5.下列反應(yīng)可用化學(xué)方程式SO2+Br2+2H2O = H2SO4+2HBr表示的有 ( ) ①把SO2氣體通入溴水中 ②把濃硫酸與溴化氫混合加熱得到的紅色氣體通入水中 ③把硫酸與Na2SO3反應(yīng)得到的氣體通入溴水中 ④把液溴加入到SO2的水溶液中 A.①②④ B.①③④ C.①②③ D.①②③④ 6.有W、X、Y三種氣體是Cl2、HCl、HBr，但不知分別是哪種;已知W、X混合后無反應(yīng)，則正確的判斷是 ( ) A.Y肯定不是HCl B.W、X不能確定 C.Y可能是HCl D.Y不是Cl2，也不是HBr 7.碘缺乏病是目前已知的導(dǎo)致人類智力障礙的主要因素，為解決這一全國性的問題，我國實(shí)施“智力工程”最經(jīng)濟(jì)可行的措施是 ( ) A.食鹽中添加碘 B.面包中加碘鹽 C.大量食用海帶 D.注射含碘藥劑 8.鑒別氯水和鹽酸兩種物質(zhì)時(shí)，最合適的試劑是 ( ) A.硝酸銀溶液 B.碘化鉀淀粉溶液 C.碳酸鈉溶液 D.酚酞溶液 9. 將鎂,鋁,鐵三種金屬分別投入到等質(zhì)量過量的稀硫酸中,反應(yīng)結(jié)束后,各溶液質(zhì)量仍然相等,則投入的三種金屬質(zhì)量關(guān)系正確的是（ ） A. Al>Mg>Fe B. Mg>Al>Fe C. Fe>Al>Mg D. Mg=Al=Fe 10. 在Mg+4HNO3(濃)=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O反應(yīng)中,若有2mol的Mg被氧化,則被還原的硝酸的物質(zhì)的量是:（ ） A. 8mol B. 6mol C. 4mol D. 2mol 二、填空題： 11. 工業(yè)上從海水中提取Br2 可采用如下方法： （1）往海水中通入Cl2 ，將海水中的溴化物氧化，其離子方程式為_______________。 (2) 向上述混合液中吹入熱空氣，將生成的溴吹出用純堿溶液吸收，其化學(xué)方程式為：__________________________________________________。 (3) 將（2）所得溶液用硫酸酸化，使NaBr、NaBrO3中的溴轉(zhuǎn)化為單質(zhì)溴，再用有機(jī)溶劑提取溴后還可得到副產(chǎn)品Na2SO4,寫出這一過程的化學(xué)方程式：______________________________________________________。 （4）這樣得到的溴中還混有少量Cl2 ，怎樣除去？__________________________。 12. 海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示： 粗鹽 （水.重結(jié)晶） 精鹽 蒸發(fā) 4 海水 母液 Mg(OH)2（鹽酸濃縮） MgCl26H2O （脫水） MgCl2 （電解） Mg 貝殼（煅燒）CaO（水） 石灰乳 （1）若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式. ____________________________________________________。 (2) Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫出實(shí)驗(yàn)步驟。 (3)實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過程，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的。 ① 溶解時(shí)：___________________ ② 過濾時(shí)：___________________ ③ 蒸發(fā)時(shí)：___________________ 13. 在淀粉KI溶液中滴入少量NaClO溶液，并加入少量稀硫酸，溶液立即變藍(lán)，這是因?yàn)開___ ______________________________________________,離子方程式是______________________ ____________。在上述藍(lán)色溶液中滴加少量的Na2SO3 ,藍(lán)色逐漸消失，這是因?yàn)椋篲_________ _______________________________,離子方程式是_____________________________________ ___________。以上 實(shí)驗(yàn)條件下，ClO-、I2、SO42- 的氧化性由強(qiáng)到弱的順序是_____________。 三、計(jì)算題 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；往濾液中加入過量鹽酸，又得到0.287g沉淀。求原混合液中Cl- 和Br- 的物質(zhì)的量濃度。 參考答案 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NaBr 12、（1） MgCl26H2OMg(OH)Cl ＋HCl↑+ 5H2O ↑ MgCl26H2OMgO+ 2HCl↑+ 5H2O ↑ （2）加入MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢瑁^濾，沉淀用水洗滌。 （3）①攪拌，加速溶解。 ②使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗,防止外灑。 ③攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺。 13、 I- 能被氧化為I2 ,I2 遇淀粉變藍(lán)； 2I- ＋ ClO-+ 2H+ = I2 +Cl- +H2O ; 碘被還原成I-; SO32- +I2 +H2O = SO42- +2H+ +2I-; ClO->I2 >SO42- 三、14、Cl-: 0.008mol/L; Br-: 0.008mol/L