2018年高中化學(xué) 第三章 自然界中的元素 第4節(jié) 海水中的化學(xué)元素學(xué)案 魯科版必修1.doc

第3章 第4節(jié) 海水中的化學(xué)元素【本講教育信息】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，以及對工業(yè)生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域的潛在價值，認(rèn)識綜合開發(fā)利用海水化學(xué)資源的重要意義。2. 認(rèn)識鎂單質(zhì)的還原性和主要用途。3. 認(rèn)識氯、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： 寫出電解飽和食鹽水的離子方程式 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： 2Cl + 2 H20 2OH- + H2+ Cl2 ；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)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)2Mg + O2 2MgO 3Mg + N2 Mg3N2 Mg + Cl2 MgCl2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 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”的說法不是絕對的。二氧化碳對大多數(shù)可燃物是良好的滅火劑，而對于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，它們在元素周期表中排在同一縱列（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)： 溴、碘在水中溶解度不大，但易溶于有機(jī)溶劑。 溴是常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬，保存時應(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)。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瓤梢灾脫Q碘Cl2+2KI=2KCl+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蹇梢灾脫Q碘Br2+2KI=2NaBr+I2結(jié)論氯、溴、碘的氧化性：Cl2>Br2>I2;還原性：Cl-<Br-<I-有益補(bǔ)充： 碘的氧化性較弱，遇變價金屬得低價化合物。如碘與鐵反應(yīng)生成FeI2 氯、溴、碘的單質(zhì)都能與H2反應(yīng)，生成HX;HCl、HBr、HI都易溶于水，且都是強(qiáng)酸。 氯、溴、碘的單質(zhì)都能與水反應(yīng)：X2H2O=HX+HXO,但反應(yīng)程度依次減弱。 AgBr為淺黃色難溶物；AgI為黃色難溶物。二者見光都易分解。 4. 海水提溴與海洋的綜合利用 （1）海水提溴：溴單質(zhì)的氧化性介于氯和碘之間，因此海水提溴可以選取氯氣作氧化劑。大體分為三個步驟： 濃縮 海水中的Br-的濃度很小，大約0.067g/L,海水曬鹽剩下的苦鹵中的Br-濃度較大，可作提取溴的原料。氧化 向苦鹵中通入氯氣。Cl2+2Br=2Cl+Br2 提取 向溶有溴的苦鹵中鼓入熱空氣或水蒸氣，使溴揮發(fā)而分離出來。溴的用途很廣泛。 （2）海水的綜合利用目前，我國海水資源的綜合利用，以及從海水中直接提取溴、鉀等還處在發(fā)展中，海水中大量的寶藏還有待于進(jìn)一步開發(fā)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國海水資源的開發(fā)和利用，必將為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供越來越多的重要物質(zhì)?！镜湫屠}】例1鋁鎂合金因堅(jiān)硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝飾材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護(hù)欄等，下列與這些用途無關(guān)的性質(zhì)是（ ） A 不易生銹 B 導(dǎo)電性好 C 密度小 D 強(qiáng)度高答案：B 解析： 建筑裝飾材料屬于長期使用的材料，其不易生銹、密度?。粡?qiáng)度高等性質(zhì)有利于建筑物的長久安全使用。但建筑材料沒有必要要求導(dǎo)電性好，相反，建筑裝潢材料導(dǎo)電性好不利于建筑物的安全使用，因?yàn)樗鼘?dǎo)致建筑物遭雷擊。點(diǎn)評此題是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、生產(chǎn)實(shí)際，從化學(xué)視角解釋生活現(xiàn)象，真正做到學(xué)以致用，一般這樣的試題涉及化學(xué)知識較簡單，要仔細(xì)分析，大膽作答。例2向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中，通入一定量氯氣后，將溶液蒸干并充分灼燒，得到的固體剩余物質(zhì)的組成可能是（ ） A NaCl、Na2SO4 B NaCl、NaBr、Na2SO4 C NaCl、Na2SO4、I2 D NaCl、NaI、Na2SO4 答案AB解析已知：Cl2 + 2Br- = 2Cl- +Br2; Br2 + 2I- = 2Br- +I2 ; H2O+ I2 +SO32- = 2I- + SO42-+ 2H+; 所以氧化性Cl2 > 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)評一種氧化劑同時與幾種還原劑相遇時，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)評此題考查元素化合物知識，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。