【课堂新坐标】2016-2017学年高中化学人教版选修二(课件)第二单元 化学与资源开发利用 课题2 第2课时

阶 段 1
阶 段 3
第2课时
海水中溴、镁及重水的提取
学 业 分 层 测 评
阶 段 2
1．海水中提取溴的流程和相关化学方程式的书写。(重难点) 2．海水中提取镁的工艺流程和相关化学方程式的书写。(重点) 3．了解从海水中提取重水的方法和意义。
海水提溴
1.原理(吹出法) 从海水中提取的溴约占世界溴年产量的1/3。 Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 常用的方法叫空气吹出法，反应原理为 ，然后用 空气或水蒸气吹出溴蒸气。
3．工业生产中平衡原理的应用 (1)沉淀溶解平衡原理的应用 ①向海水中加入沉淀剂Ca(OH)2，由于c(OH－)增大，Mg(OH)2的溶解度小 于Ca(OH)2，则最大程度地将Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀。 ②向Mg(OH)2沉淀中加入盐酸，使沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2溶解。 (2)水解平衡原理的应用 在MgCl2· 6H2O脱水变为MgCl2时，由于MgCl2＋2H2O Mg(OH)2＋2HCl 水解平衡的存在，提供HCl气体环境，增大c(HCl)，抑制了MgCl2的水解，避免 了Mg(OH)2的生成。
【提示】 海水中Mg2＋的浓度很小，直接加沉淀剂不利于Mg2＋的沉淀， 可以先把海水浓缩，再加入Ca(OH)2(石灰乳)使Mg2 沉淀，然后过滤。
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从海水中提取重水
1.重氢：化学符号为D，原子核里有一个质子和一个中子(2 1H)，是氢 的 同位素 。 2．提取重水(D2O)的方法有：蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等。 3．常用的方法是化学交换法，其中的一种是硫化氢—水双温交换法。 4．D2O可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质。两个氘核在高温高压 下可融合成氦核，同时释放出大量能量，这个过程称为热核聚变。
【解析】 海水提镁，最基本的方法就是往海水里加碱，使镁离子转化为 氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成氯化镁，然后经过滤、 干燥、电解就可得到金属镁。CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋ 通电 MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，MgCl2(熔融)===== Mg＋Cl2↑。用题述方法提镁 的过程中，采用了工业常用的循环利用的工艺来提高经济效益，题述方法中对 氯气进行了循环利用。
【解析】 (1)由于海水中Br 的含量低，步骤Ⅰ中获得游离态的溴后，步 骤Ⅱ中又将其转化为化合态的溴，其目的是富集溴。(2)步骤Ⅱ中用热空气或水 蒸气吹出Br2，主要是利用了溴的挥发性。(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和 质量守恒配平该离子方程式。(4)溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式为SO2 ＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。(5)乙醇能与水互溶，不能用作萃取剂。
(2)由上述两个化学反应可知，氯气、溴、碘三种单质的氧化性强弱关系是 ____________________________________________________； 该化学反应原理，在海水的综合利用中的应用是 ____________________________________________________ ____________________________________________________。 (3)下列海产品中可以考虑用于工业上大量提取碘的是____________(填序 号)。 ①贝壳 ②紫菜 ③鱼 ④海带
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【提示】 富集溴元素。
1.工艺流程
2．主要反应原理：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
3．溴的吸收富集 (1)纯碱吸收法：海水中的溴离子被氧化为溴单质后，用热空气或水蒸气吹 出，通过Na2CO3溶液使溴富集后，再将得到的溶液用稀硫酸酸化，用有机溶剂 萃取溴单质。发生反应： 3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑ 5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O (2)SO2吸收法：用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起，不易分离，用 还原剂SO2吸收后，再用氯气氧化HBr即得到溴单质。
【解析】
Cl2与NaBr、Br2与KI反应的化学方程式是①Cl2＋2NaBr===Br2
＋2NaCl，②Br2＋2KI===2KBr＋I2，Br2、I2的水溶液分别呈橙色、深黄色。在 反应①中Cl2是氧化剂，Br2是氧化产物，故氧化性Cl2＞Br2；在反应②中Br2是 氧化剂，I2是氧化产物，故氧化性Br2＞I2。以适当的氧化剂将Br－、I－氧化的化 学反应原理可以应用于从海水中提取溴和碘。在①贝壳、②紫菜、③鱼、④海 带中，紫菜和海带中碘元素的含量较多。
海水是一种丰富的资源，工业上从海水中可提取多种物质，广泛 应用于生活、生产、科技等方面。下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示 意图。
回答下列问题： (1)流程图中操作a的名称为________。 (2)镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。 ①若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl，最简单的操作方法是 ____________________________________________________。 ②操作b是在______________氛围中进行，若在空气中加热，则会生成 Mg(OH)Cl，写出有关反应的化学方程式： ____________________________________________________。
福建有广阔的海岸线，建设海峡西岸经济区，海水的综合利用大 有可为。海水中溴含量约为65 mg/L，从海水中提取溴的工业流程如下： 【导学号：64570015】
(1)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其 目的是________。 (2)步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的________。 A．氧化性 C．挥发性 B．还原性 D．腐蚀性
【答案】
(1)作为原料之一，分解产生氧化钙，遇水产生氢氧化钙，将镁 高温 CaCO3=====CaO＋CO2↑
离子沉淀为氢氧化镁
(2)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓， Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O， 通电 MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ (3)对氯气进行循环
【解析】 (1)将海水蒸发结晶得到粗盐，在提取粗盐后的母液中主要含有 Mg2 。(2)①采用焰色反应来检验。②HCl的作用是抑制MgCl2的水解。
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【答案】 (1)蒸发结晶(或蒸发) (2)①焰色反应 ②HCl(气流) △ MgCl2· 6H2O=====Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O
2．下面是海水提镁的流程图：
2．过程
1．海水中的Br－的浓度太低，应如何富集？
【提示】 一般不直接用海水提溴，而是用海水晒盐后的母液提溴。
海水提镁
1.原理 电解熔融的MgCl2就可以得到金属镁和氯气。 2．提取过程 海水提镁的过程可表示如下： ② b c 海水,① a,Mg(OH)2――→MgCl2(溶液)――→MgCl2(熔融)――→Mg ③ (1)所加试剂：① 石灰乳；②
1．重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是( A．氘(D)原子核外有1个电子 B．1H与D互称为同位素 C．H2O与D2O互称为同素异形体
18 16 D．1H2 O与D2 O的相对分子质量相同
盐酸
。所用操作方法：a过滤，
b 浓缩、结晶、烘干 ，c 电解 。
(2)化学方程式： ① Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 ； ② Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 通电 MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ ③ 。 ；
2．海水中Mg2＋的浓度很小，如何实现Mg2＋的富集和分离？
【提示】 电解熔融状态的MgCl2可得到金属镁，发生反应的方程式为 通电 MgCl2=====Mg＋Cl2↑。
1．工艺流程
2．主要化学反应 (1)制备石灰乳 高温 CaCO3=====CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2。 (2)沉淀Mg2＋ Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋。 (3)制备MgCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。 (4)电解MgCl2 通电 MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。
【答案】 (1)溶液由无色变为橙色 Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl 溶液由 无色变为深黄色 Br2＋2KI===2KBr＋I2 (2)Cl2＞Br2＞I2 (3)②④ 从海水中提取溴和碘
海水提镁
【问题导思】 ①海水提镁时，如何将海水中的Mg2 转化为Mg(OH)2?
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【提示】 往海水(卤水)中加入石灰乳。 ②如何用MgCl2转化为单质镁，发生反应的化学方程式如何书写？
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【答案】 (1)富集(或浓缩)溴 (3)3 3 1 5 3
(2)C
(4)SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
(5)BD
用空气或H2O(g)将溴吹出，而不用CCl4萃取，因后者工艺复杂，设备投资 大，经济效益低且对环境污染严重。
1．(1)向溴化钠溶液中通入适量氯气，产生的现象是 ____________________________________________________， 反应的化学方程式是 ____________________________________________________； 向碘化钾溶液中加入适量溴水，产生的现象是 ____________________________________________________， 反应的化学方程式是 ____________________________________________________。
(3)以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在下面短线上填入适当的化学计 量数： ________Br2＋________CO ________CO2↑
2－ 3
===__Br－＋
(4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧 化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式： ____________________________________________________。 (5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用做溴的萃取剂的是 ________。 A．乙醇 C．烧碱溶液 B．四氯化碳 D．苯