化学选修2 海水中提取溴、镁的重水
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海水中提取溴、镁和重水
1.了解海水提溴、镁的化学反应原理和一般流程。 2.了解从海水中提取重水的意义,了解热核反应。 3.了解从海水中提取重水的方法。 1.重点掌握海水提镁工业流程的原理,掌握化学方程式的书 写。 2.了解海水综合利用的最新进展情况,认识资源合理开发利用 对人类的重要意义。
三、从海水中提取重水 1.重氢与重水的符号
氢的同位素氘叫作重氢,符号为 1 H 或 D; 重水的分子式为 D2O。 2.重氢与重水的应用 两个氘核可融合成氦核,同时释放出大量能量,这一过程称作热 核聚变;D2O 可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质。 预习交流 4 提取重水的方法有哪些 ?哪种方法比较成功 ? 提示:提取重水的方法有:蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附 法等。硫化氢-水双温交换法是比较成功的生产方法。
思考探究 1.根据氯化的离子方程式,说明 Cl2、Br2 氧化性的强弱关系。 答案:由 Cl2+2Br2Cl-+Br2 可知,反应中 Cl2 作氧化剂,Br2 为 氧化产物,故氧化性:Cl 2>Br2。 2.反应:3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2↑中,被氧化的 溴原子和被还原的溴原子的物质的量之比为多少? 答案:NaBr 是 Br2 的还原产物,NaBrO3 是溴的氧化产物,故被氧 化的溴原子和被还原的溴原子的物质的量之比为 1∶5。
2.在空气吹出法的工艺中,有选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的,也 有选用SO2作溴蒸气吸收剂的,下列说法正确的是( ) A.两种吸收过程中,Br2只作氧化剂 B.两种吸收过程都发生了氧化还原反应 C.用纯碱溶液作吸收剂时,纯碱作还原剂 D.用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
2
一、
海水提溴
知识精要
1.工艺流程
2.主要反应原理 Cl2+2BrBr2+2Cl -
3.溴的吸收富集 纯碱吸收法…海水中的溴离子被氧化为溴单质后 ,用空气或水 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。 3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2↑ 5NaBr+NaBrO3+3H2SO4 3Br2+3Na2SO4+3H2O 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,常用还原剂 SO2 吸收后,再用氯气氧化 HBr 即得到溴单质。 SO2+Br2+2H2O 2HBr+H2SO4 Cl2+2HBr Br2+2HCl
预习交流 2 海水提镁中的石灰乳如何获取? 提示:将海边的贝壳等煅烧,得到 CaO,CaO 与水反应可制得石 灰乳。 预习交流 3 由 MgCl2 溶液如何获得 MgCl2 晶体? 提示:由于 MgCl2 溶液加热时会发生水解生成 Mg(OH) 2,因此要 在 HCl 气氛中加热蒸干,抑制 MgCl2 的水解。
迁移应用 1. 从海水中可以提取溴, 但得到的液溴中常常溶有少量氯气, 除 去氯气应该采用的方法是( ) A. 加适量的 KI 溶液 B. 通入溴蒸气 C. 加入适量的 NaOH 溶液 D. 加入适量的 NaBr 溶液 解析:除去液溴中溶有的少量氯气,可以加入适量的 NaBr 溶液, 发生反应 Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2,除去了氯气 ,又未引入新的杂 质。 答案:D
典题例解 【例 1】 海水中溴的储量丰富,约占地球溴总储量的 99%,故 溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为 65 mg· L-1,其工业提取法有: (1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的 海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出 ,用纯碱溶液吸收,最后用 硫酸酸化,即可得到单质溴。该方法涉及的反应有: ① (写出离子方程式); ②3Br2+3CO2 BrO3 3 +5Br +3CO2↑; + ③BrO3Br2+3H2O。 3 +5Br +6H 其中反应②中氧化剂是 ,还原剂是 。 (2)空气吹出 SO2 吸收法。该方法基本同(1),只是将吹出的溴用 SO2 来吸收 ,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质 溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式: 。
(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度 不同的原理来进行的,实验室中萃取用到的实验仪器名称 是 ,下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是 (填序号)。 ①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸 思路点拨:工业提取溴的原理:将氯气通入到富含溴离子的海水 中,使溴置换出来,然后被某些溶液吸收,再提纯即可。 解析:(2)溴与二氧化硫反应的化学方程式:Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4。(3)是利用物理方法,用有机溶剂溶解,因为溴易溶于 有机溶剂,作为海水中溴的萃取剂的只能是②四氯化碳。 答案 :(1)Cl2+2Br2Cl-+Br2 Br2 Br2 (2)Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4 (3)分液漏斗、烧杯 ②
二、海水提镁 海水提镁的基本反应原理可表示如下: Mg(OH) 2 MgCl2(溶液) MgCl 2 Mg 海水 1.所加试剂:①石灰乳 ,③盐酸。 所用操作方法:②过滤,⑤电解。 2.用离子方程式或化学方程式表示流程中海水提镁的过程: ①Mg2+ +2OHMg(OH) 2↓ ③Mg(OH) 2+2H+ Mg2+ +2H2O ⑤MgCl 2(熔融) Mg+Cl 2↑
激趣诱思
预习导引
一、海水提溴 海水中蕴藏着大量的溴,目前常用吹出法从海水中提取溴。具 体过程如下: 1.氯化:氯气置换溴离子之前,要使海水酸化,使 pH=3.5,用氯气 氧化溴离子的离子方程式:Cl 2+2Br2Cl-+Br2。 2.吹出:当海水中的 Br-被氧化成 Br2 后,用空气将其吹出 ,也可用 水蒸气与溴一起蒸出。 3.吸收:空气吹出的溴和大量的空气混合不易分离,常用二氧化 硫作还原剂回收溴,再用氯气将其氧化得到溴产品,反应的化学方程 式为 Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4、Cl2+2HBFra Baidu bibliotek 2HCl+Br2。 预习交流 1 用吹出法获得溴的反应原理是什么? 提示:由于溴的沸点较低,常温下为液体,所以可以用空气或水蒸 气将溶液中的 Br2 吹出。
海水中提取溴、镁和重水
1.了解海水提溴、镁的化学反应原理和一般流程。 2.了解从海水中提取重水的意义,了解热核反应。 3.了解从海水中提取重水的方法。 1.重点掌握海水提镁工业流程的原理,掌握化学方程式的书 写。 2.了解海水综合利用的最新进展情况,认识资源合理开发利用 对人类的重要意义。
三、从海水中提取重水 1.重氢与重水的符号
氢的同位素氘叫作重氢,符号为 1 H 或 D; 重水的分子式为 D2O。 2.重氢与重水的应用 两个氘核可融合成氦核,同时释放出大量能量,这一过程称作热 核聚变;D2O 可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质。 预习交流 4 提取重水的方法有哪些 ?哪种方法比较成功 ? 提示:提取重水的方法有:蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附 法等。硫化氢-水双温交换法是比较成功的生产方法。
思考探究 1.根据氯化的离子方程式,说明 Cl2、Br2 氧化性的强弱关系。 答案:由 Cl2+2Br2Cl-+Br2 可知,反应中 Cl2 作氧化剂,Br2 为 氧化产物,故氧化性:Cl 2>Br2。 2.反应:3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2↑中,被氧化的 溴原子和被还原的溴原子的物质的量之比为多少? 答案:NaBr 是 Br2 的还原产物,NaBrO3 是溴的氧化产物,故被氧 化的溴原子和被还原的溴原子的物质的量之比为 1∶5。
2.在空气吹出法的工艺中,有选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的,也 有选用SO2作溴蒸气吸收剂的,下列说法正确的是( ) A.两种吸收过程中,Br2只作氧化剂 B.两种吸收过程都发生了氧化还原反应 C.用纯碱溶液作吸收剂时,纯碱作还原剂 D.用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
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一、
海水提溴
知识精要
1.工艺流程
2.主要反应原理 Cl2+2BrBr2+2Cl -
3.溴的吸收富集 纯碱吸收法…海水中的溴离子被氧化为溴单质后 ,用空气或水 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。 3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2↑ 5NaBr+NaBrO3+3H2SO4 3Br2+3Na2SO4+3H2O 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,常用还原剂 SO2 吸收后,再用氯气氧化 HBr 即得到溴单质。 SO2+Br2+2H2O 2HBr+H2SO4 Cl2+2HBr Br2+2HCl
预习交流 2 海水提镁中的石灰乳如何获取? 提示:将海边的贝壳等煅烧,得到 CaO,CaO 与水反应可制得石 灰乳。 预习交流 3 由 MgCl2 溶液如何获得 MgCl2 晶体? 提示:由于 MgCl2 溶液加热时会发生水解生成 Mg(OH) 2,因此要 在 HCl 气氛中加热蒸干,抑制 MgCl2 的水解。
迁移应用 1. 从海水中可以提取溴, 但得到的液溴中常常溶有少量氯气, 除 去氯气应该采用的方法是( ) A. 加适量的 KI 溶液 B. 通入溴蒸气 C. 加入适量的 NaOH 溶液 D. 加入适量的 NaBr 溶液 解析:除去液溴中溶有的少量氯气,可以加入适量的 NaBr 溶液, 发生反应 Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2,除去了氯气 ,又未引入新的杂 质。 答案:D
典题例解 【例 1】 海水中溴的储量丰富,约占地球溴总储量的 99%,故 溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为 65 mg· L-1,其工业提取法有: (1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的 海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出 ,用纯碱溶液吸收,最后用 硫酸酸化,即可得到单质溴。该方法涉及的反应有: ① (写出离子方程式); ②3Br2+3CO2 BrO3 3 +5Br +3CO2↑; + ③BrO3Br2+3H2O。 3 +5Br +6H 其中反应②中氧化剂是 ,还原剂是 。 (2)空气吹出 SO2 吸收法。该方法基本同(1),只是将吹出的溴用 SO2 来吸收 ,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质 溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式: 。
(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度 不同的原理来进行的,实验室中萃取用到的实验仪器名称 是 ,下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是 (填序号)。 ①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸 思路点拨:工业提取溴的原理:将氯气通入到富含溴离子的海水 中,使溴置换出来,然后被某些溶液吸收,再提纯即可。 解析:(2)溴与二氧化硫反应的化学方程式:Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4。(3)是利用物理方法,用有机溶剂溶解,因为溴易溶于 有机溶剂,作为海水中溴的萃取剂的只能是②四氯化碳。 答案 :(1)Cl2+2Br2Cl-+Br2 Br2 Br2 (2)Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4 (3)分液漏斗、烧杯 ②
二、海水提镁 海水提镁的基本反应原理可表示如下: Mg(OH) 2 MgCl2(溶液) MgCl 2 Mg 海水 1.所加试剂:①石灰乳 ,③盐酸。 所用操作方法:②过滤,⑤电解。 2.用离子方程式或化学方程式表示流程中海水提镁的过程: ①Mg2+ +2OHMg(OH) 2↓ ③Mg(OH) 2+2H+ Mg2+ +2H2O ⑤MgCl 2(熔融) Mg+Cl 2↑
激趣诱思
预习导引
一、海水提溴 海水中蕴藏着大量的溴,目前常用吹出法从海水中提取溴。具 体过程如下: 1.氯化:氯气置换溴离子之前,要使海水酸化,使 pH=3.5,用氯气 氧化溴离子的离子方程式:Cl 2+2Br2Cl-+Br2。 2.吹出:当海水中的 Br-被氧化成 Br2 后,用空气将其吹出 ,也可用 水蒸气与溴一起蒸出。 3.吸收:空气吹出的溴和大量的空气混合不易分离,常用二氧化 硫作还原剂回收溴,再用氯气将其氧化得到溴产品,反应的化学方程 式为 Br2+SO2+2H2O 2HBr+H2SO4、Cl2+2HBFra Baidu bibliotek 2HCl+Br2。 预习交流 1 用吹出法获得溴的反应原理是什么? 提示:由于溴的沸点较低,常温下为液体,所以可以用空气或水蒸 气将溶液中的 Br2 吹出。