2021新人教版高中化学选修2第9课时《海水中的盐 海水提溴》word导学案

1、第9课时 海水中的盐 海水提溴学案【学习目标】1.了解海水晒盐的原理与工艺，掌握食盐资源的利用。2.掌握电解饱和食盐水的反应，了解氯碱工业的工艺流程及产品。3.了解海水提溴的重要步骤。 【重点难点】1.氯碱工业的工艺流程及产品2.海水提溴的原理与工艺流程。课前预习【情景材料】海水中平均含盐3.5%，含多种矿物质，如钠、钙、钾、溴、碘、锶等。海洋中还有大量的生物，是人类食物的来源之一。海水资源包括:能量、生物、化学、矿物、及空间资源。利用潮汐能量发电，各种化学物质被综合利用 ，海洋生物为人类提供食物和保健用品；海水还是人类未来重要的淡水来源、新的能源和人类的空间资源。【预习内容】根据教材有关内容

2、填写下列空白:一、海水中盐的开发和利用1.海水含有多种盐类，以 最多，约占海水盐类总量的 ，还含有 、 等。2.海水晒盐的原理:海水制盐以 为主，主要原理是 。3.盐田必须符合的条件有三个: ； ； 。4.晒盐的步骤(1)苦卤是指 ，主要成分是 、 等。(2)海水晒盐的流程可表示如下:二、食盐资源的利用1.氯碱生产的核心技术电解氯碱工业就是以 为原料制取 、 和 ，再进一步生产一系列的化工产品。(1)电解使电流通过 而在阴、阳两极引起 叫做电解。(2)电解饱和食盐水电解饱和食盐水时阳极反应式 ，阴极反应式 ，电解饱和食盐水的化学方程式是 。2氯碱生产的基本装置(1)氯碱工业完成电解反应的主体设

3、备是 。比较先进的电解制碱技术是 。(2)离子交换膜电解槽是由多个单元槽 ，每个单元槽主要由 、 、 、 和 组成。 三、海水提溴1原理从海水中提取的溴约占世界溴年产量的 。常用的方法叫 ，反应原理为 。2提取过程(1) :氯气置换溴离子之前，要使 ，使pH ，用氯气置换溴离子的反应为: 。(2) :当Br被氧化成Br2后，用 将其吹出，也可用水 与溴一起蒸出。(3) :空气吹出的 混合不易分离，常用 做还原剂回收溴，再用氯气将其氧化得到溴产品，有关化学方程式是: 。预习内容答案一、氯化钠 80% 氯化镁、硫酸钙 蒸发法(盐田法) 在太阳照射后，海水受热使水分蒸发，当各种盐分别达到其饱和浓度时

4、，依次以固态形式析出 有平扫空旷的海滩，且潮汐落差大；气候干燥、多风、少雨；远离江河人海口，避免海水被淡水冲稀。 分离食盐晶体后所得到的母液 氯化钾 氯化镁 贮水池、蒸发池 结晶池二、食盐 NaOH C12 H2 电解质溶液 氧化还原反应的过程 2Cl2e=C122H+2 e = H2 2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2 电解槽 离子交换膜电解槽多个单元槽串联或并联组组成 阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框 导电铜棒三、1/3 空气吹出法 Cl22 Br=2 ClBr2 氯化 海水酸化 3. 5 Cl22 Br=2 ClBr2 吹出 空气 蒸气 吸收 溴和大量的空气 二氧化硫 Br2SO2

5、H2O=2HBrH2SO4 Cl22 Br=2 ClBr2堂中互动【问题探究1】如何除去海水中的Ca2、Mg2、SO42等离子？选择适当的试剂和操作顺序。【教师点拨】回顾必修1中粗盐的提纯实验。物质分离和提纯过程中需注意三个关键问题:(1)被提纯物质的量尽可能不减少。 (2)不得引入新的杂质。 (3)要易于分离、复原。 为了使杂质除尽，加入的试剂不能用“适量”而应“过量”。但过量的试剂必须在后续操作中便于除去。分析解答:(1)可选用以下常见试剂:NaOH、Na2CO3、BaCl2和盐酸。(2)加入试剂的顺序有三种:先加NaOH，后加BaCl2，再加Na2CO3，最后用稀盐酸调节pH；先加BaC

6、l2，后加Na2CO3，再加NaOH，最后用盐酸调节pH；先加BaCl2，后加NaOH，再加Na2CO3，最后用盐酸调节pH。【即学即练1】实验室里需要纯净的氯化钠溶液，但现在只有混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠。某学生设计了如下方案: 如果此方案正确，那么:(1)操作可选择_或_仪器。(2)操作是否可改为加硝酸钡溶液？为什么？_(3)进行操作后，如何判断SO42-已除尽，方法是_。(4)操作的目的是_，为什么不先过滤后再加碳酸钠溶液？理由是_。(5)操作的目的是_。 1.(1)试管 坩埚(2)不可以。改用Ba(NO3)2会在溶液中引入新的杂质离子NO3-，后续操作中无法除去。(3)取上层清液加入

7、BaCl2溶液，若无沉淀，说明SO42-已除尽(4)除去过量的Ba2+ 减少一次过滤操作(5)除去溶解在溶液中的CO2和HCl【解析】实验的第步是通过加热使混合物中的NH4HCO3分解除去，因此所选的仪器应是试管或坩埚。在操作中，如用Ba(NO3)2溶液，则会引入新的杂质。证明SO42-是否除尽，则在滤液中加入BaCl2溶液，看是否产生沉淀。而加入试剂除杂质时所加试剂尽可能过量，过量后应加入另一种试剂使之除去。加Na2CO3溶液的目的是使操作中所加入的过量BaCl2溶液被除去。加入BaCl2溶液可以产生BaSO4沉淀，加入Na2CO3溶液可以生成BaCO3沉淀，两者都是沉淀，可以采取一步过滤。

8、当除去Ba2+时，是加入过量的Na2CO3，而引入杂质CO32-，加盐酸的目的是让CO32-生成CO2而被除去，但CO2在溶液中仍有一定的溶解，因此用煮沸的方法除去溶解在溶液中的CO2。【问题探究2】用惰性电极电解电解质溶液时，阴、阳离子的放电顺序如何？请你阐述有关电解食盐水原理，写出电极反应式及总反应方程式。氯碱产品只有NaOH、Cl2和H2的说法是否正确？离子交换膜制碱技术有何优点？【教师点拨】回顾电解池原理，阳极产物的判断首先要看电极材料，如果是活性电极(金属活动顺序中Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不失电子。分析解答:用惰性电极电解时，各阳离子的放电顺序:Ag+

9、Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+(和金属活动顺序刚好相反)；阴离子的放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子。电解氯化钠溶液原理:氯化钠溶液中存在着Na、Cl、OH、H四种离子，通直流电后，Cl、OH向阳极移动且Cl比OH优先失电子放电，Na、H向阴极移动且H比Na优先得电子放电。阳极反应式:2Cl2e=Cl2 阴极反应式:2H2e=H2电解饱和食盐水的反应式是2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(1)不正确；电解饱和食盐水可得到NaOH、Cl2、H2三种产品，但氯碱工业产品是指在工业上应用电解饱和食盐水的产物所制得的产品。如应用Cl2

10、所得产品聚氯乙烯、氯化橡胶、一氯甲烷、氯仿、氯苯等。(2)优点:离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业的发展方向。【即学即练2】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下: 依据上图，完成下列填空:(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的方程式为:_。与电源负极相连的电极附近溶液pH_。(填“不变”“增大”或“减小”)(2)如果粗盐中SO42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO42-，该试剂可以选_。aBa(OH)2 bBa(NO3)2 cBaCl2(3)为有效除去Ca2、Mg2、SO4

11、2-，加入试剂的合理顺序为_(选a、b、c，多选扣分)。a先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂b先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3c先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3(4)在用阳离子交换膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分反应，产物最终仅有NaClO和H2，相应的化学反应方程式为_、_ 。2.(1)2Cl2e= Cl2；增大(2)C(3)bc2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2 2NaOHCl2=NaCl+NaClO+H2O 或NaClH2ONaClOH2【解析】电解饱和食盐水的原理是电

12、解池，与电源正极相连的是电解池的阳极，在使用惰性电极的情况下，溶液中的阴离子Cl在此处放电生成氯气。与电源负极相连的是电解池的阴极，溶液中的阳郭H在此处放电生成H2和NaOH。除杂的基本原则是不引入其他新的杂质。离子交换膜是防止两极生成的物质发生反应。【问题探究3】海水提溴的主要反应原理和工艺流程如何？【教师点拨】要使海水酸化，使pH=3.5，用氯气置换溴离子的反应。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。空气吹出的溴和大量的空气混合不易分离，常用二氧化硫做还原剂回收溴，再用氯气将其氧化得到溴产品。分析解答:【即学即练3】工业上从海水中提取溴可采用如下方法:(1)向预

13、先经过酸化的浓缩海水中通入Cl2，将海水中的溴化物氧化，反应的离子方程式为_。(2)向上述混合液中吹入热空气，将生成的溴吹出用纯碱溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3和CO2，反应的化学方程式为_。(3)将(2)所得溶液用H2SO4酸化，使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴，再用有机溶剂提取溴，还可以得到副产品Na2SO4，写出这一变化的离子方程式为_ _。(4)这样得到的溴中还混有少量Cl2，怎样除去？_。3.【答案】(1)2BrCl2=2ClBr2(2)3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2(3)5BrBrO36H=3Br23H2O(4)加NaBr【解析】 (1)海水

14、中溴化物是可溶性的，故2Br-+Cl2=Br2+2Cl-;(2)Na2CO3溶液显碱性，Br2与碱发生氧化还原反应生成溴化物，另外生成的可能是次溴酸盐，还可能是更高价态的溴酸盐，由(3)的叙述可知生成的是溴酸盐，CO32-则转化为CO2；(3)Br-、BeO3-和H+作用生成Br2和H2O；(4)要除去液溴中少量Cl2，应加适量KBr固体，使Cl2被转化成难挥发的KCl，再通过蒸发使溴挥发即可。练案A组(课堂反馈 满分50分)一、选择题(每小题5分，共35分)1.从海水可获得的在常温下为液体的单质是()AMgBK CBr2 DI21.C【解析】本题主要考查海洋中的元素及物质存在的状态，海水中除

15、含H、O两种元素外，还含有Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等元素，显然可制取所要求的4种单质，其中只有Br2单质为液体，故本题答案为C。2.下列关于氯碱工业产品的说法正确的是()A.产量越多越好B.依据用户的需求量而定 C.多产烧碱少产氯气 D.多产氯气少产烧碱2.B【解析】工业生产要综合考虑经济效益。3.海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2B海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质D利用潮汐发电是将化学能转化为电能3.A【解析】电解熔

16、融的氯化钠时，阳极产物就是氯气，A正确；蒸发海水发生的是物理变化，B错；海水中钾元素是以离子形式存在的，要制备钾单质，钾元素的化合价将会发生变化，所以得到钾单质的过程中一定发生了化学变化，C错；潮汐发电是机械能转化为电能，D错。4.提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为( ) A.加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸 B.加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸 C.加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸 D.加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸 4.D【解析】杂质离子为Ba2+，可用CO32-或SO42-，使之形

17、成沉淀除去，但为了不引入新杂质，需用K+盐，过量的K2CO3或K2SO4也应在后续步骤中除去。A项中加入过量碳酸钠，钠离子是新的杂质，此法不可用；B项中加入过量硫酸钾，过量的硫酸根离子是新的杂质，此法也不可用；C项中加入过量硫酸钠，钠离子和过量的硫酸根离子，都是新的杂质，此法不可用。D项碳酸钾可使硝酸钡生成碳酸钡沉淀，过滤除去后，过量碳酸钾跟适量硝酸生成硝酸钾和CO2气体，硝酸钾是待提纯的物质而CO2将逸出。所以此法可用。D正确。5.在氯碱工业中，原料盐中的杂质离子危害很高，能破坏离子膜，以下对Ca2、Mg2、Fe3、SO42除去顺序不合理的是()ABaCl2、NaOH、Na2CO3 BBaC

18、l2、Na2CO3、NaOHCNaOH、BaCl2、Na2CO3 DNa2CO3、BaCl2、NaOH5.B【解析】阳极发生氧化反应，反应式为2Cl2e=Cl2，故阳极需用惰性电极，阴极则不必。惰性金属阳极比石墨阳极在耐腐蚀性、节电等方面性能更好。6.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6.D【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C12 +2NaBr=2NaCl+Br2，除去了氯气，又未引入新的杂质。7.NaCl是一种化工原料，

19、可以制备一系列物质(见图)。下列说法正确的是( )A.25，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大 B.石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂 C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应 D.图中所示转化反应都是氧化还原反应 7.B【解析】本题考查元素化合物知识综合内容，拓展延伸至电解饱和食盐水、电解熔融氯化钠、侯氏制碱等内容，但落点很低，仅考查NaHCO3 Na2CO3的溶解度、工业制漂白粉，干燥的Cl2贮存和基本反应类型。重基础、重生产实际应该是我们高三复习也应牢记的内容。Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3的大，A错误；石灰乳与Cl2的反应中氯发生歧

20、化反应，Cl2既是氧化剂，又是还原剂，B正确；常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存仅代表常温Cl2不与铁反应，加热、高温则不然，C错误；碳酸氢钠受热分解为碳酸钠、水和二氧化碳，该反应不是氧化还原反应，D错误。二、填空题(共15分)8.(6分)为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量):(1)判断BaCl2 已过量的方法是_。(2)第步中，相关的离子方程式是_。(3) 若先用盐酸调pH值再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是 。(4)为检验精盐纯度，需配制150mL0.2molL-1NaCl(精盐)溶液，右

21、图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是_ _。8.取第步后的上层清液12滴于滴定板上，再滴入12滴BaCl2溶液，若溶液未变浑浊，则表明BaCl2已过量(2)Ca2+CO32-=CaCO3 Ba2+ +CO32- =BaCO3 (3)在此酸度条件，会有部分沉淀溶解，从而影响制得精盐的纯度 (4)未用玻璃棒引流；末采用l50mL容量瓶 【解析】(1)为了让沉淀完全，滴加试剂需稍过量，因此判断BaCl2 已过量的方法是取第步后的上层清液12滴于滴定板上，再滴入12滴BaCl2溶液，若溶液未变浑浊，则表明BaCl2已过量，(2)在中除去SO42-，多出Ba2+ 杂质；中除去Mg2+、Fe3+和大部

22、分的Ca2+，多出OH杂质，此时溶液中杂质是:Ba2+ 、少量Ca2+、OH-中除去Ba2+ 、少量Ca2+，增添CO32-，此时杂质为:OH-、CO32-部分离子反应为:Ca2+CO32-=CaCO3Ba2+ +CO32- =BaCO3(3)过滤后用盐酸可以除去OH-、CO32-，如果先用盐酸调pH值再过滤，在此酸度条件，会有部分沉淀溶解，从而影响制得精盐的纯度。(4)图中的错误是未用玻璃棒引流；末采用l50mL容量瓶。9.(9分) 电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题: (1)若X、Y都是惰性电极，a是

23、饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则: 在X极附近观察到的现象是_。 Y电极上的电极反应式为_。 (2)如用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则 X电极的材料是_，电极反应式为_。Y电极的材料是_ (3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。该电解槽的阳极反应式是_。通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_。除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口_(填写“A”或“B”)导出。9.放出气体，溶液变红(1分) 2Cl - 2e - = Cl2 (1分) 纯铜(1

24、分) Cu2+ + 2e - = Cu (1分) 粗铜(1分) (3)4OH-4e-=2H2O+O2(2分) H+放电，促进水的电离，OH-浓度增大(1分) B(1分)【解析】电解原理:阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。电解精炼金属时，粗金属作阳极，纯金属作阴极。(1)惰性电极电解饱和氯化钠溶液，电极X与电源负极相连，X是阴极，发生的反应为2H+ + 2e - = H2，同时生成氢氧根离子，此处溶液呈碱性，与酚酞变化；电极Y与电源的正极相连，Y是阳极，发生的反应为2Cl - 2e - = Cl2 ，检验氯气可以把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。所以答案为:2H+ + 2e -

25、 = H2 放出气体，溶液变红。2Cl - 2e - = Cl2 。(1)用电解法精炼铜时，必须用粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，装置中，电极X是阴极，电极Y是阳极，所以X电极材料为纯铜，发生的反应为Cu2+ + 2e - = Cu，Y电极材料为粗铜，发生的反应为Cu - 2e - = Cu2+；答案为:纯铜 Cu2+ + 2e - = Cu 粗铜。(3)由题意知，电解槽内装有阳离子交换膜，只允许阳离子通过，即钾离子可以通过，阳极发生氧化反应，反应为4OH-4e-=2H2O+O2，阴极发生还原反应，反应为2H+ + 2e - = H2，此处参加反应的氢离子来自水的电离，同时生成

26、氢氧根离子，促进了水的电离，从而产生纯净的氢氧化钾；所以答案为:4OH-4e-=2H2O+O2H+放电，促进水的电离，OH-浓度增大 BB组(课后拓展)1.某同学用某种粗盐进行提纯实验，步骤见下图。请回答:(1)步骤和的操作名称是_。(2)步骤判断加入盐酸“适量”的方法是_，步骤加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌，这是为了防止_，当蒸发皿中有较多量固体出现时，应_，用余热使水分蒸干。(3)猜想和验证:猜想验证的方法现象结论猜想:固体A中含CaCO3、MgCO3取少量固体A于试管中，滴加稀盐酸，并用涂有澄清石灰水的小烧杯罩于试管口猜想成立猜想:固体A中含BaCO3取少量固体A于试管中，先滴入_，再滴入

27、Na2SO4溶液有气泡放出，无白色沉淀猜想:最后制得的NaCl晶体中还含有Na2SO4取少量NaCl晶体溶于试管中的蒸馏水，_猜想成立1.(1)过滤(2)滴加盐酸至无气泡放出为止局部过热，造成固体(或溶液)飞溅停止加热(或熄灭酒精灯)(3)猜想:有气泡放出，烧杯底变浑浊(或石灰水变浑浊)猜想:稀硝酸(或稀盐酸)猜想不成立猜想:滴入BaCl2或Ba(OH)2、或Ba(NO3)2溶液和稀HNO3有白色沉淀且不溶于稀HNO3【解析】本题主要考查基本实验操作，猜想主要检验碳酸盐，可以加入强酸后使产生的气体通入澄清石灰水中，猜想是对SO42-的检验，可选用适当的钡试剂。2.全球海水中溴的藏量丰富，约占地

28、球溴总藏量的99，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65mg/L。其工业提取方法有:(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，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有: (写出离子方程式)；Br2+3CO32BrO3+ 5Br+3CO2;BrO3+ 5Br+6H3Br2+3H2O。其中反应中氧化剂是 ；还原剂是 。(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1)，只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫的离子反应方程式:_ _ _。(3)溶剂萃取法。

29、该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的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试剂的 。乙醇 四氯化碳 硝酸 裂化汽油2.(1)Cl2+2Br2Cl+Br2 ；Br2(2)Br2SO22H2O2HBrH2SO4(3)分液漏斗 【解析】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。溴与二氧化硫反应的化学方程式:Br2SO2 H2O=2HBrH2SO4，方法(3)是利用物理方法，用有机机溶剂溶解，因为溴易溶于有机溶剂，作为海水中溴的萃取剂的只能是四氯化碳。3.氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示。溶液A的溶质是_ 。电解饱和食盐水的离子方程式是_。电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在23。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用:_。电解所用的盐水需精制，去