河南省荥阳高中化学化学与资源开发利用(第9课时)《海水中的盐海水提溴》三案一课学案新人教版选修2

1、12 / 10第9课时海水中的盐海水提澳学案【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. 了解海水提澳的重要步骤。【重点难点】1 .氯碱工业的工艺流程及产品2 .海水提澳的原理与工艺流程。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、澳、碘、银等。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

2、容】根据教材有关内容填写下列空白：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 、(2)海水晒盐的流程可表示如下：食捻|海水 |f|u卜iy二、食盐资源的利用1 .氯碱生产的核心技术一一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

3、(1)氯碱工业完成电解反应的主体设备是 。比较先进的电解制碱技术(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、海水提澳1 .原理从海水中提取的澳约占世界澳年产量的 。常用的方法叫,反应原理为2 .提取过程(1) :氯气置换澳离子之前，要使 ,使ph=,用氯 气置换澳离子的反应为： 。(2) :当bj被氧化成br2后，用 将其吹出，也可用水与澳一起蒸出。(3) :空气吹出的 混合不易分离，常用 做还原剂回收澳，再用氯气将其氧化得到澳产品，有关化学方程式 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

4、和浓度时，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 c1 2 h 2 电解质溶液 氧化还原反应的过程 2c1 2e-=c12 t2h+2 e = h 2t 2nacl +2屋甚里2naohf h4 + c12t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 c1 2+ 2 br =2 cl + br2氯化 海水酸化 3. 5 c1 2+ 2 br =2 cl+ br2 吹出 空气 蒸气

5、 吸收 澳和大量的空气二氧化硫 br 2+so + h2o=2hb叶h2so cl 2 + 2 br =2 cl + br2堂中互动【问题探究1】如何除去海水中的 ca、m/、so*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 n&co、bacl2和盐酸。(2)加入试剂的顺序有三种：先加naoh后加bac

6、m,再加naco,最后用稀盐酸调节 ph;先加bacl2,后加naco,再加naoh最后用盐酸调节 ph;先加bacl2,后加naoh再加naco,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、碳酸氢钱的氯化钠。某学生设计了如下方案:nacina-so -加热baci-溶病na-co溶液盐酸如果此方案正确，那么：(1)操作可选择 或 仪器。(2)操作是否可改为加硝酸钢溶液？为什么？ 进行操作后，如何判断 sq2-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 操作的目的是。1 .(1)试管 塔期(2)不可以。改用ba(nq

7、)2会在溶液中引入新的杂质离子n。，后续操作中无法除去。(3)取上层清液加入 bacl2溶液，若无沉淀，说明 so2-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 co和hcl【解析】实验的第步是通过加热使混合物中的nhhco分解除去，因此所选的仪器应是试管或堪竭。在操作中，如用 ba(no)2溶液，则会引入新的杂质。证明so2-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naco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 baso沉淀，加入

8、n&co溶液可以生成 baco沉淀，两者都是沉淀，可 以采取一步过滤。当除去 ba2+时，是加入过量的 ns2co,而引入杂质 co2-,加盐酸的目的是让 co2-生成co而被除去，但co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co。【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 ci2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

9、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+ cu2+ h pb2+ sn2+ fe2+ zn2+ al3+ mc2+ na+ cs2+ 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 4四种离子，通直流电后， cl一、oh向阳极移动且 c比oh优先失电子放电，na*、河向阴极移动且 可比na卡优先得电子 放电。阳极反应式：2ci 2e-=cb t阴极反应式：2h+ + 2e-=ht电解饱和食盐水的反应式是2nacl+ 2h2o空生2naohf h4 + cl

10、2 t(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c12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：雅拈ko naoh勺5 ah：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“

11、减小”)(2)如果粗盐中 so2-含量较高，必须添加钢试剂除去so2-,该试剂可以选 。a. ba(oh)2b. ba(nq) 2c. bacl2为有效除去 c/、mg+、so2-,加入试剂的合理顺序为 (选a、b、c,多选 扣分)。a.先加naoh后加n&co,再加根试剂b.先加naoh后加钢试剂，再加 n&coc.先加根试剂，后加 naoh再加ns2co(4)在用阳离子交换膜法电解食盐水时，电解1t分隔为阳极区和阴极区，防止c12与naoh反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，c12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)2cl 2e = c

12、l 2 t ;增大(2)c(3)bc2nacl + 2h2o=2naohf h2 t + c12t 2naom cl 2=nacl+naclo+ho 或nacl + h2oulnac1o+ h2 t【解析】电解饱和食盐水的原理是电解池，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c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 巧在此处放电生成 h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】海水提澳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,用氯气置换澳离子的反

13、应。br被氧化成 br2后，用空气将其吹出，也可用水蒸气与澳一起蒸出。空气吹出的澳和大量的空气混合不易分 离，常用二氧化硫做还原剂回收澳，再用氯气将其氧化得到澳产品。分析解答：海水去悬浮汰缩cl空气或hq(力杂质酸化氯化 吹山llr24空气或h式纯成吸收so1吸收馥化新化单质流【即学即练3】工业上从海水中提取澳可采用如下方法:(1) 向预先经过酸化的浓缩海水中通入 cl 2，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，将生成的澳吹出用纯碱溶液吸收，生成nabr、nabro和co,反应的化学方程式为。(3) 将 (2) 所得溶液用h2so4 酸化，使nabr、 nab

14、ro3 中的溴转化为单质溴，再用有机溶剂提取澳，还可以得到副产品n32so,写出这一变化的离子方程式为 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co2-或so2-,使之形成沉淀除去，但为了不引入新杂质，需用k+盐，过量的k2co或&sq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项碳酸钾可使硝酸钢生成碳酸钢沉淀

15、，过滤除去后，过量碳酸钾跟适量硝酸生成硝酸钾和co气体，硝酸钾是待提纯的物质而 co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ca、md+、fe-、so”除去顺序不合理的是（）a. bacl2、naoh na2co b . bacm naco、naohc. naoh bacl、n%co d . naco、bacl、naoh5.b【解析】阳极发生氧化反应，反应式为2c/一2e=cl2 t ,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 .从海水中可以提取澳，但得到的液澳中常常溶有少量氯气，除去氯

16、气应该采用的方法是（）a.加适量的ki溶液b.通入澳蒸气c.加入适量的naohmd.加入适量的nabr溶液7 .d【解析】除去液澳中溶有的少量氯气，可以加入适量的 nabr溶液，发生反应 ci2 +2nabr= = 2nacl+br2,除去了氯气，又未引入新的杂质。8 .nacl是一种化工原料，可以制备一系列物质（见图）。下列说法正确的是（）1121.”0 3ca(c0)2a.25c, nahco&水中的溶解度比 naco的大9 .石灰乳与c12的反应中，c12既是氧化剂，又是还原剂c.常温下干燥的c12能用钢瓶贮存，所以 c12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

17、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nahconazco的溶解度、工业制漂白粉，干燥的cl 2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。naco在水中的溶解度比 nahco勺大，a错误；石灰乳与 cl2的反应中氯发生歧化反应，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 c12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+、m/、fe3+

18、、so2-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）：溶解b丈-naoi- na-co称取粗盐* )过滤心包*滤液 适量盐酸蒸发.结晶烘干(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(4)为检验精盐纯度，需配制150ml2mol-l -1nacl(精盐)溶液，右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)ca 2+co2- =cacojba2+ +co32

19、- =baco3 j(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 150ml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bac12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bac12溶液，若溶液未变7为虬 则表明bac12已过量，(2)在中除去sco2-,多出ba2+杂质；中除去mg2+、fe3+和大部分的ca2+,多出o1杂质，此时溶液中杂质是：ba2+、少量c4+、oh中除去ba2+、少量ca2+,增添co2-,此时杂质为：oh、co2-部分离子反应为：ca2+co2-=cacoj ba2+ +co32-

20、=bacqj (3)过滤后用盐酸可以除去oh、co2-,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 150ml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、丫是两块电极板，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是饱和nacl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚血:试 液，则：在x极附近观察到的现象是 。丫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cuso溶液，则x电极的材料是,电极反应式为 。丫电极的材料是(3

21、)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 o除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口 （填写a”或b”）导出。工业品卜阳离干t电。含少k0h落漉交换膜 嬴刈9.放出气体，溶液变红（1分）2cl - - 2e - = cl 2 t （1分）纯铜（1分）cu2+ + 2e -= cu （1分）粗铜（1分）（3）4oh-4e =2h2o+ot （2 分）h+放电，促进水的电离，0锦度增大（1分）b（1分）【解析】电解原理：阳极发生氧化反应，

22、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 -= h2t,同时生成氢氧根离子，此处溶液呈碱性，与酚mt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 -= ci2 t,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 - = h2t放出气体，溶液变红。2cl - - 2e - = cl 2 t。（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

23、，所以x电极材料为纯铜，发生的反应为cij+ + 2e -=cu, 丫电极材料为粗铜，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40h4e-=2h2o+ot ,阴极发生还原反应，反应为2h+ + 2e - = 大/，此处参加反应的氢离子来自水的电离，同时生成氢氧根离子，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+oth +放电，促进水的电离，0h浓度增 大 bb组（课后拓展）1.某同学用某种粗盐进行提纯实

24、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i :固体a中含cac mgco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i成立猜想n ：固体a中含baco取少量固体a于试管中，先滴入,再滴入nasq溶液有气泡放出，无白色 沉淀猜想出：最后制得的 nacl晶体中还含有ns2so取少量nacl晶体溶于试管中的蒸储水，猜想出成立1.(1)过滤(2)滴加盐酸至无气泡放出为止

25、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i :有气泡放出，烧杯底变浑浊(或石灰水变浑浊)猜想n :稀硝酸(或稀盐酸)猜想n不成立猜想出：滴入 bacl2或ba(oh)2、或ba(nq) 2溶液和稀 hno 有白色沉淀且不溶于稀 hno【解析】本题主要考查基本实验操作，猜想i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，猜想出是对so2-的检验，可选用适当的钢试剂。2.全球海水中澳的藏量丰富，约占地球澳总藏量的99%,故澳有“海洋元素”之称，海水中漠含量为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滨离子的海水中，使澳

26、置换出来，再用空气将澳吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到澳单质。该方法涉及到的反应有： (写出离子方程式)；br2+3co2 =bro3 + 5br +3cot ； bro3 + 5br +6hi+ = 3br2+3h2q其中反应中氧化剂是 ;还原剂是 。(2)空气吹出so吸收法。该方法基本同(1),只是将澳吹出后是用 so来吸收的，使澳转化为氢澳酸，然后再用氯气氧化氢澳酸即得单质澳。写出澳与二氧化硫的离子反应方程式：_ (3)溶剂萃取法。该法是利用单质澳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澳的萃取试剂的 乙醇四氯化碳硝酸

27、裂化汽油2. (1) cl 2+2br = 2cl +br2 ; br2(2) br2+so+2ho= 2hbr+ h2so(3)分液漏斗【解析】工业提取澳的原理：将氯气通入到富含滨离子的海水中，使澳置换出来，然后被某些溶液吸收，再提纯即可。澳与二氧化硫反应的化学方程式：brz+so +h2o=2hb4h2sc4,方法(3)是利用物理方法，用有机机溶剂溶解，因为澳易溶于有机溶剂，作为海水中澳的萃取剂的 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。阳离子交换膜.t精制饱和食盐水水(含水量nwuh)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

28、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，去除有影响的ca、m、nh、so”c(so42)c(ca 2+)。精制流程如下(淡盐水和溶液 a来自电解池)：琴一拄水帏卜康求盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。过程i中将nh+转化为n2的离子方程式是 。baso的溶解度比 baco的小。过程ii中除去的离子有 。经过程iii处理，要求盐水 c中剩余n*so的含量小于5 mg/l。若盐水b中naclo的含量 是7.45 mg/l ,则处理 10 m3盐水b,至多添加 10% naso溶液 kg(溶液体积变化忽略不计)。3. naoh 2cl +2h2ok ht +c12t +

29、2ohcl 2与水反应：cl2+hbo hcl+hclo,增大hcl的浓度使平衡逆向移动。减少cl2在水中的溶解，有利于 cl2的逸出mg(oh)22nh/+3cl2+8oh=n4+6cl +8ho so42、cai+ 1.76【解析】电解饱和食盐水时，阴极产物为nao即口 h2,阳极产物是 cl 2,反应的离子方程式是2cl +2h2o&mh2t +cl2 t +2oh ,据此可以确定溶液 a的溶质是naoh电解时用盐酸控制阳极 区溶液的ph在23的作用是促使化学平衡 cl2+h2o hcl+hclo向左移动，减少 cl2在水中 的溶解，有利于 cl2的逸出。根据粗盐水和淡盐水的化学成分，代

30、入题给精制盐水的流程进行分析，可知过程i是将m才转化为mg(oh沉淀除去，即盐泥 a除泥沙外，还含有的物质是mg(oh;将n转化为nfe的氧化剂是cl2,根据得失电子守恒和电荷守恒，可配平的离子方程式为2nh4+3cl2+8oh =n4+6c+8h2q 因 baso的溶解度比 baco的小，故可发生 baco+ so42 = basoj +cq2-,反应生成的co2-与溶液中的cs2+反应生成cac的淀，故过程ii去除的离子是 溶液中的ca2+和so2，naclo与ns2so溶液反应的化学方程式为：naclo+naso=nacl+na2so,若盐水b中naclo的含量是7.45 mg/l ,则处理10 m3盐水b时至少需要10% naso溶液=1.26 kg ;盐水c中剩余nasq的含量为5 mg/l ,则还需添加10% nasq溶液50g+10%=5 kg,因此至多添加 10% n&so溶液的质 量为 1.26 kg +