高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 2.2.2 海水中溴、镁及重水的提取优质课件 新人教版选修2

1、1第2 2课时海水中溴、镁及重水的提取21.了解海水提镁和海水提溴的原理和过程。2.能说出从海水中提取重水的工艺流程。3一二三一、海水提溴1.常用方法吹出法。2.工艺流程(1)氯化:向海水中通入Cl2,离子方程式为Cl2+2Br- Br2+2Cl-。(2)吹出:用空气将氯化生成的Br2吹出,也可以用水蒸气使溴和水蒸气一起蒸出。(3)吸收:用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr,再用氯气将其氧化成溴产品,化学方程式为SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr、Cl2+2HBr Br2+2HCl。海水中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。4一二三二、

2、海水提镁海水提镁的基本反应原理可表示如下:1.所用操作方法a.过滤;b.浓缩结晶烘干;c.电解。2.离子方程式或化学方程式5一二三将MgCl2溶液浓缩得到MgCl26H2O晶体,然后将晶体在HCl气流中加热烘干得无水MgCl2,为什么?提示Mg(OH)2是中强碱,MgCl2能发生一定程度的水解反应,在HCl气流中加热烘干抑制了MgCl2的水解,能得到较纯净的无水MgCl2。6一二三三、从海水中提取重水1.重氢与重水的符号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。3.提取重水(D2O)的方法提取重水的方法有蒸

3、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。7一二一、海水提溴1.工艺流程2.主要反应原理 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:8一二(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。9一二二、海水提镁1.海水提镁流程图10一二2.主要化学反应(1)制备石灰乳。11一二3.工业生产中平衡原理的应用(1)沉淀溶解平衡原理的应用。向海水中加入沉淀剂Ca(

4、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。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MgCl26H2O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。12知识点1知识点2海水提溴【例题1】 全球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 mgL-1,其工业提取法有:(1)空气吹出纯碱吸

5、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:(写出化学方程式);其中反应和的氧化剂分别是、。 (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:。 13知识点1知识点2(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)。 乙醇四氯化碳硝酸解析：工业提取溴的原理:将氯气通入到富含溴离

6、子的海水中,使溴置换出来,然后用某种溶液吸收,再提纯即可。方法(3)是利用物理方法,用有机溶剂萃取,因为溴易溶于有机溶剂,本题中作为海水中溴的萃取剂的只能是四氯化碳。14知识点1知识点2海水提镁【例题2】 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)工业上从海水中提取的NaCl可用来制取纯碱,其简要过程如下:向饱和食盐水中先通入气体A,后通入气体B,充分反应后过滤得到晶体C和滤液D,将晶体C灼烧即可制得纯碱。15知识点1知识点2气体A、B是CO2或NH3,则

7、气体A应是(填化学式)。 滤液D中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质,工业上是向滤液D中通入NH3,并加入细小食盐颗粒,冷却析出不含有NaHCO3的副产品NH4Cl晶体,则通入NH3的作用是。 (3)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。若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl,最简单的操作方法是。 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: 。 16知识点1知识点2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)先通氨气的原因是氨气易溶于水,CO2微溶于水,若先通CO2,则影响产率;从

8、平衡的角度去分析,通入NH3可以增 OH-的浓度,有利于沉淀溶解平衡向生成NH4Cl的方向进行,将NaHCO3转化为溶解度较大的Na2CO3而溶解,提高NH4Cl的纯度。(3)Na+采用焰色反应来检验最简便;氯化氢气体氛围的作用是防止MgCl2的水解。17知识点1知识点2答案：(1)蒸发结晶(或蒸发)(2)NH3(3)用铂丝蘸取少量固体,置于酒精灯火焰上灼烧,若无黄色火焰产生,则证明所得无水氯化镁晶体中不含氯化钠(答焰色反应也可)氯化氢MgCl26H2O Mg(OH)Cl+HCl+5H2O181 2 3 41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

9、B.1H与D互称为同位素C.H2O与D2O互称为同素异形体答案：C 191 2 3 42从海水中提取镁,正确的方法是() 解析：本题要求我们既要知道镁是由电解熔融的氯化镁得到的,还要知道从海水中提取氯化镁的途径及原料的合理使用,即利用海边富有的贝壳资源生产氢氧化钙以变废为宝。答案：D201 2 3 43下列关于海水综合利用的叙述不正确的是()A.利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时,直接将海水氯化,然后再进行吹出、吸收可得到溴产品B.从海水中提取的重水可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质C.盐田法制盐时,所用的盐田一般分成贮水池、蒸发池、结晶池三部分D.利用电渗析法、冷冻法制盐,同时也可以

10、得到淡水解析：利用空气吹出SO2吸收法从海水中提溴时,氯气氧化溴离子在pH=3.5的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前要将海水酸化,A不正确。答案：A211 2 3 44海水中含有丰富的化学元素,下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg(以MgCl2形式存在)和Br2(以NaBr的形式存在)及综合利用的生产流程简图:221 2 3 4请回答:(1)海水制盐常用的方法是。 (2)Mg(OH)2中加入盐酸后,要获得MgCl26H2O晶体,需要进行的实验操作依次为。 A.蒸馏B.灼烧C.过滤D.蒸发E.冷却结晶(3)利用MgCl26H2O可制得无水氯化镁,应采取的措施是。 (4)目前工业上主要采用隔

11、膜法电解饱和食盐水,下列关于隔膜电解槽的叙述错误的是。 A.隔膜的作用是防止氯气与氢氧化钠、氢气接触而发生反应B.电解之前应除去Ca2+、Mg2+以防止电解时生成Ca(OH)2、Mg(OH)2堵塞隔膜C.阴极产物为氢氧化钠和氢气D.电解槽的阳极用金属铁网制成 231 2 3 4(5)采用“空气吹出法”由母液提溴时,要经过氯化、吹出、吸收三个过程,常用吸收剂是SO2。在吸收过程中发生反应的化学方程式为。 解析：(1)海水制盐的方法有蒸发法(盐田法)、电渗析法、冷冻法等,其中以蒸发法为主。(2)由溶液中提纯易溶于水的晶体,常用蒸发、冷却结晶的方法。(3)MgCl26H2O制无水氯化镁,如果直接加热MgCl26H2O不能得到无水MgCl2,应将MgCl26H2O在干燥的HCl气流中加热得无