沪教化学海水中卤素

1、 2.1 2.1 以食盐为原料的化工产品以食盐为原料的化工产品第二章第二章 开发海水中的卤素资源开发海水中的卤素资源 第一课时第一课时 海水晒盐海水晒盐 海水资源海水资源 海洋生物资源与基因库海洋生物资源与基因库 海底矿产资源海底矿产资源 海洋能资源海洋能资源一、海洋资源一、海洋资源: : 海水平均盐度为海水平均盐度为3535，溶解有，溶解有8080多种元素。多种元素。 全球海水中固体矿物质（全球海水中固体矿物质（5 5 10101616t t），铺在），铺在地上可使地面增高地上可使地面增高150m150m。 当前人类主要从海水中提取食盐当前人类主要从海水中提取食盐( (氯化钠氯化钠) )、溴

2、、碘、钾、镁、铀与重水等。溴、碘、钾、镁、铀与重水等。海水中的矿物元素海水中的矿物元素浅海矿产资源浅海矿产资源 （建筑沙、工业沙、矿砂等）（建筑沙、工业沙、矿砂等）深海矿产资源深海矿产资源 （大洋多金属结核矿、钴结壳矿、（大洋多金属结核矿、钴结壳矿、磷矿、热液矿等）磷矿、热液矿等）海底矿产资源海底矿产资源二、海水晒盐二、海水晒盐1.食盐在自然界里的存在形式食盐在自然界里的存在形式食盐主要分布在海水、盐湖、盐井和盐矿中。海水中含量最多的矿物质是食盐我国是海水晒盐产量最多的国家。世界原盐产量中，海眼只占20%多一点，80%左右是用工业化工方法生产的矿盐。而我国产海盐1500万吨左右，约占全国原盐产

3、量的70%。供应全国一半人口的食用盐和80%的工业用盐。1. 1.海水晒盐的原理是什么海水晒盐的原理是什么? ? 蒸发结晶蒸发结晶2.盐田法所得粗盐中的可溶性杂质主要是盐田法所得粗盐中的可溶性杂质主要是:3.除去杂质的操作基本原则是除去杂质的操作基本原则是:不引入新杂质不引入新杂质CaSO4、MgSO4、MgCl2、NaBr2.海水晒盐的原理海水晒盐的原理食盐是海水中含量最多的矿物质。由于食盐在温度改变时溶解度变化较小，海水经日光照射后，蒸发了大部分的水。随着溶剂的量的不断减少，溶解在水中的食盐总量也在不断减少，导致食盐从溶液中析出。而其他杂质由于含量远远少于食盐，故它们大部分仍留在溶液中。粗

4、盐水粗盐水（Ca2+、Mg2+、SO42-）过量过量BaCl2Ba2+ + SO42- BaSO4Ca2+、Mg2+、Ba2+BaSO4Ca2+ + CO32- CaCO3 Ba2+ + CO32- BaCO3 CaCO3BaCO3过量过量Na2CO3Mg2+、CO32-Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 过量过量NaOHMg(OH)2OH-、CO32-精精制制食食盐盐水水加盐酸，调节加盐酸，调节pH值值3.食盐的用途食盐的用途食盐对于人类的生活有着极其重要的作用。人和哺乳动物血清中含盐量高达0.9%，目前医学上使用的生理盐水就是浓度为0.9%的食盐溶液。人必须吃盐才能进行正常的新城代谢。

5、在工业中，食盐是一种重要的化工原料。常用来生产烧碱、纯碱、液氯、漂白粉等多种化工产品。4.粗盐提纯的实验室方法粗盐提纯的实验室方法。原理原理：粗盐中含有少量泥沙、可溶性的其他盐等杂质。泥沙不溶于水，可以将粗盐溶解后进行过滤而除去；对蒸发后得到的晶体进行洗涤，可除去其他可溶性盐。实验仪器及用品：天平、烧杯、量筒、漏斗、铁架台及附件、酒精灯、玻璃棒、滤纸、蒸发皿、坩埚钳等。实验步骤：称量溶解过滤蒸发洗涤注意：溶解食盐时，在保证食盐能完全溶解的前提下，水的用量要尽量少。由于食盐的溶解度一般在35g100g水，故每溶解10g食盐需加入30mL左右的水。过滤操作中要注意：一角（漏斗要与滤纸的角度吻合）、

6、二低（滤纸边缘低于漏斗边缘；过滤液液面低于滤纸边缘）、三靠烧杯尖口靠住玻璃棒；玻璃棒靠住滤纸三层处；漏斗颈靠住盛液烧杯壁）。在将要蒸干时用小火加热，利用余热使食盐蒸干。如果将要蒸干时仍用大火加热，食盐晶体很容易飞溅出来。要用少量水洗涤得到精盐。这是因为得到的精盐中可能含有像氯化钾那样的易溶于水的物质。本实验多次用到玻璃棒，它起的作用如加速溶解、转移溶液、扩散热量等。二二、氯碱氯碱工业工业 -现代化工之母现代化工之母 氯碱工业是指生产氯气和烧碱。其方法是电解饱和食盐水。探究：探究：电解饱和食盐水的原理电解饱和食盐水的原理可用有图表示：按右图装置进行电解，我们会看到如下现象：饱和的食盐水（滴有酚酞

7、）在阴极附近容易变红；阴极和阳极分别产生气体。我们已经知道，溶液遇酚酞变红表明有碱性物质生成，根据溶液中存在的元素分析，生成的碱性物质应该是氢氧化钠。阴极和阳极分别产生气体，它们可能是氢气、氧气或氯气。那么，如何知道阴、阳两极产生的何种气体呢？电解电解饱和食盐水饱和食盐水阴极：阴极：阳极：阳极：总反应：总反应：2H+ + 2e- H22Cl- -2e- Cl22H2O + 2Cl- H2 + Cl2 + 2OH- 通直流电通直流电2H2O + 2NaCl H2 + Cl2 + 2NaOH通直流电通直流电电解饱和食盐水电解饱和食盐水实验装置实验装置1) 1)反应原理反应原理碳棒碳棒铁棒铁棒理论理

8、论推理推理溶液中存在的阴离子是氯离子和氢氧根离子，由异性相吸原理可知，它们在直流电的作用下移向阳极，因此阳极产生的气体可能是氯气、氧气或由氯气和氧气组成的混合气体。溶液中存在的阳离子是钠离子和氢离子，由异性相吸原理可知，它们在直流电的作用下移向阴极，由于钠是金属，不可能存在于气体中，因此阴极产生的气体应该是氢气。如果阴极产生的气体是氢气的结论正确的，那么在阴极附近氢离子大量减少，必然导致该极附近氢氧根离子大量增加，使该电极附近的溶液呈碱性。这已推断与上述阴极附近溶液遇酚酞变红的事实完全吻合。上述装置的缺陷：上述装置的缺陷：H H2 2和和Cl Cl2 2 混合不安全混合不安全Cl Cl2 2会

9、和会和NaOHNaOH反应，会使得到的反应，会使得到的NaOHNaOH不纯不纯怎样检验两极产生的气体怎样检验两极产生的气体? ?检验方法检验方法现象现象阳极阳极润湿的淀粉润湿的淀粉I I试纸试纸检验检验试纸变试纸变蓝蓝阴极阴极收集气体作点燃实验收集气体作点燃实验爆鸣爆鸣实验的现象是什么？实验的现象是什么？两极有大量气泡两极有大量气泡各滴入酚酞，各滴入酚酞，阴极阴极周围有周围有红红色色立式隔膜电解槽立式隔膜电解槽离子交换膜法电解原理离子交换膜法电解原理示意图示意图碳钢网碳钢网(有镍涂层有镍涂层)金属钛网金属钛网(涂钛钌氧化涂钛钌氧化物物)阳离子通过阳离子通过2 2) )工业装置工业装置阴离子、气

10、体分子不通阴离子、气体分子不通过过气体分子不通过气体分子不通过吴蕴初，化工专家，著名的化工实业家，我国氯碱工业的创始人。二三十年代，他研究成功廉价生产味精的方法，在我国创办了第一个味精厂、氯碱厂、耐酸陶器厂和生产合成氨与硝酸的工厂。他大力支持学会活动，资助清寒优秀学生上大学培养成高级科技人才。他为我国化学工业的兴起和发展作出了卓越的贡献。吴蕴初（）3) 3)生产流程生产流程无色、有刺激性气味的气体无色、有刺激性气味的气体极易溶于水极易溶于水( (常温下，常温下， 1 1体积水中约能溶解体积水中约能溶解500500体积的体积的HCl)HCl)、与空气接触能产生白雾、与空气接触能产生白雾）氯化氢的

11、性质）氯化氢的性质氯化氢氯化氢以氯碱工业为基础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产如如何证明氯化氢极易溶于水何证明氯化氢极易溶于水氯化氢的溶解性实验（喷泉实验）氯化氢的溶解性实验（喷泉实验）1、喷泉实验的基本原理是：、喷泉实验的基本原理是：2、喷泉实验成功的关键是：、喷泉实验成功的关键是：气体在液体中溶解度很大，在短时间内产气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够的压强差，则打开活塞后，大气压将烧生足够的压强差，则打开活塞后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。泉。气体要充满烧瓶；气体要充满烧瓶；烧瓶不能漏气；烧瓶不能漏气；所用气体能

12、大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。盛气体的烧瓶必须干燥；盛气体的烧瓶必须干燥；酸的定义酸的定义：在水溶液中电离出的阳离子全部是氢离子的物质。思考：不同的酸都是具有酸性，酸性是指哪些微粒的性质？解析：所谓酸性是指H+离子所具有的性质，主要指下面五点：使酸碱指示剂变色；与活泼金属反应生成氢气；与某些金属氧化物反应生成盐和水；与碱反应生成盐和水；与某些盐反应生成另一种酸和另一种盐；氯化氢和盐酸的区别性质组成成分盐酸HCl物理性质：无色溶液，能与水互溶，浓盐酸易挥发化学性质：有酸的通性物理性质：无色有刺激性气味气体，极易溶于水形成盐酸化学性质：较稳定

13、，无酸的通性有H+、Cl、H2O，无HCl分子HCl分子无H+、Cl 2 2）氯化氢的制法）氯化氢的制法工业制法：工业制法：实验室制法：实验室制法：H H2 2 + Cl + Cl2 2 2HCl2HCl点燃点燃NaClNaCl + H + H2 2SOSO4 4 ( (浓浓) ) NaHSO NaHSO4 4 + +HClHCl微热微热2NaCl + H2NaCl + H2 2SOSO4 4( (浓浓) ) Na Na2 2SOSO4 4 +2HCl+2HClNaClNaCl + NaHSO + NaHSO4 4 Na Na2 2SOSO4 4 + + HClHCl强热强热强热强热发发 生生

14、装装 置置净净 化化装装 置置干干 燥燥装装 置置收收 集集装装 置置吸吸 收收装装 置置反应物状态反应物状态及反应条件及反应条件气体及杂质气体及杂质的性质的性质气体的性质气体的性质选择干燥剂选择干燥剂气体水溶性气体水溶性及密度及密度气体的毒性气体的毒性选择吸收剂选择吸收剂气体装置设计的基本思路气体装置设计的基本思路1、装置连接顺序、装置连接顺序3.氯化氢气体的实验室制法反应条件反应物状态反应原理制CO2制O2实验室制气体的一般设备：发生装置净化装置收集装置尾气处理装置A、 “固+固”加热型B、“固+液”不加热型固固固液加热不加热2KClO3 2KCl 3O2CaCO3 2HCl CaCl2

15、CO2 H2O 注意事项：（1）试管口应略向下倾斜（2）试管夹夹在试管的中上部（3）药品应平铺于试管底部（4）导管不宜伸入试管过长（5）实验开始时先检验装置的气密性（6）加热时，先预热且应用外焰加热A、 “固+固”加热型试管 导管酒精灯 铁架台启普发生器简易装置注意事项：(1)启普发生器只适用于块状固体与液体在不加热条件下制取难溶于水的气体如CO2、H2(2)简易装置则适用于固体与液体在不加热下制取气的反应(3)操作时应注意：a.检验装置的气密性b.长颈漏斗插入液面以下B、 “固+液”不加热型A、 “固+固”加热型B、“固+液”不加热型C、“固（液）+液”加热型反应物状态反应原理制CO2制O2

16、固固固液2KClO3 2KCl 3O2CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O不加热反应条件加热加热制HClNaCl H2SO4(浓) NaHSO4 HCl微热固液注意事项：（1）检验装置的气密性（2）加热时要预热，受热均匀（3）加热易暴沸的混合物时要加碎石，防暴沸C、固+液加热 液体- 分液漏斗 固体- 圆底烧瓶 石棉网反应原理：NaCl H2SO4（浓） NaHSO4 HClAB思考：如何验证氯化氢已收集满？ 尾气如何吸收？将装置A改 成B，是否可行？实验室制氯化氢：气体净化装置的设计原则： 根据净化药品的状态和净化条件二、净化装置 洗气瓶进气管应“长进短出” 干燥管应大口方向进气

17、，小口方向出气液体试剂固体试剂固体试剂需加热cd 酸、碱性据气体的 氧化、还原性气体的酸碱性 干燥剂的酸碱性 保持一致干燥剂的选择及使用原则1、选择原则气体在被干燥的过程中要不能被减少不要引入新的杂质。2、选择方法干燥剂选择干燥剂状态干燥装置酸性干燥剂（如：浓硫酸、P2O5、硅胶等）不能用来干燥 碱性气体； 碱性干燥剂 (如碱石灰、生石灰、固体NaOH等)不能用来干燥酸性气体如Cl2。有氧化性的干燥剂（如浓硫酸）不能干燥有还原性气体（如H2S、HI等）。 3、常见干燥剂常见干燥剂及使用装置 液态干燥剂液态干燥剂 固态干燥剂固态干燥剂装装置置常见干燥常见干燥剂剂可干燥可干燥气体气体不可干燥不可干

18、燥 气体气体 浓硫酸无水CaCl2碱石灰H2,O2,Cl2,SO2,CO,N2,CH4O2,Cl2,HCl,SO2,H2,CO,N2,CH4H2,O2,N2,CH4,NH3H2S,NH3,HBr,HI,C2H4HX,H2S,SO2,CO2,NO2,Cl2NH3装置装置类型类型排水法排水法向上排气法向上排气法 向下排气法向下排气法示意示意图图气体气体性质性质实例实例收集气体装置收集气体装置难溶或微溶难溶或微溶于水的气体于水的气体密度大于空密度大于空气的气体气的气体密度小于空密度小于空气的气体气的气体H H2 2, O, O2 2, N, N2 2, NO, , NO, CO, CCO, C2 2H H2 2COCO2 2, Cl, Cl2 2, HCl, HCl H H2 2, NH, NH3 3 1、 燃烧法 如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等。 2、碱液吸收法 如Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2、NO等。 3、水溶解法 如HCl、NH3等。四、除尾气装置 3.氢氧化钠俗称：烧碱、火碱、苛性钠具有