《以食盐为原料的化工产品》导学案3

《以食盐为原料的化工产品》导学案=1\*ROMANI.相关知识回顾1.化学基本概念和基本理论（1）原子结构示意图和电子式（2）无机物的分类：单质、酸、碱、盐、氧化物2.化学实验技能氧气、氢气、二氧化碳等实验室制法制取氧气选取用图（1）装置，制取氢气选用图（2）装置，制取二氧化碳选用图（3）装置3.化学反应的类型从化学反应的形式分类：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应从化合价变化分类：氧化—还原反应，非氧化—还原反应=2\*ROMANII.新知识点讲解一、海水晒盐1.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，约占全国原盐产量的70%。供应全国一半人口的食用盐和80%的工业用盐。2.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。从海水中提取食盐的方法很多，主要有太阳能蒸发法、电渗析和冷冻法。太阳能蒸发法即盐田法，它的原理就是用太阳晒，让盐田里的海水蒸发，食盐的浓度逐渐提高，最后盐便从海水中结晶出来。盐田法首先要在宽平的海滩上修筑盐池，在涨潮时把海水放进来，即“纳潮”。然后让海水经多级盐池进行太阳照晒，使海水蒸发、食盐浓缩，这个过程叫“制卤”。在制卤的流程中，铁、钙、硫等杂质会最先从盐池中析出。当海水蒸发掉90%时，卤水盐度达到26%，即达到“盐点”，便把卤水导入结晶池使其结晶。当85%的盐析出后，再从尾页中提取镁盐和钾盐等其他矿物质。海水晒盐得到的食盐是粗盐，含有较多的杂质（如氯化钙、氯化镁等）。通过粗食盐的提纯，得到的盐是精盐。3.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%，目前医学上使用的生理盐水就是浓度为%的食盐溶液。人必须吃盐才能进行正常的新城代谢。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探究：设计一个提纯粗盐的食盐方案。写出粗盐提纯的原理。实验仪器及用品、实验步骤。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：=1\*GB3①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35g／100g水，故每溶解10g食盐需加入30mL左右的水。=2\*GB3②过滤操作中要注意：一角（漏斗要与滤纸的角度吻合）、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）。=3\*GB3③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。=4\*GB3④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。=5\*GB3⑤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。思考题如何除去食盐中的泥沙、SO4-、Ca2+和Mg2+等杂质？先将此食盐溶解，依次加入稍过量的BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液，待完全反应后过滤，在得到的滤液中加入稍过量的盐酸，最后蒸发得到纯净的固定食盐。想一想：如果用BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液和盐酸除去上述杂质离子，加入试剂的正确顺序还有哪些可能？为什么食盐容易潮解？纯净的食盐在空气中不潮解。粗盐中含有氯化镁、氯化钙等杂质，由于氯化镁、氯化钙等易吸收空气中的水分，因而在潮湿的空气中，粗盐容易潮解。二、中国现代化工之母——氯碱工业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：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）=1\*GB3①在阴极附近容易变红；=2\*GB3②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？=1\*GB2⑴理论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。=2\*GB2⑵实验检验检验氢气的方法通常用爆鸣法。用小试管收集阴极产生的气体，移近火焰，如产生尖锐的爆鸣声，表明阴极产生的气体确实氢气。检验氯气通常用湿润的碘化钾-淀粉试纸。用湿润的碘化钾-淀粉试纸检验阳极产生的气体，如该试纸变蓝，表明阳极生成的气体是氯气的成分。检验氧气通常用带火星的小木条。用小试管收集阳极产生的气体，用带火星的小木条插入到该试管内，如带火星的木条复燃，则阳极生成的气体中含有较多的氧气。本试验中，经检验，阴极产生的气体是氢气，阳极产生的气体是氯气。实验事实告诉我们，电解饱和的食盐水时，阴极产生的气体是氢气，阳极产生的气体是氯气，生成的氢氧化钠主要集中在阴极附近。电解饱和食盐水的方程式如下：直流电2NaCl+2H2O————2NaOH+H2↑+Cl2↑↓↓阴极阳极在工业上，电解饱和的食盐水时电解槽内设有隔膜，以避免阴、阳两极的产物发生反应。思考题：仔细观察电解饱和食盐水的实验，发现阴极上逸出气泡比阳极上逸出气泡快，为什么？解答：因为阴极上产生的气体是氢气，阳极上产生的气体是氯气，由于氢气与氯气在水中溶解度是不同的（氯气能溶于谁，在通常情况下，1体积的水能溶解约2体积氯气，而氢气难溶于水），且氯气还能与水、氢氧化钠等反应，，故阳极上逸出气体的速率要慢一些。按上图电解一段时间后，在阴极附近会出现浑浊，为什么？解答：由于精制的食盐中仍含有少量的Ca2+、Mg2+等杂质离子，电解饱和食盐水一段时间后，随着溶液中阴极附近氢氧根离子浓度的增大，氢氧根离子易与这些离子结合成氢氧化物沉淀，所以阴极出现浑浊。三、重要的化工基本原料——盐酸和烧碱1.盐酸概念：氯化氢的水溶液称盐酸（氢氯酸）。盐酸是一种易挥发性的酸。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：=1\*GB3①使酸碱指示剂变色；=2\*GB3②与活泼金属反应生成氢气；=3\*GB3③与某些金属氧化物反应生成盐和水；=4\*GB3④与碱反应生成盐和水；=5\*GB3⑤与某些盐反应生成另一种酸和另一种盐；思考题：仔细观察工业上合成氯化氢的合成塔示意图，氢气在外面，氯气在内管，为什么？解析：氯气是一种重要的化工原理，但又是一种有毒气体。因此，工业上不仅要使氯气充分利用，又不能让它逸散到空气中污染环境。氯气在内管，氢气在外管，使氯气在过量氢气包围下燃烧，既保证氯气充分转化为氯化氢，又不污染空气。如何证明盐酸中存在H+和Cl-？解析：证明H+的最常用方法是用酸碱指示剂，证明Cl-的常用方法是用AgNO3溶液。在两支洁净的试管内分别注入2ml盐酸，一支试管中加入2~3滴紫色石蕊试液，看溶液是否变红色，若呈红色，表明溶液中存在较多的H+；另一支试管中加入数滴的AgNO3溶液，观察是否产生白色沉淀，若有白色沉淀，即证明有Cl-存在。为什么能用氯化氢气体做喷泉实验？氯化氢气体极易溶于水。当做喷泉实验时，用胶头滴管注入少量的水到盛满氯化氢的烧瓶中，烧瓶内的氯化氢迅速溶解于这些水中，使瓶内的压强迅速减小，因而把大烧杯中的水“吸”上来。2.烧碱烧碱是氢氧化钠的俗称。烧碱也称苛性钠，是一种强碱。烧碱的电离方程式如下：NaOH——>Na++OH-碱的定义：在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子（OH-）的物质。思考：碱有哪些通性？解析：碱的通性是指OH-离子的性质，主要指下述四点：=1\*GB3①使酸碱指示剂变色；=2\*GB3②与酸性氧化物反应生成盐和水；=3\*GB3③与酸反应生成盐和水；=4\*GB3④与某些盐反应生成另一种碱和另一种盐；烧碱的用途：烧碱是一种极其重要的化工产品，用于造纸、制皂、精炼石油、印染、纺织等工业。我国目前生产烧碱的主要方法是电解饱和食盐水。此外，苛化法也是一种生成烧碱的方法，此法用碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙（可重复使用）和烧碱。Ca(OH)2+Na2CO3————>CaCO3↓+NaOH四、实验与设计探究：实验室里是怎样制取氯化氢气体的？思考：写出你学过的得到氯化氢的化学方程式。我们学习到的能生成HCl的方法主要有：光或者点燃=1\*GB3①H2+Cl2——>2HCl=2\*GB3②H2SO4（稀）+BaCl2———>BaSO4↓+2HCl推测上述方法在实验室制取气体的可行性。=1\*GB3①中所用的反应物是气体。实验室制取气体时，所用的反应物不会选择气体的。因为现成的气体反应物在实验室里是没有的，你要用这种方法制取气体，就必须先制取反应物气体。这样，制取气体就显得太繁了。=2\*GB3②中得到的不是氯化氢气体而是稀盐酸。从稀盐酸中得到氯化氢。是需要较多的能源，且得到的氯化氢含有较多的水分。因而实际制取氯化氢时不会采用。实验室制取氯化氢通常用如下反应：=3\*GB3③NaCl+H2SO4（浓）———>NaHSO4+HCl↑试根据已知的化学方程式设计制取氯化氢的装置。（1）.学习到的制取气体的发生装置汇总如下：思考：当制取氯化氢的反应进行中，用上述装置中的分液漏斗不易将盐酸滴入反应的圆底烧瓶中，你认为应该做怎么样的改进?解析：上述装置中，当反应正在进行时，由于烧瓶内有大量氯化氢生成，气体压强很大，故分液漏斗中的液体不易滴下。如果在分液漏斗的下端接上一支细玻璃管，或在圆底烧瓶的上口接上一支导管，幷与分液漏斗的上口连接，使产生的压强将分液漏斗中的液体压下去，都能使分液漏斗中的液体顺利地滴入圆底烧瓶中。（见图）(2)净化装置。气体的净化是指除去杂质气体和水蒸气。选用净化装置是根据净化所用试剂的状态和反应的条件决定。=1\*GB3①选用试剂是液体，不加热——洗气瓶如除去CO2中的HCl（用饱和的碳酸钠溶液），H2中的水蒸气（用浓硫酸）等=2\*GB3②用试剂是固体，不加热——干燥管或U型管选用的试剂常用碱石灰、无水氯化钙（不嫩干燥NH3）、五氧化二磷等。=3\*GB3③选用的试剂是固体，需要加热——石英玻璃管如除去N2中的O2，CO2中的CO等。常用的净化装置如下：（3）收集装置收集气体的方法有排空气法和排液法。不与空气反应，密度比空气密度大——向上排空气法。排空气法不与空气反应，密度比空气密度小——向下排空气法与空气密度相近的气体一般不用排空气法排水法：气体难溶于水，且不与发生反应排液法排溶液法：气体能溶于水，但难溶于某溶液中如用排饱和食盐水法收集Cl2,用排饱和碳酸氢钠溶液收集CO2思考：右图所示的装置，怎样通入气体时是向上排空气集气法，怎样通入气体时是向下排空气集气法，怎样改动时即为排液集气法？解析：向下排空气法是b口通入气体；向上排空气法是a口通入气体；排液法必须将该瓶内盛满液体。作上述改动后，当气体从a口进入时，很难将瓶内的液体排出来，故应当让气体从b口进入。（4）.尾气处理装置=1\*GB3①易被溶液吸收：用溶液吸收（酸性气体一般用氢氧化钠溶液吸收，如Cl2、H2S）=2\*GB3②不易被溶液吸收：用燃烧法；思考：氯化氢气体极易溶于水，用水吸收时往往会发生倒吸现象。下列装置中，有哪些能有效防止氯化氢气体吸收时倒吸现象的发生？解析：图（A）中，氯化氢气体溶于水后，引起倒流的水进入到反应发生器中，故会发生倒吸。图（B）中，当烧杯里的水吸上去