新苏教版高中化学必修1课件3：3.3.2 从海水中提取镁、从海带中提取碘

第三单元海洋化学资源的综合利用第2课时从海水中提取镁、从海带中提取碘学习目标一、从海水中提取镁1.镁的提取(1)生产流程知识梳理(2)主要化学反应①Mg(OH)2的生成(写离子方程式):_________________________________。②MgCl2的生成(写化学方程式):______________________________________。③镁的制取:______________________________。Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2OMgCl2====Mg+Cl2↑2.镁的性质(1)物理性质颜色状态密度熔沸点银白色固体较___较___小低(2)化学性质(写出下列反应的化学方程式或离子方程式)【自主探索】1.镁在空气中燃烧只能生成MgO吗?为什么?提示:镁在空气中燃烧会得到MgO、Mg3N2的混合物。2.镁着火时能用干冰灭火器灭火吗?为什么?提示:不能。镁可以在二氧化碳中燃烧,所以不能用干冰灭火器,可以用沙子盖灭。二、从海带中提取碘1.工艺流程2.工艺流程说明(1)干海带浸泡可以得到I-。(2)加入硫酸的目的是酸化,然后应加入_______氧化I-。氧化剂3.碘的性质(1)碘的物理性质单质I2颜色、状态___________特性容易升华保存密封在不同溶剂中形成溶液的颜色水深黄色～褐色酒精褐色四氯化碳紫色～深紫色紫黑色固体(2)碘的特性:碘易升华,碘遇淀粉变蓝色。(3)溴、碘单质的氧化性强弱比较完成下列反应的化学方程式并总结氧化性强弱溴与碘化钾:__________________________。①单质的氧化性顺序:__________。②阴离子的还原性顺序:__________。Br2+2KI====2KBr+I2Br2>I2I->Br-【自主探索】1.(教材二次开发)教材【实验探究】中涉及了加碘盐中碘元素的检验,根据内容中的相关叙述,描述一下在厨房中如何完成该实验。提示:在厨房中完成该实验,需要用到食盐、KI溶液、醋酸以及淀粉。2.(情境思考)镁被称为“国防金属”,原因是镁是一种轻金属,是航天工业中制取合金的主要金属材料。镁主要是从海水中提取,有位同学根据教材学习的海水提镁的流程,设计了以下几种方法从海水中提取镁,比较这几种方案,你认为最合理的是哪个?为什么?提示:④。从海水中提取镁的方法中,有以下几点需要注意:①镁应由电解熔融的MgCl2得到,而不能由电解MgO得到,因MgO的熔点比MgCl2高得多;②往海水中加入的碱应是石灰乳[即Ca(OH)2]而不是NaOH,因石灰乳可由海边贝壳来制取,比NaOH便宜得多;③直接加盐酸于海水中所得的MgCl2无法分离出来。知识点一从海水中提取镁及从海带中提取碘1.海水提镁的具体流程海水提镁最基本的方法就是往海水里加碱,得到Mg(OH)2沉淀,将沉淀过滤分离再加入盐酸把它变成MgCl2之后,经浓缩、干燥、电解,就可得到金属镁。海水提镁的工业流程如图所示:能力提升海水中提镁的主要过程及反应为①分解贝壳生产Ca(OH)2:CaCO3

CaO+CO2↑,CaO+H2O====Ca(OH)2。②沉淀Mg2+:Mg2++Ca(OH)2====

Mg(OH)2+Ca2+。③制备MgCl2:Mg(OH)2+2HCl====

MgCl2+2H2O。④制取Mg:MgCl2(熔融)

Mg+Cl2↑。高温====通电====2.海带中提碘的具体流程(1)向浸泡液中加入NaOH溶液,目的是处理海带中的有机物,通过过滤②得到有机物沉淀。(2)过滤②得到的滤液中需要加入氧化剂和硫酸酸化,其目的是获得碘单质。(3)过滤③说明碘在水中的溶解度不大。(4)提纯④可以通过萃取方法获得碘的有机溶液,然后通过蒸馏等操作可以获得碘单质。【易错警示】几个注意事项1.海水提镁的注意事项(1)海水提镁的过程中除去MgCl2·6H2O中的结晶水需要在HCl气流中,主要是为了得到纯净的氯化镁。(2)镁的还原性很强,所以不能用金属置换法来制取,只能用电解熔融氯化镁的方式来制取。2.化工生产中的注意事项对于化学工业生产,要提高经济效益,应考虑以下几个方面:①原料是否丰富、廉价。②尽可能循环利用部分产物或原料。③工业流程设计是否科学、合理。④是否符合环保要求。⑤选厂址时还要考虑原料、能源、运输等方面。【合作探究】1.在海水提镁的过程中,哪些物质是可以回收使用的?为什么?(科学态度与社会责任)提示:氯气可以回收使用。一是氯气有毒,可以污染环境,不能直接排放;二是提取镁中用到盐酸,可以用回收的氯气制取盐酸,加大经济效益。2.(情境思考)碘缺乏容易引起大脖子病,我国通过食盐加碘的方式根治了该病。加碘盐中碘是以游离态还是化合态的形式存在?主要成分是什么?(科学态度与社会责任)提示:加碘盐中的碘主要以碘酸钾的形式存在,所以其为化合态。【典例示范】【典例】已知I-131是碘元素的一种同位素,海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如下:某化学兴趣小组将上述流程②③设计如图:回答下列问题:(1)写出提取过程①③中实验操作名称:①________,③。

(2)四氯化碳是________色、密度比水________的液体。F中下层液体的颜色为________色,上层液体中所含的阴离子主要为________。

(3)写出过程②中有关反应的化学方程式(用双线桥法标电子转移的方向和数目):________________。

【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)各部分需要进行的操作;(2)每步反应的产物是什么。【解析】从悬浊液得到含I-的溶液用过滤的方法,从溶液中提取I2用萃取。CCl4是无色、密度比水大的液体,所以F中下层液体为碘的CCl4溶液,颜色为紫红色,氯水与KI溶液反应生成KCl,故上层液体中溶质主要是KCl,阴离子为Cl-。答案:(1)过滤萃取(2)无大紫红(或紫)

Cl-(3)【母题追问】(1)分离灼烧后的海带灰中的含碘离子的溶液,主要进行的实验过程有哪些?提示:先将海带灰溶解在水中,然后对海带灰的溶液进行过滤操作就可以了。(2)第②步主要加入的是什么试剂将碘离子氧化?说明什么问题?提示:主要加入的是氯水或者通入了氯气。说明氯气的氧化性强于碘单质的氧化性。【素养训练】口腔溃疡俗称“口疮”,是一种常见的发生于口腔黏膜的溃疡性损伤病症,口腔溃疡发作时疼痛剧烈,局部灼痛明显,严重者还会影响饮食、说话,对日常生活造成极大不便。药物“华素片(西地碘含片)”是治疗口腔溃疡的良药。下面是关于药物“华素片(西地碘含片)”使用说明中的部分内容:(1)请根据这段文字判断,华素片中含有的活性成分是什么?请推断该华素片是不是白色的?说出说明书中的贮藏注意点的主要原因是什么?提示:由信息知华素片中含碘单质(紫黑色),显然它不是白色的。由于碘易升华,故需遮光、密闭、在阴凉处保存。(2)请再设计另一种方法验证华素片中的成分(注意叙述操作方法、实验现象和实验结论)。提示:取一粒药片放入研钵中研碎,再将药粉装入试管并加入约2mL蒸馏水,使其溶解,向试管中滴几滴淀粉溶液。若溶液变蓝,证明华素片中含有I2。知识点二卤素单质的性质及检验

1.氯、溴、碘性质的相似性与差异性(1)相似性。氯、溴、碘的原子结构非常相似,最外层都有7个电子,所以氯、溴、碘具有相似的化学性质。如其常见化合价均为-1价,都能与金属单质(如Na、Mg、Fe)反应,也都能与非金属单质(如H2)反应。(2)差异性。氯、溴、碘单质的氧化性顺序是Cl2>Br2>I2,所以Cl2能将Br-、I-从它们的溶液中置换出来,Br2能将I-从其溶液中置换出来。2.卤素单质的检验3.卤素离子的检验(1)沉淀法(2)置换特征法【拓展提升】卤素单质认识误区(1)卤素单质中F2的性质特殊,不在通性之列。(2)淀粉遇I2变蓝,而不是碘的化合物。(3)溶液中有Br-和I-时,通入Cl2,Cl2应先和I-反应,再和Br-反应。【合作探究】1.(教材二次开发)教材中给出了一个【调查研究】,主题是调查人摄入碘的主要途径以及摄入过多的碘会产生什么样的后果。据此回答以下两个问题:(1)人体摄入碘的主要途径有哪些?(科学探究与创新意识)提示:人体摄入碘的主要途径有从膳食中摄入碘,海带、紫菜等中的碘含量都比较丰富;从水及空气中摄入碘;人体从碘盐中摄入碘等。(2)如果摄入过量的碘,会产生什么样的后果?(科学态度与社会责任)提示:碘过多会对健康产生不同程度的损伤,主要表现为甲状腺损害如高碘性甲状腺肿、高碘甲亢、高碘甲低、高碘自身免疫性疾病、甲状腺癌等。2.卤素单质氧化性均很强,是不是所有的卤素单质在与铁化合时均生成三价铁盐呢?(科学探究与创新意识)提示:不是。碘单质氧化性较弱,只能生成碘化亚铁。【典例示范】【典例】已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部分颜色描述正确的是 (

)选项①②③④A黄绿色橙色蓝色白色B无色橙色紫色白色C黄绿色橙色蓝色红色D黄绿色无色紫色白色【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)注意氯溴碘三种单质氧化性、还原性的强弱关系;(2)注意各种单质的颜色。【解析】选A。由①处产生的Cl2通过②时发生反应Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2,通过③时发生反应Cl2+2KI====2KCl+I2,通过④时发生反应Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O,因Cl2为黄绿色,Br2为橙色,淀粉遇I2变蓝色,Cl2遇碱产生NaCl、NaClO,可知应选A。【母题追问】(1)若把例题中②处用“石蕊溶液”代替“NaBr溶液”,有什么现象?提示:先变红后褪色。(2)若把例题中②处用“Na2S溶液”代替“NaBr溶液”,有什么现象?提示:产生黄色颗粒:

+Cl2====S↓+2Cl-。【素养训练】已知在浅绿色的溴化亚铁中通入氯气可以发生一系列的反应,某同学按下列流程图进行了相关的实验,请根据实验过程填空:写出上述反应的离子方程式。①______________________________。

②______________________________。

③______________________________。

【解析】因为发生反应①:2Fe2++4Br-+3Cl2====2Fe3++6Cl-+2Br2,所以加CCl4分层后,上层是FeCl3水溶液,呈棕黄色(a),下层是溶有溴的CCl4层,呈橙红色(b),在上层FeCl3水溶液中加少量KI-淀粉溶液,因发生反应②:2Fe3++2I-====I2+2Fe2+,I2使淀粉显蓝色(c),在下层液体中加少量KI-淀粉溶液发生反应③:2I-+Br2====I2+2Br-,虽然此反应也生成I2,与上层不同的是碘从淀粉溶液中被萃取到CCl4里,碘在CCl4里显紫色(d)。答案:①2Fe2++4Br-+3Cl2====2Fe3++6Cl-+2Br2②2Fe3++2I-====

2Fe2++I2③2I-+Br2====

I2+2Br-课堂小结

三言两语话重点(1)学会两个提取流程:海水中提镁、海带中提碘。(2)掌握以下几个化学反应:①CaCO3

CaO+CO2↑;②CaO+H2O====Ca(OH)2;③Mg2++Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+Ca2+;④Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O;⑤MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑;⑥3Mg+N2

Mg3N2;⑦2Mg+CO2

2MgO+C;高温====通电====点燃====点燃====(3)海水中提镁的主要过程及反应为①分解贝壳生产Ca(OH)2:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O====Ca(OH)2。②沉淀Mg2+:Mg2++Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+Ca2+。③制备MgCl2:Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O。④制取Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。(4)海带提碘(原理)2I-+Cl2====I2+2Cl-高温====通电====1.海洋中蕴藏着巨大的化学资源,下列有关海水综合利用的说法正确的是 (

)A.蒸发海水可以生产单质碘B.蒸馏海水可以得到淡水C.电解海水可以得到单质镁D.电解海水可以制得金属钠当堂检测【解析】选B。海水中的碘元素以碘离子的形式存在,可以加氧化剂将碘离子氧化为碘单质,最后再萃取蒸馏得到碘单质即可,A错误;利用蒸馏法控制水的沸点100℃,使水变为蒸气通过冷凝得到蒸馏水,能使海水淡化,B正确;电解熔融的氯化镁可以获得金属镁,电解海水得不到金属镁,C错误;电解熔融的氯化钠可以获得金属钠,电解海水得不到金属钠,D错误。2.某工厂用提取粗盐后的盐卤(主要成分为MgCl2)制备金属镁,其工艺流程如下,下列说法中错误的是 (

)A.操作①②③是为了获得无水氯化镁B.操作④发生了氧化还原反应C.操作②是蒸发结晶D.若在实验室进行操作①只需要漏斗和烧杯两种玻璃仪器【解析】选D。根据流程图可知操作①②③是为了获得无水氯化镁,A正确;电解时一定发生了氧化还原反应,B正确;由MgCl2溶液得到MgCl2晶体需要蒸发浓缩而结晶,C正确;过滤操作中还要使用玻璃棒,D错误。3.下列说法错误的是 (

)A.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,可用于制作照明弹B.在一定条件下可实现下列转化C.通过置换反应可实现由CO2到MgO的转化D.镁与稀盐酸反应的离子方程式为Mg+2H++2Cl-====MgCl2+H2↑【解析】选D。A项中利用了镁燃烧发出的强光制作照明弹,所以不符合题意;B项中氢氧化镁处于高温时可以分解生成氧化物,所以不符合题意;C项中二氧化碳和镁发生置换反应生成氧化镁和碳,所以不符合题意;D项中正确的离子方程式为Mg+2H+====Mg2++H2↑。4.在前面学习的海水提溴和本节学习的海带提碘的基础上,某同学研究了向NaI和NaBr的混合溶液中通入过量的Cl2,充分反应后将溶液蒸干,灼烧残余物。该同学经过实验得到了最终的产物,下列产物中你认为有可能的是 (

)A.NaCl、I2、Cl2

B.NaCl、I2C.NaCl、NaBr D.NaCl【解析】选D。卤素单质的氧化能力Cl2>Br2>I2,因而将过量的Cl2通入NaI和NaBr溶液中时,NaI和NaBr均能完全反应生成NaCl、I2和Br2,又因为Br2易挥发,I2易升华,因此将溶液蒸干、灼烧后就只剩下NaCl。【补偿训练】某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答相关问题。(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬,该过程中将使用到的瓷质或玻璃质实验仪器有__________(填代号,限填3项)。A.试管B.瓷坩埚C.坩埚钳D.三脚架E.泥三角F.酒精灯G.烧杯H.量筒(2)第2步:I-溶液的获取。操作是__________________________。(3)第3步:氧化。操作是依次加入合适的试剂,下列氧化剂最好选用______(填代号)。A.浓硫酸B.新制氯水C.KMnO4溶液D.H2O2理由是_________________________________________________________。(4)碘单质的检验。