海水中的元素课件

第4节海水中的元素一、海水——元素宝库常量元素:每升海水中的含量大于1

mg

的元素,包括氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟共

11种元素。微量元素:每升海水中含量低于1

mg

的元素,包括锂、碘、铀等。二、镁与海水提镁1.镁的提取:

(1)生产流程。石水乳盐酸(2)主要化学反应。③镁的制取:①Mg(OH)2的生成(写离子方程式):

Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓。②MgCl2的生成(写化学方程式):

Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O

。2MgCl(熔融)2

。Mg+Cl

↑通电====【联想】海水提镁的生产中不用烧碱而用熟石灰的原因是后者原料充足、成本低廉。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小较低(2)化学性质(写出下列反应的化学方程式或离子方程式):2Mg+O22MgO点燃====3

23Mg+N

点燃Mg

N2

====Mg+2H+====Mg2++H2↑2Mg+CO22MgO+C点燃====黑色【注意】(1)镁易与空气中的氧气反应形成致密的氧化物保护膜。(2)镁着火,不能用泡沫灭火器(喷出物含有CO2)灭火。三、溴与海水提溴1.溴的存在:地球上99%的溴元素存在于海洋中,溴有“海洋元素”之称。溴元素在海水中主要以Br-的形式存在。2.氯、溴、碘单质物理性质的比较:物理性质Cl2Br2I2颜

色黄绿

色深红棕色紫黑色状态

(常温)气体液体固体物理性质Cl2Br2I2水中浅黄绿色橙色黄色酒精中浅黄绿色橙红色褐色CCl4中浅黄绿色橙红色紫红色特

性有毒、强氧化性、腐蚀性易挥发、氧化性易升华、使淀粉变蓝【注意】(1)氯气(Cl2)易液化,溴(Br2)易挥发,碘(I2)易升华。(2)溴蒸气呈红棕色,碘蒸气呈紫红色。3.Cl2、Br2、I2氧化性的比较:实验内容实验现象实验结论溶液由无色变为橙色,滴加适量CCl4,振荡后,溶液分层,下层液体呈橙红色化学方程式为Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2,说明Cl2的氧化性比Br2强实验内容实验现象实验结论溶液由无色变为黄色,滴加适量CCl4,振荡后,溶液分层,下层液体呈紫红色化学方程式为

Cl2+2KI====2KCl+I2

,说明Cl2的氧化性比I2强溶液由无色变为黄色,滴加适量CCl4,振荡后,溶液分层,下层液体呈紫红色化学方程式为

Br2+2KI====2KBr+I2

,说明Br2的氧化性比I2强实验内容实验现象实验结论卤素单质的氧化性强弱顺序为Cl2>Br2>I2阴离子的还原性强弱顺序为Cl-<Br-<I-4.海水提溴:

(1)生产流程。(2)反应的离子方程式:2Br-+Cl2====Br2+2Cl-。溴及其化合物的主要用途:在工业上,溴大量用来制造燃料的抗爆剂;见光易分解的溴化银常被用作感光材料。在农业生产中,常常使用含溴的杀虫剂。在医药方面,溴化钠和溴化钾则常用做镇静剂。【自我小测】1.下列元素属于海水中的常量元素的是

()①H⑧Ca②O

③Na

④Cl

⑤Li

⑥I

⑦Au(金)⑨K

⑩Br

➃FA.①②③④⑧⑨⑩➃B.③④⑧⑨⑩➃C.③④⑥⑦⑧⑨⑩➃D.③④⑤⑥⑧⑨⑩➃【解析】选B。海水中的常量元素主要有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、C、Sr、Br、B、F。2.许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是

(

)A.氯、溴、碘

C.烧碱、氢气B.钠、镁、铝D.食盐、淡水【解析】选D。不通过化学变化即可得到食盐和淡水。3.从海水中提取镁的工艺流程是

(

)【解析】选B。海水提镁的过程是在海水中先加入

Ca(OH)2,使Mg2+变成Mg(OH)2,过滤后加入盐酸得MgCl2,然后电解熔融的MgCl2即可得到Mg。4.关于2Br-+Cl2====Br2+2Cl-的说法正确的是(

)A.Br-被还原成Br2B.Br-具有还原性

C.氧化性:Cl->Br-D.Br2与Cl-反应:2Cl-+Br2====Cl2+2Br-【解析】选B。Br-被氧化生成Br2,A不正确;Br-是溴的最低价离子,具有还原性,B正确;Cl-和Br-只有还原性,无氧化性,C不正确;Br2的氧化性小于Cl2,故D项中反应不能发生。5.镁条在空气中燃烧的产物不可能是A.C

B.MgO

C.Mg3N2(

)D.

MgCl2【解析】选D。镁与空气中的氧气反应生成MgO、与二氧化碳反应生成C和MgO,与氮气反应生成Mg3N2,空气中不含氯元素,不可能生成MgCl2。6.分离碘单质和NaCl固体的方法是(

)A.加入AgNO3溶液

C.加热B.加入KOH溶液D.溶于水过滤【解析】选C。由于碘易升华,故可用加热方法分离二者。一、海水提镁的生产流程及原理【易错提醒】(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。【题组过关】1.(2016·宁波高一检测)海水中含氯化镁,是镁和氯气的重要来源之一,从海水中提取镁,可按如下步骤进行:①把贝壳制成石灰乳;②在引入的海水中加入石灰乳反应,沉降、过滤、洗涤沉淀;③将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤、干燥产物;④将得到的产物熔融后电解。下列关于提取镁的说法不正确的是

(

)A.此法的优点之一是原料来源丰富B.进行步骤①②③的目的是从海水中提取氯化镁

C.以上提取镁的过程中没有涉及氧化还原反应D.第④步电解时产生的氯气可用于制取盐酸循环利用【解题指南】解答本题需注意以下3点:(1)从海水中提取镁的原料贝壳、海水来源丰富;

(2)电解熔融MgCl2时其元素的化合价发生了变化;(3)工业上是用氢气在氯气中燃烧的方法来制取盐酸。【解析】选C。步骤①②的目的是得到氢氧化镁;在提取镁的过程中贝壳的煅烧、氧化钙与水反应、氢氧化钙与氯化镁反应均没有元素的化合价变化,属于非氧化还原反应,而电解熔融氯化镁生成镁、氯气的反应是氧化还原反应。【延伸探究】(1)将贝壳制成石灰乳需

步反应才能实现?提示:两。分别是CaCO3分解产生CaO,CaO再与水反应生成Ca(OH)2。(2)写出第③步中沉淀物与盐酸的反应

。提示:Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O。2.(2016·常州高一检测)海水中含有氯化镁,是镁的重要来源之一。下列从海水中提取镁涉及的化学方程式中,不正确的是

(

)A.制石灰乳:CaO+H2O====Ca(OH)2B.制Mg(OH)2:MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2

C.制MgCl2:Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2OD.制Mg,在MgCl2溶液中加Na:MgCl2+2Na====2NaCl+Mg【解析】选D。氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙溶解度小可以形成悬浊液,反应的化学方程式为CaO+H2O====Ca(OH)2,故A正确;氯化镁和氢氧化钙反应生成更难溶的氢氧化镁沉淀,反应的化学方程式为MgCl2+Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+CaCl2,故B正确;用氢氧化镁和盐酸可以制取MgCl2,反应的化学方程式为Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O,故C正确;在MgCl2溶液中加Na,钠是活泼金属,在水溶液中和水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀,得不到金属镁,金属镁一般用电解熔融氯化镁得到,故D错误。【补偿训练】1.(2016·三门峡高一检测)海水的综合利用可以制备金属镁,请回答下列问题:海水提镁要用到海滩上的贝壳,贝壳的作用是

,贝壳所经历的变化的化学方程式为

。Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?请写出实验步骤:

。(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒,分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时:

。过滤时:

。蒸发时:

。【解析】以海水为原料制备金属镁的流程为海水→Mg(OH)2→MgCl2→Mg。答案:(1)提供反应所需的碱

CaCO3

CaO+CO2↑,CaO+H2O====Ca(OH)2加入足量MgCl2溶液,充分搅拌,过滤,用水洗涤沉淀搅拌,加速溶解 引流,防止液体溅出 搅拌,防止液体飞溅2.(2016·泉州高一检测)从海水中提取镁时,用不到的化学反应是

(

)A.MgCl2+Ca(OH)2====CaCl2+Mg(OH)2↓B.Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2OC.Mg(OH)2+H2SO4====MgSO4+2H2OD.MgCl2

Mg+Cl2↑【解析】选C。海水提镁是用盐酸溶解Mg(OH)2而非用

H2SO4。二、氯、溴、碘单质的化学性质及Cl-、Br-、I-的检验思考探究:2Fe+3Cl22FeCl3①2Fe+3Br22FeBr3②Fe+I2FeI2

③分析上述三个反应,思考下列问题:(1)这三个反应中Cl2、Br2、I2表现出怎样的性质?(2)三个反应中的生成物有何不同?为什么?【总结归纳】1.氯、溴、碘化学性质的比较:Cl2、Br2、I2都是强氧化剂,能跟大多数金属、部分非金属、水、强碱、盐以及某些还原剂发生反应,且依

Cl2→Br2→I2的顺序,其氧化性逐渐减弱,按照Cl-→Br-→I-的顺序,其还原性逐渐增强。、与金属反应2Fe+3X2

2FeX3(X代表ClBr)Fe+I2

FeI2X代表Cl、Br、I与H2反应H2+X2====2HX与H2O反应H2O+X2====HX+HXO与碱反应2NaOH+X2====NaX+NaXO+H2O单质间置换反应(强置换弱)2NaBr+Cl2====2NaCl+Br22KI+Cl2====2KCl+I22KI+Br2====2KBr+I22.Cl-、Br-、I-的检验:

(1)AgNO3溶液——沉淀法。【易错提醒】Br2是唯一的常温下呈液态的非金属单质,保存Br2时,常用水封防止溴的挥发。比较Cl2、Br2、I2单质的氧化性的强弱,可以从多个角度,如与H2反应,从Cl2到I2,反应越来越难,且生成的气态氢化物稳定性逐渐减弱。还可以从卤素单质相互置换的角度来判断。(3)AgCl、AgBr、AgI分别为白色沉淀、淡黄色沉淀和黄色沉淀,均不溶于稀硝酸;检验时应加入稀硝酸,以排除其他离子干扰。【题组过关】1.(2016·沧州高一检测)溴与氯同属“卤族”元素,其单质在性质上具有很大的相似性,但Cl2比Br2的活泼性强,下面是根据氯气的性质,对溴单质性质的预测,其中不正确的是

(

)A.溴单质溶于水得到溴水B.溴单质与烧碱溶液不反应C.溴单质与氢气反应的产物为溴化氢D.溴离子可以用硝酸酸化过的AgNO3溶液来检验【解题指南】解答本题注意以下两点:

(1)氧化性强的置换氧化性弱的;(2)溴单质的性质和氯气的性质相似。【解析】选B。由于氯气溶于水可以得到氯水,所以溴溶于水也可以得到溴水;氯气能与烧碱反应,溴也可以与烧碱反应;氯气可与氢气反应生成氯化氢,所以溴单质与氢气可以反应生成溴化氢;根据Cl-的检验方法可推出溴离子是用硝酸酸化的硝酸银溶液进行检验。【延伸探究】写出溴单质与NaOH溶液反应的化学方程式

。提示:Br2+2NaOH====NaBr+NaBrO+H2O。2.(2014·江苏高考)实验室从含碘废液(除H2O外,含有

CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为

;该操作将I2还原为I-的目的是

。(2)操作X的名称为

。(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40℃左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是

;锥形瓶里盛放的溶液为

。(4)已知:5

+2

+2H+====I2+5

+H2O某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、

中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、 的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在:

。实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)关键要理解本题的实验原理。碘溶于四氯化碳,I-不溶于四氯化碳,从含碘废液中提取碘可先用还原剂将碘还原为I-,然后分液,水层中加氧化剂将I-氧化为I2。(2)I-具有还原性,需要用氧化剂氧化成I2后用淀粉检验; 中I为+5价,具有氧化性,需要用还原剂还原成I2后,再用淀粉检验。【解析】(1)被氧化为具有还原性,将I2还原为I-, 本身。含碘废液中I2溶解在四氯化碳中,该操作将I2还原为I-,目的是使四氯化碳中的I2进入水层。(2)操作X得到有机层和水层,该操作是分液。(3)温度越高,气体在水中的溶解度越小。Cl2氧化I-时控制低温反应,目的是使Cl2在溶液中有较大的溶解度(低温还可防止I2升华或防止I2进一步被氧化)。锥形瓶内盛放NaOH溶液的目的是吸收尾气中的Cl2。(4)检验I-的原理是用FeCl3溶液氧化I-生成I2,用淀粉检验I2;检验 的原理是用Na2SO3溶液还原

生成I2,再用淀粉检验I2。因溶液呈碱性,I2+2OH-====I-+IO-+H2O,所以在检验之前应先用盐酸酸化。答案:(1)

+I2+H2O====2I-+

+2H+使CCl4中的碘进入水层

(2)分液(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)NaOH溶液(4)从水层取少量溶液,加入1～2

mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;另从水层取少量溶液,加入1～2

mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有

;若溶液不变蓝,说明废水中不含有【补偿训练】1.(2016·泰安高一检测)在含有KCl和KI的混合液中,滴入足量的溴水,待反应完全后,将溶液蒸干、灼烧,最后得到的残留固体物质为

(

)A.KCl和KBrC.KBrB.KCl、KBr和I2D.KBr和KI【解析】选A。Br2的氧化性大于I2,所以Br2会把KI中的

I-置换出来:2KI+Br2====2KBr+I2,所以,滴入足量的溴水,溶液中会存在KCl、KBr、Br2、I2,而Br2挥发性很强,I2易升华,在加热灼烧时Br2、I2都会挥发出去,因此将

溶液蒸干、灼烧,最后得到的残留固体物质是KCl、KBr。2.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化,则甲、乙、丙依次含有

(

)A.Br-、I-、Cl-C.I-、Br-、Cl-B.Br-、Cl-、I-D.Cl-、I-、Br-【解析】选A。向甲中加入淀粉溶液和