3.1 以食盐为原料的化工产品.ppt

1、第三章 开发海水中的卤素资源 3.1 以食盐为原料的化工产品,海洋中的化学资源,卤素在海水中以什么形态存在？含量有什么特点？如何从海水中提取卤素资源？,海洋中含量最丰富、最容易获得的物质是什么？,思考：,1. 以离子形式存在 2. 总量大 3. 浓度小 需富集（浓缩、萃取、吸附）, 海水中化学元素的分布特点,古代晒盐法,海水晒盐,说文解字中记载：“古宿沙初作，煮海为盐”把海水引入 盐田，利用日光、风力蒸发浓缩海水使其饱和并结晶出来。,为什么不把海水蒸干？,现代晒盐法,若把海水蒸干，海水中的成分几乎都被析出，结果会使食盐中杂质的种类及含量增加。,在海水晒盐的过程中，要测定海水的波美度，其目的是什

2、么？晒盐中，卤水的密度应控制在什么范围内？粗盐中还含有哪些主要杂质？,思考与讨论：,密度控制法,波美度：表示溶液浓度 的一种方法。把波美比 重计浸入所测溶液中， 得到的度数就叫波美度。 现在对不同溶液的波美 表都是专用的，如酒精 波美表、盐水波美表， 这种波美表上面，有测 定溶液波美度对应的该 种类溶液的浓度，可以 直接读数，不用查表了。,海水在浓缩过程中析出盐的种类和质量（单位:g/L）,晒盐时，卤水的密度应控制在1.21g/mL1.26g/mL的范围，此时食盐析出的量多，且所含杂质的量少。 粗盐中主要含有CaSO4 、MgCl2 、MgSO4 及泥沙等杂质。,海水晒盐,苦卤：咸水(海水、盐

3、湖水)经蒸发浓缩析出食盐(氯化钠) 后所得的母液，味苦涩。主要含有氯化钾、氯化镁、硫 酸镁和溴等。,粗盐的提纯,粗盐提纯的方法： 将含有的杂质转化为沉淀过滤出去，然后蒸发结晶。,粗盐提纯的步骤：称量溶解过滤结晶洗涤,加入试剂除去可溶性杂质： 除去粗盐中的MgCl2、MgSO4 、CaSO4 ，应选用什么试剂？,除去Ca2 能否用K2CO3？为什么？,思考与讨论：,加入NaCO3、NaOH、BaCl2顺序如何？,如何除去由于加入过量的Na2CO3、NaOH所 引入的过量CO32和OH呢？,加入盐酸。,思考与讨论：,调节溶液的pH值，来控制所加入盐酸的用量。,加入盐酸在过滤前，还是在过滤后进行？为

4、什么？,过滤后进行。,如何控制所加入盐酸的用量？,过滤除去沉淀,过滤操作中应注意什么？,“一贴”：滤纸紧贴漏斗的内壁，中间不留有气泡。 “二低”：滤纸低于漏斗边缘；漏斗内液面低于滤 纸边缘； “三靠”：倾倒液体时,烧杯尖口要紧靠 玻璃棒；玻璃棒的末端轻靠 在三层滤纸的一边；漏斗尖 嘴紧靠烧杯内壁。,操作动作要慢，滤液若浑浊应再过滤一次,注意：,蒸发结晶,蒸发结晶时需注意什么？,思考：,蒸发后得到的白色晶体是纯的氯化钠吗？如果不是纯净的氯化钠可能还有什么杂质？,不是。还含有CaCl2、MgCl2、可溶性硫酸盐等。,如何除去CaCl2、MgCl2等可溶性杂质？,(4)用少量的蒸馏水进行洗涤。,思考

5、：,粗盐的提纯过程中玻璃棒的作用是什么？,（1）搅拌，加速溶解； （2）引流，防止液体溅出； （3）搅拌，使液体受热均匀，防止飞溅； （4）转移晶体。,思考：,如何除去粗盐溶液中的Ca2、Mg2、SO42？写出操作步骤和各步反应化学方程式。,加入稍过量BaCl2溶液；,加入稍过量NaOH溶液；,加入稍过量Na2CO3；,过滤；,加入适量盐酸。,练 习,Na2SO4 + BaCl2BaSO4+2NaCl,MgCl2 + 2NaOH Mg (OH)2 + 2NaCl,Na2CO3 + BaCl2 BaCO3 +2NaCl,CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl,NaOH + HC

6、l NaCl + H2O,Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2,海水晒盐,电解饱和食盐水,二、中国现代化工之母氯碱工业,电解饱和食盐水反应原理,阴极（接电源负极）： 阳极（接电源正极）：,2H+ + 2e- H2,2Cl- -2e- Cl2,实验,电极反应：,阴极 阳极 阴极区 酚酞变红,湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,Cl2 + 2KI I2 + 2KCl 碘遇淀粉变蓝,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

7、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。,氯化氢(HCl),物理性质,化学性质,酸性气体，能使湿润的蓝色石蕊试纸变红。,哪些常见的气体和液体的组合可以形成喷泉实验？,怎样才能形成喷泉？,形成压强差,实验成败的关键是什么？,装置气密性要好； 烧瓶要干燥； 气体纯度高。,易溶于水的气体和水：HCl、NH3、NO2和O2； 气体与液体发生反应：CO2、Cl2、H2S、SO2 和NaOH溶液。,（1）液体充入后，所得盐酸溶液的物质的量浓度是多少？（标况下）,思考,1.工业制氯化氢（HCl）原理：, 氯气有毒,被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染;

8、 制取氯气的成本较昂贵，不宜浪费。,重要的化工基本原料 盐酸和烧碱,氯气在过量的氢气中燃烧生成氯化氢气体，氯化氢气体冷却后被水吸收即得盐酸。,一、盐酸和烧碱,2.实验室制氯化氢（HCl）：,湿润的蓝（紫）色石蕊试纸变红 HCl+NH3NH4Cl （白烟）,倒吸,下列哪些装置可以防倒吸？,A B C D,3.盐酸,浓盐酸是无色、极易挥发的液体。工业上用的盐酸常因含有杂质（主要是铁的化合物）而显黄色。,常见的浓盐酸含氯化氢36-38%，密度为1.19g/cm3。 浓盐酸具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后 能在上方看见酸雾。,物理性质,是一元强酸，具有酸的通性。,HCl H+ Cl,化学性

9、质,电离方程式,、表示酸、碱、盐在溶液中或熔融状态下电离成自由移动的离子的式子。,、书写电离方程式应注意的原则：,a.原子个数守恒； b.阴阳离子所带的电荷总数相等。,练习：写出下列物质的电离方程式：NaCl、H2SO4、KMnO4、K2S、KOH、NH4NO3,酸的通性：,（1）使酸碱指示剂变色 (非氧化性酸) ：紫（兰）色石蕊试液 遇酸溶液变红色； （2）呈酸性（PH值7） （3）跟金属活动性顺序表（H）前的活泼金属的单质起置换 反应 (非氧化性酸) Cs（铯）K（钾）Ca（钙）Na（钠）Mg（镁） Al（铝）Zn（锌）Fe（铁）Sn（锡）Pb（铅）(H) Cu（铜） Hg（汞） Ag（银

10、）Pt（铂）Au（金） （4）跟碱性氧化物和某些金属氧化物反应 酸 + 碱性（金属）氧化物盐+水 例：3H2SO4+Fe2O3 Fe2(SO4)3+3H2O （5）跟碱起中和反应 酸+碱盐+水 例：2HCl+Cu(OH)2 CuCl2+2H2O （6）与某些盐反应生成酸和新盐。盐+酸新盐+新酸，要依 照复分解的条件来判断是否会发生反应 例：BaCl2+H2SO4 BaSO4+2HCl,盐酸的化学性质,盐酸溶液中的微粒： H+、Cl-、H2O、(OH-),盐酸溶液中存在哪些微粒？,Cl 的检验：取样，在试管中滴加硝酸银溶液，出现白色沉淀，再加稀硝酸沉淀不溶解(Ag2CO3溶于酸，可排除了CO32

11、-的干扰）。 AgNO3 + HCl AgCl（白色） + HNO3 2Ag+ + CO32- Ag2CO3(浅黄色) Ag2CO3 + 2HNO3 2AgNO3+ H2O + CO2,氯化氢和盐酸的区别,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，无酸的通性,H+ 、Cl、H2O ，OH,HCl分子,4. 氢氧化钠,俗称：烧碱、火碱、苛性钠,具有极强的腐蚀性,事故处理：先用水清洗，再用2的硼酸洗涤。,白色固体，极易溶于水；,易潮解, 可用做干燥剂,具有碱的通性 玻璃瓶盛装氢氧化钠时，应用橡胶塞,Na

12、OH Na+ OH,练习：写出下列反应的化学方程式 氢氧化钠溶液和醋酸反应 氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应,氢氧化钠的用途,重要的化工原料。在纺织、印染、造纸、石油精练等均有广泛应用。,SiO2+ 2NaOH Na2SiO3 + H2O,碱的通性：,（1）呈碱性（水溶液) pH7 能使紫色石蕊试液变蓝；能使无色的酚酞试剂变红。 （2）与酸性氧化物反应 碱 +酸性氧化物盐 + 水 例：Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O 2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O （3）碱与酸发生中和反应 例2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O Ca(OH)2+2HNO3 Ca(NO3)2+2H2O

13、 （4）碱 +盐新盐 + 新碱 如Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3+2NaOH,思考：电解制得的溶液里除了氢氧化钠以外还有什么？如何来进一步提纯氢氧化钠？,上海天原化工厂电解车间的离子交换膜电解槽,实验室制气体的一般设备：,A、“固+固”加热型 B、“固+液”不加热型 C、“固（液）+液”加热型,加热,制HCl,固 液,MnO2 ,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,B、 “固+液”不加热型,注意事项：

14、（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,部分试剂的市场价格: 元/吨,从海水中提取镁,氧化镁和氯化镁的熔点比较,氧化镁（MgO）：2825 氯化镁（MgCl2）：714,1、电解氯化镁得到镁的原理是什么？用氯化镁溶液电解可以吗？电解生成的氯气如何处置？ 2、如何得到氯化镁固体？ 3、电解槽在什么环境中进行电解？能否在空气中 ？ 4、你觉得海水提镁的厂址应选在什么地方？,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，小口方向 出气,液体试剂,固

15、体试剂,固体试剂需加热,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,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, ,浓硫酸,无水CaCl2,碱石灰,H2,O2,Cl2,SO2, CO,N2,CH4,O2,Cl2,HCl,SO2, H2, CO,N2,CH4,H2,O2, N2, CH4,