海水中的元素

1、陸地約占地球總表面積的29%，海洋約占地球總表面積的71% 第第四節(jié)四節(jié) 海水中的元素海水中的元素一、海水一、海水化學(xué)元素寶庫(kù)化學(xué)元素寶庫(kù)1 1、1 1 海水海水中化學(xué)元素的種類中化學(xué)元素的種類氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、碳碳、鍶、溴、硼、氟、鍶、溴、硼、氟常量元素：常量元素：微量元素：微量元素：鋰、碘、鈾鋰、碘、鈾等。等。含量大于含量大于1mg/L含量小于含量小于1mg/L用途占占99.9%99.9%？占？占0 0. .1 1% %鋰熱核反應(yīng)、鋰電池、合金原料碘制藥：碘酒甲狀腺腫瘤（大脖子?。┘拥恹}：KIO3鈾核燃料* 海水中(質(zhì)量比)：純水占了96.5% 無(wú)機(jī)鹽占了3.5

2、%地球上已發(fā)現(xiàn)的百余種元素中，有80種以上的元素以鹽的形式存在于海洋中。1 1、2 2 海水海水中化學(xué)元素的存在形式中化學(xué)元素的存在形式大部分以鹽的形式存在大部分以鹽的形式存在氯化鈉占氯化鈉占80%以上以上 如把這些溶解的鹽全部提出平鋪在地球的陸地上，可以陸地增高150米，可見(jiàn)海水是地球上最大的資源寶庫(kù)。食用鹽、化工生產(chǎn) 拓展拓展 海水曬鹽海水曬鹽粗鹽提純?nèi)芙?、過(guò)濾、提純、蒸發(fā)結(jié)晶粗鹽中含有Mg2+、SO42-、Ca2+先加過(guò)量的BaCl2溶液： BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl再加過(guò)量的NaOH溶液 ：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl再加過(guò)量的Na2CO3溶

3、液 ：Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl Na2CO3+BaCl2=BaCO3+2NaCl 最后滴加適量鹽酸至恰好不再產(chǎn)生氣體（可以用PH試紙檢測(cè)酸堿度）： HCl+NaOH=NaCl+H2O 2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2? Na2CO3、鹽酸、NaOH、BaCl2 拓展拓展 中國(guó)中國(guó)現(xiàn)代化工之母現(xiàn)代化工之母氯氯堿工業(yè)堿工業(yè)2NaCl + 2H2NaCl + 2H2 2O O 通電通電 2NaOH + H2NaOH + H2 2+ Cl+ Cl2 2陰極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物 陽(yáng)極產(chǎn)物陽(yáng)極產(chǎn)物二、鎂與海水提鎂二、鎂與海水提鎂2 2、1 1 物理性質(zhì)物理性質(zhì)銀白色銀白色

4、的金屬，密度小，硬度小，的金屬，密度小，硬度小，熔點(diǎn)低?？膳c其他金屬構(gòu)成合金。熔點(diǎn)低。可與其他金屬構(gòu)成合金。鎂鋁合金的強(qiáng)度高，機(jī)械性能好。鎂鋁合金的強(qiáng)度高，機(jī)械性能好。鎂有鎂有“國(guó)防金屬國(guó)防金屬”的美譽(yù)。的美譽(yù)。2 2、2 2 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) MgMg ? ?與酸反應(yīng)與水反應(yīng)與鹽反應(yīng)與非金屬反應(yīng) 金屬化合價(jià)化合價(jià)分類分類0與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)Mg + 2H+ = Mg 2+ + H2Mg+2H2SO4(濃) = MgSO4+SO2 +2H2O氧化性酸氧化性酸0+2與與水反應(yīng)水反應(yīng)注：注：金屬性越強(qiáng)，常溫下與水反應(yīng)越強(qiáng)烈；金屬性越強(qiáng)，常溫下與水反應(yīng)越強(qiáng)烈；理論上在金屬活動(dòng)順序表中排在理論上在金屬活

5、動(dòng)順序表中排在H以前的金以前的金屬都可以與水反應(yīng)。屬都可以與水反應(yīng)。2Na + 2H2O = 2NaOH + H23Fe + 4H2O = Fe3O4 +4 H2高溫Mg+ 2H2O = Mg (OH) 2 + H2 Al ?Al ?考點(diǎn)考點(diǎn)常溫下，Na、Mg、Al與少量的鹽酸反應(yīng)與酸反應(yīng)與水反應(yīng)2NaH2MgH22Al3H2先后足量與與鹽鹽反應(yīng)反應(yīng)Mg + Cu2+ = Cu + Mg2+置換反應(yīng)0+2與非金屬反應(yīng)與非金屬反應(yīng)2Mg+O2 2MgO 點(diǎn)燃點(diǎn)燃現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色物質(zhì)N2 + 3Mg Mg3N2點(diǎn)燃點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)燃著的鎂條在燃著的鎂條在COCO2 2中繼續(xù)燃燒

6、，中繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生耀眼的白光產(chǎn)生耀眼的白光產(chǎn)生大量白煙產(chǎn)生大量白煙瓶壁瓶壁有白色粉末和黑色有白色粉末和黑色固體固體附著附著現(xiàn)象現(xiàn)象2Mg + CO2 = 2MgO+C點(diǎn)燃用途用途 鎂鎂的密度小，其合金的強(qiáng)度高、機(jī)械性能好，是制的密度小，其合金的強(qiáng)度高、機(jī)械性能好，是制造汽車、飛機(jī)、火箭的重要材料造汽車、飛機(jī)、火箭的重要材料。在在冶金工業(yè)上，金屬鎂常用做冶金工業(yè)上，金屬鎂常用做還原劑和脫氧劑還原劑和脫氧劑。鎂鎂還可用于制造還可用于制造照明彈、閃光燈和焰火照明彈、閃光燈和焰火。即學(xué)即用：即學(xué)即用：1 1、由金屬鎂引起的火災(zāi)能否用泡沫滅火器滅火？如、由金屬鎂引起的火災(zāi)能否用泡沫滅火器滅火？如何滅火？

7、何滅火？ 2.鎂在空氣中燃燒后的產(chǎn)物有哪些？鎂在空氣中燃燒后的產(chǎn)物有哪些？ 點(diǎn)燃點(diǎn)燃2Mg+O2=2MgO（主要）（主要）點(diǎn)燃點(diǎn)燃3Mg+N2=Mg3N2點(diǎn)燃點(diǎn)燃2Mg+CO2=2MgO+C不能，應(yīng)該用沙子滅火不能，應(yīng)該用沙子滅火Al2(SO4)3+6NaHCO3 = 3Na2SO4+2Al(OH)3+6CO2 2 2、3 3 海水提鎂海水提鎂 交流討論交流討論 1 1、簡(jiǎn)述海水提鎂的基本方法和工業(yè)流程。、簡(jiǎn)述海水提鎂的基本方法和工業(yè)流程。2 2、海水提鎂要用到海灘上的貝殼。那么，貝、海水提鎂要用到海灘上的貝殼。那么，貝殼在生產(chǎn)流程中起什么作用？其主要成分發(fā)生殼在生產(chǎn)流程中起什么作用？其主要成

8、分發(fā)生了怎樣的化學(xué)變化？了怎樣的化學(xué)變化？3 3、從海水中的鎂離子到金屬鎂，經(jīng)歷了哪些、從海水中的鎂離子到金屬鎂，經(jīng)歷了哪些化學(xué)變化？化學(xué)變化？4 4、在用上述方法提鎂的過(guò)程中，采取了哪些、在用上述方法提鎂的過(guò)程中，采取了哪些措施來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益？這對(duì)你有什么啟示？措施來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益？這對(duì)你有什么啟示？ 貝殼（貝殼（CaCO3）煅燒煅燒生石灰生石灰水水石灰乳石灰乳海水海水Mg(OH)2 Mg 鹽酸鹽酸 電解電解MgCl2 結(jié)晶結(jié)晶 過(guò)濾過(guò)濾 干燥干燥Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=2H2O+MgCl2 MgClMgCl2 2 （熔融）（熔融） =

9、Mg= Mg+ Cl+ Cl2 2 通電通電CaO+H2O = Ca(OH)2 CaCOCaCO3 3 CaOCaO+ CO+ CO2 2 高溫高溫優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：就地取材：就地取材- -利用海灘上的貝殼利用海灘上的貝殼 節(jié)約節(jié)約原料原料- -循環(huán)利用氯元循環(huán)利用氯元素素啟示：?jiǎn)⑹荆阂粋€(gè)真實(shí)的化學(xué)工業(yè)流程所考慮的問(wèn)題遠(yuǎn)比一個(gè)真實(shí)的化學(xué)工業(yè)流程所考慮的問(wèn)題遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜。它不僅考慮化學(xué)反應(yīng)，還要考慮經(jīng)我們想象的復(fù)雜。它不僅考慮化學(xué)反應(yīng)，還要考慮經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題。濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題。利用利用MgClMgCl2 26H6H2 2O O怎么怎么制制備備無(wú)水氯化鎂無(wú)水氯化鎂 ？MgCl26H2

10、O = MgCl2+6H2OHClHCl 條件：條件：在干燥的氯化氫氣流中加熱或在干燥氯化氫氛圍中加熱已知： MgCl26H2O晶體在空氣中加熱時(shí)，釋放出部分結(jié)晶水，同時(shí)生成Mg(OH)Cl或MgO 拓展拓展 MgO Mg(OH)2MgO 白色固體白色固體 堿性氧化物堿性氧化物Mg(OH)2 白色沉淀白色沉淀 溶于酸溶于酸由于 MgO 的熔點(diǎn)高，不能使用電解熔融 MgO 的方法冶煉Mg。三、溴和海水提溴三、溴和海水提溴注：注：那些結(jié)構(gòu)極其相似的物質(zhì)，物理性質(zhì)那些結(jié)構(gòu)極其相似的物質(zhì)，物理性質(zhì)可能會(huì)有略微的差別，但化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。可能會(huì)有略微的差別，但化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。 溴是海水中重要的非金屬元

11、素。地球上99%的溴元素以溴離子的形式存在于海水中，所以人們也把溴稱為“海洋元素”。 溴和氯、碘等元素在原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方面具有一定的相似性，化學(xué)上常把它們放在一起研究。它們都屬于鹵族元素（簡(jiǎn)稱鹵素）。 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 1？溴水溴水溴水CClCCl4 4振蕩振蕩CClCCl4 4層層水層水層碘水碘水振蕩振蕩CClCCl4 4水層水層CClCCl4 4層層橙色橙色褐色褐色紫紅色紫紅色橙紅色橙紅色 黃黃橙橙橙橙橙紅橙紅橙橙橙紅橙紅黃黃褐褐淡紫淡紫紫紅紫紅紫紅紫紅深紫深紫 拓展拓展 鹵素鹵素單質(zhì)物理性質(zhì)的變化規(guī)律單質(zhì)物理性質(zhì)的變化規(guī)律F2Br2I2Cl2單質(zhì)密度熔沸點(diǎn)顏色淺黃綠色 黃綠色深紅棕色紫黑色狀態(tài)

12、氣 體氣 體液 體固 體逐 漸 增 大逐 漸 升 高 色變規(guī)律逐 漸 加 深逐 漸 減 少 在水中的溶解性注：對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)也越高（分子晶體）溴溴易揮發(fā)，有毒，具有易揮發(fā)，有毒，具有強(qiáng)烈的強(qiáng)烈的腐蝕性。腐蝕性。保存保存：密封保存于密封保存于棕色細(xì)口瓶棕色細(xì)口瓶，不能用橡皮塞，加適量水不能用橡皮塞，加適量水起起水封水封作用作用以減少溴的揮發(fā)。以減少溴的揮發(fā)。水封水封液溴會(huì)呈現(xiàn)三層顏色：液溴會(huì)呈現(xiàn)三層顏色：上層：紅棕色（溴蒸氣）上層：紅棕色（溴蒸氣）中層：橙紅色（溴水）中層：橙紅色（溴水）下層：深紅棕色（液溴）下層：深紅棕色（液溴） 拓展

13、拓展 Br2黑色？黑色？I I2 2的特的特性性淀粉溶液淀粉溶液碘水碘水I2易易升華升華I2使使淀粉變藍(lán)淀粉變藍(lán)常用于分離常用于分離和提純和提純碘碘常用于鑒定常用于鑒定I2 拓展拓展 I2保存：保存：密封密封保存在保存在棕色廣口瓶棕色廣口瓶中，中，陰涼通風(fēng)處。陰涼通風(fēng)處。碘碘蒸氣蒸氣為為紫色紫色3 3、2 2 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) ClCl2 2 Br Br2 2 I I2 2與金屬反應(yīng)與非金屬反應(yīng)與H2O反應(yīng)與NaOH反應(yīng)氧化性非金屬單質(zhì)分類分類化合價(jià)化合價(jià)零價(jià)態(tài) 與金屬反應(yīng)與金屬反應(yīng)2 2Fe + 3ClFe + 3Cl2 2 = 2FeCl = 2FeCl3 3點(diǎn)燃+3Fe + Fe + I

14、 I2 2( (g g) ) = = FelFel2 2 +3+2特例特例2Fe+3Br2Fe+3Br2 2( (液液) ) =2FeBr=2FeBr3 32Fe+3Br2Fe+3Br2 2( (g g) = 2FeBr) = 2FeBr3 3 與非金屬反應(yīng)與非金屬反應(yīng)氫氟酸是弱酸，其他是強(qiáng)酸 與與 H H2 2O O反應(yīng)反應(yīng)Cl2 + H2O = HCl + HClOBr2 + H2O = HBr + HBrOl2 + H2O = Hl + HlO2F2 + 2H2O = 4HF + O2特例特例強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性2NaOH + CI2 = NaCI + NaCIO + H2O6NaOH +

15、3CI2 = 5NaCI + NaCIO3 + 3H2O 與與 NaOHNaOH 反應(yīng)反應(yīng) 2NaOH + Br2 = NaBr +NaBrO + H2O 6NaOH + 3I2 = 5NaI + NaIO3 + 3H2O6NaOH + 3Br2 = 5NaBr + NaBrO3 + 3H2O 特例特例探究探究氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱比較，你氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱比較，你需要需要那些那些概念和理論的支持？概念和理論的支持？在氧化還原反應(yīng)中氧化性、還原性強(qiáng)弱的規(guī)律：氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物氧化性：氧化劑氧化產(chǎn)物還原性：還原劑還原產(chǎn)物 氧化性氧化性 自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)

16、驗(yàn)，大膽實(shí)施實(shí)驗(yàn)！大膽實(shí)施實(shí)驗(yàn)！ 選用下列試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究選用下列試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究ClCl2 2 、BrBr2 2 、I I2 2這三這三種單質(zhì)種單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱氧化性的強(qiáng)弱。試劑：試劑：氯水、溴水、碘水氯水、溴水、碘水、 NaClNaCl溶液溶液 、 NaBrNaBr溶液溶液、KIKI溶液溶液、 四氯化碳四氯化碳NaBrNaBr溶液溶液氯水氯水CCl4溶液、振蕩溶液、振蕩水層水層CCl4層橙色層橙色KIKI溶液溶液溴水溴水CCl4溶液、振蕩溶液、振蕩水層水層CCl4層紫紅層紫紅KIKI溶液溶液氯水氯水CCl4溶液、振蕩溶液、振蕩水層水層CCl4層紫紅層紫紅（1 1）氯）氯溴碘單質(zhì)氧化性強(qiáng)

17、弱比較溴碘單質(zhì)氧化性強(qiáng)弱比較實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)方案：結(jié)論：結(jié)論：氧化性氧化性：ClCl2 2BrBr2 2II2 2 還原性還原性：I I- - Br Br- -ClCl- -Cl2 +2Br- = Br2 +2 Cl- Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-Br2 + 2I- = I2 + 2Br-相關(guān)相關(guān)反應(yīng)反應(yīng)（2 2）與還原性物質(zhì)反應(yīng)）與還原性物質(zhì)反應(yīng)SO32- + Br2 + H2O = SO42- +Br- + 2H+? SO22Fe2+ + Br2 = 2Fe3+ + 2Br-已知已知：還原性：還原性 S S2- 2- I I- - Fe Fe2+ 2+ Br Br- - ClC

18、l- -（1 1）將）將 ClCl2 2通入到含有通入到含有 S2- - I I- - Fe Fe2+ 2+ Br Br- -的溶液中的溶液中？（2 2）將）將 ClCl2 2通入到含有通入到含有FeBrFeBr2 2的溶液中的溶液中？結(jié)論結(jié)論：氧化性：氧化性 ClCl2 2 BrBr2 2 FeFe3+ 3+ I I2 2 S S1 1、萃取萃?。河靡环N溶劑把溶質(zhì)從它與另一用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑所形成的溶液里提取出來(lái)的方法。種溶劑所形成的溶液里提取出來(lái)的方法。 條件條件：兩種溶劑：兩種溶劑互不相容互不相容 溶質(zhì)在萃取劑中溶質(zhì)在萃取劑中的的溶解度大溶解度大 溶質(zhì)與萃取劑溶質(zhì)與萃取劑不

19、不反應(yīng)反應(yīng)2 2、分液分液：將將互不相容互不相容的液體分離的方法。的液體分離的方法。操作：取下分液漏斗的上口塞，打開(kāi)活塞使操作：取下分液漏斗的上口塞，打開(kāi)活塞使 下層液體從漏斗頸放出下層液體從漏斗頸放出，當(dāng)下層液體，當(dāng)下層液體 剛好放完時(shí)，立即關(guān)閉活塞，不能讓上層液體流剛好放完時(shí)，立即關(guān)閉活塞，不能讓上層液體流 下，下，上層液體從上口倒出上層液體從上口倒出。 拓展拓展 萃取與分液萃取與分液？酒精白色淺黃色黃色考點(diǎn)考點(diǎn) ClCl、BrBr、I I的檢驗(yàn)方法的檢驗(yàn)方法1 1AgNOAgNO3 3溶液溶液沉淀法沉淀法不溶于硝酸注：注：1、AgF 是可溶性的3、AgCl 可溶于稀氨水，而AgBr 、A

20、gI不行2、AgCl 、AgBr 、AgI 可溶于氫氰酸Ag(NH3)2+Ag(CN)2+藍(lán)色2 2置換置換萃取法萃取法3 3氧化氧化淀粉法檢驗(yàn)淀粉法檢驗(yàn)I I溴的用途 工業(yè)工業(yè)：制造制造燃料的抗爆劑燃料的抗爆劑； AgBr 常常被用做感光材料。被用做感光材料。農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)：含含溴的殺蟲(chóng)劑溴的殺蟲(chóng)劑醫(yī)藥：醫(yī)藥：紅藥水紅藥水 : 含含溴和汞的溴和汞的有機(jī)物有機(jī)物, NaBr 和和 KBr被被用做鎮(zhèn)靜劑用做鎮(zhèn)靜劑。 2 2AgBrAgBr =2 =2AgAg + + BrBr2 2光光3 3、3 3 海水提溴海水提溴 工藝流程工藝流程海海水水NaClNaCl苦鹵苦鹵溴水溴水Br2 2Cl2曬鹽曬鹽熱空

21、氣或熱空氣或水蒸汽水蒸汽反應(yīng)的原理反應(yīng)的原理 2Br- + Cl2 = Br2 + 2Cl- 步驟步驟：濃縮、氧化、提取：濃縮、氧化、提取 空氣吹出空氣吹出法法流程是流程是 酸化酸化氧化氧化吹出吹出吸收吸收蒸餾蒸餾 在預(yù)先經(jīng)過(guò)在預(yù)先經(jīng)過(guò)酸化酸化的濃縮海水中，用的濃縮海水中，用氯氣氯氣置換溴離置換溴離子使之成為單質(zhì)溴，繼而通入子使之成為單質(zhì)溴，繼而通入空氣和水蒸氣空氣和水蒸氣，將溴吹，將溴吹入吸收塔，使溴蒸汽和吸收劑入吸收塔，使溴蒸汽和吸收劑二氧化硫二氧化硫發(fā)生作用轉(zhuǎn)化發(fā)生作用轉(zhuǎn)化成成氫溴酸氫溴酸以達(dá)到富集的目的。然后，再用以達(dá)到富集的目的。然后，再用氯氣將其氧氯氣將其氧化化得到產(chǎn)品溴。得到產(chǎn)品

22、溴。主要化學(xué)反應(yīng)方程式主要化學(xué)反應(yīng)方程式2NaBr+Cl2NaBr+Cl2 2=Br=Br2 2+2NaCl +2NaCl BrBr2 2 + SO + SO2 2 + 2H + 2H2 2O=2HBr +HO=2HBr +H2 2SOSO4 4 ClCl2 2 + 2HBr=2HCl +Br + 2HBr=2HCl +Br2 2 1. 1. 通入氯氣，把海水中的溴化物氧化成單質(zhì)溴，該反應(yīng)的離子方程式為：通入氯氣，把海水中的溴化物氧化成單質(zhì)溴，該反應(yīng)的離子方程式為： 2.2.把生成的溴從溶液中吹出，用純堿（把生成的溴從溶液中吹出，用純堿（NaNa2 2COCO3 3）溶液吸收（生成）溶液吸收（生成NaBrNaBr、NaBrONaBrO3 3、COCO2 2），這一過(guò)程的化學(xué)方程式為），這一過(guò)程的化學(xué)方程式為: : 3. 3. 將吸收溴單質(zhì)的溶液加入過(guò)量的硫酸酸化，即可得溴單質(zhì)，該反應(yīng)的離將吸收溴單質(zhì)的溶液加入過(guò)量的硫酸酸化，即可得溴單質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為子方程式為: : Cl22Br