新蘇教版高中化學(xué)必修1課件3：3.3.2 從海水中提取鎂、從海帶中提取碘

第三單元海洋化學(xué)資源的綜合利用第2課時從海水中提取鎂、從海帶中提取碘學(xué)習(xí)目標一、從海水中提取鎂1.鎂的提取(1)生產(chǎn)流程知識梳理(2)主要化學(xué)反應(yīng)①Mg(OH)2的生成(寫離子方程式):_________________________________。②MgCl2的生成(寫化學(xué)方程式):______________________________________。③鎂的制取:______________________________。Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2OMgCl2====Mg+Cl2↑2.鎂的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)顏色狀態(tài)密度熔沸點銀白色固體較___較___小低(2)化學(xué)性質(zhì)(寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式)【自主探索】1.鎂在空氣中燃燒只能生成MgO嗎?為什么?提示:鎂在空氣中燃燒會得到MgO、Mg3N2的混合物。2.鎂著火時能用干冰滅火器滅火嗎?為什么?提示:不能。鎂可以在二氧化碳中燃燒,所以不能用干冰滅火器,可以用沙子蓋滅。二、從海帶中提取碘1.工藝流程2.工藝流程說明(1)干海帶浸泡可以得到I-。(2)加入硫酸的目的是酸化,然后應(yīng)加入_______氧化I-。氧化劑3.碘的性質(zhì)(1)碘的物理性質(zhì)單質(zhì)I2顏色、狀態(tài)___________特性容易升華保存密封在不同溶劑中形成溶液的顏色水深黃色～褐色酒精褐色四氯化碳紫色～深紫色紫黑色固體(2)碘的特性:碘易升華,碘遇淀粉變藍色。(3)溴、碘單質(zhì)的氧化性強弱比較完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式并總結(jié)氧化性強弱溴與碘化鉀:__________________________。①單質(zhì)的氧化性順序:__________。②陰離子的還原性順序:__________。Br2+2KI====2KBr+I2Br2>I2I->Br-【自主探索】1.(教材二次開發(fā))教材【實驗探究】中涉及了加碘鹽中碘元素的檢驗,根據(jù)內(nèi)容中的相關(guān)敘述,描述一下在廚房中如何完成該實驗。提示:在廚房中完成該實驗,需要用到食鹽、KI溶液、醋酸以及淀粉。2.(情境思考)鎂被稱為“國防金屬”,原因是鎂是一種輕金屬,是航天工業(yè)中制取合金的主要金屬材料。鎂主要是從海水中提取,有位同學(xué)根據(jù)教材學(xué)習(xí)的海水提鎂的流程,設(shè)計了以下幾種方法從海水中提取鎂,比較這幾種方案,你認為最合理的是哪個?為什么?提示:④。從海水中提取鎂的方法中,有以下幾點需要注意:①鎂應(yīng)由電解熔融的MgCl2得到,而不能由電解MgO得到,因MgO的熔點比MgCl2高得多;②往海水中加入的堿應(yīng)是石灰乳[即Ca(OH)2]而不是NaOH,因石灰乳可由海邊貝殼來制取,比NaOH便宜得多;③直接加鹽酸于海水中所得的MgCl2無法分離出來。知識點一從海水中提取鎂及從海帶中提取碘1.海水提鎂的具體流程海水提鎂最基本的方法就是往海水里加堿,得到Mg(OH)2沉淀,將沉淀過濾分離再加入鹽酸把它變成MgCl2之后,經(jīng)濃縮、干燥、電解,就可得到金屬鎂。海水提鎂的工業(yè)流程如圖所示:能力提升海水中提鎂的主要過程及反應(yīng)為①分解貝殼生產(chǎn)Ca(OH)2:CaCO3

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

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

MgCl2+2H2O。④制取Mg:MgCl2(熔融)

Mg+Cl2↑。高溫====通電====2.海帶中提碘的具體流程(1)向浸泡液中加入NaOH溶液,目的是處理海帶中的有機物,通過過濾②得到有機物沉淀。(2)過濾②得到的濾液中需要加入氧化劑和硫酸酸化,其目的是獲得碘單質(zhì)。(3)過濾③說明碘在水中的溶解度不大。(4)提純④可以通過萃取方法獲得碘的有機溶液,然后通過蒸餾等操作可以獲得碘單質(zhì)?！疽族e警示】幾個注意事項1.海水提鎂的注意事項(1)海水提鎂的過程中除去MgCl2·6H2O中的結(jié)晶水需要在HCl氣流中,主要是為了得到純凈的氯化鎂。(2)鎂的還原性很強,所以不能用金屬置換法來制取,只能用電解熔融氯化鎂的方式來制取。2.化工生產(chǎn)中的注意事項對于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn),要提高經(jīng)濟效益,應(yīng)考慮以下幾個方面:①原料是否豐富、廉價。②盡可能循環(huán)利用部分產(chǎn)物或原料。③工業(yè)流程設(shè)計是否科學(xué)、合理。④是否符合環(huán)保要求。⑤選廠址時還要考慮原料、能源、運輸?shù)确矫妗！竞献魈骄俊?.在海水提鎂的過程中,哪些物質(zhì)是可以回收使用的?為什么?(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)提示:氯氣可以回收使用。一是氯氣有毒,可以污染環(huán)境,不能直接排放;二是提取鎂中用到鹽酸,可以用回收的氯氣制取鹽酸,加大經(jīng)濟效益。2.(情境思考)碘缺乏容易引起大脖子病,我國通過食鹽加碘的方式根治了該病。加碘鹽中碘是以游離態(tài)還是化合態(tài)的形式存在?主要成分是什么?(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)提示:加碘鹽中的碘主要以碘酸鉀的形式存在,所以其為化合態(tài)?！镜淅痉丁俊镜淅恳阎狪-131是碘元素的一種同位素,海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素,碘元素以碘離子的形式存在。實驗室里從海藻中提取碘的流程如下:某化學(xué)興趣小組將上述流程②③設(shè)計如圖:回答下列問題:(1)寫出提取過程①③中實驗操作名稱:①________,③。

(2)四氯化碳是________色、密度比水________的液體。F中下層液體的顏色為________色,上層液體中所含的陰離子主要為________。

(3)寫出過程②中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式(用雙線橋法標電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目):________________。

【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)各部分需要進行的操作;(2)每步反應(yīng)的產(chǎn)物是什么?！窘馕觥繌膽覞嵋旱玫胶琁-的溶液用過濾的方法,從溶液中提取I2用萃取。CCl4是無色、密度比水大的液體,所以F中下層液體為碘的CCl4溶液,顏色為紫紅色,氯水與KI溶液反應(yīng)生成KCl,故上層液體中溶質(zhì)主要是KCl,陰離子為Cl-。答案:(1)過濾萃取(2)無大紫紅(或紫)

Cl-(3)【母題追問】(1)分離灼燒后的海帶灰中的含碘離子的溶液,主要進行的實驗過程有哪些?提示:先將海帶灰溶解在水中,然后對海帶灰的溶液進行過濾操作就可以了。(2)第②步主要加入的是什么試劑將碘離子氧化?說明什么問題?提示:主要加入的是氯水或者通入了氯氣。說明氯氣的氧化性強于碘單質(zhì)的氧化性?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】口腔潰瘍俗稱“口瘡”,是一種常見的發(fā)生于口腔黏膜的潰瘍性損傷病癥,口腔潰瘍發(fā)作時疼痛劇烈,局部灼痛明顯,嚴重者還會影響飲食、說話,對日常生活造成極大不便。藥物“華素片(西地碘含片)”是治療口腔潰瘍的良藥。下面是關(guān)于藥物“華素片(西地碘含片)”使用說明中的部分內(nèi)容:(1)請根據(jù)這段文字判斷,華素片中含有的活性成分是什么?請推斷該華素片是不是白色的?說出說明書中的貯藏注意點的主要原因是什么?提示:由信息知華素片中含碘單質(zhì)(紫黑色),顯然它不是白色的。由于碘易升華,故需遮光、密閉、在陰涼處保存。(2)請再設(shè)計另一種方法驗證華素片中的成分(注意敘述操作方法、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論)。提示:取一粒藥片放入研缽中研碎,再將藥粉裝入試管并加入約2mL蒸餾水,使其溶解,向試管中滴幾滴淀粉溶液。若溶液變藍,證明華素片中含有I2。知識點二鹵素單質(zhì)的性質(zhì)及檢驗

1.氯、溴、碘性質(zhì)的相似性與差異性(1)相似性。氯、溴、碘的原子結(jié)構(gòu)非常相似,最外層都有7個電子,所以氯、溴、碘具有相似的化學(xué)性質(zhì)。如其常見化合價均為-1價,都能與金屬單質(zhì)(如Na、Mg、Fe)反應(yīng),也都能與非金屬單質(zhì)(如H2)反應(yīng)。(2)差異性。氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性順序是Cl2>Br2>I2,所以Cl2能將Br-、I-從它們的溶液中置換出來,Br2能將I-從其溶液中置換出來。2.鹵素單質(zhì)的檢驗3.鹵素離子的檢驗(1)沉淀法(2)置換特征法【拓展提升】鹵素單質(zhì)認識誤區(qū)(1)鹵素單質(zhì)中F2的性質(zhì)特殊,不在通性之列。(2)淀粉遇I2變藍,而不是碘的化合物。(3)溶液中有Br-和I-時,通入Cl2,Cl2應(yīng)先和I-反應(yīng),再和Br-反應(yīng)?！竞献魈骄俊?.(教材二次開發(fā))教材中給出了一個【調(diào)查研究】,主題是調(diào)查人攝入碘的主要途徑以及攝入過多的碘會產(chǎn)生什么樣的后果。據(jù)此回答以下兩個問題:(1)人體攝入碘的主要途徑有哪些?(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)提示:人體攝入碘的主要途徑有從膳食中攝入碘,海帶、紫菜等中的碘含量都比較豐富;從水及空氣中攝入碘;人體從碘鹽中攝入碘等。(2)如果攝入過量的碘,會產(chǎn)生什么樣的后果?(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)提示:碘過多會對健康產(chǎn)生不同程度的損傷,主要表現(xiàn)為甲狀腺損害如高碘性甲狀腺腫、高碘甲亢、高碘甲低、高碘自身免疫性疾病、甲狀腺癌等。2.鹵素單質(zhì)氧化性均很強,是不是所有的鹵素單質(zhì)在與鐵化合時均生成三價鐵鹽呢?(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)提示:不是。碘單質(zhì)氧化性較弱,只能生成碘化亞鐵?！镜淅痉丁俊镜淅恳阎叵侣人徕浥c濃鹽酸反應(yīng)放出氯氣,現(xiàn)按如圖進行鹵素的性質(zhì)實驗。玻璃管內(nèi)分別裝有滴有不同溶液的白色棉球,反應(yīng)一段時間后,對圖中指定部分顏色描述正確的是 (

)選項①②③④A黃綠色橙色藍色白色B無色橙色紫色白色C黃綠色橙色藍色紅色D黃綠色無色紫色白色【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)注意氯溴碘三種單質(zhì)氧化性、還原性的強弱關(guān)系;(2)注意各種單質(zhì)的顏色。【解析】選A。由①處產(chǎn)生的Cl2通過②時發(fā)生反應(yīng)Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2,通過③時發(fā)生反應(yīng)Cl2+2KI====2KCl+I2,通過④時發(fā)生反應(yīng)Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O,因Cl2為黃綠色,Br2為橙色,淀粉遇I2變藍色,Cl2遇堿產(chǎn)生NaCl、NaClO,可知應(yīng)選A?！灸割}追問】(1)若把例題中②處用“石蕊溶液”代替“NaBr溶液”,有什么現(xiàn)象?提示:先變紅后褪色。(2)若把例題中②處用“Na2S溶液”代替“NaBr溶液”,有什么現(xiàn)象?提示:產(chǎn)生黃色顆粒:

+Cl2====S↓+2Cl-?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】已知在淺綠色的溴化亞鐵中通入氯氣可以發(fā)生一系列的反應(yīng),某同學(xué)按下列流程圖進行了相關(guān)的實驗,請根據(jù)實驗過程填空:寫出上述反應(yīng)的離子方程式。①______________________________。

②______________________________。

③______________________________。

【解析】因為發(fā)生反應(yīng)①:2Fe2++4Br-+3Cl2====2Fe3++6Cl-+2Br2,所以加CCl4分層后,上層是FeCl3水溶液,呈棕黃色(a),下層是溶有溴的CCl4層,呈橙紅色(b),在上層FeCl3水溶液中加少量KI-淀粉溶液,因發(fā)生反應(yīng)②:2Fe3++2I-====I2+2Fe2+,I2使淀粉顯藍色(c),在下層液體中加少量KI-淀粉溶液發(fā)生反應(yīng)③:2I-+Br2====I2+2Br-,雖然此反應(yīng)也生成I2,與上層不同的是碘從淀粉溶液中被萃取到CCl4里,碘在CCl4里顯紫色(d)。答案:①2Fe2++4Br-+3Cl2====2Fe3++6Cl-+2Br2②2Fe3++2I-====

2Fe2++I2③2I-+Br2====

I2+2Br-課堂小結(jié)

三言兩語話重點(1)學(xué)會兩個提取流程:海水中提鎂、海帶中提碘。(2)掌握以下幾個化學(xué)反應(yīng):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;高溫====通電====點燃====點燃====(3)海水中提鎂的主要過程及反應(yīng)為①分解貝殼生產(chǎn)Ca(OH)2:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O====Ca(OH)2。②沉淀Mg2+:Mg2++Ca(OH)2====Mg(OH)2↓+Ca2+。③制備MgCl2:Mg(OH)2+2HCl====MgCl2+2H2O。④制取Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。(4)海帶提碘(原理)2I-+Cl2====I2+2Cl-高溫====通電====1.海洋中蘊藏著巨大的化學(xué)資源,下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是 (

)A.蒸發(fā)海水可以生產(chǎn)單質(zhì)碘B.蒸餾海水可以得到淡水C.電解海水可以得到單質(zhì)鎂D.電解海水可以制得金屬鈉當(dāng)堂檢測【解析】選B。海水中的碘元素以碘離子的形式存在,可以加氧化劑將碘離子氧化為碘單質(zhì),最后再萃取蒸餾得到碘單質(zhì)即可,A錯誤;利用蒸餾法控制水的沸點100℃,使水變?yōu)檎魵馔ㄟ^冷凝得到蒸餾水,能使海水淡化,B正確;電解熔融的氯化鎂可以獲得金屬鎂,電解海水得不到金屬鎂,C錯誤;電解熔融的氯化鈉可以獲得金屬鈉,電解海水得不到金屬鈉,D錯誤。2.某工廠用提取粗鹽后的鹽鹵(主要成分為MgCl2)制備金屬鎂,其工藝流程如下,下列說法中錯誤的是 (

)A.操作①②③是為了獲得無水氯化鎂B.操作④發(fā)生了氧化還原反應(yīng)C.操作②是蒸發(fā)結(jié)晶D.若在實驗室進行操作①只需要漏斗和燒杯兩種玻璃儀器【解析】選D。根據(jù)流程圖可知操作①②③是為了獲得無水氯化鎂,A正確;電解時一定發(fā)生了氧化還原反應(yīng),B正確;由MgCl2溶液得到MgCl2晶體需要蒸發(fā)濃縮而結(jié)晶,C正確;過濾操作中還要使用玻璃棒,D錯誤。3.下列說法錯誤的是 (

)A.鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,可用于制作照明彈B.在一定條件下可實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化C.通過置換反應(yīng)可實現(xiàn)由CO2到MgO的轉(zhuǎn)化D.鎂與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Mg+2H++2Cl-====MgCl2+H2↑【解析】選D。A項中利用了鎂燃燒發(fā)出的強光制作照明彈,所以不符合題意;B項中氫氧化鎂處于高溫時可以分解生成氧化物,所以不符合題意;C項中二氧化碳和鎂發(fā)生置換反應(yīng)生成氧化鎂和碳,所以不符合題意;D項中正確的離子方程式為Mg+2H+====Mg2++H2↑。4.在前面學(xué)習(xí)的海水提溴和本節(jié)學(xué)習(xí)的海帶提碘的基礎(chǔ)上,某同學(xué)研究了向NaI和NaBr的混合溶液中通入過量的Cl2,充分反應(yīng)后將溶液蒸干,灼燒殘余物。該同學(xué)經(jīng)過實驗得到了最終的產(chǎn)物,下列產(chǎn)物中你認為有可能的是 (

)A.NaCl、I2、Cl2

B.NaCl、I2C.NaCl、NaBr D.NaCl【解析】選D。鹵素單質(zhì)的氧化能力Cl2>Br2>I2,因而將過量的Cl2通入NaI和NaBr溶液中時,NaI和NaBr均能完全反應(yīng)生成NaCl、I2和Br2,又因為Br2易揮發(fā),I2易升華,因此將溶液蒸干、灼燒后就只剩下NaCl。【補償訓(xùn)練】某同學(xué)為了驗證海帶中含有碘,擬進行如下實驗,請回答相關(guān)問題。(1)第1步:灼燒。操作是將足量海帶灼燒成灰燼,該過程中將使用到的瓷質(zhì)或玻璃質(zhì)實驗儀器有__________(填代號,限填3項)。A.試管B.瓷坩堝C.坩堝鉗D.三腳架E.泥三角F.酒精燈G.燒杯H.量筒(2)第2步:I-溶液的獲取。操作是__________________________。(3)第3步:氧化。操作是依次加入合適的試劑,下列氧化劑最好選用______(填代號)。A.濃硫酸B.新制氯水C.KMnO4溶液D.H2O2理由是_________________________________________________________。(4)碘單質(zhì)的檢驗。