高中化学第二单元化学与资源开发利用2.2.2海水中溴、镁及重水的提取课件新人教版选修2.ppt

第,2,课时海水中溴、镁及重水的提取,1,.,了解海水提镁和海水提溴的原理和过程。,2,.,能说出从海水中提取重水的工艺流程。,一,二,三,一、海水提溴,1,.,常用方法,吹出法,。,2,.,工艺流程,(1),氯化,:,向海水中通入,Cl,2,离子方程式为,Cl,2,+2Br,-,Br,2,+2Cl,-,。,(2),吹出,:,用,空气,将氯化生成的,Br,2,吹出,也可以用,水蒸气,使溴和水蒸气一起蒸出。,(3),吸收,:,用还原剂二氧化硫使溴单质变为,HBr,再用氯气将其氧化成溴产品,化学方程式为,SO,2,+Br,2,+2H,2,O H,2,SO,4,+2HBr,、,Cl,2,+2HBr Br,2,+2HCl,。,海水中,Br,-,的浓度太低,应如何富集,?,提示,一般不直接用海水提溴,而是用海水晒盐后的母液提溴。,一,二,三,二、海水提镁,海水提镁的基本反应原理可表示如下,:,1,.,所用操作方法,a.,过滤,;b.,浓缩结晶烘干,;c.,电解,。,2,.,离子方程式或化学方程式,一,二,三,将,MgCl,2,溶液浓缩得到,MgCl,2,6H,2,O,晶体,然后将晶体在,HCl,气流中加热烘干得无水,MgCl,2,为什么,?,提示,Mg(OH),2,是中强碱,MgCl,2,能发生一定程度的水解反应,在,HCl,气流中加热烘干抑制了,MgCl,2,的水解,能得到较纯净的无水,MgCl,2,。,一,二,三,三、从海水中提取重水,1,.,重氢与重水的符号,2,.,重氢与重水的应用,两个氘核可融合成,氦核,同时释放出大量能量,这一过程称作,热核聚变,;D,2,O,可作原子能反应堆的,中子减速剂,和,传热介质,。,3,.,提取重水,(D,2,O),的方法,提取重水的方法有,蒸馏法,、电解法、化学交换法和,吸附法,等。硫化氢,水双温交换法是比较成功的生产方法。,一,二,一、海水提溴,1,.,工艺流程,2,.,主要反应原理,3,.,溴的吸收富集,(1),纯碱吸收法,:,海水中的溴离子被氧化为溴单质后,用热空气或水蒸气吹出,通过,Na,2,CO,3,溶液使溴富集后,再将得到的溶液用稀硫酸酸化,用有机溶剂萃取溴单质。发生反应,:,一,二,(2)SO,2,吸收法,:,用空气吹出的溴和大量的空气混合在一起,不易分离,用还原剂,SO,2,吸收后,再用氯气氧化,HBr,即得到溴单质。,一,二,二、海水提镁,1,.,海水提镁流程图,一,二,2,.,主要化学反应,(1),制备石灰乳。,一,二,3,.,工业生产中平衡原理的应用,(1),沉淀溶解平衡原理的应用。,向海水中加入沉淀剂,Ca,(OH),2,由于,c,(OH,-,),增大,Mg(OH),2,的溶解度小于,Ca,(OH),2,则最大程度地将,Mg,2+,转化为,Mg(OH),2,沉淀。,向,Mg(OH),2,沉淀中加入盐酸,使沉淀溶解平衡右移,Mg(OH),2,溶解。,(2),水解平衡原理的应用。,在,MgCl,2,6H,2,O,脱水变为,MgCl,2,时,由于,MgCl,2,+2H,2,O,Mg(OH),2,+2HCl,水解平衡的存在,提供,HCl,气体环境,增大,c,(,HCl,),抑制了,MgCl,2,的水解,避免了,Mg(OH),2,的生成。,知识点,1,知识点,2,海水提溴,【例题,1,】,全球海水中溴的储量丰富,约占地球溴总储量的,99%,故溴有,“,海洋元素,”,之称,海水中溴含量为,65 mgL,-1,其工业提取法有,:,(1),空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中,使溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到单质溴。该方法涉及的反应有,:,(,写出化学方程式,);,其中反应,和,的氧化剂分别是,、,。,(2),空气吹出,SO,2,吸收法。该方法基本同,(1),只是将吹出的溴用,SO,2,来吸收,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式,:,。,知识点,1,知识点,2,(3),溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度不同的原理来进行的,实验室中萃取用到的实验仪器名称是,下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是,(,填序号,),。,乙醇,四氯化碳,硝酸,解析：,工业提取溴的原理,:,将氯气通入到富含溴离子的海水中,使溴置换出来,然后用某种溶液吸收,再提纯即可。方法,(3),是利用物理方法,用有机溶剂萃取,因为溴易溶于有机溶剂,本题中作为海水中溴的萃取剂的只能是,四氯化碳。,知识点,1,知识点,2,海水提镁,【例题,2,】,海水是一种丰富的资源,工业上从海水中可提取多种物质,广泛应用于生活、生产、科技等方面。下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图。,回答下列问题,:,(1),流程图中操作,a,的名称为,。,(2),工业上从海水中提取的,NaCl,可用来制取纯碱,其简要过程如下,:,向饱和食盐水中先通入气体,A,后通入气体,B,充分反应后过滤得到晶体,C,和滤液,D,将晶体,C,灼烧即可制得纯碱。,知识点,1,知识点,2,气体,A,、,B,是,CO,2,或,NH,3,则气体,A,应是,(,填化学式,),。,滤液,D,中主要含有,NH,4,Cl,、,NaHCO,3,等物质,工业上是向滤液,D,中通入,NH,3,并加入细小食盐颗粒,冷却析出不含有,NaHCO,3,的副产品,NH,4,Cl,晶体,则通入,NH,3,的作用是,。,(3),镁是一种用途很广的金属材料,目前世界上,60%,的镁从海水中提取。,若要验证所得无水,MgCl,2,中不含,NaCl,最简单的操作方法是,。,操作,b,是在,氛围中进行,若在空气中加热,则会生成,Mg(OH),Cl,写出有关反应的化学方程式,:,。,知识点,1,知识点,2,解析：,(1),将海水蒸发结晶得到粗盐,在提取粗盐后的母液中主要含有,Mg,2+,。,(2),先通氨气的原因是氨气易溶于水,CO,2,微溶于水,若先通,CO,2,则影响产率,;,从平衡的角度去分析,通入,NH,3,可以增,OH,-,的浓度,有利于沉淀溶解平衡向生成,NH,4,Cl,的方向进行,将,NaHCO,3,转化为溶解度较大的,Na,2,CO,3,而溶解,提高,NH,4,Cl,的纯度。,(3),Na,+,采用焰色反应来检验最简便,;,氯化氢气体氛围的作用是防止,MgCl,2,的水解。,知识点,1,知识点,2,答案：,(1),蒸发结晶,(,或蒸发,),(2),NH,3,(3),用铂丝蘸取少量固体,置于酒精灯火焰上灼烧,若无黄色火焰产生,则证明所得无水氯化镁晶体中不含氯化钠,(,答焰色反应也可,),氯化氢,MgCl,2,6H,2,O,Mg(OH)Cl+HCl+5H,2,O,1 2 3 4,1,重水,(D,2,O),是重要的核工业原料,下列说法错误的是,(,),A.,氘,(D),原子核外有,1,个电子,B.,1,H,与,D,互称为同位素,C.H,2,O,与,D,2,O,互称为同素异形体,答案：,C,1 2 3 4,2,从海水中提取镁,正确的方法是,(,),解析：,本题要求我们既要知道镁是由电解熔融的氯化镁得到的,还要知道从海水中提取氯化镁的途径及原料的合理使用,即利用海边富有的贝壳资源生产氢氧化钙以变废为宝。,答案：,D,1 2 3 4,3,下列关于海水综合利用的叙述不正确的是,(,),A.,利用空气吹出,SO,2,吸收法从海水中提溴时,直接将海水氯化,然后再进行吹出、吸收可得到溴产品,B.,从海水中提取的重水可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质,C.,盐田法制盐时,所用的盐田一般分成贮水池、蒸发池、结晶池三部分,D.,利用电渗析法、冷冻法制盐,同时也可以得到淡水,解析：,利用空气吹出,SO,2,吸收法从海水中提溴时,氯气氧化溴离子在,pH=3.5,的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前要将海水酸化,A,不正确。,答案：,A,1 2 3 4,4,海水中含有丰富的化学元素,下面是某化工厂从海水中提取,NaCl,、,Mg(,以,MgCl,2,形式存在,),和,Br,2,(,以,NaBr,的形式存在,),及综合利用的生产流程简图,:,1 2 3 4,请回答,:,(1),海水制盐常用的方法是,。,(2)Mg(OH),2,中加入盐酸后,要获得,MgCl,2,6H,2,O,晶体,需要进行的实验操作依次为,。,A.,蒸馏,B.,灼烧,C.,过滤,D.,蒸发,E.,冷却结晶,(3),利用,MgCl,2,6H,2,O,可制得无水氯化镁,应采取的措施是,。,(4),目前工业上主要采用隔膜法电解饱和食盐水,下列关于隔膜电解槽的叙述错误的是,。,A.,隔膜的作用是防止氯气与氢氧化钠、氢气接触而发生反应,B.,电解之前应除去,Ca,2+,、,Mg,2+,以防止电解时生成,Ca,(OH),2,、,Mg(OH),2,堵塞隔膜,C.,阴极产物为氢氧化钠和氢气,D.,电解槽的阳极用金属铁网制成,1 2 3 4,(5),采用,“,空气吹出法,”,由母液提溴时,要经过氯化、吹出、吸收三个过程,常用吸收剂是,SO,2,。在吸收过程中发生反应的化学方程式为,。,解析：,(1),海水制盐的方法有蒸发法,(,盐田法,),、电渗析法、冷冻法等,其中以蒸发法为主。,(2),由溶液中提纯易溶于水的晶体,常用蒸发、冷却结晶的方法。,(3)MgCl,2,6H,2,O,制无水氯化镁,如果直接加热,MgCl,2,6H,2,O,不能得到无水,MgCl,2,应将,MgCl,2,6H,2,O,在干燥的,HCl,气流中加热得无水,MgCl,2,。,(4),隔膜电解槽的阳极用石墨棒制成,阴极为铁网,所以,D,错误。,(5),用,SO,2,作还原剂,使,Br,2,转化为,HBr,再用,Cl,2,将,HBr,氧化得到溴产品。,1 2 3 4,答案：,(1),蒸发法,(,盐田法,),(2)DEC,(3),在,HCl,气流中脱水,防止,MgCl,2,水解,(4)D,(5)SO,2,+Br,2,+2H,2,O,H,2,SO,4,+2HBr,2HBr+Cl,2,2HCl+Br,2,