2022年高中化学第三章自然界中的元素第4节海水中的化学元素学案鲁科版必修.doc

第3章 第4节 海水中的化学元素
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
第3章 第4节 海水中的化学元素
教学目的
1. 了解海水中的常量元素、微量元素的存在和应用，以及对工业生产和高科技领域的潜在价值，认识综合开发利用海水化学资源的重要意义。
2. 认识镁单质的复原性和主要用途。
3. 认识氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性比拟，了解溴单质和溴的化合物的用途。
教学重点、难点：
氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性比拟
知识分析
〔一〕海水——化学元素的宝库
1. 海水中的元素
微量元素：锂、碘、铀。
常量元素：氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟。
2. 氯化钠、锂、碘的重要用途
〔略〕
3. 氯碱工业
〔1〕概念：工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。
〔2〕原料：饱和食盐水
〔3〕原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2 ↑
(4 ) 设备：离子交换膜法电解槽
思考：① 写出电解饱和食盐水的离子方程式
② 粗食盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42-等杂质，不符合电解要求，思考如何除去杂质，使食盐水得到精制？
〔解答：① 2Cl + 2 H20 2OH- + H2↑+ Cl2 ↑；②先参加过量的BaCl2溶液使SO42-完全沉淀，再参加过量的NaOH 溶液除去Fe3+和Mg2+，再加过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+,过滤后，向滤液中参加盐酸调pH为7即可。〕
〔二〕镁和海水提镁
1. 海水提镁的方法
海水提镁大体包括3个环节：〔1〕碱的制取——贝壳高温分解产生CaO,再与水反响得碱。〔2〕Mg2+的浓缩——海水加碱，得氢氧化镁沉淀，将沉淀别离出来，再加盐酸，得到浓的MgCl2溶液。〔3〕Mg的制取——MgCl2溶液经过蒸发、浓缩、枯燥，得到MgCl2固体，电解熔融的MgCl2得到Mg。
2. 镁的性质
〔1〕物理性质：镁是一种银白色金属，密度小于水，熔点较低，硬度较小，有良好的导电、导热性和延展性，与其他金属易构成性能优良的合金。
〔2〕化学性质
①与非金属单质反响
2Mg + O2 2MgO 3Mg + N2 Mg3N2 Mg + Cl2 MgCl2
②与酸反响
镁与非氧化性酸 如稀硫酸、盐酸等反响生成氢气：Mg + 2H+ =Mg2+ + H2 ↑
镁与氧化性酸 如浓硫酸、硝酸等反响，但不生成氢气：
Mg + 2 H2SO4(浓) = MgSO4 + SO2 ↑+ 2H2O
③与某些氧化物反响2Mg + CO2 2MgO + C
说明：〔1〕“二氧化碳不支持燃烧〞的说法不是绝对的。二氧化碳对大多数可燃物是良好的灭火剂，而对于K、 Ca、 Na、 Mg等可燃物那么是助燃剂。
〔2〕小结镁燃烧的几种情况：分别在O2 、 N2 、 CO2 。
思考：镁是活泼的金属，易被氧化，为什么镁又具有抗腐蚀性能？
〔解答：在常温下，镁在空气中与氧气反响，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，故镁有抗腐蚀性能。〕
〔三〕溴和海水提溴
1. 与溴关系密切的一组元素——卤素
溴和氯、碘等元素在原子结构和元素性质方面有一定的相似性，它们在元素周期表中排在同一纵列〔同一族〕里，常一起研究。由于这些元素易形成盐，所以它们被称为卤素〔卤是“成盐〞的意思〕。
2. 溴单质和碘单质的物理性质
〔1〕实验探究溴和碘的物理性质：重点色、态、味及溶解性。
物理性质
溴单质
碘单质
颜色
深红棕色
紫黑色
状态
液体
固体
溶解性 水中
和溶液 酒精中
颜色 四氯化碳中
可溶；橙黄色
难溶；黄褐色
易溶；橙红色
易溶；褐色
易溶；橙红色
易溶；紫红色
此外，碘受热易升华。
〔2〕萃取
实验探究溴水和碘水中参加CCl4的现象
实验说明，用CCl4可以提取溴水中的溴以及碘水中的碘，这种别离方法叫萃取。
利用混合物中一种溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液中提取出来的别离方法叫萃取，萃取所用的仪器是分液漏斗。
小结：① 溴、碘在水中溶解度不大，但易溶于有机溶剂。
② 溴是常温下唯一呈液态的非金属，保存时应盛放在棕色、磨砂玻璃塞、细口瓶中，通常还参加少量水，形成水封，减少挥发。
③碘易升华，遇淀粉变蓝，这是碘的特性。
3. 氯、溴、碘单质氧化性的强弱
实验探究氯、溴、碘氧化性的强、弱:
实验工程
实验操作
实验现象
实验结论
氯置换溴
将少量氯水参加盛有NaBr溶液的试管中
溶液由无色变为橙黄色
氯可以置换出溴
Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2
氯置换碘
将少量氯水参加盛有KI溶液的试管中
溶液由无色变为褐色
氯可以置换碘
Cl2+2KI=2KCl+I2
溴置换碘
将少量溴水参加盛有KI溶液的试管中
溶液由无色变为褐色
溴可以置换碘
Br2+2KI=2NaBr+I2
结论
氯、溴、碘的氧化性：Cl2>Br2>I2;复原性：Cl-<Br-<I-
有益补充：① 碘的氧化性较弱，遇变价金属得低价化合物。如碘与铁反响生成FeI2
② 氯、溴、碘的单质都能与H2反响，生成HX;HCl、HBr、HI都易溶于水，且都是强酸。
③ 氯、溴、碘的单质都能与水反响：X2＋H2O=HX+HXO,但反响程度依次减弱。
④ AgBr为浅黄色难溶物；AgI为黄色难溶物。二者见光都易分解。
4. 海水提溴与海洋的综合利用
〔1〕海水提溴：溴单质的氧化性介于氯和碘之间，因此海水提溴可以选取氯气作氧化剂。大体分为三个步骤：
浓缩 海水中的Br-的浓度很小，大约0.067g/L,海水晒盐剩下的苦卤中的Br-浓度较大，可作提取溴的原料。
氧化 向苦卤中通入氯气。Cl2+2Br－=2Cl－+Br2
提取 向溶有溴的苦卤中鼓入热空气或水蒸气，使溴挥发而别离出来。
溴的用途很广泛。
〔2〕海水的综合利用
目前，我国海水资源的综合利用，以及从海水中直接提取溴、钾等还处在开展中，海水中大量的宝藏还有待于进一步开发，随着科学技术的进步，我国海水资源的开发和利用，必将为我国的经济建设提供越来越多的重要物质。
【典型例题】
[例1]铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装饰材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等，以下与这些用途无关的性质是〔 〕
A 不易生锈 B 导电性好 C 密度小 D 强度高
[答案]：B
[解析]： 建筑装饰材料属于长期使用的材料，其不易生锈、密度小；
强度高等性质有利于建筑物的长久平安使用。但建筑材料
没有必要要求导电性好，相反，建筑装潢材料导电性好不
利于建筑物的平安使用，因为它导致建筑物遭雷击。
[点评]此题是引导学生关注生活、生产实际，从化学视角解释生活现象，真正做到学以致用，一般这样的试题涉及化学知识较简单，要仔细分析，大胆作答。
[例2]向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中，通入一定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到的固体剩余物质的组成可能是〔 〕
A NaCl、Na2SO4 B NaCl、NaBr、Na2SO4
C NaCl、Na2SO4、I2 D NaCl、NaI、Na2SO4
[答案]AB
[解析]：Cl2 + 2Br- = 2Cl- +Br2;
Br2 + 2I- = 2Br- +I2 ;
H2O+ I2 +SO32- = 2I- + SO42-+ 2H+;
所以氧化性Cl2 > Br2>I2>SO42- ;复原性：SO32- >I- >Br- >Cl-。
在向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中，先通入一定量氯气，
后又将溶液蒸干并充分灼烧的过程中，复原剂被氧化的先后顺序是Na2SO3、NaI、NaBr，至于具体反响到哪一种物质，要取决于Cl2的用量。
[点评]一种氧化剂同时与几种复原剂相遇时，复原性强的首先被氧化；这是氧化复原反响的规律。此外，“复原剂的复原性强于复原产物〞，这也是重要反响规律。掌握好这些根本规律，是解决氧化复原反响问题的前提。
[例3]某无色气体可能含有HCl、 HBr 、SO2 、CO2 中的一种或几种。将气体通入到适量氯水中，恰好完全反响，不再剩余气体。将所得的无色溶液分装在两个试管中，分别参加酸化的AgNO3 溶液和酸化的BaCl2溶液，均产生白色沉淀。那么以下判断正确的选项是〔 〕
A原气体中一定有SO2 ,一定无HBr B 原气体中可能有SO2
C 原气体中一定有HCl D 不能确定有无HCl,但一定无CO2
[答案]AD
[解析]将气体通入氯水中无气体剩余，说明一定无CO2 ;所得溶液无色，说明无HBr(溴水为橙黄色)；再参加AgNO3溶液和BaCl2均得白色沉淀，说明含SO2 〔因为SO2+Cl2+2H2O=H2SO4 +2HCl〕，至于HCl气体那么无法判断。
[点评]此题考查元素化合物知识，重要的是熟悉氯水的氧化性，熟悉相关的反响规律，还要明确相关物质的转化关系，这是分析问题的根底。
[例4]有甲、乙、丙、丁四个集气瓶中分别装有Cl2、H2、HCl、HBr中的一种气体，如果甲、丁两瓶气体混合后见光会发生爆炸；如果甲、乙两瓶混合后，瓶壁上可见暗红色小液滴。试判断甲、乙、丙、丁四瓶中的气体各是什么：甲_________;乙________;丙__________;丁_________。
[答案]甲 Cl2; 乙 HBr ; 丙HCl ; 丁 H2
[解析]甲、丁混合见光爆炸，说明是H2和Cl2；又知甲、乙混合生成暗红色液滴，说明是Cl2和HBr;综上首先判断甲为Cl2，丁为H2,乙为HBr,剩余的丙为HCl。
[点评]解推断题只要抓住题目的突破口，然后“顺藤摸瓜〞，问题就可以一一解决。此题的关键是由甲、丁现象和甲、乙现象先判断出甲为Cl2,然后由此逐一推断出丁、乙、丙。