2019-2020年高中化學 第1章 第2節(jié) 化學計量在實驗中的應用 復習課教案 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中化學 第1章 第2節(jié) 化學計量在實驗中的應用 復習課教案 新人教版必修1從容說課 本節(jié)課是復習課，主要為第一章第一節(jié)、第二節(jié)內(nèi)容。要求通過復習使學生能夠進一步掌握實驗中常見的基本操作和定量計算在化學實驗中的應用。在教師的引導下，培養(yǎng)學生的歸納能力，比較能力，舉一反三能力。通過典型例題的分析，教給學生分析問題、解決問題的方法，為學生的發(fā)展打下基礎(chǔ)。通過活動與探究，培養(yǎng)學生的探究能力、創(chuàng)新能力。三維目標知識與技能1.掌握混合物的分離與離子的檢驗。2.通過一定物質(zhì)的量濃度溶液配制掌握有關(guān)物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度等概念。過程與方法1.通過典型例題的分析、學習，掌握分析問題、解決問題的方法。2.探究與活動：通過復習，了解探究過程的意義和方法，培養(yǎng)從形象思維到抽象思維的能力。情感、態(tài)度與價值觀1.通過復習，進一步培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。2.樹立正確的人生觀、價值觀：熱愛科學、熱愛社會、關(guān)注生活。教學重點 歸納能力、比較能力的培養(yǎng)。教學難點 培養(yǎng)舉一反三的能力，培養(yǎng)發(fā)散思維、創(chuàng)新思維的能力。教具準備 實物投影儀、多媒體課件課時安排課時教學過程導入新課 師：前幾節(jié)課我們學習了化學實驗的基本方法和化學計量在化學實驗中的應用，這節(jié)課我們就來應用這些知識解決一些具體問題。板書復習課一、混合物的分離和提純多媒體展示（例1）已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于質(zhì)量分數(shù)大于或等于98%的硫酸，而乙不溶?，F(xiàn)有一份甲和乙的混合物樣品，通過實驗進行分離，可得到固體甲。（實驗中使用的過濾器是用于過濾強酸液體的耐酸過濾器）請?zhí)顚懕碇锌崭?，完成由上述混合物得到固體甲的實驗設(shè)計。序號實驗步驟簡述實驗操作(不必敘述如何組裝實驗裝置)溶解將混合物放入燒杯中，加入98%H2SO4，充分攪拌直到固體不再溶解洗滌沉淀檢驗沉淀是否洗凈 生：思考、討論用實物投影儀投出學生解答情況 師：（分析）根據(jù)題給的信息：甲和乙都不溶于水，故不能用水來分離甲、乙兩物質(zhì)；甲溶于濃硫酸而乙不溶，可以用濃硫酸作溶劑將甲、乙進行溶解后過濾分離。但要注意甲溶于濃硫酸后要想得到固體甲，須利用甲不溶于水的性質(zhì)稀釋濃硫酸得到固體甲，但將濃硫酸稀釋時，要注意將濃硫酸慢慢加入水中。解答：序號實驗步驟簡述實驗操作(不必敘述如何裝實驗裝置)過濾將燒杯中物質(zhì)倒入耐酸過濾器中，過濾得濾液析出沉淀將濾液沿燒杯壁慢慢倒入足量水中，不斷攪拌，至析出全部固體過濾將此燒杯中的物質(zhì)倒入過濾器中，過濾，得固體用蒸餾水沖洗濾紙上固體若干次，至洗凈取新得到洗出液少許，滴入用鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則表明已洗凈 師：（小結(jié)）過濾操作是化學實驗中的基本操作之一，利用該操作分離的是易溶于水和難溶于水的固體物質(zhì)，可是本題卻賦予一個新的情境，一種物質(zhì)易溶于濃硫酸而一種物質(zhì)不溶，不管怎么變，其基本操作方法卻是一樣的。多媒體展示（例2）現(xiàn)有一瓶物質(zhì)甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性質(zhì)如下：物質(zhì)分子式熔點/沸點/密度/gcm-3水中溶解性甲C3H6O2-9857.50.93可溶乙C4H8O2-84770.90可溶 據(jù)此，將甲和乙互相分離的最佳方法是_。采用此法分離時，所需的儀器有_。在操作中要注意_問題。 生：思考討論 生：可采用蒸餾的方法。主要儀器有：蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、接受器、錐形瓶、鐵架臺等。注意溫度的控制。注意冷凝水的流向 師：分析甲和乙的各項物理性質(zhì)：熔點相差不大，密度相差不大，易溶于水，相比之下，沸點差距最大，所以最佳分離方法應采用蒸餾法。 師：對于給出的圖表，我們要學會分析圖表的數(shù)據(jù)。有時僅需要數(shù)據(jù)的比較，有時還需要將給出的數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚?。在解決具體問題時，要針對題設(shè)情景進行準確的分析和判斷。多媒體展示（例3）乙醚是一種常用的有機萃取劑，利用它可以萃取出多種溶解在水中的有機物?，F(xiàn)在小明在分液漏斗中用乙醚萃取水溶液里的某物質(zhì)時，靜置分層后，他不知道哪一層液體是“水層”，你能幫他進行判斷嗎？ 生：思考討論。 生：查一查乙醚的密度和水的密度，比較后即可知道哪一層是水層。 師：很好。但在實驗中如何用實驗進行驗證？ 生：向分液漏斗中繼續(xù)加入水，看看水到哪層。 師：繼續(xù)加水，可能會加大有機物在水中的溶解度，這樣會引起有機物的損失。同時也會增加分液時操作的復雜性。這樣做不符合化學實驗的基本要求。想一想我們在檢驗物質(zhì)前的操作是什么，是先取少量的試樣。 生：取一支小試管，打開分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體，在其中加入少量水，如果加水后試管中的液體不分層，說明分液漏斗中下層是水層，反之，則上層是水層。 師：很好。我想通過這幾個練習請同學們小結(jié)一下我們學過的混合物的分離和提純方法有哪些，這些方法分別適用于分離和提純哪類物質(zhì)。板書一、混合物的分離和提純多媒體展示分離和提純的方法分離的物質(zhì)應用舉例過濾從液體中分離出不溶的固體物質(zhì)除去粗鹽中的泥沙蒸發(fā)蒸餾萃取 生：小結(jié)實物投影學生回答情況多媒體展示（例4）某中學學習小組在幫助老師整理實驗室中的化學試劑時，發(fā)現(xiàn)一盛有無色溶液的試劑瓶，標簽破損(如右圖)，請你根據(jù)已掌握的知識，對該試劑可能是什么物質(zhì)的溶液作出猜想，并設(shè)計實驗驗證。猜想：這種試劑可能是：_。實驗驗證：_。 生：思考討論 生：取少量該溶液加入試管中，向其中加入稀鹽酸。若產(chǎn)生無色、無味的氣體，則原溶液是Na2CO3溶液。若產(chǎn)生無色、有刺激性氣味的氣體，則原溶液是Na2SO3溶液。若無明顯現(xiàn)象出現(xiàn)，則說明為Na2SO4溶液。板書二、離子的檢驗 師：物質(zhì)的檢驗要依據(jù)物質(zhì)的特殊性質(zhì)和特征反應，選擇適當?shù)脑噭┖头椒ǎ瑴蚀_觀察反應中的明顯現(xiàn)象，如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產(chǎn)生及氣味、火焰的顏色等進行判斷、推理。多媒體展示（例5）只給出下列甲中和乙中對應的量，可以組成一個與物質(zhì)的量有關(guān)的公式的是_。甲物質(zhì)粒子數(shù)標準狀況氣體摩爾體積固體體積非標準狀況物質(zhì)質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量百分比濃度乙阿伏加德羅常數(shù)標準狀況下氣體體積固體密度物質(zhì)的摩爾質(zhì)量溶液體積 生：思考討論 生：中可以。物質(zhì)的粒子數(shù)除以阿伏加德羅常數(shù)就是物質(zhì)的量。中可以。標準狀況下氣體體積除以氣體摩爾體積就是物質(zhì)的量。中可以。物質(zhì)的質(zhì)量除以摩爾質(zhì)量即為物質(zhì)的量。 師：甲和乙中對應的量組成的公式依次為：N=nNA；V=nV0；m=V；m=nM；m（溶質(zhì)）= w（溶質(zhì)）V。與物質(zhì)的量有關(guān)的是。多媒體展示（例6）某工廠采用硫酸和氫氟酸的溶液作為礦物中稀有元素的萃取液，生產(chǎn)要求該萃取液中硫酸的濃度為3 molL-1，氫氟酸的濃度為8 molL-1。現(xiàn)有一批回收酸液共400 L，經(jīng)測定其中氫氟酸濃度為12 molL-1，硫酸的濃度為1 molL-1?，F(xiàn)要用此回收酸液配制上述萃取液，400 L回收酸液經(jīng)稀釋可以得到_L 8 molL-1的氫氟酸，在400 L回收酸液中加入_L密度為1.84 gcm-3、濃度為98%的濃硫酸，才能得到符合要求的萃取液。 生：思考討論 生：求氫氟酸的體積可以根據(jù)稀釋定律cV=cV來做。求出氫氟酸體積后，根據(jù)它的體積求出濃硫酸的體積。 師：設(shè)稀釋后溶液體積為V，根據(jù)稀釋定律cV=cV可求得V=cV/ c=400 L12 molL-1/8 molL-1=600 L。又設(shè)需加濃硫酸的體積為V，根據(jù)硫酸的物質(zhì)的量守恒，則可求出濃硫酸的體積為76.1 L。溶液的稀釋或混合過程中，“溶質(zhì)”是個關(guān)鍵?？筛鶕?jù)溶質(zhì)的物質(zhì)的量守恒來進行計算。板書三、物質(zhì)的量及物質(zhì)的量濃度 師：如果你是工廠的實驗員，在計算出以上數(shù)據(jù)后，你該進行哪些操作呢？ 生：將400 L回收液加水至600 L，然后再加入76.1 mL的濃硫酸。先加入76.1 mL的濃硫酸，然后再稀釋至600 L。 師：這兩種方案哪一種好呢？ 生：第二種，因為第一種方案先加水至600 L后再加濃硫酸使得溶液的體積大于600 L。 師：很好，在配制溶液時，我們得到的是溶液的體積，而不是水的體積。 師：通過以上兩種例子，請同學們自己小結(jié)：物質(zhì)的量與粒子的數(shù)目、質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如何？在配制一定物質(zhì)的量濃度溶液時，需要哪些儀器？進行哪些操作？ 生： 在配制一定物質(zhì)的量濃度溶液時，需要容量瓶、膠頭滴管、燒杯、托盤天平、玻璃棒、量筒、藥匙等儀器。操作步驟可為：算、量、溶、移、定、搖六字。 師：小明同學在實驗室中用濃硫酸來配制一定物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。下面是他的操作錄像，請同學們認真觀察，看看他做的實驗有無不當之處，不當操作會引起哪些誤差呢？播放多媒體課件某同學用濃硫酸配制一定物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。 生：濃硫酸不能在量筒中稀釋。應將濃硫酸加入水中而不應將水加入濃硫酸中。量筒中的濃硫酸不要洗滌至小燒杯中。稀釋后的濃硫酸應冷卻后再移入容量瓶。移液的玻璃棒應伸在容量瓶的刻度線下。最后定容時應用膠頭滴管。當溶液體積超過刻度線時，不能將溶液倒出，而應重新配制。搖勻后，如果液面低于刻度線不能再加水至刻度線。視線應與刻度線平齊。課堂小結(jié) 化學實驗以它獨特的功能和魅力在化學的發(fā)展和學習過程中發(fā)揮著不可替代的作用，吸引著無數(shù)學子為其廢寢忘食，激發(fā)著莘莘學子學習化學的不盡興趣。但化學實驗又具有一定的危險性、毒性、腐蝕性、爆炸性無一不危及著化學工作者和學生的安全，要求我們時時注意。 我們在做化學實驗時要注意一進入實驗室就知道自己是做什么來了，應該怎樣做，準備怎樣做，（新的想法合理嗎？請示老師了嗎？得到批準了嗎？）養(yǎng)成良好的實驗紀律和實驗習慣，形成優(yōu)良的實驗品質(zhì)。板書設(shè)計一、混合物的分離和提純二、離子的檢驗三、物質(zhì)的量及物質(zhì)的量濃度活動與探究1.在配制一定量的物質(zhì)的量濃度溶液時，下列操作使得到的溶液濃度偏高、偏低，還是不變？（1）用量筒取液態(tài)溶質(zhì)，讀數(shù)時俯視量筒，所配制溶液濃度_。（2）將取樣品的藥匙用水洗滌，洗滌液倒入容量瓶，所配溶液濃度_。（3）定容搖勻后，有少量溶液外流，所配溶液濃度_。2.實驗室里需用480 mL的硫酸銅溶液，現(xiàn)選取500 mL容量瓶進行配制，以下操作正確的是（ ）A.稱取7.68 g硫酸銅，加入500 mL水B.稱取12.0 g膽礬配成500 mL溶液C.稱取8.0 g硫酸銅，加入500 mL水D.稱取12.5 g膽礬配成500 mL溶液隨堂練習1.某實驗小組只領(lǐng)取下列儀器(或用品)：鐵架臺(帶鐵夾、鐵圈)、三腳架、石棉網(wǎng)、燒杯、漏斗、分液漏斗、酒精燈、玻璃棒、量筒、蒸發(fā)皿、圓底燒瓶、火柴。只應用上述儀器用品，不能進行的實驗操作是（ ）A.蒸發(fā) B.萃取 C.過濾 D.蒸餾答案:CD2.以NA表示阿伏加德羅常數(shù)，下列說法中不正確的是（ ）A.171 g硫酸鋁中含1.5NA個 B.0.1 mol OH-含NA個電子C.1.8 g水中含NA個中子 D. 24 g臭氧中含NA個氧原子答案:CD3.(經(jīng)典回放)設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)，下列說法正確的是（ ）A.1 mol氮氣中有2NA個氮原子B.14 g氮氣中含NA個氮原子(氮的相對原子質(zhì)量為14)C.2 L 0.3 molL-Na2SO4溶液中含0.6NA個NaD.18 g水中所含的電子數(shù)為8NA答案:AB4.在反應X+2Y=R+2M中，已知R和M的摩爾質(zhì)量之比為229，當1.6 g X與Y完全反應后，生成4.4 g R，則此反應中Y和M的質(zhì)量之比為（ ）A.169 B.239 C.329 D.469答案:A5.(經(jīng)典回放)等體積硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鈉溶液分別與足量的氯化鋇溶液反應。若生成的硫酸鋇沉淀的質(zhì)量比為123，則三種硫酸鹽溶液的物質(zhì)的量濃度比為（ ）A.123 B.169 C.133 D.136答案:B備課資料常見化學危險品貯存通則1.主題內(nèi)容與適用范圍本標準規(guī)定了常用化學危險品（以下簡稱化學危險品）貯存的基本要求。本標準適用于常用化學危險品（以下簡稱化學危險品）出、入庫，貯存及養(yǎng)護。2.引用標準GB 190 危險貨物包裝標志GB 13690 常用危險化學品的分類及標志GB J16 建筑設(shè)計防火規(guī)范3.定義3.1 隔離貯存segregated storage在同一房間或同一區(qū)域內(nèi)，不同的物料之間分開一定的距離，非禁忌物料間用通道保持空間的貯存方式。3.2 隔開貯存cut-off storage在同一建筑或同一區(qū)域內(nèi)，用隔板或墻，將其與禁忌物料分離開的貯存方式。3.3 分離貯存detached storage在不同的建筑物或遠離所有建筑的外部區(qū)域內(nèi)的貯存方式。3.4 禁忌物料incinpatible inaterals化學性質(zhì)相抵觸或滅火方法不同的化學物料。4.化學危險品貯存的基本要求4.1 貯存化學危險品必須遵照國家法律、法規(guī)和其他有關(guān)的規(guī)定。4.2 化學危險品必須貯存在經(jīng)公安部門批準設(shè)置的專門的化學危險品倉庫中，經(jīng)銷部門自管倉庫貯存化學危險品及貯存數(shù)量必須經(jīng)公安部門批準。未經(jīng)批準不得隨意設(shè)置化學危險品貯存?zhèn)}庫。4.3 化學危險品露天堆放，應符合防火、防爆的安全要求，爆炸物品、一級易燃物品、遇濕燃燒物品、劇毒物品不得露天堆放。4.4 貯存化學危險品的倉庫必須配備有專業(yè)知識的技術(shù)人員，其庫房及場所應設(shè)專人管理，管理人員必須配備可靠的個人安全防護用品。4.5 化學危險品按GB 13690的規(guī)定分為八類：a.爆炸品；（國家技術(shù)監(jiān)督局1995-07-26批準1996-02-01實施）b.壓縮氣體和液化氣體；c.易燃液體；d.易燃固體、自燃物品和遇濕易燃物品；e.氧化劑和有機過氧化物；f.毒害品；g.放射性物品；h.腐蝕品。4.6 標志貯存的化學危險品應有明顯的標志，標志應符合GB 190的規(guī)定。同一區(qū)域貯存兩種或兩種以上不同級別的危險品時，應按最高等級危險物品的性能標志。4.7 貯存方式 化學危險品貯存方式分為三種：a.隔離貯存；b.隔開貯存；c.分離貯存。4.8 根據(jù)危險品性能分區(qū)、分類、分庫貯存。各類危險品不得與禁忌物料混合貯存，禁忌物料配置見附錄A（參考件）。4.9 貯存化學危險品的建筑物、區(qū)域內(nèi)嚴禁吸煙和使用明火。5.貯存場所的要求5.1 貯存化學危險品的建筑物不得有地下室或其他地下建筑，其耐火等級、層數(shù)、占地面積、安全疏散和防火間距，應符合國家有關(guān)規(guī)定。5.2 貯存地點及建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)置，除了應符合國家的有關(guān)規(guī)定外，還應考慮對周圍環(huán)境和居民的影響。5.3 貯存場所的電氣安裝5.3.1 化學危險品貯存建筑物、場所消防用電設(shè)備應能充分滿足消防用電的需要，并符合GBJ16第十章第一節(jié)的有關(guān)規(guī)定。5.3.2 化學危險品貯存區(qū)域或建筑物內(nèi)輸配電線路、燈具、火災事故照明和疏散指示標志，都應符合安全要求。5.3.3 貯存易燃、易爆化學危險品的建筑，必須安裝避雷設(shè)備。5.4 貯存場所通風或溫度調(diào)節(jié)5.4.1 貯存化學危險品的建筑必須安裝通風設(shè)備，并注意設(shè)備的防護措施。5.4.2 貯存化學危險品的建筑通、排風系統(tǒng)應設(shè)有導除靜電的接地裝置。5.4.3 通風管應采用非燃燒材料制作。5.4.4 通風管道不宜穿過防火墻等防火分隔物，如必須穿過時應用非燃燒材料分隔。5.4.5 貯存化學危險品建筑采暖的熱煤溫度不應過高，熱水采暖不應超過80 ，不得使用蒸汽采暖和機械采暖。5.4.6 采暖管道和設(shè)備的保溫材料，必須采用非燃燒材料。6.貯存安排及貯存量限制6.1 化學危險品貯存安排取決于化學危險品分類、分項、容器類型、貯存方式和消防的要求。6.2 貯存量及貯存安排見下表。貯存類別露天貯存隔離貯存隔開貯存分離貯存貯存要求平均單位面積貯存量/t/m21.01.50.50.70.7單一貯存區(qū)最大貯量/t2 0002 400200300200300400600垛距限制/m20.30.50.30.50.30.5通道寬度/m4612125墻距寬度/m20.30.50.30.50.30.5與禁忌品距離/m10不得同庫貯存不得同庫貯存710 6.3 遇火、遇熱、遇潮能引起燃燒、爆炸或發(fā)生化學反應，產(chǎn)生有毒氣體的化學危險品不得在露天或在潮濕、積水的建筑物中貯存。6.4 受日光照射能發(fā)生化學反應引起燃燒、爆炸、分解、化合或能產(chǎn)生有毒氣體的化學危險品應貯存在一級建筑物中。其包裝應采取避光措施。6.5 爆炸物品不準和其他類物品同貯，必須單獨隔離限量貯存，倉庫不準建在城鎮(zhèn)，還應與周圍建筑、交通干道、輸電線路保持一定安全距離。6.6 壓縮氣體和液化氣體必須與爆炸物品、氧化劑、易燃物品、自燃物品、腐蝕性物品隔離貯存。易燃氣體不得與助燃氣體、劇毒氣體同貯；氧氣不得與油脂混合貯存，盛裝液化氣體的容器屬壓力容器的，必須有壓力表、安全閥、緊急切斷裝置，并定期檢查，不得超裝。6.7 易燃液體、遇濕易燃物品、易燃固體不得與氧化劑混合貯存，具有還原性氧化劑應單獨存放。6.8 有毒物品應貯存在陰涼、通風、干燥的場所，不要露天存放，不要接近酸類物質(zhì)。6.9 腐蝕性物品，包裝必須嚴密，不允許泄漏，嚴禁與液化氣體和其他物品共存。7.化學危險品的養(yǎng)護7.1 化學危險品入庫時，應嚴格檢驗物品質(zhì)量、數(shù)量、包裝情況、有無泄漏。7.2 化學危險品入庫后應采取適當?shù)酿B(yǎng)護措施，在貯存期內(nèi)，定期檢查，發(fā)現(xiàn)其品質(zhì)變化、包裝破損、滲漏、穩(wěn)定劑短缺等，應及時處理。7.3 庫房溫度、濕度應嚴格控制、經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)變化及時調(diào)整。8.化學危險品出入庫管理8.1 貯存化學危險品的倉庫，必須建立嚴格的出入庫管理制度。 8.2 化學危險品出入庫前均應按合同進行檢查驗收、登記、驗收內(nèi)容包括：a.數(shù)量；b.包裝；c.危險標志。經(jīng)核對后方可入庫、出庫，當物品性質(zhì)未弄清時不得入庫。8.3 進入化學危險品貯存區(qū)域的人員、機動車輛和作業(yè)車輛，必須采取防火措施。8.4 裝卸、搬運化學危險品時應按有關(guān)規(guī)定進行，做到輕裝、輕卸。嚴禁摔、碰、撞、擊、拖拉、傾倒和滾動。8.5 裝卸對人身有毒害及腐蝕性的物品時，操作人員應根據(jù)危險性，穿戴相應的防護用品。8.6 不得用同一車輛運輸互為禁忌的物料。8.7 修補、換裝、清掃、裝卸易燃、易爆物料時，應使用不產(chǎn)生火花的銅制、合金制或其他工具。9.消防措施9.1 根據(jù)危險品特性和倉庫條件，必須配置相應的消防設(shè)備、設(shè)施和滅火藥劑。并配備經(jīng)過培訓的兼職和專職的消防人員。9.2 貯存化學危險品建筑物內(nèi)應根據(jù)倉庫條件安裝自動監(jiān)測和火災報警系統(tǒng)。9.3 貯存化學危險品的建筑物內(nèi)，如條件允許，應安裝滅火噴淋系統(tǒng)（遇水燃燒化學危險品，不可用水撲救的火災除外），其噴淋強度和供水時間如下：噴淋強度 15 L /（minm2）；持續(xù)時間 90 min。10.廢棄物處理10.1 禁止在化學危險品貯存區(qū)域內(nèi)堆積可燃廢棄物品。10.2 泄漏或滲漏危險品的包裝容器應迅速移至安全區(qū)域。10.3 按化學危險品特性，用化學的或物理的方法處理廢棄物品，不得任意拋棄、污染環(huán)境。11.人員培訓11.1 倉庫工作人員應進行培訓，經(jīng)考核合格后持證上崗。11.2 對化學危險品的裝卸人員進行必要的教育，使其按照有關(guān)規(guī)定進行操作。11.3 倉庫的消防人員除了具有一般消防知識之外，還應進行在危險品倉庫工作的專門培訓，使其熟悉各區(qū)域貯存的化學危險品種類、特性、貯存地點、事故的處理程序及方法。常用危險化學品標志底色：橙紅色圖形：正在爆炸的炸彈（黑色）文字：黑色標志1 爆炸品標志底色：正紅色圖形：火焰（黑色或白色）文字：黑色或白色標志2 易燃氣體標志底色：綠色圖形：氣瓶（黑色或白色）文字：黑色或白色標志3 不燃氣體標志底色：白色圖形：骷髏頭和交叉骨形（黑色）文字：黑色標志4 有毒氣體標志底色：紅色圖形：火焰（黑色或白色）文字：黑色或白色標志5 易燃液體標志底色：紅白相間的垂直寬條（紅7、白6）圖形：火焰（黑色）文字：黑色標志6 易燃固體標志底色：上半部白色圖形：火焰（黑色或白色）文字：黑色或白色標志7 自燃物品標志底色：藍色，下半部紅色圖形：火焰（黑色）文字：黑色標志8 遇濕易燃物品標志底色：檸檬黃色圖形：從圓圈中冒出的火焰（黑色）文字：黑色標志9 氧化劑標志底色：檸檬黃色圖形：從圓圈中冒出的火焰（黑色）文字：黑色標志10 有機過氧化物標志底色：白色圖形：骷髏頭和交叉骨形（黑色）文字：黑色標志11 有毒品標志底色：白色圖形：骷髏頭和交叉骨形（黑色）文字：黑色標志12 劇毒品標志底色：白色圖形：上半部三葉形（黑色）下半部白色下半部兩條垂直的紅色寬條文字：黑色標志13 一級放射性物品標志底色：上半部黃色圖形：上半部三葉形（黑色）下半部一條垂直的紅色寬條文字：黑色標志14 二級放射性物品標志底色：上半部黃色下半部白色圖形：上半部三葉形（黑色）下半部三條垂直的紅色寬條文字：黑色標志15 三級放射性物品標志底色：上半部白色 下半部黑色 圖形：上半部兩個試管中液體分別向 金屬板和手上滴落（黑色） 文字：（下半部）白色標志16 腐蝕品標志副標志底色：橙紅色圖形：正在爆炸的炸彈（黑色）文字：黑色標志17 爆炸品標志底色：紅色圖形：火焰（黑色）文字：黑色或白色標志18 易燃氣體標志底色：綠色圖形：氣瓶（黑色或白色）文字：黑色標志19 不燃氣體標志底色：白色圖形：骷髏頭和交叉骨形（黑色）文字：黑色標志20 有毒氣體標志底色：紅色圖形：火焰（黑色）文字：黑色標志21 易燃液體標志底色：紅白相間的垂直寬條（紅7、白6）圖形：火焰（黑色）文字：黑色標志22 易燃固體標志底色：上半部白色，下半部紅色圖形：火焰（黑色）文字：黑色或白色標志23 自燃物品標志底色：藍色圖形：火焰（黑色）文字：黑色標志24 遇濕易燃物品標志底色：檸檬黃色圖形：從圓圈中冒出的火焰（黑色）文字：黑色標志25 氧化劑標志底色：白色圖形：骷髏頭和交叉骨形（黑色）文字：黑色標志26 有毒品標志底色：上半部白色，下半部黑色圖形：上半部兩個試管中液體分別向金屬板和手上滴落（黑色）文字：（下半部）白色標志27 腐蝕品標志海水的化學組成和特性 化學海洋學是用化學的原理和方法解決海洋中有關(guān)問題的科學，其基本內(nèi)容就是研究海水的化學組成和特性，包括發(fā)生在海水中的各種均相化學過程、海水與大氣界面上的各種氣液界面化學過程以及海水與沉積物、懸浮顆粒等固液界面上的化學過程。 1872年“挑戰(zhàn)者號”進行了首次大規(guī)模海洋科學調(diào)查。在這次調(diào)查中首次測定了海水的化學組成。20世紀以來，分析化學以及海水采樣技術(shù)的快速進步，給化學海洋學的發(fā)展帶來極大的推動力，化學海洋學在20世紀獲得迅速發(fā)展。 化學海洋學是海洋科學的一個重要分支。它為海洋科學其他方向的發(fā)展提供了化學的基礎(chǔ)，也和它們結(jié)合形成了新的研究方向和新興學科。如研究海洋環(huán)流、水團等需要利用示蹤方法跟蹤海水的運動，海水化學成分的分析也有助于確定其運動和來源；生物海洋學研究海洋初級生產(chǎn)力必須借助化學手段；化學海洋學對海洋沉積和海水底質(zhì)的物質(zhì)交換研究，則是海洋地質(zhì)學的重要組成部分。1.海水的化學組成 海水是一種非常復雜的多組分水溶液，海水中各種元素都以一定的物理化學形態(tài)存在。在海水中銅的存在形式較為復雜，大部分是以有機絡合物形式存在的。在自由離子中僅有一小部分以二價正離子形式存在，大部分都是以負離子絡合物出現(xiàn)。自由銅離子僅占全部溶解銅的一小部分。海水中有含量極為豐富的鈉，但其化學行為非常簡單，它幾乎全部以Na+形式存在。 海水中溶解的有機物十分復雜，主要是一種叫做“海洋腐殖質(zhì)”的物質(zhì)，它的性質(zhì)與土壤中植被分解生成的腐殖酸和富敏酸類似。海洋腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)還沒有完全確定，但是它與金屬能形成強絡合物。 海水中的成分可以劃分為五類：1.主要成分(大量、常量元素)：指海水中濃度大于110-6 mg/kg的成分。屬于此類的有陽離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Sr2+五種，陰離子有Cl-、Br-、（），F(xiàn)-五種，還有以分子形式存在的H3BO3，其總和占海水鹽分的99.9。所以稱為主要成分。由于這些成分在海水中的含量較大，各成分的濃度比例近似恒定，生物活動和總鹽度變化對其影響都不大，所以稱為保守元素。海水中的Si含量有時也大于1 mg/kg，但是由于其濃度受生物活動影響較大，性質(zhì)不穩(wěn)定，屬于非保守元素，因此討論主要成分時不包括Si。2.溶于海水的氣體成分，如氧、氮及惰性氣體等。3.營養(yǎng)元素(營養(yǎng)鹽、生源元素)：主要是與海洋植物生長有關(guān)的元素，通常是指N、P及Si等。這些元素在海水中的含量經(jīng)常受到植物活動的影響，其含量很低時，會限制植物的正常生長，所以這些元素對生物有重要意義。4.微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營養(yǎng)元素者。5.海水中的有機物質(zhì)：如氨基酸、腐殖質(zhì)、葉綠素等。2.海水的主要成分一、性質(zhì)與溶存形式海水中溶解有各種鹽分，海水鹽分的成因是一個復雜的問題，與地球的起源、海洋的形成及演變過程有關(guān)。一般認為鹽分主要來源于地殼巖石風化產(chǎn)物及火山噴出物。另外，全球的河流每年向海洋輸送5.51015g溶解鹽，這也是海水鹽分來源之一。從其來源看，海水中似乎應該含有地球上的所有元素，但是，由于分析水平所限，目前已經(jīng)測定的僅有80多種。現(xiàn)將其中重要的一些元素列于下表中。海水中最重要的溶解元素的化學形態(tài)和濃度元素平均濃度范圍單位（每kg海水）主要存在形態(tài)Li174gLi+B4.5mgH3BO3C27.62430mg，N4201630gF1.3mgF-，MgF+Na10.77gNa+Mg1.29gMg2+Al540101200ngAl，Al(OH)3Si2.80.025mgH4SiO4P700.1110g，MgHPO4S0.904g，MgSO4Cl19.354gCl-K0.399gK+Ca0.412gCa2+Mn145200ngMn2+，MnCl+Fe555140ngFe(OH)3Ni0.500.100.70gNi2+，NiCO3，NiCl+Cu0.250.030.40gCuCO3，CuOH+，Cu2+Zn0.400.010.60gZn2+，ZnOH+，ZnCO3，ZnCl+As1.71.11.9gHABr67mgBr-Rb120gRb+Sr7.9mgSr2+Cd800.1120ngCdCl2I502565ngCsp0.29gCs+Ba14420gBa2+Hg10.42ngPb2135ngPbCO3，Pb，PbCl+U3.3gUO2 指氧化水體中的無機形態(tài)。濃度對于化合的氮元素也以氮氣形式存在。濃度受到大氣中含鉛汽油燃燒影響。 表中較高濃度的組分基本上代表了其在海水中的平均濃度，一些低含量成分由于測定困難，測定過的樣本不多，難以代表其平均濃度。表中還反映出逗留時間長的元素在海水中的含量也高，如果把含量填寫入元素周期表，大致可以看到如下規(guī)律：除零族稀有氣體外，周期表兩端的元素含量較高。如A，A，A及A族；同族元素從第三周期開始隨原子序數(shù)增加而減少。A，A和A三族元素的logC(C以mmol/kg表示)與原子序數(shù)成線性關(guān)系。某些副族元素也有類似現(xiàn)象。過渡元素在海水中含量都較低，包括植物生長的營養(yǎng)元素和一些必需的微量元素都集中在這個區(qū)域。表1中列舉了幾乎所有主要元素的無機形態(tài)。對于元素的化學形態(tài)的了解是十分重要的，因為它對于元素在海水中的反應有決定作用。例如，銅對于浮游生物的作用就是與自由的二價銅離子濃度有關(guān)，而非與總的銅濃度有關(guān)。在化學分析中，一般不區(qū)分化學形態(tài)，所以一般的溶解態(tài)濃度就是指離子或元素的總濃度。 化學海洋學的發(fā)展很大程度上依賴于分析化學技術(shù)的進步，許多感興趣的金屬在海水中含量極低，只有用靈敏的測試儀器和技術(shù)并避免樣品采集和分析過程中的污染才能夠測定。二、元素在海水中的逗留時間 元素在海水中并非永久留存，河流不斷把鹽分輸送到海洋，海水中的元素又不斷向海底沉積。不同的元素轉(zhuǎn)移到沉積中間的速度是不同的，例如，河水中Ca2+含量比Na+高，而進入海洋之后，Na+的含量比Ca2+高得多。這說明Ca2+比Na+更容易進入沉積物。為了解不同元素在海水中間可以停留的時間和轉(zhuǎn)移速率，Barth(1952)提出海水中元素的逗留時間(T)的概念，其定義為T=T的意義是：元素以固定的速率向海洋輸送，如果要把全部海水中該元素置換出來所需的平均時間。海水的成分被認為處于穩(wěn)定狀態(tài)，即元素的含量不隨時間改變。這樣，元素進入海水的速率應當?shù)扔趶暮Ｋ休敵龅乃俾?，可以用下列模式表示：M為海水中某元素的總量，Q為輸入速率，R為輸出速率，于是有=Q-R處于穩(wěn)定狀態(tài)時，=0，即Q=R海水中的元素輸出與元素的含量成正比：R=kM(k為輸出速率常數(shù))Q-kM=0,即=r即元素的逗留時間等于元素輸出速率常數(shù)的倒數(shù)。海水中一些元素的逗留時間列于下表中。海水中一些元素的逗留時間元素log T元素log T元素log T元素log TH4.5Cl7.9As5Hg5Li6.5K6.7Se4Pb(2.6)Be(2)Ca5.9Br8Ra6.6B7.0Sc4.6Rb6.4Th(2)C4.9Ti4Zr5U6.4N6.3V5Mo5O4.5Cr3Ag5F5.7Mn4Cd4.7Na7.7Fe2Sd4Mg7.0Co4.5I6Al1Ni4Cs5.8Si3.8Cu4Ba4.5P4Zn4La6.3S6.9Ga4Au5 下面舉兩個計算示例。(1)海洋中水分子的逗留時間：海洋的平均深度為4 000 m，全球河流的徑流量折算為海洋水位是13 cm/a，所以=4 000/0.133104(年)。有人在計算時采用河流的徑流量為10 cm/a，得到的結(jié)果為40104年。還可以從海水的總體積和徑流量計算，即=1.41021(4.61016)3104(年) (46)(2)海水中鈣的逗留時間：海水中總Ca2+含量為5.611020g，河水中鈣的平均濃度為1510-3g /dm3，河流徑流量為4.61016 kg/a。TCa=5.611020/(151034.61016)0.8106(年) (47)也可以根據(jù)元素從海水中的輸出量計算，但是由于數(shù)據(jù)的準確度不夠，都只能得到近似的結(jié)果。海水中元素的逗留時間大致在102108年之間。 海水的更新時間在溫躍層(平均100 m)以上平均為幾十年，而在深層則為1000年左右。如果元素逗留時間大于更新的時間，則在整個海洋中的分布應當是均勻的；如果小于更新的時間，其分布應當是不均勻的。但是有些元素如P、N、Si雖然逗留時間較長，由于生物參與了這些元素的循環(huán)，在海洋中也造成了不均勻的分布。3.微量元素海水中除了14種主要元素(O、H、Cl、Ca、Mg、S、K、Br、C、S、Sr、B、Si、F)濃度大于110-6mg/kg外，其余所有元素的濃度均低于此值，因此可以把這些元素稱為“微量元素”。當然，這僅是對海水的組分而言，與通常意義的“微量元素”不同。例如，F(xiàn)e和Al在地殼中的含量很高，而在海水中含量很低，它們是海水中的微量元素。 海水中的微量元素過去研究不多，現(xiàn)在則因為它們和環(huán)境污染有重要關(guān)系，研究日益廣泛，例如IDOE計劃調(diào)查污染本底值和污染物遷移等。海水中的微量元素的循環(huán)和平衡過程是極為復雜的。其來源主要有河流的輸入、大氣沉降、海底熱泉等，它在海水中涉及的平衡有絡合、螯合、氧化還原平衡、生物吸收、顆粒物的吸附與解吸等。微量元素的循環(huán)為海洋化學研究提供了研究的新內(nèi)容。 對海水微量元素的研究首先是分析測定問題。有些方法的靈敏度雖然很高，但是不一定能得到正確的結(jié)果。因為海水中微量元素的含量極低，有些甚至低于蒸餾水中的含量，所以采樣、儲存，以及容器的污染都會產(chǎn)生很大的誤差。為此，首先要避免沾污，采樣過程要防止污染，樣品的前處理和分析測定均應在潔凈實驗室進行，也要考慮容器、試劑等對測定結(jié)果的影響。另外，要經(jīng)常進行實驗室的互校工作，以保證測定質(zhì)量。微量元素在海水中的存在形式和形態(tài) 元素在海水中的存在形式和形態(tài)與其在海洋的地球化學、生物及化學過程有密切關(guān)系，如Cr在海水中以形式存在較為穩(wěn)定，而以Cr3+形式則易被吸附沉淀到海底沉積物中。又如海水中的Cd有四種形式：Cd2+、CdCl+、，顆粒物和膠體對不同形式的Cd的吸附和離子交換顯然是不同的。不同形式的金屬毒性也大不相同，Cr6+毒性大于Cr3+，Cu2+和Cu(OH)+毒性大于有機絡合的銅，甲基汞的毒性遠大于無機汞。溶于海水中的自由離子及有機、無機絡合物在水體中比在懸浮物和顆粒物中更穩(wěn)定。因此對海水中微量元素的形態(tài)研究十分重要。一般微量元素在海水中的形態(tài)可以分為以下幾種類型：（1）弱酸在海水中的解離；（2）變價元素在海水中的氧化還原平衡；（3）微量元素在海水中的有機和無機絡合物；（4）生物合成的有機物；（5）海水中的有機物及無機顆粒物。 Stumm(1975)把海水中的微量金屬元素按照粒子大小分為七種形式，F(xiàn)lorence(1976)也根據(jù)測定過程把海水中的微量元素分為各種不同形態(tài)。但是這些劃分都比較粗略，還有待于繼續(xù)進行理論研究和實際調(diào)查。向海洋要水 20世紀90年代以來，水資源危機日益突出，世界許多國家都直接或間接地加入了海水淡化技術(shù)的發(fā)展潮流。 從全球范圍來看，目前世界淡化水日產(chǎn)量已達到2 700萬立方米，并以1030的年增長率攀升。供養(yǎng)的人口不僅有中東若干國家，而且還有美國、俄羅斯、日本、意大利等許多發(fā)達國家的部分地區(qū)。天津大學化學工程研究所王世昌教授介紹，世界蒸餾淡化廠（多級閃蒸）的最大規(guī)模已達到30萬噸/天，該裝置建在阿聯(lián)酋的阿布扎比，與73.2萬千瓦的發(fā)電廠聯(lián)建；海水反滲透淡化廠的最大規(guī)模達到11萬噸/天，位于沙特阿拉伯的Jeddah，而地表水反滲透淡化廠規(guī)模達到38萬噸/天，位于美國的科羅拉多。 海水淡化裝置20世紀90年代年銷售額達到近百億美元，而且增幅不減。其中，美國和日本分別占有大約30的市場份額。80年代初才起步的韓國也已在中東獲得若干套日產(chǎn)萬噸級蒸餾海水淡化裝置的機會。相比之下，我國海水淡化進展緩慢，在整個40年的發(fā)展過程中每跨一步都要經(jīng)歷10年之久。1958年，我國海水淡化以電滲析法起步，1965年開始研究反滲透技術(shù)，1975年開始研究大中型蒸餾技術(shù)。1986年，批準引進建設(shè)日產(chǎn)3 000噸的電廠用多級閃蒸海水淡化裝置，1997年建成舟山日產(chǎn)500噸海水反滲透淡化裝置。造成我國海水淡化進展緩慢的根本原因在于觀念過于保守，思路上進入了誤區(qū)，擔心海水淡化技術(shù)不可靠，成本高不可攀等。 關(guān)于海水淡化的技術(shù)問題，國家液體分離膜技術(shù)研究中心高從階院士認為，海水淡化經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，從技術(shù)上講，已經(jīng)比較成熟，大規(guī)模地把海水變成淡水，已經(jīng)在世界各地出現(xiàn)，主要是海灣地區(qū)。目前主要海水淡化方法有反滲透（SWRO）、多級閃蒸（MSF）、多效蒸發(fā)（MED）和壓氣蒸餾（VC）等，而適用于大型的海水淡化的方法只有SWRO、MSF和MED。 多級閃蒸就MSF技術(shù)本身來看近年來有所進展，但無重大突破。主要進展有單機容量進一步擴大，最高可達4.5萬5.7萬m3/天；運行管理方面開發(fā)了DROPS軟件，可協(xié)調(diào)運行參數(shù)，使系統(tǒng)最佳化，并降低運行費用；采用新型聚羧酸酯防垢劑，兼具抑垢和分散作用，可使MSF在95110 下運行，且用量少，對環(huán)境影響?。辉囉酶呒墛W氏不銹鋼代替鎳基合金，以提高運行可靠性，減少停車維修，降低成本。 低溫多效蒸餾（LT-MED） MED為30年代的淡化方法，由于結(jié)垢和腐蝕等問題，且由于50年代MSF的出現(xiàn)，使之停滯不前。盡管美、日等國投入大量資金改進提高，但市場占有份額仍不足10。LTMED操作溫度在6070 使結(jié)垢和腐蝕有所減緩，可使用較廉價的材料，以降低成本。一些改進工作有塔式設(shè)計，混凝土外殼，增加效數(shù)，采用熱泵式及水電聯(lián)產(chǎn)等。通常能耗在5 kWh/m37 kWh/m3淡水，該技術(shù)在利用廢熱造水方面有一定的市場。 反滲透（SWRO）RO用膜和組件也相當成熟，組件脫鹽率可高達99.5，SWRO工藝過程也較成熟，有約20年的經(jīng)驗積累，已成為海水制取飲用水最廉價的方法。近年來，功交換器和壓力交換器的開發(fā)成功使能量回收效率都高達90以上，從而使SWRO的能耗在4kWh/m3淡水左右，進一步增強了SWRO的競爭力，1998年又提出納濾（NF）和SWRO與MSF相結(jié)合的研究開發(fā)，以及高壓和高回收率SWRO法等，這使海水綜合利用率進一步提高。近幾年國際海水淡化指標中，SWRO以投資最低，能耗最低，成本最低，建造周期短等優(yōu)勢而屢屢中標。 至于海水淡化的成本問題，王世昌教授認為，大型海水淡化噸成本一般在1美元左右或以下。按照市場經(jīng)濟的法則與當前自來水價格相比，在許多國家都相差無幾或接近持平。如作為豐水國家的美國，自來水的價格為0.440.52美元/噸（1995年），澳大利亞為0.91.16美元/噸。對于我國目前沿海地區(qū)的一些遠距離引水工程其費用除了直接工程費之外，還有被引水地區(qū)的間接損失，如果都計入自來水成本，而國家不給予補貼，則水費恐怕也不比淡化水低。至于一些工業(yè)用的高質(zhì)水，其制水成本現(xiàn)在已經(jīng)超過了海水淡化方案的制水成本。 據(jù)了解，目前國際上共同的認識是：多級閃蒸、低溫多效蒸餾和反滲透必將決定海水淡化的未來，這是過去40年研究發(fā)展得出的結(jié)論，也就是說，未來40年這三種淡化裝置都會繼續(xù)建設(shè)。本章復習題答案1.答案：BC2.答案：B3.答案：A4.答案：D5.答案：BD6.答案：C點撥：先求出NH4Cl的物質(zhì)的量，再根據(jù)比例求出KCl和K2SO4的物質(zhì)的量，最后求出其質(zhì)量。7.答案：（1）錯誤。沒指明是標準狀況。（2）錯誤。溶液的體積不是1 L。（3）錯誤。標準狀況下水是固體。（4）正確。8.答案：5% 0.28 molL-19.答案：10.答案：n（KOH）=0.2 molL-10.050 L=0.01 molm（KOH）=0.01 mol56 gmol-1=0.56 g稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻、貼標簽。11.答案：設(shè)350 mL溶液中K2SO4的質(zhì)量為x。則有x=37.76 gn（K2SO4）=0.22 molc（K2SO4）=0.44 molL-1答：稀釋后溶液中K2SO4的物質(zhì)的量濃度為0.44 molL-1。