2018年高中化學 第三章 自然界中的元素 第4節(jié) 海水中的化學元素學案 魯科版必修1.doc

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第3章 第4節(jié) 海水中的化學元素【本講教育信息】一. 教學內容：第3章 第4節(jié) 海水中的化學元素教學目的1. 了解海水中的常量元素、微量元素的存在和應用，以及對工業(yè)生產和高科技領域的潛在價值，認識綜合開發(fā)利用海水化學資源的重要意義。2. 認識鎂單質的還原性和主要用途。3. 認識氯、溴、碘單質的氧化性和氧化性比較，了解溴單質和溴的化合物的用途。教學重點、難點：氯、溴、碘單質的氧化性和氧化性比較知識分析（一）海水化學元素的寶庫1. 海水中的元素微量元素：鋰、碘、鈾。常量元素：氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、碳、鍶、溴、硼、氟。2. 氯化鈉、鋰、碘的重要用途（略）3. 氯堿工業(yè)（1）概念：工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a一系列化工產品，稱為氯堿工業(yè)。（2）原料：飽和食鹽水（3）原理：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2+ H2 (4 ) 設備：離子交換膜法電解槽 思考： 寫出電解飽和食鹽水的離子方程式 粗食鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42-等雜質，不符合電解要求，思考如何除去雜質，使食鹽水得到精制？（解答： 2Cl + 2 H20 2OH- + H2+ Cl2 ；先加入過量的BaCl2溶液使SO42-完全沉淀，再加入過量的NaOH 溶液除去Fe3+和Mg2+，再加過量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+,過濾后，向濾液中加入鹽酸調pH為7即可。）（二）鎂和海水提鎂1. 海水提鎂的方法海水提鎂大體包括3個環(huán)節(jié)：（1）堿的制取貝殼高溫分解產生CaO,再與水反應得堿。（2）Mg2+的濃縮海水加堿，得氫氧化鎂沉淀，將沉淀分離出來，再加鹽酸，得到濃的MgCl2溶液。（3）Mg的制取MgCl2溶液經過蒸發(fā)、濃縮、干燥，得到MgCl2固體，電解熔融的MgCl2得到Mg。2. 鎂的性質（1）物理性質：鎂是一種銀白色金屬，密度小于水，熔點較低，硬度較小，有良好的導電、導熱性和延展性，與其他金屬易構成性能優(yōu)良的合金。（2）化學性質與非金屬單質反應2Mg + O2 2MgO 3Mg + N2 Mg3N2 Mg + Cl2 MgCl2與酸反應鎂與非氧化性酸 如稀硫酸、鹽酸等反應生成氫氣：Mg + 2H+ =Mg2+ + H2 鎂與氧化性酸 如濃硫酸、硝酸等反應，但不生成氫氣：Mg + 2 H2SO4(濃) = MgSO4 + SO2 + 2H2O 與某些氧化物反應2Mg + CO2 2MgO + C說明：（1）“二氧化碳不支持燃燒”的說法不是絕對的。二氧化碳對大多數(shù)可燃物是良好的滅火劑，而對于K、 Ca、 Na、 Mg等可燃物則是助燃劑。（2）小結鎂燃燒的幾種情況：分別在O2 、 N2 、 CO2 。思考：鎂是活潑的金屬，易被氧化，為什么鎂又具有抗腐蝕性能？（解答：在常溫下，鎂在空氣中與氧氣反應，生成一層致密的氧化物薄膜，這層氧化物薄膜能夠阻止金屬的繼續(xù)氧化，故鎂有抗腐蝕性能。）（三）溴和海水提溴1. 與溴關系密切的一組元素鹵素溴和氯、碘等元素在原子結構和元素性質方面有一定的相似性，它們在元素周期表中排在同一縱列（同一族）里，常一起研究。由于這些元素易形成鹽，所以它們被稱為鹵素（鹵是“成鹽”的意思）。2. 溴單質和碘單質的物理性質（1）實驗探究溴和碘的物理性質：重點色、態(tài)、味及溶解性。物理性質溴單質碘單質顏色深紅棕色紫黑色狀態(tài)液體固體溶解性 水中和溶液 酒精中顏色 四氯化碳中可溶；橙黃色難溶；黃褐色易溶；橙紅色易溶；褐色易溶；橙紅色易溶；紫紅色此外，碘受熱易升華。（2）萃取實驗探究溴水和碘水中加入CCl4的現(xiàn)象實驗表明，用CCl4可以提取溴水中的溴以及碘水中的碘，這種分離方法叫萃取。利用混合物中一種溶質在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把溶質從它與另一溶劑所組成的溶液中提取出來的分離方法叫萃取，萃取所用的儀器是分液漏斗。小結： 溴、碘在水中溶解度不大，但易溶于有機溶劑。 溴是常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬，保存時應盛放在棕色、磨砂玻璃塞、細口瓶中，通常還加入少量水，形成水封，減少揮發(fā)。碘易升華，遇淀粉變藍，這是碘的特性。3. 氯、溴、碘單質氧化性的強弱實驗探究氯、溴、碘氧化性的強、弱:實驗項目實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論氯置換溴將少量氯水加入盛有NaBr溶液的試管中溶液由無色變?yōu)槌赛S色氯可以置換出溴Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2氯置換碘將少量氯水加入盛有KI溶液的試管中溶液由無色變?yōu)楹稚瓤梢灾脫Q碘Cl2+2KI=2KCl+I2溴置換碘將少量溴水加入盛有KI溶液的試管中溶液由無色變?yōu)楹稚蹇梢灾脫Q碘Br2+2KI=2NaBr+I2結論氯、溴、碘的氧化性：Cl2Br2I2;還原性：Cl-Br- Br2I2SO42- ;還原性：SO32- I- Br- Cl-。 在向NaBr、NaI、Na2SO3混和液中，先通入一定量氯氣，后又將溶液蒸干并充分灼燒的過程中，還原劑被氧化的先后順序是Na2SO3、NaI、NaBr，至于具體反應到哪一種物質，要取決于Cl2的用量。點評一種氧化劑同時與幾種還原劑相遇時，還原性強的首先被氧化；這是氧化還原反應的規(guī)律。此外，“還原劑的還原性強于還原產物”，這也是重要反應規(guī)律。掌握好這些基本規(guī)律，是解決氧化還原反應問題的前提。例3某無色氣體可能含有HCl、 HBr 、SO2 、CO2 中的一種或幾種。將氣體通入到適量氯水中，恰好完全反應，不再剩余氣體。將所得的無色溶液分裝在兩個試管中，分別加入酸化的AgNO3 溶液和酸化的BaCl2溶液，均產生白色沉淀。則下列判斷正確的是（ ）A原氣體中一定有SO2 ,一定無HBr B 原氣體中可能有SO2 C 原氣體中一定有HCl D 不能確定有無HCl,但一定無CO2 答案AD解析將氣體通入氯水中無氣體剩余，說明一定無CO2 ;所得溶液無色，說明無HBr(溴水為橙黃色)；再加入AgNO3溶液和BaCl2均得白色沉淀，說明含SO2 （因為SO2+Cl2+2H2O=H2SO4 +2HCl），至于HCl氣體則無法判斷。點評此題考查元素化合物知識，重要的是熟悉氯水的氧化性，熟悉相關的反應規(guī)律，還要明確相關物質的轉化關系，這是分析問題的基礎。例4有甲、乙、丙、丁四個集氣瓶中分別裝有Cl2、H2、HCl、HBr中的一種氣體，如果甲、丁兩瓶氣體混合后見光會發(fā)生爆炸；如果甲、乙兩瓶混合后，瓶壁上可見暗紅色小液滴。試判斷甲、乙、丙、丁四瓶中的氣體各是什么：甲_;乙_;丙_;丁_。答案甲 Cl2; 乙 HBr ; 丙HCl ; 丁 H2 解析甲、丁混合見光爆炸，說明是H2和Cl2；又知甲、乙混合生成暗紅色液滴，說明是Cl2和HBr;綜上首先判斷甲為Cl2，丁為H2,乙為HBr,剩余的丙為HCl。點評解推斷題只要抓住題目的突破口，然后“順藤摸瓜”，問題就可以一一解決。此題的關鍵是由甲、丁現(xiàn)象和甲、乙現(xiàn)象先判斷出甲為Cl2,然后由此逐一推斷出丁、乙、丙。