【同步讲义】高中化学（苏教版2019）必修第一册--3.3.2 从海水中提取镁 从海带中提取碘 讲义

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第2课时 从海水中提取镁 从海带中提取碘
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课程标准
课标解读
1．初步学会物质的分离、提纯等化学实验基础知识和基本技能。
2．结合真实情境中的应用或通过实验探究，了解镁、碘及其重要化合物的主要性质。
1．能根据海水提镁和海带提碘的现象辨识物质及其反应，能对物质及其反应进行分类和表征，能联系物质的组成和结构解释宏观现象。（宏观辨识与微观探析）
2．能设计实验方案，组装实验仪器，与同学合作完成实验操作，能运用多种方式收集实验证据，基于现象和数据进行分析并得出结论，提出自己的看法。（科学探究与创新意识）
3．具有较强的问题意识，能与同学在讨论基础上提出探究的问题，独立完成实验，收集实验证据，基于现象和数据进行分析并得出结论，交流自己的探究成果。（科学探究与创新意识）
4．能针对某些化学工艺设计存在的各种问题，提出处理或解决问题的具体方案。（科学态度与社会责任）

知识点01 从海水中提取镁
1．工艺流程

相关反应的方程式
(1)分解贝壳制取氢氧化钙：
①CaCO3CaO＋CO2↑；②CaO＋H2O===Ca(OH)2。
(2)沉淀镁离子：MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2+Mg(OH)2↓。
(3)制备氯化镁：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
(4)制取金属镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
2．镁单质的化学性质
(1)原子结构
镁的原子结构示意图为：，在化学反应中易失去2个电子，形成镁离子，具有强还原性。
(2)化学性质：
镁是活泼的金属，能在O2、N2、CO2中燃烧。
①在氧气中燃烧：2Mg+O22MgO，现象：产生耀眼的白光。
②在氮气中燃烧：3Mg+N2Mg3N2。
③在二氧化碳中燃烧：2Mg+CO22MgO+C。
④与盐酸反应：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑。
3．镁合金、氧化镁
(1)镁是银白色金属，密度小，易传热，导电，能与铜、铝等金属形成合金。
(2)镁合金的性质特点：密度小、硬度和强度大。
(3)镁合金的用途：制造火箭、导弹和飞机的部件。
(4)氧化镁：白色难溶于水的固体，熔点很高，常用作耐高温材料。
【即学即练1】某中学化学兴趣小组设计了四种从海水中提取镁的工艺流程，你认为合理的是(　　)
A．海水Mg(OH)2Mg
B．海水Mg(OH)2MgCl2Mg
C．海水MgCl2Mg
D．海水MgCl2Mg
答案：B
解析：沉淀海水中的Mg2＋宜选廉价的熟石灰，电解Mg(OH)2不能得到Mg，A项错误；海水中加入HCl(或盐酸)或Cl2不能得到MgCl2，C、D项错误。

知识点02 从海带中提取碘
1．海带提碘的原理
(1)碘在海带中以化合态的形式存在。
(2)海带中的碘元素在浸泡时以碘离子(I－)的形式进入水中，可选择Cl2、H2O2等氧化剂把碘离子氧化成碘单质，离子方程式分别可表示为：
2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，2H＋＋H2O2＋2I－===I2＋2H2O。
2．从海带中提取碘的工业生产流程

3．实验探究——加碘盐中碘元素的检验
(1)加碘盐中碘元素的存在形式：IO。
(2)检验原理
在酸性条件下，IO与I－反应的离子方程式：IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，生成的单质碘用淀粉溶液检验，现象是淀粉溶液变蓝。
(3)用试纸和生活中的常见物质检验加碘盐中碘元素存在的方案：
①将食盐用水溶解，加入适量白醋；
②蘸取少量溶液，滴在KI-淀粉试纸上。
实验现象及结论：试纸变蓝，证明有碘元素存在。
4．碘元素的应用
碘是人体必需的微量元素，人体缺碘时患甲状腺肿大。
【即学即练2】某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答下列问题。
(1)第1步：灼烧。
(2)第2步：I－溶液的获取。操作是_______________________________________________。
(3)第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂，下列氧化剂最好选用________(填字母)。
A．浓硫酸 B．新制氯水
C．KMnO4溶液 D．H2O2
理由是_____________________________________________。
(4)第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加________，如果溶液________，则证明海带中含碘。
答案：(2)将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤
(3)D　过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染(不会进一步氧化单质碘)
(4)淀粉溶液　显蓝色

能力拓展

考法01 氯、溴、碘主要性质及离子检验
1．卤素单质的性质
(1)Br2、I2与Cl2有相似的化学性质，如均能与金属、非金属(H2)、H2O、碱反应。
(2)氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞I2。
2．卤素单质的检验

Cl2
Br2
I2
常温下
外观
黄绿色气体
深红棕色液体
紫黑色固体
常用检
验方法
①能使湿润的KI淀粉试纸变蓝②能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色
能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
遇淀粉溶液变蓝
3．卤素离子的检验
检验卤素离子的最好的方法是用硝酸银和稀硝酸，因为其灵敏度高，反应现象明显。检验时，一定要加入稀硝酸，以排除CO、OH－等离子的干扰。
【典例1】甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X－(X－为Cl－、Br－或I－)，向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，再加丙溶液，颜色无明显变化，则甲、乙、丙依次含有(　　)
A．Br－、I－、Cl－ B．Br－、Cl－、I－
C．I－、Br－、Cl－ D．Cl－、I－、Br－
答案：A
解析：向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液变为橙色，应该是溴水的颜色，则甲中必含有Br－，Br－被Cl2置换生成了Br2，由此否定了C、D选项。再加丙溶液，颜色无明显变化，说明丙溶液中不含I－，否则加入后I－被Br2置换生成I2，溶液显蓝色，与题给条件不符，则丙溶液只能含有Cl－，I－必在乙溶液中。

考法02 从海带中提取碘
碘的提取原理及操作
(1)用水浸泡海带或海藻灼烧后的灰烬。
(2)向水中通入适量的氯气，使碘离子转化为碘单质：2NaI＋Cl2===I2＋2NaCl。
(3)过滤，用有机溶剂萃取碘单质。
(4)流程

【典例2】我们知道海带中含有碘元素，经常食用海带可以防治甲状腺肿大。所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查有关资料可知碘单质有升华现象。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验，请你完成下列实验。
(1)将干燥洁净的海带用酒精湿润后在________(填一种仪器名称)中灼烧成灰烬。
(2)将海带灰烬冷却至室温，将其转移到烧杯中，加蒸馏水后，搅拌、煮沸、冷却、________(填一种操作名称)。
(3)在滤液中加入一定量的氯水，此时发生反应的化学方程式为____________________________。
(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中，然后再加入四氯化碳，振荡、静置，可以观察到四氯化碳层呈________色。经分液得到碘的四氯化碳溶液，在这一实验过程中，四氯化碳起________作用。
(5)用试管取碘的四氯化碳溶液用水浴加热，待四氯化碳挥发完即可得到固体碘单质。为什么不用酒精灯直接加热蒸发四氯化碳？_____________________。
(6)证明得到的固体是碘单质的化学方法是_________________________。
答案：(1)坩埚　(2)过滤　(3)2NaI＋Cl2===I2＋2NaCl
(4)紫红　萃取　(5)因为用酒精灯直接加热温度高，单质碘易升华，会损失碘　(6)把得到的固体取少许加入到淀粉溶液中，若淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质
解析：(1)固体灼烧应在坩埚中进行。(2)海带灰烬溶于水得到的应为悬浊液，为了除去难溶杂质，应过滤。(3)Cl2氧化性比I2强，Cl2可与NaI反应生成I2，其反应为Cl2＋2NaI===2NaCl＋I2(4)I2在CCl4中呈紫红色。(5)若直接加热，无法控制温度，易造成I2升华而损失。(6)淀粉遇I2变蓝色。

考法03 从海水中提取镁
(1)海水提镁的工艺流程图


(2) 由MgCl2·6H2O加热制取无水MgCl2时，要不断通入干燥的HCl气体，防止MgCl2与水反应生成Mg(OH)2。
(3)工业上电解熔融的氯化镁制取镁，而不是电解氧化镁制取镁。
(4)因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
【典例3】海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下所示：

(1)海水提镁要用到海滩上的贝壳。贝壳的作用是____________________，贝壳所经历变化的化学方程式为________________________________。
(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤：______________________________。
答案：(1)转化为Ca(OH)2，提供反应所需的碱
(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤
解析：Mg(OH)2比Ca(OH)2更难溶，在沉淀中加入MgCl2溶液，Ca(OH)2会转化成为Mg(OH)2。
CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2

考法04 镁的化学性质
性质
举例
反应方程式
与非金属
单质反应
与O2反应
2Mg＋O22MgO
与N2反应
3Mg＋N2Mg3N2
与非氧化性酸反应
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
与水反应
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
与氧化物反应
2Mg＋CO22MgO＋C
【典例4】已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。试回答：
(1)镁在空气中燃烧，除发生反应N2＋3MgMg3N2外，还能发生其他反应，写出反应的化学方程式__________________________________。
(2)镁条在氧气中燃烧时看到的现象是____________________________。
答案：(1)2Mg＋O22MgO，2Mg＋CO22MgO＋C
(2)剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成大量白烟


分层提分


题组A 基础过关练
1．镁被誉为“国防金属”。金属镁的下列性质不属于物理性质的是(　　)
A．良好的可塑性 B．良好的延展性
C．良好的导电性、传热性 D．反应中易失去电子
答案：D
2．镁在CO2含量较多的空气里燃烧的产物是(　　)
A．MgO B．MgO和C
C．MgO、Mg3N2 D．MgO、Mg3N2 和C
答案：D
解析：镁能与氧气反应生成氧化镁，与氮气反应生成氮化镁，与CO2反应生成碳和氧化镁，因此镁在CO2含量较多的空气里燃烧的产物是MgO、Mg3N2和C。
3．用电解熔融氯化镁而不用电解氧化镁制金属镁，可能的原因是(　　)
A．易制得MgCl2，不易制得氧化镁
B．熔融氧化镁不能被电解
C．氧化镁熔点比氯化镁熔点高得多
D．电解熔融氧化镁耗电少
答案：C
4．工业上制取镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却，下列可作冷却剂的是(　　)
A．CO2 B．空气 C．H2O D．H2
答案：D
解析：Mg具有强还原性，可与CO2、O2、H2O(g)、N2反应。
5．下列说法正确的是(　　)
A．从海水中提取溴单质的过程中涉及氧化还原反应
B．从海带中提取碘单质的过程中只涉及复分解反应
C．从海水中提取镁单质的过程中涉及置换反应
D．从海水中提取氯化钠的过程中涉及化学反应
答案：A
解析：从海水中提取单质溴，通常是用氯气氧化溴离子生成溴单质，然后鼓入热空气或水蒸气，使溴从溶液中挥发出来，冷凝后得到粗溴，涉及氧化还原反应，A项正确；从海带中提取单质碘，主要反应过程是I－I2，涉及氧化还原反应，不涉及复分解反应，B项错误；从海水中提取镁单质，通常将熟石灰加入海水沉淀池中，沉淀出氢氧化镁，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，电解熔融状态的氯化镁，就能制得金属镁，没有涉及置换反应，C项错误；海水蒸发制氯化钠的过程是利用氯化钠的溶解度随温度变化不大，蒸发水得到氯化钠晶体，是物理变化，D项错误。
6．下列化学反应，在从海水中提取金属镁的过程中，不会涉及的是(　　)
A．Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
C．Mg(OH)2MgO＋H2O
D．MgCl2Mg＋Cl2↑
答案：C
7．镁在生产生活中应用广泛，下列用途与镁的还原性无关的是(　　)
A．制作闪光粉
B．镁合金用来制造火箭的部件
C．用镁从熔融的四氯化钛中提取钛
D．制作焰火
答案：B
8．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：

下列说法不正确的是(　　)
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．直接电解MgCl2溶液也可以得到镁单质
C．步骤④用到的实验仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、三脚架等
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案：B
9．实验室从海带灰中提取碘的操作过程中，仪器选用不正确的是(　　)
A．称取5 g左右的干海带——托盘天平
B．灼烧干海带至完全变成灰烬——坩埚
C．过滤煮沸后的海带灰和水的混合物——漏斗
D．用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘——长颈漏斗
答案：D
解析：A项，称量固体用托盘天平，正确；B项，灼烧固体在坩埚中进行，正确；C项，过滤操作的主要仪器是漏斗，正确；D项，萃取需要在分液漏斗中进行，错误。
10．海带是海洋中的一种褐藻，海带中含有丰富的碘，是人类经常食用的一种补碘食物。某资料中有“海带中碘的检验”的选做实验，操作步骤如下：
①取3 g左右干海带，除去表面杂质，剪碎，用酒精润湿，放在坩埚中灼烧成灰，冷却；
②将海带灰转移到小烧杯中加蒸馏水，搅拌，煮沸2～3 min，使可溶物质溶解，过滤；
③向滤液中滴入几滴硫酸，再加入约1 mL过氧化氢溶液，观察现象；
④取少量上述所得溶液，滴加几滴淀粉溶液，观察现象；
⑤向③剩余的滤液中加入1 mL四氯化碳，振荡静置，观察现象；
⑥向加有四氯化碳的溶液中加入氢氧化钠溶液，充分振荡后，将混合液的下层液体放入指定的容器中。
请回答下列问题：
(1)海带中碘元素的存在形式是________(填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”)。
(2)可说明海带中含有碘的现象有_______________________________________。
(3)操作⑤叫作________，操作⑥的目的是_________________________________________。
答案：(1)碘离子　(2)步骤④中加入淀粉溶液后变蓝，步骤⑤中下层液体呈紫红色
(3)萃取　回收四氯化碳

题组B 能力提升练
1．海藻中含有丰富的、以离子形式存在的碘元素。下图是实验室从海藻里提取碘的流程中的一部分。

下列判断正确的是(　　)
A．步骤①③的操作分别是过滤、萃取
B．可用淀粉溶液检验步骤②的反应是否进行完全
C．步骤③中加入的有机溶剂是四氯化碳或乙醇
D．步骤④的操作是过滤
答案：A
解析：通过过滤除去海藻灰悬浊液中难溶性杂质而得到含有I－的溶液，向该溶液中通入Cl2将I－氧化为I2，经萃取、分液、蒸馏等操作后即得晶体I2，A正确，D错误；淀粉是用来检验是否有碘单质生成的，不能检验碘离子是否完全转化为碘单质，B错误；乙醇能与水互溶，C错误。
2．加碘盐中碘元素可来自海带，下列说法正确的是(　　)
A．加碘盐中的碘以KI的形式存在
B．在实验室里，可将干海带置于蒸发皿中灼烧，再加水溶解并过滤以分离出I－
C．可用双氧水将I－氧化为单质碘
D．可用酒精萃取碘单质以制备“碘酒”
答案：C
解析：加碘盐中的碘以碘酸钾的形式存在，故A错误；灼烧应在坩埚中进行，故B错误；双氧水有较强氧化性，可以氧化碘离子生成碘单质，故C正确；酒精与水可以任意比例互溶，不能作为萃取剂，故D错误。
3．如图为从海带中提取碘的工业生产流程，下列有关说法错误的是(　　)

A．因海水中蕴藏着极其丰富的碘元素，所以工业上也可以直接用海水来提取碘元素
B．碱化操作时，加入NaOH溶液的目的是在碱性溶液中，可溶性有机物质可形成沉淀
C．在实验室进行氧化操作时，加入的氧化剂可以是新制氯水、双氧水等
D．在实验室进行过滤操作时，需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗
答案：A
4．海水提镁的主要流程如下：

下列说法正确的是(　　)
①试剂M是盐酸　②流程中的反应全部都是非氧化还原反应　③操作b只是过滤　④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2　⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量
A．①②③④⑤ B．②③
C．④⑤ D．①④⑤
答案：D
解析：电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应，因此②是错误的；操作b应是结晶、过滤、干燥，因此③是错误的。
5．我国海水资源丰富，开发和利用海水资源是当前科学研究的一个重要项目，下图是海水综合利用的一个方面：

根据上述流程图，请回答下列问题：
(1)①加入的试剂是________，有关的离子方程式：_________________________________。
(2)写出反应③的化学方程式：______________________________________。
(3)写出反应⑤的离子方程式：_______________________________。
(4)为了合理利用资源，有人提出利用④中的副产物生产漂白粉的方案，你认为此方案可行吗？如果可行，写出化学方程式，如果不行说明理由。
答案：(1)Cl2　2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
(2)Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
(3)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(4)可行。2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
解析：(1)通入Cl2把Br－氧化成Br2。(2)先推断出②是Mg(OH)2，然后写化学方程式。(4)利用④中产生的Cl2和Ca(OH)2反应生产漂白粉。

题组C 培优拔尖练
1．下表是某加碘盐包装袋上的部分文字说明
配料
氯化钠(NaCl)、碘酸钾(KIO3)
含碘量
(35±15) mg·kg－1(以I计)
食用方法
菜未烧熟不宜加入加碘盐，菜烧熟后加入加碘盐最佳
根据这一说明某学生作出如下判断，其中正确的是(　　)
A．此食盐是纯净物
B．“菜未烧熟不宜加入加碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定
C．“加碘食盐”中的“碘”是指碘单质
D．1 kg此食盐中含碘酸钾(35±15) mg
答案：B
解析：此食盐是混合物，不是纯净物，A错误；“菜未烧熟不宜加入加碘盐”的原因可能是碘酸钾受热不稳定，B正确；“加碘食盐”中的“碘”是指碘元素，不是指碘单质，C错误；1 kg此食盐中含碘元素(35±15) mg，D错误。
2．海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图所示)。

下列有关说法正确的是(　　)
A．大量的氮、磷废水排入海洋，易引发赤潮
B．工段③中加入盐酸，离子方程式为H＋＋OH－===H2O
C．在工段④⑤⑥中溴元素均被氧化
D．工段①中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
答案：A
解析：废水中含有大量的氮、磷等元素，排入海洋，能引起赤潮，A项正确；Mg(OH)2不能拆写，B项错误；反应⑤为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，溴元素被还原，C项错误；粗盐提纯的顺序中要注意两点，一是Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入，二是盐酸最后加入，D项错误。
3．检验海带中碘元素的实验中，发生如下反应：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。下列对该反应的叙述中不正确的是(　　)
A．I2为氧化产物
B．H2O2既作氧化剂又作还原剂
C．氧化性强弱顺序为H2O2>I2
D．生成1 mol I2时转移2 mol电子
答案：B
解析：，该反应中I2为氧化产物，H2O2作氧化剂，根据氧化性由强到弱的顺序为氧化剂>氧化产物，所以氧化性H2O2>I2；反应中每生成1 mol I2，转移2 mol电子。
4．0.1 mol镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧，生成的固体的质量依次为m1、m2、m3，下列关系式正确的是(　　)
A．m2>m1>m3 B．m1＝m2>m3
C．m1＝m2＝m3 D．m3>m2>m1
答案：A
解析：有关反应的化学方程式依次为2Mg＋O22MgO；2Mg＋CO22MgO＋C；3Mg＋N2Mg3N2，根据反应方程式易知0.1 mol Mg分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧后，固体的质量分别增加1.6 g、2.2 g、0.93 g。
5．镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：

回答下列问题：
(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_______________________。
(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有__________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、________(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。
(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：

其中装置A的作用是________________________________。
(4)写出过程④中发生反应的化学方程式：__________________________________________。
答案：(1)石灰乳原料丰富，成本低
(2)MgCl2(或氯化镁)　过滤　洗涤
(3)制备干燥的HCl气体
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
解析：(1)工业原料要廉价易得。(3)浓硫酸具有吸水性，浓盐酸具有挥发性，则装置A的作用是制备干燥的HCl气体。
6．以已经提取出氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水为主要原料，采用如图所示的工艺流程生产单质碘。

(1)写出乙、丁溶液中溶质的化学式：乙________，丁________。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母)。
A．除去NO B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作中提纯I2的步骤是________、________、__________。
(4)实验室检验I2的方法是______________________________________________________。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是______________________________(用化学方程式表示)。
答案：(1)FeI2　FeCl3　(2)C　(3)萃取　分液　蒸馏
(4)将其加入淀粉溶液中，溶液显蓝色　(5)2AgI2Ag＋I2
解析：题述流程中的反应过程如下所示：