2021_2022学年高中化学专题3从海水中获得的化学物质阶段素养提升课学案苏教版必修1

阶段素养提升课 专题3

以“从海水中获得的化学物质”为例复习海水中的重要元素—钠和氯

一、氯及其化合物

二、氧化还原反应

三、钠及其化合物

四、离子反应

五、海洋化学资源的综合利用

    浩瀚的海洋号称“蓝色的聚宝盆”，从海面到海底，蕴藏着种类繁多、数量巨大的资源，让我们来感受一下海水综合利用的价值吧！

(一)海水晒盐及粗盐提纯(NaCl)

　我国有三大盐场，分别是长芦盐场、布袋盐场和莺歌海盐场。自古以来，我国海盐生产都是以海水为原料，实行海滩晒盐。海水经过蒸发、浓缩得到粗盐。如图是粗盐精制过程：

　(1)请根据流程图解读粗盐提纯的过程。

提示：溶解、过滤、蒸发、结晶。

(2)粗盐提纯沉淀剂为什么要过量？沉淀剂的添加顺序有要求吗？

提示：过量沉淀剂是为了除去上一步中加入的过量试剂。添加顺序是有要求的，Na2CO3要在BaCl2之后加，氯化氢必须最后加入。

(3)加盐酸的目的是什么？蒸发的目的是什么？

提示：加盐酸的目的是除去过量的Na2CO3。蒸发的目的是让食盐冷却结晶。

(二)海水提溴(Br2)

　某化学兴趣小组从海水晒盐后的苦卤(Br－、Mg2＋含量较大)中提取溴，设计的实验方案如下：

 (1)“氯气氧化”过程中发生反应的离子方程式是什么？

提示：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。

(2)多余的Cl2用NaOH溶液吸收，反应的离子方程式是什么？

提示：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。

(3)萃取、分液操作的主要仪器有哪些？若用四氯化碳萃取溴水混合物中的溴，分液时有机层从仪器哪一端放出？

提示：萃取、分液的主要仪器是分液漏斗。四氯化碳的密度大于水，下层液体从下口放出。

(4)若从苦卤中提取金属镁，提取过程中发生氧化还原反应的化学方程式是什么？

提示：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。

(三)海水提镁(Mg)

　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。贝壳的作用是什么？贝壳所经历的变化用化学方程式表示是什么？

提示：其成分是CaCO3，能转化为Ca(OH)2，可以提供反应所需的碱。CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2。

(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。

提示：加入过量MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。

(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。

提示：溶解时，玻璃棒的作用是搅拌，加速溶解；过滤时，玻璃棒的作用是引流，使待滤液流入漏斗，防止外洒；蒸发时，玻璃棒的作用是搅拌，防止液体飞溅。

(四)侯氏制碱法(Na2CO3和NaHCO3)

　侯氏制碱法是我国化学工程专家侯德榜于1943年创立的，他以食盐(“海水晒盐”得到的氯化钠)、水、氨气、二氧化碳为原料，先制得碳酸氢钠和氯化铵，进而生产出纯碱，反应原理为NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。下面是“侯氏制碱法生产流程示意图”。

(1)下表是几种物质在不同温度时的溶解度：

从表中数据可以看出，哪种物质受温度的影响最小？

提示：NaCl受温度的影响最小。

(2)侯氏制碱法最终制得的碳酸氢钠中含有碳酸钠：能不能用氢氧化钡溶液或澄清石灰水鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液？

提示：不能。因为碳酸钠和碳酸氢钠溶液均与它们反应产生白色沉淀。反应的离子方程式为

CO＋Ca2＋===CaCO3↓，HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O；

CO＋Ba2＋===BaCO3↓，HCO＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O。

(3)实验所得碳酸氢钠晶体中，可能含有的杂质离子有Cl－，实验室如何鉴定碳酸氢钠中含有NaCl？

提示：取样品少许，溶解，加入AgNO3溶液，若出现白色沉淀，则说明碳酸氢钠中含有NaCl。

(五)氯碱工业(氯及其化合物的性质、物质的量)

　工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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。氯碱工业是最基本的化学工业之一。如图为氯碱工业基本流程图：

(1)根据流程图写出电解饱和食盐水反应的方程式。

提示：2NaCl＋2H2OC12↑＋ H2↑＋2NaOH。

(2)写出氯气与Ca(OH)2溶液反应的化学方程式。该反应在工业上常用来制作漂白粉，漂白粉的有效成分是什么？漂白粉失效时发生的主要反应是什么？

提示：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2；漂白粉失效时发生的主要反应为CO2 ＋ Ca2＋ ＋ 2ClO－ ＋ H2O===CaCO3↓＋ 2HClO，2HClO2HCl＋O2↑。

 (3)有同学查阅资料了解到，将漂白粉与浓盐酸混合会有Cl2产生，请你写出反应的化学方程式。若反应中生成1 mol的Cl2，转移电子的物质的量是多少？

提示：反应的化学方程式为Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O；反应中生成1mol的Cl2，转移电子的物质的量是1 mol。

1．某小组设计如图装置(部分夹持装置已略去)，以探究潮湿的Cl2与Na2CO3反应得到的固体物质的成分。

(1)试剂X的化学式____________________________。

A中制取Cl2的离子方程式________________________________。

(2)试剂Y的名称为______________________________________。

(3)通入一定量潮湿的Cl2反应后，经检测，D中只有Cl2O一种气体，C中除含一种氯盐外，同时含有NaHCO3等，某同学对C中所得固体残渣的成分进行探究。

① 提出合理假设。

假设1：存在两种成分：NaHCO3和__________；

假设2：存在三种成分：NaHCO3和__________。

② 设计方案，进行实验。写出实验步骤以及预期现象和结论。

限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。

【解析】(1)实验室利用MnO2和浓盐酸在加热条件下发生反应制取Cl2，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，其中HCl、MnCl2是易溶于水的强电解质，改写成离子形式，据此写出离子方程式。

(2)由于浓盐酸具有较强的挥发性，因此A中制取的Cl2中混有HCl、H2O(g)。该实验的目的是探究潮湿的Cl2与Na2CO3反应得到的固体物质的成分，故应除去Cl2中的HCl气体，要求试剂Y既能除去HCl，又不能吸收Cl2，这里可选用饱和食盐水。

(3)①Cl2与Na2CO3反应生成Cl2O过程中，氯元素由0价升高到＋1价，根据氧化还原反应中元素化合价有升必有降的规律可知，生成的氯盐为NaCl。潮湿的Cl2与Na2CO3在固体表面发生接触反应，Na2CO3可能反应不完全，据此推测固体残渣中有NaHCO3和NaCl，可能有未反应的Na2CO3。

②将C中固体残渣溶于水配成溶液，步骤2利用BaCl2溶液检验是否存在Na2CO3；步骤3检验NaCl，先向B中加入过量稀HNO3，排除干扰，再加入AgNO3溶液进行检验。

答案：(1)HCl　MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O

(2)饱和食盐水

(3)①假设1：NaCl

假设2：NaCl、Na2CO3

②

2.某化学学习小组同学发现实验室的自来水和往常不同，有较强的刺激性气味，通过查阅资料和向自来水公司询问，知道了自来水是用氯气进行消毒的，该小组同学认为较强的刺激性气味是由于氯气过量导致的，故自来水具有与氯水相同的成分，故设计以下四个实验探究自来水的成分，请根据下表回答问题：

(1)实验①得出的结论__________________________________________。

(2)指出实验②和实验④中的“实验现象”：

②____________________________________________________；

④__________________________________________________。

(3)实验③中“实验方法”的具体操作过程是_____________________。

【解析】(1)氯气通入水中存在：Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO，可用AgNO3溶液检验Cl－的存在。

(2)氯气通入水中使水中含有Cl2、HCl、HClO，中和反应和HClO的漂白性均可使含有酚酞的NaOH溶液褪色，HCl可以和Na2CO3反应生成CO2。

(3)自来水中的Cl2能将KI中的I－氧化成I2，I2遇淀粉变蓝色。

答案：(1)自来水中含有Cl－

(2)溶液褪色　有气泡冒出

(3)取一片KI­淀粉试纸，置于表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取自来水，滴在试纸上

3．(2021·泰州高一检测)地球是一颗蓝色的星球，表面大部分被海洋覆盖。海水中蕴含的元素多达80多种，是一个巨大的资源宝库，期待着我们去开发利用。

(1)从海水中提取蒸馏水，人类最早使用的基本方法是__________法，技术和工艺比较完备，但使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大。

(2)由海水晒制的粗盐中含有少量CaCl2、MgSO4等杂质，为了得到纯净的氯化钠，某学生设计了如下实验方案：

①操作①是__________，所需用到的玻璃仪器有____________。

②如果试剂②加入的是氢氧化钠溶液，则该过程发生的离子方程式为__________________________________________。

③向第二次悬浊液中加入Na2CO3的目的是____________________。

④某氯化钠固体中混有少量KNO3固体，溶解度曲线如图所示，请设计实验方案提纯氯化钠。_________________________。

(3)海洋中某些植物具有富集碘的能力，如海带等，现市场上流行一种加碘盐，就是在精盐中添加一定量的KIO3。要检验该加碘盐中是否含有钾元素，请设计实验方案进行检验_______________________________。

【解析】(1)海水可以通过蒸馏得到淡水。(2)①由悬浊液变成溶液，则为过滤。需要用到烧杯、玻璃棒和漏斗。②OH－与Mg2＋会生成Mg(OH)2沉淀。③Na2CO3可以除去溶液中的Ca2＋，同时还可以除去带入的Ba2＋。④除去NaCl中的KNO3，在蒸发结晶时，NaCl会大量析出，而KNO3此时仍在溶液中，故采用趁热过滤，得NaCl晶体。(3)K元素的检验，可以通过焰色反应，一定要透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。

答案：(1)蒸馏　(2)①过滤　烧杯、玻璃棒、漏斗

②Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓

③除去原来的Ca2＋以及带入的Ba2＋

④将待提纯的固体溶解于水，蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥

(3)用铂丝蘸取该加碘盐样品，放在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色，证明该加碘盐中含有钾元素