高中化学第三单元 海洋化学资源的综合应用第2课时学案

第2课时　从海水中提取镁　从海带中提取碘

一、从海水中提取镁

1．镁的存在

自然界中的镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中。

2．从海水中提取镁

(1)从海水中提取金属镁，其简单流程如下：

海水中的Mg2＋Mg(OH)2MgCl2Mg

①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，

离子方程式为：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；

②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，

离子方程式为：Mg(OH)2＋2H＋=== Mg2＋＋2H2O。

③MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。

微点拨：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水解生成Mg(OH)2。

3．镁的性质

(1)镁的原子结构

镁的原子结构示意图为： 原子最外层有2个电子，在化学反应中容易失去最外层电子，形成镁离子。

(2)镁的物理性质

银白色金属，密度较小，熔点较低，硬度较小，易传热、导电。

(3)镁的化学性质

镁是一种较活泼的金属，具有较强的还原性。可以与非金属单质、水、酸、盐以及某些氧化物反应。

①与N2反应

反应方程式：3Mg＋N2Mg3N2。

②与CO2反应

反应方程式：2Mg＋CO22MgO＋C。

现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色物质并附有黑色固体。

③与稀硫酸反应：离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。

(4)镁的重要应用

镁是一种重要的金属材料，密度小，能与Cu、Al、Sn、Mn、Ti等金属形成合金，这些镁合金硬度和强度都较大。其应用有：

①镁合金制造火箭、导弹和飞机的部件等。

②氧化镁是优质的耐高温材料，其理由是熔点高达2 800 ℃。

二、从海带中提取碘

1．海带中提碘

(1)流程：干海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。

(2)以氯气为氧化剂，制取碘单质的化学反应方程式为：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

2．加碘食盐中碘元素的检验

(1)实验步骤及证明方法：将加碘食盐溶解后加入白醋，然后将混合溶液滴在碘化钾淀粉试纸中央，观察试纸是否变蓝色。

(2)IO和I－反应的离子方程式： IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O。

3．碘与人体健康

人体缺碘时会患甲状腺肿大，我国通过加碘食盐来补充碘元素，加碘食盐中添加的含碘物质一般是KIO3。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)

(1)海水中提取Mg既涉及复分解反应又涉及置换反应。 (×)

(2)镁在空气中燃烧只生成MgO。 (×)

(3)可以通过在食盐中添加碘单质来帮助人们提高碘的摄入量。

 (×)

(4) 实验室从海带中提取单质碘的方法是：取样→灼烧→溶解→过滤→萃取。(×)

2．海带中含有丰富的碘，有人设计如下步骤：

①将海带灼烧成灰，在灰中加水搅拌；②加四氯化碳充分振荡静置；③通入氯气；④过滤；⑤用分液法分离液体混合物。合理操作的先后顺序是(　　 )

A．①②③④⑤　　　 B．①④②③⑤

C．①②④③⑤   D．①④③②⑤

D　[海带灼烧成灰后，有不溶性的物质，需经过滤，过滤之后，需通入适量氯气将I－氧化为I2，再萃取分液。]

3．镁原子最外层电子数为        ，单质镁的还原性很        ，镁在空气中发生的反应有(填化学方程式)：

                                                   、

                                                 、

                                                 ；

镁与水反应的剧烈程度        于钠与水反应，说明镁的还原性        于钠。

[答案]　2　强　2Mg＋O22MgO　2Mg＋CO22MgO＋C　3Mg＋N2Mg3N2　弱　弱

[问题1]　海带中的碘元素主要以I－的形式存在，怎样设计实验证明海带中含有碘？

[提示]　①用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩埚中。②灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。③将海带灰加蒸馏水溶解，搅拌、煮沸、过滤。④在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液。如果淀粉溶液变蓝色则证明海带中含有碘元素。

[问题2]　使用什么样的试剂、采用什么样的方法可以将生成的I2从碘水中提取出来？

[提示]　采用萃取的方法，用CCl4将I2从碘水中提取出来。

1．海水提镁

(1)工艺流程：

(2)主要反应原理：

CaCO3CaO＋CO2↑

CaO＋H2O===Ca(OH)2

Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

2．海带中碘元素的检验

(1)反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。

(2)实验步骤及证明方法

1．已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。从海水中提取金属镁，正确的方法是(　　 )

A．海水Mg(OH)2Mg

B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg

C．海水Mg(OH)2MgOMg

D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg

D　[镁应由电解熔融的MgCl2得到，而不能由电解Mg(OH)2、MgO得到，A、C项错误；向海水中加入的碱应是石灰乳[即Ca(OH)2]而不是NaOH，因为石灰乳可由海边贝壳来制取，比NaOH要便宜得多，A项错误；直接加盐酸于海水中，海水中的MgCl2不能分离出来，B项错误。]

2．海带是海洋中的一种海藻，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)海带中碘元素是        (填“碘离子”“碘单质”或“碘酸盐”)，步骤①中除去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗，原因是                                             。

(2)可说明海带中含有碘的现象有                                                                 

                                                   。

(3)操作⑤叫做        ，操作⑥的目的是                                                                 

                                                   。

[解析]　海带中碘元素以碘离子的形式存在，且易溶于水，为防止碘元素的损失，除去海带表面的杂质一般用刷子刷净，不用水清洗；实验中步骤④中加入淀粉溶液后变蓝；步骤⑤中下层液体呈紫红色可以说明海带中含有碘。操作⑤是萃取碘水中的碘，操作⑥是为了回收四氯化碳。

[答案]　(1)碘离子　防止碘元素的损失　(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

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

D　[反应中易失去电子是化学性质。]

2．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．MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

C．Mg(OH)2MgO＋H2O

D．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

C　[A项是把海水中的Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，B项是把Mg(OH)2转化为MgCl2，D项是电解熔融MgCl2制得Mg和Cl2，C项中的反应未涉及。]

3．从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作，其中正确的是(　　 )

A．将海带灼烧成灰　　B．过滤得含I－溶液

C．放出碘的苯溶液　　D．分离碘并回收苯

D　[海带灼烧成灰应在坩埚中进行；过滤时应用玻璃棒引流；苯的密度比水小，在分液漏斗中位于上层，应待下层液体放出后从上口倒出；分离碘并回收苯应用蒸馏的方法，用水浴加热能控制温度不至于太高而防止碘的升华。]

4．从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下：

干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2

下列关于海带制碘的说法中不正确的是(　　 )

A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌

B．含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应

C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色

D．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”

A　[A项错误，实验室是在坩埚中灼烧干海带；B项正确，碘元素化合价升高，发生氧化反应；C项正确，碘水中有碘单质，能使淀粉显特殊的蓝色；D项正确，这是一个富集提取的过程，化学上称为萃取。]

5．已知镁能在O2、N2、CO2中燃烧生成相应的化合物。

试回答下列问题：

(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                                                                 

                                                   。

(3)有同学认为空气中氮气含量最大，所以产物中氮化镁含量最大。事实上是这样吗？为什么？

                                                    。

(4)通过镁在空气中燃烧这一事实，你对燃烧这一概念有何新的认识？

                                                   。

[解析]　镁是较活泼金属，镁在空气中燃烧，产物较复杂。但产物中MgO最多，这是由于氧气比N2、CO2活泼所致。燃烧是剧烈的发光发热的氧化还原反应，不一定有氧气参加。

[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　(3)不是，因为氧气比氮气活泼　 (4)燃烧不一定有氧气参加