苏教版高中化学必修第一册专题3从海水中获得的化学物质课时学案

第三单元　海洋化学资源的综合利用

第1课时　粗盐提纯与海水提溴

学习目标

知识点一　粗盐提纯

1.粗盐的成分

(1)主要成分:NaCl。

(2)杂质

①不溶性杂质:泥沙。

②可溶性杂质:CaCl2、MgCl2及Na2SO4等。

2.粗盐中不溶性杂质的除去[学生必做实验]

3.可溶性杂质的除去原理

[想一想]为了把杂质离子彻底除去,对加入的试剂的用量有何要求?

提示:为了把杂质除干净,加入的除杂试剂往往要过量,但是过量的杂质离子在后续操作中要除去。即除杂原则是“除去杂质,而不引入新杂质,除杂试剂要过量,过量除杂试剂要除去”。

(3)BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。

1.海盐经溶解、过滤后仍含有Ca2+、Mg2+、S等可溶性杂质,为了得到纯净的NaCl,可向滤液中依次加入过量的下列溶液,其中不合理的是(　C　)

A.BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶

B.Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶

C.Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶

D.BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶

解析:粗盐提纯时,所加的试剂有NaOH溶液(除去Mg2+)、BaCl2溶液(除去S)、Na2CO3溶液(除去Ca2+和过量的Ba2+),过滤后,加入稀盐酸(除去过量的OH-、C),注意Na2CO3溶液一定要在加入BaCl2溶液之后加入,稀盐酸在过滤后加入,故A、D正确,C错误;加入过量的Ba(OH)2溶液,可除去S、Mg2+,再加入过量的Na2CO3溶液,除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后,向滤液中加入稀盐酸,除去过量的C和OH-,蒸发结晶得到纯净的NaCl,故B正确。

2.依据粗盐提纯的原理,除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质,可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂,按如图步骤操作:

(1)B的化学式是　　　　,C的化学式是　　　　。 

(2)加入过量A的目的是　。 

(3)加入过量B的目的是　。 

(4)加热煮沸的目的是　。 

(5)操作Ⅰ的名称是　　　　。 

解析:先加入过量的氢氧化钡溶液,将氯化镁、硫酸镁转化为氢氧化镁沉淀、硫酸钡沉淀,过滤除去滤渣,滤液中再加入过量的碳酸钾溶液,使过量的钡离子转化为碳酸钡沉淀,过滤除去滤渣,滤液中加入适量的盐酸,加热煮沸,得到纯净氯化钾溶液。

答案:(1)K2CO3　HCl　(2)除尽镁离子和硫酸根离子

(3)除尽过量的钡离子　(4)使氯化氢挥发逸出

(5)过滤

知识点二　从海水中提取溴

1.从海水中提取溴

(1)流程:从海水中提取溴,一般要经过浓缩、氧化和提取三个步骤。

(2)反应原理:

2NaBr+Cl22NaCl+Br2。

2.溴及其化合物的重要用途

(1)溴可用于生产药物、感光剂、杀虫剂、阻燃剂等。

(2)溴化银是重要的感光材料。

1.从海水中可以提取溴,但得到的液溴中常溶有少量氯气,除去氯气应该采用的方法是(　D　)

A.加入适量的KI溶液

B.通入溴蒸气

C.加入适量的氢氧化钠溶液

D.加入适量的溴化钠溶液

解析:要除去液溴中少量的氯气,可选用适量的溴化钠溶液:Cl2+2NaBr2NaCl+Br2。

2.目前从海水中提取的溴约占世界溴年产量的三分之一,从海水中提取溴的主要步骤可表示为(　B　)

A.氧化→吸收→吹出→氧化

B.氧化→吹出→吸收→氧化

C.吹出→氧化→吸收→氧化

D.吹出→吸收→氧化

解析:海水中提溴的主要流程为海水酸化→氯气氧化→热空气或水蒸气吹出→SO2吸收使溴单质转化为HBr→氯气氧化。

　实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、S、Br-等离子的卤水为主要原料制备CaCl2溶液和Br2,流程如图:

(1)卤水中通入Cl2的离子方程式(与MgBr2反应)是　　　　　　　　　　　　。操作Ⅰ使用的试剂是　　　　,所用主要仪器的名称是　　　　   　。 

(2)加入溶液W是　　　　(填化学式),其目的是　　　　　　　　。用CaO可以除去Mg2+,又不会引入其他杂质离子,涉及的化学反应方程式为　　　　　　　　　　　　　、　                。 

解析:(1)通过操作Ⅰ将两种溶液分开,所以操作Ⅰ是萃取、分液。

(2)加入CaO的目的是除去Mg2+,故加入溶液W的目的是除去溶液中的S。

答案:(1)2Br-+Cl22Cl-+Br2　CCl4　分液漏斗

(2)BaCl2　除去溶液中的S  CaO+H2OCa(OH)2　MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCl2

课时作业

选题表

合格考题组

1.将含有少量泥沙的粗盐提纯,并用制得的精盐配制一定质量分数的氯化钠溶液。下列说法错误的是(　A　)

A.过滤时搅拌漏斗中的液体可以加快过滤速度

B.蒸发滤液时,要不断用玻璃棒搅动蒸发皿中的液体

C.配制氯化钠溶液的实验过程需要经过计算、称量、溶解、装液等

步骤

D.配制氯化钠溶液时需用的仪器有托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒等

解析:过滤时不能搅拌漏斗中的液体,A错误;蒸发滤液时,要不断用玻璃棒搅动蒸发皿中的液体,防止液滴飞溅,B正确;配制溶液需要经过计算、称量(量取)、溶解、装液等步骤,C正确;配制氯化钠溶液时必备的仪器有托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒等,D正确。

2.在“粗盐提纯”的实验中,蒸发时正确的操作是(　D　)

A.把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热

B.开始析出晶体后再用玻璃棒搅拌

C.待水分完全蒸干后停止加热

D.蒸发皿中出现大量固体时即停止加热

解析:蒸发可用于浓缩溶液或从溶液中分离出固体溶质,A项未过滤即蒸发,不正确;加热过程中应用玻璃棒不断搅拌,B错误;当蒸发皿中出现较多固体时即停止加热,利用余热将剩余液体蒸干,所以C错误、D正确。

3.关于粗盐提纯的下列说法中正确的是(　C　)

A.溶解粗盐时,应尽量让溶液稀些,防止食盐不完全溶解

B.将制得的食盐晶体转移到新制过滤器中用大量水进行洗涤

C.当蒸发到大量晶体析出时,停止加热,利用余热将剩余液体蒸干

D.为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S,可依次向溶液中加入足量的碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、稀盐酸

解析:溶解时不是越稀越好,如果溶液太稀,蒸发时就要消耗很长时间才能蒸干,A错误;晶体应该用少量水洗涤,否则制得的晶体会有很多溶于水,B错误;蒸发时,当有大量晶体析出时应停止加热,用余热蒸干剩余液体,C正确;由于过量的钡离子需要用碳酸钠除去,则为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S,可依次向溶液中加入足量的氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、碳酸钠溶液,然后过滤,再向滤液中加入适量稀盐酸,D错误。

4.除去氯化钠中少量的氯化钙、硫酸钠杂质,下列选用的试剂及加入顺序正确的是(　C　)

A.Na2CO3、BaCl2、HCl B.BaCl2、Na2CO3、H2SO4

C.BaCl2、Na2CO3、HCl D.Ba(NO3)2、Na2CO3、HCl

解析:先除去硫酸根离子(用过量氯化钡溶液,而不能用硝酸钡溶液),再除去钙离子和钡离子(过量碳酸钠溶液),最后除去碳酸根离子(用盐酸,而不能用硫酸)。

5.用空气吹出法从海水中提取溴所涉及的化学反应可能有(　A　)

①Cl2+2Br-2Cl-+Br2　②Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4　③Br2+2I-I2+2Br-　④2I-+H2O2+2H+I2+2H2O

A.①② B.②③ C.③④ D.①④

解析:海水酸化→氯气氧化→空气或水蒸气吹出→SO2吸收使溴单质转化为HBr→氯气氧化。其中第一步氧化为Cl2+2Br-2Cl-+Br2;SO2吸收使溴单质转化为HBr,即Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4。

6.将适量的Cl2通入溴化钠溶液中,等反应停止后,实验室从该溶液中提取溴通常所需的主要仪器和方法是(　D　)

A.蒸发皿:蒸发后灼烧

B.烧杯:冷却、结晶、过滤

C.分液漏斗:分液

D.分液漏斗:加萃取剂,振荡静置后分液

解析:反应停止后,溶液中存在Br2、NaCl等溶质,需采用合适的有机溶剂(如苯、CCl4等)来萃取Br2,采用分液操作来完成溴的提取。

7.氯化钠是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。

粗盐除含NaCl外,还含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。以下是粗盐提纯的操作流程。

提供的试剂:Na2CO3溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、饱和NaCl溶液。

(1)欲除去溶液Ⅰ中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4,从提供的试剂中选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为:过量的NaOH溶液、　　　　　　、

　　　　     　　。 

(2)在滤液中加的b为　　　　 　　　,其作用是　　　　　　。

(3)过滤后滤纸上共有　　　　　种沉淀。 

(4)蒸发结晶时,当　　　　　　  　　　　时停止加热。 

解析:(1)欲除去溶液Ⅰ中的MgCl2、CaCl2、Na2SO4,从提供的试剂中选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为:过量的NaOH溶液、BaCl2溶液(以除去硫酸钠)、Na2CO3溶液(以除去氯化钙和过量的氯化钡)。

(2)在滤液中加足量稀盐酸,其作用是除去过量的氢氧化钠、碳酸钠。

(3)过滤后滤纸上共有氢氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡、泥沙5种沉淀。

(4)蒸发结晶时,当蒸发皿中出现较多固体时停止加热,靠余热蒸干。

答案:(1)BaCl2溶液　Na2CO3溶液　(2)足量稀盐酸　除去过量的氢氧化钠、碳酸钠　(3)5　(4)蒸发皿中出现较多固体

8.空气吹出法是目前海水提溴的最主要方法之一,其工艺流程如图:

(1)步骤③的离子方程式:　                         。

(2)步骤⑤中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是　　　　。

(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的Cl2,因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过　　　   　(填试剂名称)溶液,以除去Cl2。 

(4)步骤⑤的蒸馏过程中,温度应控制在80 ℃～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 　                    。

解析:从海水中提取溴,一般要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。步骤①的Cl2氧化发生的反应是Cl2+2Br-2Cl-+Br2,生成的溴仍溶解在海水中,根据溴的沸点比水低的性质,可以鼓入热空气(步骤②),使它和热空气一起挥发出来,再用SO2吸收(步骤③):Br2+SO2+2H2O4H++

2Br-+S,这样可以得到较大浓度的含Br-的溶液,进一步用Cl2氧化(步骤④),得到Br2,然后蒸馏便得到了液溴。

答案:(1)Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S

(2)分液漏斗

(3)溴化钠(或其他含Br-的盐类物质)

(4)温度过高,大量水蒸气被蒸出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出

等级考题组

(以下选择题有1个或2个选项符合题意)

9.a、b、c、d四个集气瓶中分别装有Cl2、H2、HCl、HBr中的一种气体,若a、d两瓶气体混合见光爆炸,a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴,则c瓶装的气体是(　B　)

A.HBr   B.HCl  C.Cl2  D.H2

解析:a、d两瓶气体混合见光爆炸,必为H2和Cl2。而a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴(液溴),必为Cl2和HBr(发生反应:Cl2+

2HBr2HCl+Br2)。则c中必盛有HCl,同时推出a中为Cl2,b中为HBr,d中为H2。

10.空气吹出法海水提溴的工艺流程如下:

下列说法中,不正确的是(　BD　)

A.实验室保存溴通常加少量水

B.海水提溴发生的反应均为非氧化还原反应

C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集

D.蒸馏塔中只发生了物理变化

解析:溴易挥发,加水液封可以减少挥发损失,A正确;海水提溴发生的反应均为氧化还原反应,B不正确;经过吸收塔后,所得溶液中的Br-浓度远大于进入吹出塔之前的海水中的Br-浓度,因此溴元素得到了富集,C正确;蒸馏塔中发生的反应为2Br-+Cl22Cl-+Br2,D不正确。

11.粗盐中除NaCl外还含有MgSO4以及泥沙等杂质。初步提纯粗盐的实验流程如图1:

(1)“滤渣”是粗盐中含有的　　           　　。

(2)实验过程中四次用到玻璃棒,分别是:

第一次:溶解时搅拌;

第二次:　　　 　　　　; 

第三次:　　　 　　　　; 

第四次:将精盐从蒸发皿转移出来。

(3)本实验从滤液得到精盐,采用的是蒸发溶剂的方法,而不用降低溶液温度的方法,参考溶解度曲线图(如图2)分析原因: 　        

                                         。

(4)由图2可知,20 ℃时NaCl的溶解度约为　　　　g,本实验溶解3.6 g的粗盐,蒸馏水的最佳使用量约为　　　　mL。增加蒸馏水的用量虽然能加快粗盐的溶解,但会引起的不良后果是　           。

解析:(1)“滤渣”是粗盐中含有的不溶性杂质。(2)本实验要四次用到玻璃棒,第一次为溶解时搅拌,第二次为过滤时引流,第三次为蒸发时搅拌,第四次是将精盐从蒸发皿转移出来。(3)氯化钠的溶解度受温度影响变化不大,适合用蒸发结晶。(4)由图2可知,20 ℃时NaCl的溶解度约为36 g,溶解3.6 g的粗盐,蒸馏水的最佳使用量约为10 mL;增加蒸馏水的用量虽然能加快粗盐的溶解,但在蒸发时会造成能源

浪费。

答案:(1)泥沙　

(2)过滤时引流　蒸发时搅拌　

(3)氯化钠的溶解度受温度影响变化不大　

(4)36　10　浪费能源

12.全球海水中溴的储藏量丰富,约占地球溴总储藏量的99%,故溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为 65 mg·L-1。其工业提取方法有:

(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入富含溴离子(NaBr)的海水中,把溴置换出来,再用空气将溴吹出,用纯碱溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到溴单质,该方法涉及的反应有:①　　　　　　　　　　　(写化学方程式); 

②3Br2+3Na2CO3NaBrO3+5NaBr+3CO2↑;

③NaBrO3+5NaBr+3H2SO43Br2+3Na2SO4+3H2O。

其中反应②中氧化剂是　　    　　,还原剂是　　    　　。

(2)空气吹出SO2吸收法。该方法基本同(1),只是将溴吹出后用SO2来吸收,使溴转化为氢溴酸,然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式:　                         。

(3)溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是　　　   　　。下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是　　　   　(填序号)。

①乙醇 ②四氯化碳 　③硝酸

解析:工业上提取溴的原理:将氯气通入富含溴离子的海水中,把溴置换出来,然后被某些溶液吸收,再提纯即可得到溴,氯气置换溴的反应为Cl2+2NaBr2NaCl+Br2。溴与二氧化硫反应的化学方程式:Br2+SO2+

2H2O2HBr+H2SO4。方法(3)是利用物理方法,用有机溶剂溶解,因为溴易溶于有机溶剂,作为海水中萃取溴的溶剂只能是②四氯化碳。

答案:(1)Cl2+2NaBr2NaCl+Br2　Br2　Br2

(2)Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4

(3)分液漏斗　②

13.氯化钠是生活必需品,也是重要的化工原料。提纯含少量泥沙的粗盐,一般经过以下操作流程:

(1)操作①中必须用到的一种仪器是　　    　　(填字母)。

A.研钵 B.量筒 C.烧杯 D.试管

(2)操作⑤中除用到铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳外,还需要用到的仪器是　　　     　。 

(3)实验结束后称量获得的“精盐”,并计算“精盐”的制得率,发现制得率较低,其可能原因是　　　　(填字母)。 

A.粗盐没有全部溶解即过滤

B.蒸发时液滴飞溅剧烈

C.蒸发后所得“精盐”很潮湿

D.蒸发皿上沾有的“精盐”没有全部转移到称量纸上

(4)小明查阅相关资料得知:粗盐中除含泥沙等不溶性杂质外,还含有少量的MgCl2、CaCl2等可溶性杂质。为了得到较纯净的氯化钠,小明将上述流程图中操作⑤得到的“精盐”又进行了如下处理(假定可溶性杂质只有MgCl2、CaCl2两种)。

①提供的试剂:Na2CO3溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液、KOH溶液、饱和NaCl溶液。

从提供的试剂中选择,a所代表的试剂是　                。

②在滤液中加盐酸的作用是　     、　     (用化学方程式表示)。

解析:(1)将大颗粒粗盐变为较细粗盐需要使用研钵。

(2)在加热蒸发时,需要用到的仪器主要有铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳、蒸发皿。

(3)粗盐没有全部溶解,会使“精盐”的质量减少,制得率较低,A符合题意;液滴飞溅导致“精盐”的质量减少,制得率较低,B符合题意;“精盐”很潮湿,增大了“精盐”的质量,制得率较高,C不符合题意;蒸发皿上沾有的“精盐”没有全部转移到称量纸上,会使“精盐”的质量减少,制得率较低,D符合题意。

(4)①粗盐中除含泥沙等不溶性杂质外,还含有少量的MgCl2、CaCl2等可溶性杂质,用NaOH溶液除去镁离子,碳酸钠除去钙离子,沉淀后,过滤。

②由于加入的NaOH溶液、Na2CO3溶液是过量的,过滤后,加入盐酸,主要目的是除掉多余的NaOH、Na2CO3,其化学方程式为HCl+NaOHNaCl+

H2O,2HCl+Na2CO32NaCl+CO2↑+H2O。

答案:(1)A　(2)蒸发皿　(3)ABD　(4)①NaOH溶液、Na2CO3溶液　

②HCl+NaOHNaCl+H2O  2HCl+Na2CO32NaCl+CO2↑+H2O

14.某同学用某种粗盐进行提纯实验,步骤见下图:

请回答:

(1)步骤①和②的操作名称是　　　   　　。 

(2)步骤③判断加入盐酸“适量”的方法是　　　　　　  　　　　　;步骤④加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,这是为了防止　　　　　　,当蒸发皿中有较多量固体出现时,应　　　　　,用余热使水分蒸干。

(3)猜想和验证。

解析:本题主要考查基本实验操作,猜想Ⅰ主要是为了检验碳酸盐,可以加入强酸后使产生的气体与澄清石灰水反应来加以检验,猜想Ⅲ是对S的检验,选用适当的含钡试剂即可。

答案:(1)过滤

(2)滴加盐酸至无气泡放出为止　局部过热,造成溶液飞溅　停止加热(或熄灭酒精灯)

(3)猜想Ⅰ:有气泡放出,小烧杯内有白色沉淀生成(或石灰水变浑浊)

猜想Ⅱ:稀盐酸(或稀硝酸)　猜想Ⅱ不成立

猜想Ⅲ:滴入BaCl2[或Ba(OH)2或Ba(NO3)2]溶液和稀HNO3　有白色沉淀生成且不溶于稀HNO3

 测试解读:

测试宗旨——学科核心素养

(1)证据推理与模型认知

了解实验探究过程的一般方法,形成化学实验操作的基本技能。构建工业生产制备流程分析的思维模型。

(2)变化观念与平衡思想

掌握物质的性质和反应原理,选择合理的试剂,控制反应条件,实现物质之间的转化或除杂。

 (3)科学态度与社会责任

认识化学科学在开发利用自然资源、制备新物质、保护环境和促进科技发展等方面发挥的作用,增强社会责任感。

测试类别——学业质量水平

(1)问:学业质量水平2

(2)问:学业质量水平3