高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第三单元 海洋化学资源的综合应用学案及答案
展开第三单元 海洋化学资源的综合利用
第1课时 粗盐提纯 从海水中提取溴
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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,了解溴及其重要化合物的主要性质。
1.能根据粗盐提纯以及海水中提取溴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 粗盐提纯
【基础实验】粗盐中杂质离子的去除
1.除杂试剂的选择
粗盐所含杂质离子有Ca2+、Mg2+、SO,加入除杂试剂,会引入新的杂质,因此后加的试剂要适当过量。
步骤
杂质
加入的试剂
离子方程式
1
2
3
4
2.实验步骤
(1)除去不溶性杂质
①将粗盐倒入烧杯中,加适量水溶解,用玻璃棒搅拌;
②在过滤器上将粗盐水过滤,弃去沉淀,保留_______。
(2)去除杂质离子
①向烧杯中加入______________,边加边搅拌,直至______________产生;
②再依次加入______________和______________溶液,边加边搅拌,直至______________产生;
③将混合物在过滤器上过滤,弃去沉淀,保留_______。
(3)提纯
①向滤液中加入适量_______,边加边搅拌,直至______________产生,用pH试纸测量溶液的pH,使溶液的pH_______7;
②将溶液转移至_______中,用酒精灯加热蒸干。
3.问题探究
(1)Na2CO3溶液和BaCl2溶液的顺序是否可以颠倒?为什么?
(2)如何检验食盐水中杂质离子已除干净?
【即学即练1】为了除去氯化钠样品中的杂质碳酸钠,某兴趣小组最初设计了如下所示方案进行实验。
(1)沉淀A的化学式是________。
(2)加入过量氯化钙溶液后,分离除去沉淀A的实验操作是________。
(3)他们在实验过程中,又发现了新的问题:此方案很容易引入新的杂质。固体物质B的成分为________(用化学式表示)。
(4)他们继续探究后又提出了新的方案:将混合物溶解,滴加盐酸至不再产生气泡为止,然后加热煮沸。有关反应的化学方程式为__________________。
知识点02 从海水中提取溴
1.从海水中提取溴的流程
(1)酸化:将提取食盐后的母液用_______酸化,目的是抑制______________的反应。
(2)氧化:将氯气通入母液中,将溶液中的溴离子转化为_______,离子方程式为:_____________________。
(3)空气吹出:鼓入热空气,使溴从溶液中_______出来,_______得到粗溴水。
(4)精制:将粗溴水进一步精制,得到高纯度的单质溴。
2.溴的用途
(1)制备药物:“红药水”中含有溴元素;溴化钾、溴化钠、溴化铵等可配成_______。
(2)制造杀虫剂。
(3)制造感光剂:溴化银可用作医疗______________上的感光剂。
【即学即练2】由溴化钠制取单质溴可采用的方法是( )
A.蒸干溶液,灼烧固体
B.通入氯气,用汽油萃取
C.通入氯气,用酒精萃取
D.加入碘水,用四氯化碳萃取
能力拓展
考法01 粗盐提纯
1.粗盐提纯的流程
2.物质除杂和分离的基本原则
(1)不增(不引入新的杂质)。
(2)不减(不减少被提纯的物质)。
(3)易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。
(4)易复原(被提纯的物质易复原)。
3.物质除杂和分离注意的问题
(1)除杂试剂要过量。
(2)后续试剂应能除去过量的前一试剂。
(3)尽可能将杂质转化为所需物质。
(4)除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
【典例1】为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4,可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂,按下图步骤操作:
(1)写出三种试剂的化学式:
A________,B________,C________。
(2)①加入过量A的目的是____________________,有关化学方程式为________________________、_______________________________。
②加入过量B的目的是_____________________,有关化学方程式为________________________、__________________________________。
③加热煮沸目的是________________________。
(3)操作Ⅰ是________,操作Ⅱ是________。
考法02 从海水中提取溴
从海水中提取溴,一般要经历三个步骤,即浓缩、氧化和提取。
(1)浓缩并酸化海水后,通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质:2NaBr+Cl2===Br2+2NaCl。
(2)向含溴单质的水溶液中通热空气或水蒸气,将溴单质吹入盛二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的:Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4(也可用NaOH或Na2CO3溶液吸收)。
(3)向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气:2HBr+Cl2===2HCl+Br2。
(4)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。
(5)流程
【典例2】空气吹出法是目前“海水提溴”的主要方法之一,其工艺流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.步骤④⑤是为了富集溴
B.步骤③说明溴具有挥发性
C.步骤④的化学方程式为SO2+Br2+2H2O===HBr+H2SO4
D.步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可用分液漏斗将二者分离
分层提分
题组A 基础过关练
1.海水中水资源和化学资源的利用有非常广阔的前景。下列生产中,属于水资源利用的是( )
A.海水淡化 B.海水提盐 C.海水提溴 D.海水提镁
2.下列有关海水综合利用的过程中属于物理变化的是( )
A.将海水中含有的钾元素转化得到钾单质
B.海水蒸发制海盐
C.从海水所得粗盐中制取精盐
D.从海带中提取碘单质
3.在粗食盐的提纯实验中,用蒸发皿蒸发滤液时,下列操作正确的是( )
A.把浑浊的滤液倒入蒸发皿里,进行加热
B.等到开始出现固体时,用玻璃棒不断搅拌液体
C.待滤液完全蒸干后,停止加热
D.等到出现大量固体时,停止加热
4.中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是( )
A.蒸馏 B.蒸发 C.过滤 D.搅拌
5.在“粗盐提纯”的实验中,蒸发时正确的操作是( )
A.把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热
B.开始析出晶体后用玻璃棒搅拌
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
6.有关海水提溴的说法错误的是( )
A.海水晒盐后的卤水是提溴原料
B.可以利用氯气氧化溴离子
C.可用高温水蒸气将溴从溶液中吹出
D.吹出的溴蒸气冷凝后得到纯溴
7.海盐经溶解、过滤后仍含有Ca2+、Mg2+、SO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( )
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
8.从海水中可以提取溴,主要反应为2KBr+Cl2===Br2+2KCl,下列说法正确的是( )
A.溴离子具有氧化性 B.氯气是还原剂
C.该反应属于复分解反应 D.氯气的氧化性比溴单质强
9.除去海水提溴得到的液溴中溶有的少量氯气,应该采用的方法是( )
A.加入适量的KI溶液
B.通入溴蒸气
C.加氢氧化钠溶液
D.加入适量的溴化钠溶液
10.通过海水晾晒可得粗盐,粗盐中除含有NaCl外,还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。制备精盐的各步操作流程如下:
(1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌,目的是________________________________________。
(2)第②、④步操作的目的分别是除去粗盐中的Na2SO4和CaCl2,需要加入的试剂依次是________________(填化学式)。
(3)第⑥步操作中发生反应的化学方程式为____________________________________。
(4)在第③步操作中,选择的除杂试剂不能是KOH溶液,理由是_________________________________。
(5)第⑤步操作中,需要的玻璃仪器有______、________、________。
题组B 能力提升练
1.“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( )
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
2.在空气吹出法的工艺中,选用纯碱溶液作溴蒸气吸收剂的反应原理为3Na2CO3+3Br2===5NaBr+NaBrO3+3CO2,也有选用SO2作溴蒸气吸收剂的,下列有关说法正确的是( )
A.两种吸收过程中,Br2只作氧化剂
B.只有SO2吸收过程发生了氧化还原反应
C.用纯碱溶液作吸收剂时,纯碱既不是还原剂也不是氧化剂
D.用纯碱溶液作吸收剂只发生了复分解反应
3.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
4.空气吹出法是目前海水提溴的主要方法之一。海水提溴的流程如图所示:
(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是___________________。
(2)步骤⑥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:______________________________________。
(3)步骤⑧中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。所用主要仪器的名称是________。
(4)步骤①②之后并未直接用含Br2的海水进行蒸馏得到液溴,而是经过“空气吹出”“SO2水溶液吸收”“Cl2氧化”后再蒸馏,这样操作的原因是______________________________________________。
题组C 培优拔尖练
1.实验室提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾的过程如图所示。下列分析正确的是( )
A.操作Ⅰ是过滤,将固体分离除去
B.操作Ⅱ是加热浓缩、趁热过滤,除去杂质氯化钠
C.操作Ⅲ是过滤、洗涤,将硝酸钾晶体从溶液中分离出来
D.操作Ⅰ~Ⅲ总共需两次过滤
2.为了将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体提纯,并制得纯净的KNO3溶液,某同学设计了如下实验方案:
(1)操作①为_________________。
(2)操作②~④加入的试剂依次为___________________。
(3)判断SO已除尽的方法是___________________________________________________。
(4)实验过程中多次产生的沉淀________(填“需要”或“不需要”)多次过滤,其理由是_________________________________________________________。
(5)该同学的实验设计方案是否严密?________(填“是”或“否”);请说明理由
____________________________________________________________________。
(6)写出上述提纯过程中可能涉及的反应的离子方程式:_______________________________。
3.海水是巨大的资源宝库,如图是从海水资源获取重要化工原料的流程示意图。
回答下列问题:
(1)操作A是________(填实验基本操作名称)。要知道海水晒盐的过程中溶液里食盐含量在逐渐提高的简易方法是________(填字母)。
a.分析氯化钠含量 b.测定溶液密度 c.观察是否有沉淀析出
(2)图中虚线框内流程的主要目的是_______________________________________________。
(3)已知苦卤的主要成分如下:
离子
Na+
Mg2+
Cl-
SO
浓度/(g·L-1)
63.7
28.8
144.6
46.4
理论上,1 L苦卤最多可得到Mg(OH)2的质量为________g。
4.NaCl溶液中混有Na2SO4、CaCl2溶液和淀粉胶体,选择适当的试剂和方法从中提纯出NaCl晶体。相应的实验过程如下:
(1)写出上述实验过程中所用试剂(写化学式):
试剂①_______________;试剂③_______________。
(2)判断试剂①已过量的方法是__________________________________________________。
(3)用离子方程式表示加入试剂②的作用:__________________________________。
(4)操作①是利用半透膜进行分离提纯。
操作①的实验结果:淀粉________(填“能”或“不能”)透过半透膜;SO________(填“能”或“不能”)透过半透膜。
请用实验证明上述结果,完成下表(可不填满,也可增加)。限选试剂:1 mol·L-1 AgNO3溶液、1 mol·L-1 BaCl2溶液、1 mol·L-1 Ba(NO3)2溶液、碘水、稀盐酸、稀硝酸
编号
实验操作
预期现象和结论
①
②
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