高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用教学案 新人教版选修2.docx
- 文档编号:2931956
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:507.73KB
高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用教学案 新人教版选修2.docx
《高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用教学案 新人教版选修2.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用教学案 新人教版选修2.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高中化学第二单元化学与资源开发利用课题2海水的综合利用教学案新人教版选修2
学习资料专题
课题2海水的综合利用
海水中盐的开发和利用
[自读教材·夯基础]
1.海水制盐
(1)海水制盐的方法有三种:
蒸发法、电渗析法和冷冻法。
(2)目前,海水制盐的方法仍以蒸发法(盐田法)为主,其原理是海水经蒸发浓缩,达到饱和后析出食盐晶体,分离后所得到的母液叫苦卤。
(3)盐田选择的条件:
作为盐田必须符合的条件有三个。
①有平坦空旷的海滩,潮汐落差大
②空气干燥、多风、少雨
③远离江河入海口
(4)流程:
2.食盐资源的利用
(1)电解饱和食盐水的反应原理:
阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑。
阴极:
2H++2e-===H2↑。
总反应的化学方程式:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
(2)氯碱工业:
①生产装置:
离子交换膜电解槽。
②生产过程:
精制的饱和食盐水进入阳极室,纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。
通电时,H2O在阴极表面放电生成H2,Na+穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室,导出的阴极液中含有NaOH;Cl-在阳极表面放电生成Cl2。
[跟随名师·解疑难]
(1)离子交换膜只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,避免了两极产物混合,从而得到较纯净的NaOH、Cl2、H2。
(2)采用饱和食盐水是为了减少Cl2的溶解。
(3)充入阴极区的水中加入少量NaOH,是为了增强导电性。
(4)工业生产中常用石墨作阳极,用铁作阴极。
[剖析典例·探技法]
[例1] 氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图为:
依据示意图完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
与电源负极相连的电极附近,溶液pH________(填“不变”、“升高”或“下降”)。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。
精制过程发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果粗盐中SO
含量较高,必须添加钡试剂除去SO
,该钡试剂可以是________(选填a,b,c)。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO
,加入试剂的合理顺序为________(选填a、b、c)。
a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过________、冷却、________(填写操作名称)除去NaCl。
(6)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为________________________________________________________________________。
[名师解析]
(1)电解食盐水时,与电源正极相连的电极发生的反应是2Cl--2e-===Cl2↑,与电源负极相连的电极发生的反应是2H++2e-===H2↑,消耗H+,即产生OH-,所以溶液的pH升高。
(2)精制过程中,加入Na2CO3除去Ca2+(Ca2++CO
===CaCO3↓);加入NaOH除去Mg2+(Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓),由于Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度,所以Mg2+与OH-、CO
混合时,主要生成Mg(OH)2沉淀。
(3)除去SO
应选择Ba2+,如加入Ba(NO3)2,溶液中会引入杂质NO
,而加入BaCl2或Ba(OH)2均不会增加新的杂质。
(4)除杂质时加入Ba2+和OH-无先后之分,但Na2CO3一定在BaCl2之后加入,因为CO
还要除去多余的Ba2+。
(5)脱盐工序的目的是分离NaOH和NaCl,由于NaCl溶解度小,因而NaCl首先析出,其操作过程是蒸发、冷却、结晶,经过滤得到NaCl晶体。
(6)如无隔膜会发生如下反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,电解食盐水溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,两反应的化学方程式相加得NaCl+H2O
NaClO+H2↑。
[答案]
(1)2Cl--2e-===Cl2↑ 升高
(2)Ca2++CO
===CaCO3↓,
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
(3)ac
(4)bc
(5)蒸发 过滤
(6)NaCl+H2O
NaClO+H2↑
[名师点睛] 粗盐的精制
(1)目的:
除去泥沙,使Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO
等离子的含量达到要求。
(2)原因:
Ca2+、Mg2+等会在碱液中形成沉淀,破坏离子交换膜;同时杂质的存在会使制得的产品不纯。
(3)试剂:
BaCl2(除去SO
)、NaOH(除去Mg2+、Fe3+)、Na2CO3溶液(除去Ca2+及Ba2+)、稀盐酸(除去OH-、CO
)。
试剂的加入顺序:
纯碱须加在钡试剂后,稀盐酸加在过滤后。
海水提溴
[自读教材·夯基础]
1.方法
常用的一种海水提溴技术叫做吹出法。
2.原理
Br-
Br2
3.过程
(1)氯化(填化学方程式):
Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。
(2)吹出:
产生的Br2用空气吹出或用水蒸气使Br2与其一起蒸出。
(3)吸收(填化学方程式):
SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr;
Cl2+2HBr===2HCl+Br2。
4.注意事项
(1)海水中的Br-浓度太低,一般不直接利用海水提溴,而是利用海水晒盐后的母液提溴。
(2)氯气氧化Br-在pH=3.5的条件下效果最好。
[剖析典例·探技法]
[例2] 海水中溴含量约为65mg·L-1,从海水中提取溴的工业流程如下:
(1)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴,步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴,其目的是________。
(2)步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br2,利用了溴的________。
A.氧化性B.还原性
C.挥发性D.腐蚀性
(3)以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下,请在下面短线上填入适当的化学计量数:
________Br2+________CO
===________BrO
+________Br-+________CO2↑
(4)上述流程中吹出的溴蒸气,也可先用二氧化硫水溶液吸收,再用氯气氧化后蒸馏。
写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式:
_______________________________。
(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法,下列可以用做溴的萃取剂的是________。
A.乙醇B.四氯化碳
C.烧碱溶液D.苯
[名师解析]
(1)由于海水中Br-的含量低,步骤Ⅰ中获得游离态的溴后,步骤Ⅱ中又将其转化为化合态的溴,其目的是富集溴。
(2)步骤Ⅱ中用热空气或水蒸气吹出Br2,主要是利用了溴的挥发性。
(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。
(4)溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr。
(5)乙醇能与水互溶,不能用做萃取剂。
[答案]
(1)富集(或浓缩)溴
(2)C
(3)3 3 1 5 3
(4)SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4 (5)BD
[名师点睛]
用空气或H2O(g)将溴吹出,而不用CCl4萃取,因后者工艺复杂,设备投资大,经济效益低且对环境污染严重。
海水提镁、海水提重水
[自读教材·夯基础]
1.海水提镁的基本反应原理
海水
Mg(OH)2
MgCl2溶液
MgCl2·6H2O晶体―→MgCl2
Mg
(1)所加试剂:
①石灰乳,③盐酸。
(2)所用操作方法:
②过滤,④浓缩,⑤电解。
(3)所发生的反应:
①Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;
③Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O;
⑤MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑。
2.从海水中提取重水
(1)提取重水(D2O)的方法有蒸馏法、电解法、化学交换法和吸附法等,较为常用的方法是化学交换法。
(2)硫化氢——水双温交换法,反应的化学方程式为:
H2O(l)+HDS(g)===HDO(l)+H2S(g)。
[跟随名师·解疑难]
(1)因为Mg2+发生水解,所以直接蒸干MgCl2溶液得不到MgCl2。
应该先将MgCl2溶液蒸发浓缩,先得到MgCl2·6H2O晶体,然后在氯化氢的气氛中加热脱水,得到无水氯化镁。
(2)工业上不用电解熔融MgO来制取Mg,是因为MgO的熔点高,使其熔化时耗能大。
[剖析典例·探技法]
[例3] 海水综合利用可以制备金属镁,其流程如图所示。
(1)写出从海水中Mg2+到金属镁的化学方程式。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若在空气中加热MgCl2·6H2O,生成的是Mg(OH)Cl或MgO,写出相应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去?
写出实验步骤:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[名师解析]
(1)由工艺流程图各步得到的物质可写出反应的化学方程式。
(2)根据Cl、H、O三元素守恒可知,在空气中加热MgCl2·6H2O除生成Mg(OH)Cl或MgO外还生成HCl和H2O。
(3)Mg(OH)2难溶于水,Ca(OH)2微溶于水,故要除去Mg(OH)2中的Ca(OH)2,需加入试剂让Ca(OH)2转化为易溶于水的物质,经搅拌、过滤、洗涤即可达到目的。
所加入试剂一般为MgCl2或Mg(NO3)2。
[答案]
(1)Mg2++Ca(OH)2===Ca2++Mg(OH)2↓,
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O,
MgCl2
Mg+Cl2↑
(2)MgCl2·6H2O
Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O或MgCl2·6H2O
MgO+2HCl↑+5H2O
(3)加入MgCl2溶液,充分搅拌,过滤、沉淀用水洗涤
[名师点睛]
海水提镁中化学平衡原
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 课题2 海水的综合利用教学案 新人教版选修2 第二 单元 化学 资源 开发利用 课题 海水 综合利用 教学 新人 选修
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)