海洋化學資源的綜合利用1．通過基礎(chǔ)實驗了解粗鹽中雜質(zhì)離子的去除原理，培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識的化學學科核心素養(yǎng)。2．了解從海水中提溴的原理，能應(yīng)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律解答相關(guān)問題，體現(xiàn)宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養(yǎng)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　   四川酸菜，又叫泡酸菜。味道咸酸，口感脆生，色澤鮮亮，香味撲鼻，開胃提神，醒酒去膩，老少適宜，是居家過日子常備的小菜。腌制酸菜的鹽是腌制鹽，某實驗小組對腌制酸菜的粗鹽進行提純。[問題探討]1．上圖中共涉及哪些實驗方法？提示：溶解、過濾和蒸發(fā)。2．粗鹽中除含有不溶性的泥沙外，還含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4，利用過濾的方法提純的粗鹽是否純凈？提示：不純凈，過濾能除去不溶性的雜質(zhì)，但不能除去可溶性的雜質(zhì)，故提純后的粗鹽中還含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4。3．在除去上述粗鹽中可溶性雜質(zhì)的過程中，是否考慮除雜試劑用量問題？除雜試劑是否會引入新的雜質(zhì)？提示：除雜試劑應(yīng)稍過量，這樣才能使雜質(zhì)離子完全變成沉淀，通過過濾除去；但過量的除雜試劑又成為新的雜質(zhì)。4．如何判斷食鹽水中的SO已除凈？提示：靜置，取少量上層清液于試管中，加BaCl2溶液，若無沉淀生成，則說明SO已除凈。除去粗鹽中可溶性雜質(zhì)的原理1．為了除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SO和泥沙，可將粗鹽溶于水，然后進行下列五項操作：①過濾?、诩舆^量NaOH溶液?、奂舆m量鹽酸　④加過量Na2CO3溶液?、菁舆^量BaCl2溶液，正確的操作順序是(　　)A．①④②⑤③   B．④①②⑤③C．②⑤④①③   D．④⑤②①③解析：選C　在除去Ca2＋、Mg2＋、SO及泥沙時一定要注意加入的試劑是否會引入新的雜質(zhì)離子、新的雜質(zhì)離子如何除去等問題。Na2CO3一定要在BaCl2之后加入，以便除去過量的Ba2＋。另外需注意，應(yīng)將所有雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀后一次性過濾。按加入順序，濾液中可能有過量的NaOH或Na2CO3，加入適量鹽酸即可除去。2．只用一種試劑就能鑒別出碳酸鈉、氯化鋇、氯化鈉三種溶液，該試劑是(　　)A．氫氧化鈉   B．硝酸銀C．硫酸   D．氯化鈣解析：選C　和硫酸反應(yīng)有氣體產(chǎn)生的是碳酸鈉，有沉淀產(chǎn)生的是氯化鋇，沒有現(xiàn)象的是氯化鈉。3．自貢盛產(chǎn)食鹽，人類與食鹽關(guān)系密切，食鹽在老百姓生活和現(xiàn)代社會的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中均有重要作用，沒有食鹽的生活是不可想象的。粗鹽中含Ca2＋、Mg2＋、SO以及泥沙等雜質(zhì)，為了除去可溶性雜質(zhì)，用以下實驗步驟進行提純：①加適量鹽酸?、诩舆^量Na2CO3溶液?、圻^濾　④加過量NaOH溶液?、菁舆^量BaCl2溶液(1)步驟③實驗中所用的玻璃儀器有燒杯、________、________。(2)其中，在步驟①中涉及的離子反應(yīng)方程式有_________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)除雜操作完成后，得到NaCl固體的操作方法為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)步驟③過濾所用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗。(2)步驟①加適量鹽酸，除去過量的氫氧根離子和碳酸根離子，則發(fā)生的離子反應(yīng)為H＋＋OH－===H2O、2H＋＋CO===H2O＋CO2↑。(3)除雜操作完成后，由NaCl溶液得到NaCl固體的操作方法為蒸發(fā)結(jié)晶。答案：(1)玻璃棒　漏斗　(2)H＋＋OH－===H2O　2H＋＋CO===H2O＋CO2↑　(3)蒸發(fā)結(jié)晶4．實驗室里需要純凈的NaCl溶液，但手邊只有混有Na2SO4的NaCl固體。某學生設(shè)計了如下圖所示方案：如果此方案正確，那么：(1)操作①是否可改為加入Ba(NO3)2溶液？為什么？________________________________________________________________。(2)操作②的目的是________________。如何判斷目的已達到？方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。為什么不過濾后再加Na2CO3溶液？理由是_____________________________________________________________________________________________________________。解析：NaCl、Na2SO4均為易溶于水的物質(zhì)，要制取純凈的NaCl溶液，可向溶液中加入過量的BaCl2溶液除去SO －。但此過程中引入了新雜質(zhì)Ba2＋，故需在后續(xù)過程中把Ba2＋除去，可加入過量的Na2CO3溶液，除去多余的Ba2＋，CO －可用鹽酸除去。其中操作①不能改為加入Ba(NO3)2溶液，因硝酸鹽均為易溶于水的物質(zhì)，在后續(xù)過程中無法除去NO。BaSO4、BaCO3均為不溶于水的白色沉淀，在這兩種物質(zhì)沉淀完全后進行一次過濾即可。答案：(1)否；因為改用Ba(NO3)2會使溶液中引入新的雜質(zhì) NO，后續(xù)操作中無法除去(2)除去過量的Ba2＋　沉淀反應(yīng)后，用試管取出上層清液，再加入CaCl2溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則可確認Na2CO3已過量(其他合理的試劑均可)　減少一次過濾操作  工業(yè)上的海水資源開發(fā)利用的部分工藝流程如圖所示：流程一：[問題探討]1．流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4順序制備？為什么？提示：否。如果先沉淀Mg(OH)2，則沉淀中會夾有CaSO4沉淀，產(chǎn)品不純。2．工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取Br2時，為什么不能直接蒸餾溴水混合物？提示：因為海水中Br2的濃度較低，直接蒸餾，處理量大，生產(chǎn)成本高，故Br2必須進行富集。  3．溴在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳與水不互溶，但在上述工藝中卻不用四氯化碳，為什么？提示：四氯化碳萃取溴工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，經(jīng)濟效益低，環(huán)境污染嚴重。流程二：在已經(jīng)提取氯化鈉、溴、鎂等化學物質(zhì)的富碘鹵水中，采用所給的工藝流程生產(chǎn)單質(zhì)碘：4．步驟③加Fe的目的是什么？提示：使碘化銀轉(zhuǎn)化為碘化亞鐵(FeI2)和單質(zhì)銀。5．第⑤步操作提純I2可用什么方法？提示：由于I2單質(zhì)易升華，易溶于有機溶劑，故提純I2可用升華或萃取的方法。1．從海水中提取溴(1)流程   (2)發(fā)生反應(yīng)的化學方程式和離子方程式①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl；離子方程式為 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；離子方程式為Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO －。③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。離子方程式為2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。[注意]　海水提取溴的過程，將Br－氧化→吹出→吸收又變回Br－，主要目的是富集溴。不能利用最初得到的含Br2的海水直接蒸餾獲取液態(tài)溴，因為此時溶液中Br2的濃度較低，若直接蒸餾，處理量大，成本高。(3)含溴物質(zhì)的用途①溴多用于制備藥物、感光劑。②溴還是制造農(nóng)業(yè)殺蟲劑、阻燃劑的原料。③溴化銀可被用作醫(yī)療X射線膠片上的感光劑。2．從海水中提取鎂(1)流程(2)主要反應(yīng)的化學方程式和離子方程式MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；離子方程式為Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；離子方程式為Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2OMgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。(3)鎂的原子結(jié)構(gòu)與化學性質(zhì)鎂的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，鎂原子最外層有2個電子，在化學反應(yīng)中容易失去，形成鎂離子。因此，鎂是活潑金屬，可以與某些非金屬單質(zhì)、酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。3Mg＋N2Mg3N2；Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑；離子方程式為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑2Mg＋CO22MgO＋C。(4)含鎂物質(zhì)的用途①鎂合金因密度小，硬度和強度較大，被廣泛用于制造火箭、導(dǎo)彈和飛機的部件等。②氧化鎂是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。3．從海帶中提取碘(1)流程(2)主要化學反應(yīng)2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。(3)加碘鹽中碘元素的檢驗①食鹽中加碘添加的是碘酸鉀。②食鹽中碘元素的檢驗方法反應(yīng)原理：5I－＋IO＋6H＋===3I2＋3H2O淀粉遇碘單質(zhì)變藍。(4)含碘物質(zhì)的用途①碘是人體必需的微量元素，是維持人體甲狀腺正常功能所必需的元素。人體缺碘時就會患甲狀腺腫大。②碘化銀用于人工降雨。[名師點撥]鹵素離子的檢驗方法(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液(2)置換——萃取法未知液加入CCl4(或汽油)有機層呈(3)置換——淀粉法檢驗I－未知液藍色溶液，表明有I－1．海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B．粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過程提純C．工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑D．富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用SO2將其還原吸收解析：選C　苦鹵中含有Br－，通入Cl2可將Br－氧化生成Br2，A項正確；粗鹽中含有Ca2＋、SO等雜質(zhì)離子，故先除雜得NaCl和KCl的混合溶液，而NaCl的溶解度隨溫度變化不大，故采用重結(jié)晶的方法可以得到純凈的NaCl，B項正確；工業(yè)上沉淀海水中的Mg2＋，采用Ca(OH)2，不用NaOH，因為NaOH的價格較高，C項錯誤；Br2易揮發(fā)，用熱空氣和水蒸氣吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4和HBr，富集后再用Cl2處理HBr生成Br2，D項正確。2．從海帶中提取碘的實驗過程中，涉及下列操作。其中正確的是(　　)解析：選D　海帶灼燒成灰應(yīng)在坩堝中進行；過濾時應(yīng)用玻璃棒引流；碘的苯溶液在分液漏斗中位于上層，應(yīng)待下層液體放出后從上口倒出；分離碘并回收苯應(yīng)用蒸餾的方法。3．甲、乙、丙三種溶液中各含有一種X－(X－為Cl－、Br－或I－)，向甲中加入淀粉和氯水，溶液變?yōu)槌燃t色，再加丙溶液，顏色無明顯變化。則甲、乙、丙依次含有(　　)A．Br－、I－、Cl－   B．Br－、Cl－、I－C．I－、Br－、Cl－   D．Cl－、I－、Br－解析：選A　向甲中加入淀粉溶液和氯水，溶液變?yōu)槌燃t色，應(yīng)該是溴水的顏色，則甲中必含有Br－，Br－被Cl2氧化生成Br2，再加丙溶液，顏色無明顯變化，說明丙溶液中不含I－，否則I－會被Br2氧化生成I2，溶液顯藍色，與題給條件不符，則丙溶液只能含Cl－，I－必在乙溶液中，故A符合題意。4．目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。海水提鎂的主要流程如下：已知：①MgCl2晶體的化學式為MgCl2·6H2O；②MgO的熔點為2 852 ℃，無水MgCl2的熔點為714 ℃。(1)操作①的名稱是________，操作②的名稱是________、________、過濾。(2)試劑a的名稱是________。(3)工業(yè)上是將氫氧化鎂轉(zhuǎn)變?yōu)槁然V，再電解氯化鎂來制取鎂單質(zhì)，而不采用加熱Mg(OH)2得到MgO，再電解熔融MgO的方法制金屬鎂。其原因是________________________________________________________________________________________________。解析：(1)從沉淀池中把難溶性的固體Mg(OH)2與可溶性液體物質(zhì)分離的操作是過濾。從MgCl2溶液分離得到固體溶質(zhì)，操作②是蒸發(fā)濃縮、冷卻(或降溫)結(jié)晶。(2)溶解固體Mg(OH)2使之轉(zhuǎn)化為MgCl2溶液需要加入的試劑a是HCl溶液。(3)MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量而增加生產(chǎn)成本。答案：(1)過濾　蒸發(fā)濃縮　冷卻(或降溫)結(jié)晶(2)HCl溶液(或鹽酸)　(3)MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量而增加生產(chǎn)成本 [分級訓練·課課過關(guān)]________________________________________________________1．下列關(guān)于粗鹽提純的說法正確的是(　　)A．溶解粗鹽時，應(yīng)盡量讓溶液稀些，防止食鹽不完全溶解B．濾去不溶性雜質(zhì)后，將濾液移至坩堝內(nèi)加熱濃縮C．當蒸發(fā)到剩余少量液體時，停止加熱，利用余熱將液體蒸干D．將制得的晶體轉(zhuǎn)移到新制過濾器中用大量水進行洗滌解析：選C　A項，溶解粗鹽時，在保證粗鹽溶解的前提下應(yīng)盡量少加水，避免蒸發(fā)時困難；B項，該操作應(yīng)在蒸發(fā)皿中進行，利于水分的揮發(fā)；D項，用大量水洗滌會造成食鹽損失過多。2．下列從海水中提取鎂的方法，正確的是(　　)A．海水Mg(OH)2MgB．海水MgCl2溶液―→MgCl2晶體MgC．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)MgD．海水Mg(OH)2MgOMg解析：選C　本題要求學生既要知道鎂是由電解熔融的氯化鎂得到的，又要知道在實際生產(chǎn)中從海水中提取氯化鎂的途徑及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。3．溴主要以Br－的形式存在于海水中，海水呈弱堿性。工業(yè)上制備Br2的操作步驟為①一定條件下，將Cl2通入濃縮的海水中，生成Br2；②利用熱空氣將Br2吹出，并用濃Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等；③用硫酸酸化步驟②得到的混合物。完成下列填空：(1)Br2可用熱空氣吹出，其原因是__________________。 (2)步驟③用硫酸而不用鹽酸酸化的原因可能是__________________________。 補充完整NaBr與NaBrO3反應(yīng)重新生成Br2的化學方程式：5NaBr＋NaBrO3＋_______===3Na2SO4＋3Br2＋_______。 (3)步驟②的產(chǎn)品有時運輸?shù)侥康牡睾笤偎峄?/span>，主要是因為__________________。 (4)為了除去工業(yè)Br2中微量的Cl2，可向工業(yè)Br2中________(填字母)。 a．通入HBr　　　　　　b．加入Na2CO3溶液c．加入NaBr溶液   D．加入Na2SO3溶液解析：(4)利用NaBr溶液與Cl2反應(yīng)生成NaCl和Br2，然后分液可除去Cl2，只有c符合，其他選項會引入新的雜質(zhì)。答案：(1)溴易揮發(fā)　(2)NaBrO3中Br元素為＋5價，具有氧化性，用鹽酸酸化，則鹽酸可能被NaBrO3氧化　3H2SO4　3H2O　(3)Br2易揮發(fā)，對大氣有污染　(4)c4．海洋植物海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以NaI形式存在。實驗室從海藻中提取碘的流程如下圖所示：(1)指出提取碘的過程中有關(guān)實驗操作的名稱：①________、③________。 寫出實驗②中有關(guān)反應(yīng)的化學方程式：______________。(2)提取碘的過程中，不能作為從碘水中萃取碘的萃取劑的是________(填字母)。 A．四氯化碳　　　　B．酒精　　　　 C．苯(3)為使海藻灰中的碘離子轉(zhuǎn)化為含碘的有機溶液，實驗室準備了燒杯、玻璃棒、集氣瓶、酒精燈、導(dǎo)管、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)以及必要的夾持儀器、物品。還缺少的玻璃儀器是________。 解析：(1)操作①分離的是固體(不溶性)和液體，應(yīng)為過濾；操作③是將碘富集到有機溶劑中，應(yīng)為萃取。(2)根據(jù)萃取原理，要從含碘的水溶液中萃取碘，所選擇的萃取劑一定要和水互不相溶且碘在其中的溶解度大，B選項中的酒精與水互溶，不能選用。(3)按照流程圖考慮每一步需要的儀器，還缺少漏斗和分液漏斗。答案：(1)過濾　萃取　Cl2＋2NaI===I2＋2NaCl(2)B　(3)分液漏斗、漏斗 

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第三單元 海洋化學資源的綜合應(yīng)用

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