开发海水中的卤素资源

2.海水中的卤素资源本章提要2.1以食盐为原料的化工产品2.2海水中的氯2.3从海水中提取的溴和碘2.1以食盐为原料的化工产品一、海水晒盐（一）海水中NaCl的含量：高达4×1016t（二）历史明朝末年《天工开物》中详细记载了海盐的生产过程。灰布种盐淋水先入浅坑牢盆煎炼海卤（三）生产过程：太阳能蒸发法（又称盐田法）1.将海水引入盐田，利用日光、风力等蒸发浓缩2.当海水的密度在之间时，导入盐池，使食盐结晶，尾液用于提取其它物质。目的：为了使得到的粗盐中，除NaCl外含杂质较少。1.21-1.26g/mL参阅P24表2.1盐田盐池铲盐机收集盐层传送盐（四）产量我国的海盐年产量已超过1×107t，位居世界之首。（五）粗盐的提纯（实验室）1.溶解：（1）称10g粗盐（2）量取30mL水（3）溶解（烧杯、玻璃棒）2.除杂：（1）目的：除去食盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-(提示参考表2.1)（2）要求：a.加入试剂与杂质反应，与需要的不反应；b.尽可能将杂质转化为需要的；c.不能引入新的杂质（3）方法：a.除Mg2+：加入过量的NaOH得到Mg(OH)2↓b.除SO42-：加入过量的BaCl2得到BaSO4↓c.除Ca2+：加入过量的Na2CO3得到CaCO3↓和BaCO3↓3.过滤：（1）目的：除去Mg(OH)2↓、BaSO4↓、CaCO3↓、BaCO3↓和泥沙“一贴”“二低”“三靠”（2）注意点：（3）主要仪器：铁架台(带铁圈)烧杯(2个)玻璃棒漏斗(滤纸)（起引流作用）一贴：二低：2.液体的高度低于滤纸的高度。三靠：1.玻璃棒紧靠三层滤纸处；2.移液时烧杯口紧靠玻璃棒；3.漏斗下端紧靠烧杯内壁。1.滤纸的高度低于漏斗的高度；滤纸紧贴漏斗内壁4.滤液中除杂（1）滤液的成分：Na2CO3NaCl、NaOH、（2）滤液除杂的目的：除去NaOH、Na2CO3（3）除杂方法：①加入适量HCl②调节pH=75.蒸发（1）目的：除去水分，得到NaCl晶体（2）注意点：（3）主要仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒在快要蒸干时用小火加热，或停止加热。原因：防止晶体飞溅，利用余热可以蒸干剩余的水分。思考与讨论200C时氯化钠溶解度35.9g/100gH2O一贴二低三靠防止晶体飞溅1.为什么10g粗盐要量取30ml左右水来溶解？2.过滤操作中要注意些什么？3.蒸发到即将干时，为什么要停止加热或用小火加热？思考与讨论三次1.溶解（搅拌）2.过滤（引流）3.蒸发（搅拌）可溶性杂质能溶解在洗涤水中，随洗涤水的流动而离开晶体5.粗盐提纯中几次用到玻棒，每次使用的作用各是什么？4.为什么用少量水洗涤结晶物能除去其中少量的可溶性杂质？二、食盐的用途：氯碱工业（一）氯碱工业的重要性1.中国现代化工之母上海氯碱总厂离子膜电解车间2.延伸产品：纯碱、盐酸、漂粉精、氯化铁、聚氯乙烯等（二）氯碱工业的原理：电解饱和食盐水1.实验室装置C阴极阳极直流电+酚酞2.实验现象（1）阳极：气泡，使湿润的KI-淀粉试纸变蓝，证明是Cl2（2）阴极：①气泡，作点燃实验，证明是H2。②溶液变红，证明生成了碱（NaOH）3.原理NaCl＋H2O通电NaOH222＋H2↑↑＋Cl2-1+1↓↑222e阴极阳极三、两种重要的化工基本原料：盐酸和烧碱盐酸（一）氯化氢的物性1.无色，有刺激性气味的气体2.比空气重3.浓盐酸有挥发性（常用的浓HCl为37％，1.19g/mL）（1）打开浓盐酸的瓶盖，瓶口有大量的白雾。（2）雾和烟的区别雾：大量的液体小液滴聚集在一起烟：大量的固体小颗粒聚集在一起4.极易溶于水，S.T.P下的溶解度为1：500（体积比）水HCl（1）喷泉实验①装置：书[P.28]图2.7②现象：美丽的红色喷泉③原理：（a）“喷泉”的成因：HCl极易溶于水，导致烧瓶内的压强迅速减小，造成大气压比内部压强大，形成喷泉。（b）“红色”的成因：盐酸呈酸性，使紫色石蕊变红。实验与观察•1.观察一瓶氯化氢气体的颜色和状态•2.打开集气瓶上的玻璃盖，小心嗅闻它的气味，并观察瓶口有什么现象发生记录___________________________•3.用一条湿润的蓝色石蕊试纸接近瓶口，观察现象记录____________________________有刺激性气味，瓶口有白雾氯化氢的物理性质蓝色石蕊试纸变红•4.氯化氢的水溶性实验现象______________________________解释________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________由于氯化氢极易溶于水，当胶头滴管里的水射入烧瓶中后，瓶中的氯化氢迅速溶解在水中，使瓶内的压强瞬间减小，烧杯里的水在大气压力的作用下被压入烧瓶中，形成喷泉；烧瓶中的液体含盐酸，盐酸能使紫石蕊试液变红氯化氢的物理性质形成喷泉；紫石蕊试液变红（2）多余HCl气体的处理。①装置：漏斗倒扣型②吸收剂：水③优点：（a）水吸收效果好，价格低（b）防止倒吸用下图所示的装置进行多余HCl的吸收有什么不好？该如何改动？易产生倒吸现象改动，更换成漏斗倒扣型或紧贴液面（但效果没有使用漏斗好）（二）盐酸的化性强酸，具有酸的通性原因：HCl→H++Cl-（三）电解质和非电解质1.物质的导电性(实验)3.定义:（1）电解质：在水溶液或熔化状态下可以导电的化合物（2）非电解质：在水溶液和熔化状态下不能导电的化合物4.概念比较电解质非电解质研究对象定义常见例子化合物化合物在水溶液或熔化状态下能导电在水溶液和熔化状态下不能导电(1)酸(2)碱(3)盐如HCl如NaOH如NaCl(1)氧化物(2)有机物如蔗糖,酒精课堂练习:是非题.(1)NaCl(aq)能导电,所以NaCl(aq)是电解质;盐酸能导电,所以盐酸是电解质.(2)Cu能导电,所以Cu是电解质.那么Cu是非电解质NaClHClCu是单质电解质和非电解质研究对象都是化合物.Cu不是电解质，也不是非电解质(3)CO2溶于水之后,可以导电,所以CO2是电解质(4)SO2溶于水之后,可以导电,所以SO2是电解质H2CO3溶液CO2是非电解质H2SO3溶液H2CO3SO2是非电解质H2SO3(5)NaCl晶体，液态HCl都不能导电，但它们都是电解质.化合物,在水溶液或熔化状态下能导电.(五)常见电解质(酸碱盐)的导电性1.各种状态下的导电性物质状态酸碱盐固态液态（熔化状态）水溶液中不导电不导电导电不导电导电导电不导电导电导电2.原因：自由移动的离子构成通路引起导电电解质在水溶液或熔化状态下才能产生NaCl固体氯化钠溶于水6.电离(1)定义:①电离不要“通电”(2)注意点：②电解质在水溶液中的电离是在“水分子”的作用下产生的，相当于它的溶解过程.(常用的)③电解质在熔化状态时的电离是由于温度升高而自发形成.(不常用)电解质在水溶液或熔化状态下产生自由移动的离子的过程电解质在水溶液中的电离相当于它的溶解过程电解质在水溶液中的电离是在“水分子”的作用下产生的12（3）电离方程式①举例HClH2SO4H++Cl-H++SO42-2NaOHBa(OH)2Na++OH-Ba2++OH-2BaCl2Ba2++Cl-2Fe2(SO4)3Fe3+2+SO42-3NaHSO4Na++H++SO42-(2)书写注意点：①电离“不”需要“电”②要满足“两个”守恒：原子守恒和电荷守恒（五）氯化氢气体的实验室制法1.制取原理NaCl(s)+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl微热NaCl(s)+H2SO4(浓)Na2SO4+HCl2强热2或为什么一定要用NaCl固体和浓硫酸？用NaCl(aq)和稀硫酸真的不行吗？∵HCl极易溶于水，若用NaCl(aq)和稀硫酸，HCl气体无法逸出，复分解反应不可能进行。2.气体发生装置（根据反应物的状态和反应的条件进行选择）（1）固+固，加热型用于制取O22KClO32KCl+3O2↑MnO2△（2）固+液，不加热型用于制取H2Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑用于制取CO2CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑（3）固+液或液+液加热型用于制取HCl3.气体净化：（HCl中可能混有少量的水蒸气）（1）吸收剂：浓硫酸（2）净化装置：洗气瓶浓硫酸（常进短出）4.收集装置：向上排空气法5.有毒尾气吸收装置：漏斗倒扣型（多余的气体）实验室制HCl的装置•发生装置•收集装置•尾气吸收装置实验室制HCl的装置（六）盐酸的工业制法1.原理：（1）H2+Cl2HCl2点燃（2）把氯化氢气体溶于水中，就可得到盐酸。2.注意点：Cl2是一种有毒气体，尽量要让Cl2在反应中用完，防止Cl2泄露。3.具体措施：（1）H2过量，尽量要让Cl2在反应中用完（2）要让H2包围Cl2，实现Cl2在H2中燃烧，防止Cl2泄露4.工业设备（1）氯化氢合成塔书[P.29]图2.6（2）合成塔里的燃烧器具有双层管道内层：外层：Cl2H2烧碱（NaOH）（一）物性1.白色固体2.易溶于水，并放出大量热3.易潮解（∵固体NaOH可用作干燥剂，干燥一些中性或碱性气体）4.强腐蚀性（俗名：烧碱，火碱，苛性钠）（二）化性强碱，具有碱的通性原因：NaOH→Na++OH-（三）NaOH的实验室制法（1）Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+NaOH2（2）过滤，滤液就是NaOH(aq)NaOH造纸纺织（四）NaOH的用途制皂炼铝精炼石油印染【要点梳理1】食盐制取海水晒盐历史远古时代就利用海水晒盐，明朝末年《天工开物》有详细记载生产过程将海水引入盐田，利用日光，风力等蒸发浓缩，当海水密度在1.21～1.26g/ml时，导入盐池，使食盐结晶，尾液用于提取其它物质实验室提纯为何用30ml左右水溶解10g食盐如何除去食盐中的泥沙、钙、镁离子过滤操作中有哪些注意点为何在将要蒸干时用小火加热提纯中有几次用到玻璃棒？各有何作用？电解饱和食盐水（氯碱工业）食盐工业用途【要点梳理2】在水中溶解度极大，且全部电离为氢离子和氯离子，是常用的强酸烧碱在水中全部电离为钠离子和氢氧根离子，是常用的强碱氯化氢氢气氯气阴极阳极点燃引起喷泉应具备什么条件？有毒气体实验室制氯化氢【要点梳理3】反应的化学方程式发生装置收集装置净化装置吸收装置固、固，加热固、液，加热或液、液加热固、液，不加热或液、液不加热洗气瓶干燥管或U型管硬质玻璃管根据除去杂质气体的反应和净化的要求根据气体的溶解性及与空气或液体反应情况向上向下排水排饱和溶液排空气法排液法用氢氧化钠溶液等2.2海水中的氯一、氯气（Cl2）（一）物性1.黄绿色的气体2.有毒，有强烈的刺激性气味（1）举例：①“一战”期间，德军曾向英法联军释放毒气，造成伤亡达2万人之多。②化工厂因Cl2泄露造成环境污染和人员中毒事件。（2）介绍嗅闻气味的方法：用手在瓶口上方轻轻挥动，使气味少量缓慢地飘入鼻孔中，嗅闻气味。3.Cl2易液化（1）原因：Cl2的沸点为-34.6℃（比较容易办到）（2）用途：Cl2加压降温液化后储存在钢瓶中，便于运输。4.Cl2比空气重，密度大（∵7129）应用：用Cl2杀死田鼠。5.Cl2能溶于水（1）溶解度为：体积比1：2水Cl2（2）Cl2的水溶液叫做氯水，呈淡黄绿色（3）区别氯水：Cl2的水溶液（混合物）液氯：Cl2的液态（纯净物）（二）化性：Cl2是一种很活泼的非金属单质1.Cl2+很大多数金属高价金属氯化物点燃（除Pt、Au外）（1）与钠反应Na+Cl222NaCl点燃（产生白烟）白色固体NaCl(aq)：无色+10（2）与铜反应Cu+Cl2CuCl2棕黄色固体CuCl2(aq)：蓝色点燃0+2（棕色烟）（3）与铁的反应Fe+Cl222FeCl3点燃3（褐色烟）褐色固