海洋中的元素

1、 聯(lián)想聯(lián)想質(zhì)疑質(zhì)疑 嘗過(guò)海水的人都知道，海水又苦又咸，嘗過(guò)海水的人都知道，海水又苦又咸， 不能直接飲用。看來(lái)，海水中除了含有不能直接飲用。看來(lái)，海水中除了含有 氫、氧元素外還含有其他元素。那么海氫、氧元素外還含有其他元素。那么海 水中還含有哪些元素呢？水中還含有哪些元素呢？ 它們?cè)诤Ｋ惺且允裁葱问酱嬖诘?？它它們?cè)诤Ｋ惺且允裁葱问酱嬖诘?？?們?cè)诤Ｋ械暮咳绾危總冊(cè)诤Ｋ械暮咳绾危?* * 海水中海水中( (質(zhì)量比質(zhì)量比) )：純水占了：純水占了96.5%96.5% 無(wú)機(jī)鹽占了無(wú)機(jī)鹽占了3.5%3.5% 地球上已發(fā)現(xiàn)的百余種元素中，有地球上已發(fā)現(xiàn)的百余種元素中，有8080 種以上的元素以

2、種以上的元素以鹽鹽的形式存在于海洋中。的形式存在于海洋中。 如把這些溶解的鹽全部提出平鋪在地球的如把這些溶解的鹽全部提出平鋪在地球的 陸地上，可以陸地增高陸地上，可以陸地增高150150米，可見(jiàn)海水米，可見(jiàn)海水 是地球上最大的資源寶庫(kù)。是地球上最大的資源寶庫(kù)。 一、海水一、海水化學(xué)元素寶庫(kù)化學(xué)元素寶庫(kù) 1.1.海水中化學(xué)元素的種類(lèi)海水中化學(xué)元素的種類(lèi) 氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、碳、鍶、溴、硼、氟氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、碳、鍶、溴、硼、氟 常量元素：常量元素： 微量元素：微量元素： 鋰、碘、鈾鋰、碘、鈾等。等。 2.2.海水中化學(xué)元素的存在形式海水中化學(xué)元素的存在形式 大部分以大部分以鹽鹽的形式存

3、在的形式存在 含量大于含量大于1mg/L 含量小于含量小于1mg/L 氯化鈉占氯化鈉占80%以上以上 “能源金屬能源金屬”鋰鋰是用于制造氫彈的重要原料，是用于制造氫彈的重要原料， 鋰還是理想的電池原料，含鋰的鋁鎳合金在航鋰還是理想的電池原料，含鋰的鋁鎳合金在航 天工業(yè)中占有重要位置。天工業(yè)中占有重要位置。 鈾鈾是高能量的核燃料，是高能量的核燃料，1000克鈾所產(chǎn)生的克鈾所產(chǎn)生的 能量相當(dāng)于能量相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤。噸優(yōu)質(zhì)煤。 碘元素與人體內(nèi)的一種激素碘元素與人體內(nèi)的一種激素甲狀腺素合甲狀腺素合 成有關(guān)，而甲狀腺素對(duì)人體的智力發(fā)育有影響，成有關(guān)，而甲狀腺素對(duì)人體的智力發(fā)育有影響， 因此被稱(chēng)為因

4、此被稱(chēng)為“聰明的元素聰明的元素”。兒童缺乏得呆小癥，。兒童缺乏得呆小癥， 成年缺乏得大脖子病。成年缺乏得大脖子病。 克汀病克汀病 甲狀腺腫大甲狀腺腫大 我國(guó)政府規(guī)定：在食鹽中必我國(guó)政府規(guī)定：在食鹽中必 須加入一定量的須加入一定量的_。 (化學(xué)式化學(xué)式_)。 碘酸鉀碘酸鉀 KIO3 食鹽不僅是常用的調(diào)味品，是人體必需食鹽不僅是常用的調(diào)味品，是人體必需 的物質(zhì)，更被譽(yù)為的物質(zhì)，更被譽(yù)為“化學(xué)工業(yè)之母化學(xué)工業(yè)之母”在在 工業(yè)上，主要通過(guò)氯堿工業(yè)被綜合利用工業(yè)上，主要通過(guò)氯堿工業(yè)被綜合利用 3、中國(guó)現(xiàn)代化工之母、中國(guó)現(xiàn)代化工之母氯堿工業(yè)氯堿工業(yè) 2NaCl + 2H2NaCl + 2H2 2O O 通

5、電 通電 2NaOH + H2NaOH + H2 2+ Cl+ Cl2 2 陰極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物 陽(yáng)極產(chǎn)物陽(yáng)極產(chǎn)物 設(shè)問(wèn) 海水中鎂的含量一般為海水中鎂的含量一般為 1.28g/L，屬常量元素。目前世界，屬常量元素。目前世界 上有上有60%的鎂來(lái)自海水，人們是怎的鎂來(lái)自海水，人們是怎 樣提取鎂的樣提取鎂的 1.1.海水中提鎂的工業(yè)流程海水中提鎂的工業(yè)流程 二、鎂和海水提鎂二、鎂和海水提鎂 交流討論交流討論 （1）、簡(jiǎn)述海水提鎂的基本方法和工業(yè)流程。、簡(jiǎn)述海水提鎂的基本方法和工業(yè)流程。 （2）、海水提鎂要用到海灘上的貝殼。那么，貝殼在生產(chǎn)、海水提鎂要用到海灘上的貝殼。那么，貝殼在生產(chǎn) 流程中起什么作用

6、？其主要成分發(fā)生了怎樣的化學(xué)變化？流程中起什么作用？其主要成分發(fā)生了怎樣的化學(xué)變化？ （3）、從海水中的鎂離子到金屬鎂，經(jīng)歷了哪些化學(xué)變化？、從海水中的鎂離子到金屬鎂，經(jīng)歷了哪些化學(xué)變化？ （4）、在用上述方法提鎂的過(guò)程中，采取了哪些措施來(lái)提、在用上述方法提鎂的過(guò)程中，采取了哪些措施來(lái)提 高經(jīng)濟(jì)效益？這對(duì)你有什么啟示？高經(jīng)濟(jì)效益？這對(duì)你有什么啟示？ （1）、海水提鎂最基本的方法就是往海水里加堿，得到氫、海水提鎂最基本的方法就是往海水里加堿，得到氫 氧化鎂沉淀，將沉淀分離出來(lái)后再加入鹽酸把它變成氯化氧化鎂沉淀，將沉淀分離出來(lái)后再加入鹽酸把它變成氯化 鎂；之后，經(jīng)過(guò)濾、干燥、電解，就可得到鎂。鎂；

7、之后，經(jīng)過(guò)濾、干燥、電解，就可得到鎂。 （2）、貝殼起到提供堿、貝殼起到提供堿-消石灰的作用。主要成分發(fā)生的化消石灰的作用。主要成分發(fā)生的化 學(xué)變化有：學(xué)變化有： CaO+H2O=Ca(OH)2 CaCO3CaO+CO2 高溫高溫 Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl=2H2O+MgCl2 MgCl26H2OMgCl2+6H2O HCl HCl MgClMgCl2 2 Mg+ Cl Mg+ Cl2 2 熔融電解熔融電解 （3）、經(jīng)歷的化學(xué)變化有：、經(jīng)歷的化學(xué)變化有： （4）、（、（a）就地取材）就地取材-利用海灘上的貝殼利用海灘上的貝殼 （b）節(jié)約原

8、料）節(jié)約原料-循環(huán)利用氯元素循環(huán)利用氯元素 啟示：一個(gè)真實(shí)的化學(xué)工業(yè)流程所考慮的問(wèn)題遠(yuǎn)比我們想象的啟示：一個(gè)真實(shí)的化學(xué)工業(yè)流程所考慮的問(wèn)題遠(yuǎn)比我們想象的 復(fù)雜。它不僅考慮化學(xué)反應(yīng)，還要考慮經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等復(fù)雜。它不僅考慮化學(xué)反應(yīng)，還要考慮經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等 問(wèn)題。問(wèn)題。 2.2.金屬鎂金屬鎂“國(guó)防金屬?lài)?guó)防金屬” （1）鎂的物理性質(zhì)鎂的物理性質(zhì)： 銀白色銀白色的金屬，的金屬，密度小，硬度小，密度小，硬度小， 熔點(diǎn)低。熔點(diǎn)低?？膳c其他金屬構(gòu)成合金?？膳c其他金屬構(gòu)成合金。 鎂鋁鎂鋁合金的強(qiáng)度高，機(jī)械性能合金的強(qiáng)度高，機(jī)械性能 好。好。 。 （2 2）化性：）化性： 活潑金屬，具有活潑金屬，具有

9、強(qiáng)強(qiáng)的的還原性還原性。 與與非金屬單質(zhì)非金屬單質(zhì)反應(yīng)反應(yīng) 2Mg+O22MgO 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 N2+3MgMg3N2 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 鎂條在空氣中燃燒的產(chǎn)物是什么？鎂條在空氣中燃燒的產(chǎn)物是什么？ 與與鹽溶液鹽溶液反應(yīng)反應(yīng) 鎂條放入硫酸銅鎂條放入硫酸銅溶液溶液中中 由鎂引起的火災(zāi)能否用由鎂引起的火災(zāi)能否用水水滅火？滅火？ 不能不能 在冷水中加入鎂粉可觀察到只有少量的氣泡，加在冷水中加入鎂粉可觀察到只有少量的氣泡，加 熱后氣泡明顯增多。熱后氣泡明顯增多。 跟跟水水的反應(yīng)：的反應(yīng)： Mg+2H2OMg(OH) +H2 跟鹽跟鹽酸酸的反應(yīng)：的反應(yīng)： Mg+2H+Mg +H2 跟跟濃硫酸、濃硫酸、硝酸反應(yīng)一般不生

10、成硝酸反應(yīng)一般不生成H2。 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) ：取一根除去氧化膜的鎂條，點(diǎn)燃后伸入充滿(mǎn)：取一根除去氧化膜的鎂條，點(diǎn)燃后伸入充滿(mǎn)CO2的集的集 氣瓶中。氣瓶中。 現(xiàn)象：現(xiàn)象： 結(jié)論或化學(xué)方程式：結(jié)論或化學(xué)方程式： 跟某些跟某些氧化物氧化物的反應(yīng)：的反應(yīng)： 2Mg+CO22MgO+C 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 思考：思考： 1 1、鎂著火時(shí)能否用干冰或泡沫滅火器鎂著火時(shí)能否用干冰或泡沫滅火器滅火？為什么？滅火？為什么？ 不能，因?yàn)槿紵逆V能在不能，因?yàn)槿紵逆V能在CO2中繼續(xù)燃燒。中繼續(xù)燃燒。 燃著的鎂條在燃著的鎂條在CO2中繼續(xù)燃燒，中繼續(xù)燃燒， 產(chǎn)生耀眼的白光產(chǎn)生耀眼的白光 產(chǎn)生大量白煙產(chǎn)生大量白煙 瓶壁有黑色固體附

11、著瓶壁有黑色固體附著 2.鎂在空氣中燃燒可能發(fā)生的反應(yīng)？燃燒是否一定要有鎂在空氣中燃燒可能發(fā)生的反應(yīng)？燃燒是否一定要有 O2參加反應(yīng)參加反應(yīng)? （3 3）用途：）用途： 鎂的鎂的密度小密度小，其，其合金的強(qiáng)度高、機(jī)械性能好合金的強(qiáng)度高、機(jī)械性能好， 是制造汽車(chē)、飛機(jī)、火箭的重要材料是制造汽車(chē)、飛機(jī)、火箭的重要材料，從而獲得，從而獲得 “國(guó)防金屬?lài)?guó)防金屬”的美譽(yù)的美譽(yù)。在冶金工業(yè)上，金屬鎂常用。在冶金工業(yè)上，金屬鎂常用 做做還原劑和脫氧劑還原劑和脫氧劑。鎂還可用于制造照明彈、閃光。鎂還可用于制造照明彈、閃光 燈和焰火。燈和焰火。 1.認(rèn)識(shí)海洋是化學(xué)元素的寶庫(kù)認(rèn)識(shí)海洋是化學(xué)元素的寶庫(kù) 2.海水提鎂

12、的工業(yè)流程海水提鎂的工業(yè)流程 3.鎂的性質(zhì)鎂的性質(zhì) （1）鎂的物理性質(zhì)）鎂的物理性質(zhì) （2 2）鎂的化學(xué)性質(zhì)）鎂的化學(xué)性質(zhì) 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 2Mg+O2=2MgO 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 2Mg+CO2=2MgO+C Mg+2H+=Mg2+H2 Mg+Cu2+=Cu+Mg2+ 1.下列元素屬于海水中的微量元素的是（下列元素屬于海水中的微量元素的是（ ） A、H B、Mg C、Na D、Li 2.鎂粉在焰火、閃光粉、鞭炮中是不可缺少的原鎂粉在焰火、閃光粉、鞭炮中是不可缺少的原 料。工業(yè)制造鎂粉是將鎂蒸氣在某氣體中冷卻，料。工業(yè)制造鎂粉是將鎂蒸氣在某氣體中冷卻， 下列可作為冷卻氣體的是（下列可作為冷卻氣體的是（ ）

13、空氣空氣 CO2 Ar H2 N2 A、 B、C、 D、 D C 3、下列反應(yīng)體現(xiàn)了、下列反應(yīng)體現(xiàn)了CO2的氧化性是（的氧化性是（） ACO2 + C =2CO B2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O CNa2O + CO2 = Na2CO3 D. 2Mg+CO2 = 2MgO +C 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 點(diǎn)燃點(diǎn)燃 AD 5.用于飛機(jī)制造業(yè)的重要材料是（用于飛機(jī)制造業(yè)的重要材料是（ ） A不銹鋼不銹鋼 BCuSn合金合金 CMgAl合金合金 DAlSi合金合金 D C 4.下列化學(xué)反應(yīng)，在從海中提取金屬鎂的過(guò)程下列化學(xué)反應(yīng)，在從海中提取金屬鎂的過(guò)程 中，不會(huì)涉及的是（中，不會(huì)涉及的是（ ）

14、 A、Mg2+2OH-Mg(OH)2 B、Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O C、MgCl2 Mg+Cl2 D、Mg(OH)2 MgO+H2O 通電通電 高溫高溫 Mg MgO MgCl2Mg(OH)2 【作業(yè)作業(yè)】寫(xiě)出實(shí)現(xiàn)寫(xiě)出實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。下列轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。 溴是海水中重要的非金屬元素。地球上溴是海水中重要的非金屬元素。地球上 99%的溴元素以溴離子的形式存在于海水中，的溴元素以溴離子的形式存在于海水中， 所以人們也把溴稱(chēng)為所以人們也把溴稱(chēng)為“海洋元素海洋元素”。 溴和氯、碘等元素在原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方溴和氯、碘等元素在原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方 面具有一定的相似性，化學(xué)上常把它

15、們放在面具有一定的相似性，化學(xué)上常把它們放在 一起研究。它們都屬于鹵族元素（簡(jiǎn)稱(chēng)一起研究。它們都屬于鹵族元素（簡(jiǎn)稱(chēng)鹵素鹵素）。）。 三、溴和海水提溴三、溴和海水提溴 物理性質(zhì) 溴單質(zhì) 碘單質(zhì) 顏色 狀態(tài) 溶解性和 溶液的顏 色 水 中 酒精中 四氯化碳中 溴水溴水 CClCCl4 4 振蕩振蕩 CClCCl4 4層層 水層水層 碘水碘水 振蕩振蕩 CClCCl4 4 水層水層 CClCCl4 4層層 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 1 把兩種互不相溶、密度也不相同把兩種互不相溶、密度也不相同 的液體分離開(kāi)的方法。的液體分離開(kāi)的方法。 分液和萃取分液和萃取 分液：分液： 利用溶質(zhì)在利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶互不

16、相溶的溶劑里的溶 解度不同解度不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另 一種溶劑所組成的溶液中一種溶劑所組成的溶液中提取提取出來(lái)的方出來(lái)的方 法。法。 萃?。狠腿。?操作要求：在操作要求：在分液漏斗分液漏斗中進(jìn)行，將下層中進(jìn)行，將下層 液體從下端管口放出，上層液體從上口液體從下端管口放出，上層液體從上口 倒出倒出。 選擇的選擇的萃取劑萃取劑應(yīng)符合下列要求：和原溶液中的溶劑應(yīng)符合下列要求：和原溶液中的溶劑互互 不相溶不相溶；溶質(zhì)在萃取劑中的；溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度溶解度要比它在原溶劑的要比它在原溶劑的 溶解度溶解度大大很多，溶質(zhì)與萃取劑很多，溶質(zhì)與萃取劑不能反應(yīng)不能反應(yīng)。 如何從

17、碘水中提取碘單質(zhì)？如何從碘水中提取碘單質(zhì)？ 儀器儀器:分液漏斗分液漏斗 檢漏檢漏裝液裝液振蕩振蕩分液分液靜置靜置 實(shí)例：用苯或四氯化碳作萃取劑將溴或?qū)嵗河帽交蛩穆然甲鬏腿寤?碘從它們的水溶液中提出來(lái)。碘從它們的水溶液中提出來(lái)。酒精不能酒精不能 作萃取劑。因?yàn)榫凭退ト?。作萃取劑。因?yàn)榫凭退ト堋１胶退谋胶退?氯化碳與水不互溶，苯的密度比水小，氯化碳與水不互溶，苯的密度比水小， CCl4的密度比水大。的密度比水大。 溴溴易易揮發(fā)，有揮發(fā)，有毒毒，具有強(qiáng)烈具有強(qiáng)烈 的的腐蝕腐蝕性。性。 保存：保存：密封密封保存保存 ，不能用，不能用 橡皮塞，加適量水起橡皮塞，加適量水起水封水封作用作

18、用 以減少溴的揮發(fā)。以減少溴的揮發(fā)。 水封液溴會(huì)呈現(xiàn)三層顏色：水封液溴會(huì)呈現(xiàn)三層顏色： 上層：紅棕色（溴蒸氣）上層：紅棕色（溴蒸氣） 中層：橙紅色（溴水）中層：橙紅色（溴水） 下層：深紅棕色（液溴）下層：深紅棕色（液溴） 碘碘單質(zhì)單質(zhì)能使能使淀粉溶液淀粉溶液變變藍(lán)藍(lán)色。色。 碘受熱直接變成碘受熱直接變成紫紫色蒸氣。色蒸氣。 物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過(guò)程叫物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過(guò)程叫升華升華。 如何把混在氯化鈉固體中的單質(zhì)碘分離出來(lái)？如何把混在氯化鈉固體中的單質(zhì)碘分離出來(lái)？ 加熱使碘變成蒸加熱使碘變成蒸氣氣揮發(fā)，然后再冷凝。揮發(fā)，然后再冷凝。 淀粉溶液淀粉溶液 碘水碘水 碘碘易易升華升華密封保

19、存在密封保存在棕色棕色試劑瓶中。試劑瓶中。 碘錘加熱，觀察發(fā)生現(xiàn)象碘錘加熱，觀察發(fā)生現(xiàn)象 Cl2、Br2、I2氧化性的比較氧化性的比較 選用下列試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究選用下列試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究Cl2、Br2、I2這這 三種單質(zhì)三種單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱。氧化性的強(qiáng)弱。 試劑：氯水、溴水、碘水、試劑：氯水、溴水、碘水、NaCl溶液溶液NaBr溶液、溶液、 KI溶液、溶液、四氯化碳四氯化碳 NaBrNaBr溶液溶液 氯水氯水 CCl4溶液、振蕩溶液、振蕩 水層水層 CCl4層層KIKI溶液溶液 溴水溴水 CCl4溶液、振蕩溶液、振蕩 水層水層 CCl4層層 KIKI溶液溶液 氯水氯水 CCl4溶液、振蕩溶液

20、、振蕩 水層水層 CCl4層層 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)33 單質(zhì)的氧化性：?jiǎn)钨|(zhì)的氧化性： Cl2Br2I2 結(jié)論結(jié)論: Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；Cl2+2I-=I2+2Cl-；Br2+2I-=I2+2Br- 2Fe+3Br2Fe+3Br2 2 2FeBr 2FeBr3 3 BrBr2 2+H+H2 2O O HBr+HBrOHBr+HBrO BrBr2 2 + 2NaOH = NaBrO + NaBr + H + 2NaOH = NaBrO + NaBr + H2 2O O H H2 2 + Br+ Br2 2 2HBr 2HBr 500 H H2 2 + I + I2 2 2HI 2HI Fe + IFe + I2 2 FeI FeI2 2 濾紙用淀粉和碘化鉀的溶液浸泡，濾紙用淀粉和碘化鉀的溶液浸泡，晾晾干后就是實(shí)干后就是實(shí) 驗(yàn)常用的驗(yàn)常用的淀粉碘化鉀試紙淀粉碘化鉀試紙。這種試紙潤(rùn)濕后遇氯氣發(fā)。這種試紙潤(rùn)濕后遇氯氣發(fā) 生什么變化？為什么會(huì)發(fā)生這種變化？生什么變化？為什么會(huì)發(fā)生這種變化？ 變成藍(lán)色變成藍(lán)色， Cl2+2KI=2KCl+I2 其它化學(xué)性質(zhì)：其它化學(xué)性質(zhì)： Cl、Br、I的檢驗(yàn) 方法一： Cl Br I AgNO3 AgCl白白 AgBr淡黃淡黃 AgI黃黃 HNO3 都不溶解 Cl、Br、I的檢驗(yàn) 方法二： Cl Br I Cl2 無(wú)無(wú) 橙黃橙黃 棕褐棕褐 淀