滬教化學(xué)海水中鹵素

2.1以食鹽為原料的化工產(chǎn)品第二章開發(fā)海水中的鹵素資源

第一課時(shí)海水曬鹽海水資源海洋生物資源與基因庫海底礦產(chǎn)資源海洋能資源一、海洋資源:

海水平均鹽度為35‰，溶解有80多種元素。全球海水中固體礦物質(zhì)（51016t），鋪在地上可使地面增高150m。當(dāng)前人類主要從海水中提取食鹽(氯化鈉)、溴、碘、鉀、鎂、鈾與重水等。海水中的礦物元素淺海礦產(chǎn)資源（建筑沙、工業(yè)沙、礦砂等）深海礦產(chǎn)資源（大洋多金屬結(jié)核礦、鈷結(jié)殼礦、磷礦、熱液礦等）海底礦產(chǎn)資源二、海水曬鹽1.食鹽在自然界里的存在形式

食鹽主要分布在海水、鹽湖、鹽井和鹽礦中。海水中含量最多的礦物質(zhì)是食鹽我國(guó)是海水曬鹽產(chǎn)量最多的國(guó)家。世界原鹽產(chǎn)量中，海眼只占20%多一點(diǎn)，80%左右是用工業(yè)化工方法生產(chǎn)的礦鹽。而我國(guó)產(chǎn)海鹽1500萬噸左右，約占全國(guó)原鹽產(chǎn)量的70%。供應(yīng)全國(guó)一半人口的食用鹽和80%的工業(yè)用鹽。1.海水曬鹽的原理是什么?

蒸發(fā)結(jié)晶2.鹽田法所得粗鹽中的可溶性雜質(zhì)主要是:3.除去雜質(zhì)的操作基本原則是:不引入新雜質(zhì)CaSO4、MgSO4、MgCl2、NaBr2.海水曬鹽的原理

食鹽是海水中含量最多的礦物質(zhì)。由于食鹽在溫度改變時(shí)溶解度變化較小，海水經(jīng)日光照射后，蒸發(fā)了大部分的水。隨著溶劑的量的不斷減少，溶解在水中的食鹽總量也在不斷減少，導(dǎo)致食鹽從溶液中析出。而其他雜質(zhì)由于含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于食鹽，故它們大部分仍留在溶液中。

粗鹽水（Ca2+、Mg2+、SO42-）過量BaCl2Ba2++SO42-

→

BaSO4↓Ca2+、Mg2+、Ba2+BaSO4Ca2++CO32-→CaCO3↓Ba2++CO32-

→BaCO3↓CaCO3BaCO3過量Na2CO3Mg2+、CO32-Mg2++2OH-

→Mg(OH)2↓過量NaOHMg(OH)2OH-、CO32-精制食鹽水加鹽酸，調(diào)節(jié)pH值3.食鹽的用途

食鹽對(duì)于人類的生活有著極其重要的作用。人和哺乳動(dòng)物血清中含鹽量高達(dá)0.9%，目前醫(yī)學(xué)上使用的生理鹽水就是濃度為0.9%的食鹽溶液。人必須吃鹽才能進(jìn)行正常的新城代謝。在工業(yè)中，食鹽是一種重要的化工原料。常用來生產(chǎn)燒堿、純堿、液氯、漂白粉等多種化工產(chǎn)品。4.粗鹽提純的實(shí)驗(yàn)室方法

。原理：粗鹽中含有少量泥沙、可溶性的其他鹽等雜質(zhì)。泥沙不溶于水，可以將粗鹽溶解后進(jìn)行過濾而除去；對(duì)蒸發(fā)后得到的晶體進(jìn)行洗滌，可除去其他可溶性鹽。實(shí)驗(yàn)儀器及用品：天平、燒杯、量筒、漏斗、鐵架臺(tái)及附件、酒精燈、玻璃棒、濾紙、蒸發(fā)皿、坩堝鉗等。實(shí)驗(yàn)步驟：稱量——溶解——過濾——蒸發(fā)——洗滌

注意：①溶解食鹽時(shí)，在保證食鹽能完全溶解的前提下，水的用量要盡量少。由于食鹽的溶解度一般在35g／100g水，故每溶解10g食鹽需加入30mL左右的水。②過濾操作中要注意：一角（漏斗要與濾紙的角度吻合）、二低（濾紙邊緣低于漏斗邊緣；過濾液液面低于濾紙邊緣）、三靠燒杯尖口靠住玻璃棒；玻璃棒靠住濾紙三層處；漏斗頸靠住盛液燒杯壁）。③在將要蒸干時(shí)用小火加熱，利用余熱使食鹽蒸干。如果將要蒸干時(shí)仍用大火加熱，食鹽晶體很容易飛濺出來。

④要用少量水洗滌得到精鹽。這是因?yàn)榈玫降木}中可能含有像氯化鉀那樣的易溶于水的物質(zhì)。⑤本實(shí)驗(yàn)多次用到玻璃棒，它起的作用如加速溶解、轉(zhuǎn)移溶液、擴(kuò)散熱量等。

二、氯堿工業(yè)

------現(xiàn)代化工之母

氯堿工業(yè)是指生產(chǎn)氯氣和燒堿。其方法是電解飽和食鹽水。探究：電解飽和食鹽水的原理電解飽和食鹽水的原理可用有圖表示：按右圖裝置進(jìn)行電解，我們會(huì)看到如下現(xiàn)象：

飽和的食鹽水（滴有酚酞）①

在陰極附近容易變紅；②

陰極和陽極分別產(chǎn)生氣體。我們已經(jīng)知道，溶液遇酚酞變紅表明有堿性物質(zhì)生成，根據(jù)溶液中存在的元素分析，生成的堿性物質(zhì)應(yīng)該是氫氧化鈉。陰極和陽極分別產(chǎn)生氣體，它們可能是氫氣、氧氣或氯氣。那么，如何知道陰、陽兩極產(chǎn)生的何種氣體呢？電解飽和食鹽水陰極：陽極：總反應(yīng)：2H++2e-→H2↑2Cl--2e-→Cl2↑2H2O+2Cl-→H2↑

+Cl2↑

+2OH-

通直流電2H2O+2NaCl→H2↑

+Cl2↑

+2NaOH通直流電電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)裝置1)反應(yīng)原理碳棒鐵棒理論推理

溶液中存在的陰離子是氯離子和氫氧根離子，由異性相吸原理可知，它們?cè)谥绷麟姷淖饔孟乱葡蜿枠O，因此陽極產(chǎn)生的氣體可能是氯氣、氧氣或由氯氣和氧氣組成的混合氣體。溶液中存在的陽離子是鈉離子和氫離子，由異性相吸原理可知，它們?cè)谥绷麟姷淖饔孟乱葡蜿帢O，由于鈉是金屬，不可能存在于氣體中，因此陰極產(chǎn)生的氣體應(yīng)該是氫氣。如果陰極產(chǎn)生的氣體是氫氣的結(jié)論正確的，那么在陰極附近氫離子大量減少，必然導(dǎo)致該極附近氫氧根離子大量增加，使該電極附近的溶液呈堿性。這已推斷與上述陰極附近溶液遇酚酞變紅的事實(shí)完全吻合。

３．上述裝置的缺陷：H2和Cl2

混合不安全Cl2會(huì)和NaOH反應(yīng)，會(huì)使得到的NaOH不純２．怎樣檢驗(yàn)兩極產(chǎn)生的氣體?檢驗(yàn)方法現(xiàn)象陽極潤(rùn)濕的淀粉ＫI試紙檢驗(yàn)試紙變藍(lán)陰極收集氣體作點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)爆鳴１．實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？?jī)蓸O有大量氣泡各滴入酚酞，陰極周圍有紅色立式隔膜電解槽離子交換膜法電解原理示意圖碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層)金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物)陽離子通過2)工業(yè)裝置陰離子、氣體分子不通過氣體分子不通過吳蘊(yùn)初，化工專家，著名的化工實(shí)業(yè)家，我國(guó)氯堿工業(yè)的創(chuàng)始人。二三十年代，他研究成功廉價(jià)生產(chǎn)味精的方法，在我國(guó)創(chuàng)辦了第一個(gè)味精廠、氯堿廠、耐酸陶器廠和生產(chǎn)合成氨與硝酸的工廠。他大力支持學(xué)會(huì)活動(dòng)，資助清寒優(yōu)秀學(xué)生上大學(xué)培養(yǎng)成高級(jí)科技人才。他為我國(guó)化學(xué)工業(yè)的興起和發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)。吳蘊(yùn)初（１８９１—１９５３）3)生產(chǎn)流程無色、有刺激性氣味的氣體極易溶于水(常溫下，1體積水中約能溶解500體積的HCl)、與空氣接觸能產(chǎn)生白霧１）氯化氫的性質(zhì)氯化氫以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)如何證明氯化氫極易溶于水氯化氫的溶解性實(shí)驗(yàn)（噴泉實(shí)驗(yàn)）1、噴泉實(shí)驗(yàn)的基本原理是：2、噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：

氣體在液體中溶解度很大，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差，則打開活塞后，大氣壓將燒杯內(nèi)的液體壓入燒瓶中，在尖嘴導(dǎo)管口形成噴泉。

①氣體要充滿燒瓶；③燒瓶不能漏氣；④所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應(yīng)。②盛氣體的燒瓶必須干燥；酸的定義：在水溶液中電離出的陽離子全部是氫離子的物質(zhì)。思考：不同的酸都是具有酸性，酸性是指哪些微粒的性質(zhì)？解析：所謂酸性是指H+離子所具有的性質(zhì)，主要指下面五點(diǎn)：①使酸堿指示劑變色；②與活潑金屬反應(yīng)生成氫氣；③與某些金屬氧化物反應(yīng)生成鹽和水；④與堿反應(yīng)生成鹽和水；⑤與某些鹽反應(yīng)生成另一種酸和另一種鹽；

氯化氫和鹽酸的區(qū)別性質(zhì)組成成分鹽酸HCl①物理性質(zhì)：無色溶液，能與水互溶，濃鹽酸易揮發(fā)②化學(xué)性質(zhì)：有酸的通性①物理性質(zhì)：無色有刺激性氣味氣體，極易溶于水形成鹽酸②化學(xué)性質(zhì)：較穩(wěn)定，無酸的通性有H+、Cl－、H2O，無HCl分子HCl分子無H+、Cl－2）氯化氫的制法工業(yè)制法：實(shí)驗(yàn)室制法：H2+Cl22HCl點(diǎn)燃NaCl+H2SO4(濃)NaHSO4+HCl↑微熱2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑強(qiáng)熱強(qiáng)熱發(fā)生裝置凈化裝置干燥裝置收集裝置吸收裝置反應(yīng)物狀態(tài)及反應(yīng)條件氣體及雜質(zhì)的性質(zhì)氣體的性質(zhì)選擇干燥劑氣體水溶性及密度氣體的毒性選擇吸收劑氣體裝置設(shè)計(jì)的基本思路1、裝置連接順序3.氯化氫氣體的實(shí)驗(yàn)室制法反應(yīng)條件反應(yīng)物狀態(tài)反應(yīng)原理制CO2制O2實(shí)驗(yàn)室制氣體的一般設(shè)備：發(fā)生裝置凈化裝置收集裝置尾氣處理裝置A、

“固+固”加熱型B、“固+液”不加熱型固＋固固＋液加熱不加熱2KClO3→2KCl＋3O2↑△CaCO3＋2HCl→CaCl2＋CO2↑＋H2O

注意事項(xiàng)：（1）試管口應(yīng)略向下傾斜（2）試管夾夾在試管的中上部（3）藥品應(yīng)平鋪于試管底部（4）導(dǎo)管不宜伸入試管過長(zhǎng)（5）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先檢驗(yàn)裝置的氣密性（6）加熱時(shí)，先預(yù)熱且應(yīng)用外焰加熱A、“固+固”加熱型試管

導(dǎo)管酒精燈

鐵架臺(tái)啟普發(fā)生器簡(jiǎn)易裝置注意事項(xiàng)：(1)啟普發(fā)生器只適用于塊狀固體與液體在不加熱條件下制取難溶于水的氣體如CO2、H2(2)簡(jiǎn)易裝置則適用于固體與液體在不加熱下制取氣的反應(yīng)(3)操作時(shí)應(yīng)注意：a.檢驗(yàn)裝置的氣密性b.長(zhǎng)頸漏斗插入液面以下B、“固+液”不加熱型A、

“固+固”加熱型B、“固+液”不加熱型C、“固（液）+液”加熱型反應(yīng)物狀態(tài)反應(yīng)原理制CO2制O2固＋固固＋液2KClO3→2KCl＋3O2↑△CaCO3＋2HCl→CaCl2＋CO2↑＋H2O不加熱反應(yīng)條件加熱加熱制HClNaCl＋H2SO4(濃)→NaHSO4＋HCl↑微熱固＋液注意事項(xiàng)：（1）檢驗(yàn)裝置的氣密性（2）加熱時(shí)要預(yù)熱，受熱均勻（3）加熱易暴沸的混合物時(shí)要加碎石，防暴沸C、固+液加熱液體--分液漏斗固體--圓底燒瓶

石棉網(wǎng)反應(yīng)原理：NaCl＋H2SO4（濃）→NaHSO4＋HCl↑△AB思考：①如何驗(yàn)證氯化氫已收集滿？②尾氣如何吸收？將裝置A改成B，是否可行？實(shí)驗(yàn)室制氯化氫：氣體凈化裝置的設(shè)計(jì)原則：根據(jù)凈化藥品的狀態(tài)和凈化條件二、凈化裝置

洗氣瓶進(jìn)氣管應(yīng)“長(zhǎng)進(jìn)短出”

干燥管應(yīng)大口方向進(jìn)氣，小口方向出氣液體試劑固體試劑固體試劑需加熱cd

酸、堿性據(jù)氣體的氧化、還原性氣體的酸堿性干燥劑的酸堿性

保持一致干燥劑的選擇及使用原則1、選擇原則①氣體在被干燥的過程中要不能被減少②不要引入新的雜質(zhì)。2、選擇方法干燥劑選擇干燥劑狀態(tài)干燥裝置酸性干燥劑（如：濃硫酸、P2O5、硅膠等）不能用來干燥堿性氣體；堿性干燥劑(如堿石灰、生石灰、固體NaOH等)不能用來干燥酸性氣體如Cl2。有氧化性的干燥劑（如濃硫酸）不能干燥有還原性氣體（如H2S、HI等）。3、常見干燥劑常見干燥劑及使用裝置

液態(tài)干燥劑

固態(tài)干燥劑裝置常見干燥劑可干燥氣體不可干燥氣體→→濃硫酸無水CaCl2堿石灰H2,O2,Cl2,SO2,CO,N2,CH4O2,Cl2,HCl,SO2,H2,CO,N2,CH4H2,O2,N2,CH4,NH3H2S,NH3,HBr,HI,C2H4HX,H2S,SO2,CO2,NO2,

Cl2NH3裝置類型排水法向上排氣法向下排氣法示意圖氣體性質(zhì)實(shí)例收集氣體裝置難溶或微溶于水的氣體密度大于空氣的氣體密度小于空氣的氣體H2,O2,N2,NO,CO,C2H2CO2,Cl