高中化学选修2化学与技术-第2单元 课题2 21页

第二课时 电解饱和食盐水反应原理 阴极： 阳极： 总反应： 2H+ + 2e- = H2↑ 2Cl- -2e- = Cl2↑ 2H2O + 2Cl- = H2↑ + Cl2↑ + 2OH- 电解 2H2O + 2NaCl = H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH 电解 －+ Cl2 Cl2 Cl— H2 Na+ H+ OH— 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和 NaCl溶液 H2O（含少量NaOH） 离子交换膜 阳 极 金属钛网 阴 极 碳钢网 　1、氧化 工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pH为3.5左右晒盐后留下苦卤 (富含Br-离子)中置换出Br2。 　　　　　 Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 2. 吹出 然后用空气把Br2吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得较浓的NaBr和 NaBrO3溶液： 　　　　　　 3CO32- + 3Br2 = 5Br- + BrO33- + 3CO2↑　 最后，用硫酸将溶液酸化，Br2即从溶液中游离出来： 　 5Br- + BrO33- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O　　　 3. 吸收 用还原剂二氧化硫使溴单质变为HBr，再用氯气将其氧化成溴产品。 Br2 + SO2　+2H2O　=2HBr+H2SO4 Cl2 +2Br - =Br2+ 2Cl - 思考：１．海水是一种混合溶液，其中主要含有哪　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 些离子？ Cl- Na+ Mg2+ Ca2+ SO42-　Ｋ＋…… ２．结合海水资源的特点，我们从海水中提 取镁到底有没有实际意义？在提取过程中又 可能会面临怎样的困难？ 三、海水提镁 思考： １、如何实现Mg2+ 的富集和分离？ 可以加入一种试剂使Mg2+ 沉淀 ２、是不是直接往海水中加沉淀剂？ 不是，因为海水中的Mg2+ 的浓度很小，直接加沉 淀剂不利于Mg2+ 的沉淀，而且会增大沉淀剂的用 量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂 ３、从综合角度考虑选用哪种试剂作 沉淀剂好？ Ca(OH)2 思考：如何由贝壳制得氢氧化钙？ 贝壳(CaCO3) 煅烧 CaO Ca(OH)2 １、从沉淀效果看，澄清石灰水比 氢氧化钠效果差得多，如何解决这 一矛盾？ ３、如何制得无水MgCl2 ？ ４、由MgCl2 到Mg究竟用还原法还是电 解法好？ 思考： 用石灰乳代替石灰水 先加盐酸反应，再浓缩得MgCl2·6H2O晶 体，然后再将MgCl2·6H2O晶体在HCl气 氛中加热脱水即可得无水MgCl2 由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难， 工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁 ２、请设计由Mg(OH)2到Mg的可能途径。 　　　　　　　　　　　　过滤，加盐酸 　 　 　　　　加热 　 电解 海水 母液 b 　 c 　　　　　　煅烧 a 浓缩 贝壳 石灰乳 　　　a ； 　　　 b ； 　　　 c 。 MgCl2 溶液 [练习]根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式 完成工业上用海水提镁的工艺流程， 并写出a、b、c三个步骤的化学方程式： CaO Mg(OH)2 MgCl2·6H2O MgCl2 Mg ＭgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2 通电 思考：电解产生的Cl2怎么处理？ Cl2 探究一：取一小段除去氧化膜的镁条投入盛有一定量稀盐 酸的试管中； 现象： 结论或化学方程式： 镁条逐渐溶解，有大量气体产生 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 探究二：取一小段除去氧化膜的镁条投入滴有酚酞的水中； 现象： 结论或化学方程式： 有气体产生，滴有酚酞的水溶液变红(但比钠与 水反应缓和得多） Mg+H2O=Mg(OH)2+H2 探究三：取一根除去氧化膜的镁条，点燃后插入充满CO2 的的集气瓶中。 现象： 结论或化学方程式： 燃着的镁条在CO2中继续燃烧，发出耀眼的白光， 生成白色固体，在集气瓶的内壁有黑色固体附着 2Mg + CO2=2MgO+C 点燃 四、Mg条与氮气的反应 3 Mg +N2= Mg3N2 点燃 1. 海水中含的MgCl2是Mg的重要来源之一,从海水中提镁， 可按如下步骤进行： （1）将贝壳制成石灰乳 （２）在引入的海水中加入石灰乳、沉降、过滤、洗涤沉 淀物 （３）将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物 （４）将产物熔融后电解 关于提取镁，下列说法中不正确的是（ ） Ａ. 此法的优点之一是原料来源丰富 Ｂ. 进行（1）、（2）、（3）步的目的是从海水中提取 MgCl2 Ｃ. 第四步会产生氯气 D. 以上过程中涉及到复分解反应、化合反应和置换反应 Ｄ 2. 分析镁在空气中的燃烧产物，肯定不存在的物质是 （ ） A. C B. MgO C. MgCO3 D. Mg3N2 C MgBr2+２NaOH=2NaBr+Mg(OH)2 3. 镁粉使溴水褪色后，再向溶液中滴加氢氧化钠溶液， 产生白色沉淀，发生反应的化学方程式 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 小 结 ２. 海水中的化学元素的存在与利用 ３. 海水提镁的工艺流程　 ４. 镁的性质 １.镁的用途 四、从海水中提取重水 海水中溶存着80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要 的开发价值。据计算，每立方千米海水中含有3 750×104 t固体物质，其 中除氯化钠约3 000×104 t外，镁约450×104 t，钾、溴、碘、钍、钼、 铀等元素也不少。 中 国 海 域 镁在海水中 含量很高，仅次于 氯和钠，居第3位。 溴的浓度较高， 平均为67×10-3 mL/L， 地球上99％以上的溴 都储存在海水里，故 溴有“海洋元素”之 称。 碘在海水中 的浓度只有0.06× 10-6，属于微量元 素。 钾在海水中的 总量为500 ×1012 t 以上。海水中所含 钾的储量远远超过 钾盐矿物储量。 铀海水中的总 量非常可观，达 45×108 t，相当于 陆地储量的4500倍。 一吨海水中所含重 水的核聚变反应， 可释放出相当于 256t石油燃烧所产 生的能量。 重水核聚变反应可 释放出相当能量，海水中 约有200×108 t重水。 提取 氘是氢的同位素。氘的原子核除包含一个质子外，比 氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原 子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢”。氢二氧一化 合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水”。重水主要赋 存于海水中，总量可达250亿吨。重水现在已是核反应堆运 行不可缺少的辅助材料，也是制取氘的原料。 制备重水有两种方法， 蒸馏法：这种方法只能得到纯度为92%的重水； 电解法：可得99.7%的重水，但消耗电能特别大。 化学法： 重水可以通过多种方法生产。然而只有两种方法已证明具 有商业意义： 水 - 硫 化 氢 交 换 法 （ 和 氨 - 氢 交 换 法 。 水-硫化氢交换法是基于在一系列塔内（通过顶部冷 和底部热的方式操作）水和硫化氢之间氢与氘交换的一种 方法。在此过程中，水向塔底流动，而硫化氢气体从塔底 向塔顶循环。使用一系列多孔塔板促进硫化氢气体和水之 间的混合。在低温下氘向水中迁移，而在高温下氘向硫化 氢中迁移。氘被浓缩了的硫化氢气体或水从第一级塔的热 段和冷段的接合处排出，并且在下一级塔中重复这一过程。 最后一级的产品（氘浓缩至30%的水）送入一个蒸镏单元 以制备反应堆级的重水（即99.75%的氧化氘）。