3.3.3海洋化学资源的综合利用课件2026-2027学年高一上学期苏教版化学必修一

专题三第三单元 海洋化学资源的综合利用 01 粗盐提纯 学习目标 1.掌握粗盐的提纯方法，学会利用离子反应进行物质的除杂与提纯。 2.掌握从海水中提取溴的原理和过程。 3.掌握从海水中提取镁的原理和过程，了解镁的性质及用途。 4.掌握从海带中提取碘的原理和过程，掌握加碘盐中碘元素的检验方法。 浩瀚的海洋是一个巨大的宝库，海水是一种取之不尽的资源。海水中含有80多种元素，地球上绝大部分的溴、碘元素都存在于海洋中，镁的含量也很大。随着科学技术的不断发展，除了海水之外，人们还在不断开发和利用海洋植物以及海底资源，以满足生产、生活和科学研究的需要。 海水化学资源开发利用——海水制盐(化学沉淀法。复分解反应的应用) 海水 蒸发结晶 过滤 粗盐 苦卤 提纯 NaCl ? 经过海水晒盐获得的粗盐并不能直接用作化工原料，这是由于粗盐中含有其他一些 盐（如CaCl2、MgCl2、Na2SO4）和难溶性杂质。将粗盐溶于水，过滤除去难溶性杂质后，如何进一步除去可溶性杂质以提纯粗盐呢 ？ 利用离子反应除去杂质的思路和方法 1.分析物质组成，确定要保留的物质和需要除去的杂质。 2.明确要保留的物质和杂质之间的性质差异。 3.选择能使杂质离子转化为气体或沉淀的物质作为除杂试剂。除杂试剂不能影响要保留的离子，且应适当过量。 4.分析因除杂试剂过量而引入的新杂质如何除去。 5.综合考虑原有杂质离子和可能新引入的杂质离子，确定试剂添加顺序和实验操作步骤。 NaCl(CaCl2、MgCl2、Na2SO4) Na2CO3 BaCl2 NaOH 1、粗盐提纯 粗食盐水 Na+、Cl-、Mg2+、SO42-、Ca2+ 杂质离子 要保留的离子 Na+、Cl- Mg2+ SO42- Ca2+ 过量 NaOH溶液 Mg(OH)2↓ 过量 BaCl2溶液 BaSO4↓ 过量 Na2CO3溶液 CaCO3↓ 过滤 先 后 CO32-、OH- 稀盐酸 混合物的分离与提纯为复分解反应的具体应用 一、粗盐提纯 Na2CO3溶液和BaCl2溶液的顺序是否可以颠倒？ 不可以。Na2CO3溶液的作用不但是除去溶液中的Ca2＋，另一个作用是除去溶液中过量的Ba2＋，因此Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后加入。 后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去，由此可知: ①Na2CO3必须在BaCl2之后加入，以除去过量的Ba2+ ； ②盐酸必须在Na2CO3和NaOH之后，除CO32- 和OH-； ③必须过滤后在加盐酸，过滤后加入盐酸除去直至无气泡产生。（即最后加入盐酸） 几种过量试剂加入顺序: ①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸 ②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸 ③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤后加盐酸 为保障杂质离子完全除去，只要 在 之后加入即可。 碳酸钠溶液 氯化钡溶液 杂质离子 除杂试剂 离子方程式 Ca2＋ _______ ______________________ Mg2＋ ______ _________________________ ______ ______________________ Na2CO3 NaOH BaCl2 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 一、粗盐提纯 为了除去粗盐中的CaCl2、MgCl2、Na2SO4及泥沙，得到纯净的NaCl，可将粗盐溶于水，然后在下列操作中选取必要的步骤和正确的操作顺序(　　) ①过滤　②加过量NaOH溶液　③加适量盐酸　 ④加过量Na2CO3溶液　 ⑤加过量BaCl2溶液 A．④②⑤　　　　　 B．④①②⑤③ C．②⑤④①③     D．①④②⑤③ C 一、粗盐提纯 除杂方案设计思路： 粗盐 泥沙 Ca2+、Mg2+、SO42- 简单化(顺序):先加入BaCl2后加入Na2CO3 加入的试剂需过量 有效性(顺序):过滤后加入盐酸，使溶液呈中性 CO32- OH- Ba2+ Na2CO3 NaOH BaCl2 过滤 HCl Na2CO3 过量 适量 过量的试剂需除去 一、粗盐提纯 除杂试剂要过量。 尽可能将杂质转化为所需物质。 后续试剂应能除去过量的前一试剂。 除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。 物质除杂和分离注意的问题 典例解析 例1．海水中NaCl质量分数约为2.72%。工业上利用NaCl为原料可制取钠的单质和化合物，转化关系如下图所示。下列说法错误的是(　　) A A．反应①的原理是电解饱和食盐水 B．反应②应向饱和食盐水中依次通入过量的NH3和CO2 C．反应③的转化条件可以是加热 D．反应④的副产物为H2、Cl2，可用于工业上制盐酸 2．在“粗盐提纯”的实验中，下列做法正确的是(　　 ) A．把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热 B．开始析出晶体后用玻璃棒搅拌 C．加入试剂的顺序为Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl D．用过滤法除去粗盐中的泥沙 D 解析：未过滤即蒸发，不能除去泥沙，所以A项错误；加热过程中应用玻璃棒不断地搅拌，所以B项错误；应先加入BaCl2，再加Na2CO3以除去过量的Ba2＋，所以C项错误。 做一做 溴单质广泛用于制备各种含溴化合物，如汽油添加剂二溴乙烷、含溴阻燃剂、杀虫剂溴甲烷、感光剂溴化银、药物合成中间体、染料等。而地球上99%的溴以Br－形式存在于海水中，被称为“海洋元素”，海洋中溴的储量可达100 万亿吨。 溴的介绍 溴的用途 二、从海水中提取溴 红棕色气体 有刺激性气味（有毒）、容易挥发 常温下唯一呈液态的非金属单质 溴（Br2） 在水中溶解度不大 易溶于有机溶剂（如乙醇、CCl4、苯等） ※保存：在盛液溴的棕色试剂瓶中加一些水。 ——“水封” 原料筛选 原料富集 产品生成 产品提纯 物质提取的一般流程 富集：利用物理、化学或生物方法把微量的元素聚集起来。 苦卤 浓度较高 Cl-、Na+、Mg2+、K+、Br-…… 浓缩 海水 成分 发生反应的化学方程式 ② ④ ⑤ 2NaBr＋Cl2 = Br2＋2NaCl Br2＋SO2＋2H2O = 2HBr＋H2SO4 2HBr＋Cl2 = 2HCl＋Br2 二、从海水中提取溴 思考： 为什么不直接用含溴的海水蒸馏得到液溴，而要经过“热空气吹出、SO2吸收、氯气氧化、再次热空气吹出、冷凝”等步骤? 这是一个Br2的浓缩、富集的过程。 ③热空气或水蒸气吹出 ①硫酸酸化 ②氯气氧化 海水 含Br-母液 提取粗盐 含Br2的海水 含Br2的空气 ④SO2 吸收 含Br-吸收液 ⑤氯气氧化 Br2与水的混合物 ⑥热空气吹出 Br2蒸气 ⑦冷凝 液溴 海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程图如右所示： (1)步骤①反应的离子方程式是______________________。 (2)步骤③反应的化学方程式是_______________________________。 (3)步骤②中，用热空气将Br2吹出，利用溴的性质为_______，从步骤②到步骤④的目的是__________________________。 2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－ SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr 易挥发 将溴浓缩，提高Br2的提取率 典例解析 例2．“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如下： 下列说法中，不正确的是(　　) A．实验室保存溴通常加少量水 B．海水提溴发生的反应均为氧化还原反应 C．经过吸收塔后，溴元素得到了富集 D．蒸馏塔中只发生了物理变化 D 3．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适 的是(　　 ) A．酸性KMnO4溶液　　 B．氯水 C．FeCl3溶液 D．碘水 B 解析：Fe3＋和I2的氧化能力不如Br2的强，C、D不正确；KMnO4(H＋)能氧化Br－，但KMnO4价 格较贵，不适合工业生产用。 做一做 4．(双选)溴又称为海洋元素，主要用于制取溴化物，并作为普通分析试剂和 有机合成试剂用于医药、农药、染料、香料、摄影材料、灭火剂、选矿、冶 金、鞣革、净水等方面。从海水中可以提取溴，主要反应为2KBr＋Cl2=== 2KCl＋Br2，下列说法中正确的是(　 　 ) A．溴离子具有氧化性 B．氯气是氧化剂 C．该反应属于复分解反应 D．氯气氧化性比溴单质强 BD 解析：溴离子只具有还原性，A项错误；氯元素在反应中化合价降低，故氯气为氧化剂， B项正确；该反应为置换反应，C项错误；根据氧化还原反应以强制弱的原理知，D项正确。 做一做 三、海水中提取镁 镁 电子产品 医疗器材 汽车部件 飞机部件 军工 三、海水中提取镁 镁产业链构成 三、海水中提取镁 镁在海水中的含量很高，每升高达1350 毫克，仅次于1.9万毫克的氯和1.05万毫克的钠。 整个海洋大约含镁1000万亿吨，足够人类用上千秋万代，所以世界各国争相发展从海水中提取镁的产业。 当前世界上镁的产量有60%来自海洋。 三、海水中提取镁 1、利用贝壳制备石灰乳 CaCO3 === CaO + CO2↑ CaO + H2O == Ca(OH)2 三、海水中提取镁 2、沉淀Mg2＋得到Mg(OH)2： MgCl2＋Ca(OH)2 === Mg(OH)2↓＋CaCl2 三、海水中提取镁 3、提取无水氯化镁 Mg(OH)2＋2HCl === MgCl2＋2H2O MgCl2·6H2O === MgCl2＋6H2O 三、海水中提取镁 4、电解无水氯化镁制取镁： MgCl2 === Mg＋Cl2↑ 通电 三、海水中提取镁 Mg Mg2+ 易失 e－ +12 2 8 2 +12 2 8 结构决定性质 镁是很活泼的金属单质 镁原子结构示意图 三、海水中提取镁 2Mg + O2 === 2MgO 点燃 剧烈燃烧，发出刺眼的白光，放出大量的热，产生白色物质 MgO的熔点高达2800℃，是优质的耐高温材料。 1 与氧气反应 3Mg + N2 === Mg3N2 点燃 剧烈燃烧，产生白烟 2 与氮气反应 三、海水中提取镁 3 发出耀眼的白光，产生大量的白烟，有黑色物质生成。　 三、海水中提取镁 典例解析 例3．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是(　　) A．②④⑤③① B．③②④①⑤ C．③④②⑤① D．②④③⑤① D 某工厂用提取粗盐后的盐卤(主要成分为MgCl2)制备金属镁，其工艺流程如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．操作①发生的反应为非氧化还原反应 B．操作②是蒸发、浓缩、结晶、过滤 C．若在实验室进行操作①，只需要漏斗和烧杯两种玻璃仪器 D．在整个制备过程中，未发生置换反应 C 四、从海带中提取碘 碘是一种重要的工业原料，也是人体的必需的微量元素，主要存在于海水和海洋植物中，由于碘在海水中含量太低，目前工业上并不直接通过海水提取碘。而是以具有富集碘能力的海藻为原料获取碘。 碘的含量 海水 海带 浓度（mg/kg） 0.06 3000~5000 含碘元素丰富的海带 海藻森林 为什么不用“母液”提取碘，而使用海带等海洋植物提取？ 海洋植物，如海带、马尾藻等有吸附碘离子的特殊能力,它们能把海水中的碘富集到是海水中的10万倍以上。 四、从海带中提取碘 紫黑色固体 I2遇淀粉变蓝 易升华 碘（I2） 在水中溶解度不大 易溶于有机溶剂（如乙醇、CCl4、苯等） 溴单质（液溴） 液溴和溴蒸气 溴单质是深红棕色液体、密度比水大；易挥发；在水中溶解度很小；易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂；有毒。 二、从海水中提取溴 溴的物理性质 ※保存：在盛液溴的棕色试剂瓶中加一些水。 ——“水封” ※常温下， Br2是唯一呈液态状的非金属单质。 四、从海带中提取碘 Cl2＋2I-＝2NaCl＋I2 原理： I- → I2 四、从海带中提取碘 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 2H＋＋H2O2＋2I－===I2＋2H2O 浸泡液中含有I-、可溶性有机质等，在碱性溶液中，可溶性有机质可形成沉淀 碘在水中溶解度很小 灼烧 从海带中提取碘 浸泡液 干海带 硫酸溶液 氧化剂 滤液 有机物沉淀 提纯 I2单质 浸泡 过滤 粗碘 氢氧化钠溶液 碱化 结晶 过滤 水 灼烧 氧化 含I-溶液 × × 坩埚 (1)、浸泡液中加入NaOH溶液的目的？ (2)、滤液中加入H2SO4溶液的目的？（提示：氧化剂是氯气） (3)、如何从滤液中获得固体碘单质？ (4)、如何提纯粗碘？ 升华、凝华 结晶、过滤 用硫酸酸化以抑制I2与水的反应 使可溶性有机质形成沉淀 问题思考 海带 灼烧 灰烬 浸取 滤渣 滤液 稀硫酸、H2O2溶液 含I2溶液 过滤 浊液 CCl4萃取、分液蒸馏 碘I2 原料 预处理 核心反应 分离提纯 产物 思考： 在一支试管中加入2～3mLKI溶液，滴加少量溴水，再滴加少量CCl4，振荡，静置。现象？反应方程式？得出什么结论？ 现象：溶液分层，下层为紫红色。 Br2 + 2KI = 2KBr + I2 Br2、I2的氧化性顺序： Br2 >I2 即氧化性顺序：Cl2 >Br2 >I2 氯、溴、碘在不同溶剂中的颜色： 注意：Cl–、Br– 、I–均无色。 水 CCl4 Cl2 黄绿色 黄绿色 Br2 黄→橙 橙→橙红 I2 棕黄→褐 紫→深紫 NaCl ＋ AgNO3＝ AgCl ↓＋ NaNO3 白色沉淀 Cl–、Br–、I–的检验： NaBr ＋ AgNO3＝ AgBr ↓＋ NaNO3 淡黄色沉淀 Nal ＋ AgNO3＝ AgI ↓＋ NaNO3 黄色沉淀 实验室常用AgNO3溶液和稀硝酸检验： 加碘盐中碘元素的检验 碘在加碘盐中以IO3 - 的形式存在。已知在酸性条件下， IO3 - 会和I - 发生如下反应：IO3 - + 5I- + 6H+ =3I2 + 3H2O。根据该反应，我们可以用试纸和生活中常见的物质检验加碘盐中碘的存在。 实验可选用的物质有：自来水、碘化钾淀粉试纸、白糖、 白醋、白酒。 请根据以上信息，设计实验方案，检验加碘盐中碘的存在。 1、从海带中提取碘要经过灼烧、浸取、过滤、氧化、萃取、分液、蒸馏等操作，下列对应的装置合理、操作规范的是(提示：苯难溶于水，密度比水小)(　　) D 2、实验室中，从海带里提取碘的部分流程如右上图所示，下列说法不正确的是(　　) A．步骤①灼烧海带需要用坩埚 B．步骤③主要操作为过滤 C．步骤④主要反应为2I－＋H2O2＋2H＋=2H2O＋I2 D．步骤⑤可以加入酒精萃取I2 D 典例解析 例4、海带中含有丰富的碘,为了从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行了以下实验: 典例解析 请填写下列空白： (1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是 (从下列仪器中选出所需仪器，用标号字母填写在空白处)。 A．烧杯　B．坩埚 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精灯 F．干燥器 (2)步骤③的实验操作名称是 ，步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是 。 (3)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是 。 BDE 过滤 蒸馏 苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中的大 随堂练习 1、碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间有如图所示的转化关系。则下列说法不正确的是(　　) C 1.稀的碘水的颜色非常浅，近乎无色。现有两瓶稀溶液，一瓶是碘水，另一瓶是碘化钾溶液。鉴别这两瓶溶液应选用的试剂是 (　 　) A. 淀粉溶液 B. AgNO3溶液 C. 酚酞溶液 D. 稀盐酸 A 检测 2.下列物质的转化不能通过一步反应实现的是( 　　) A. Mg→MgO B. MgO→Mg(OH)2 C. MgO→MgCl2 D. MgCl2→Mg(OH)2 B 下列说法不正确的是 (　　) ①过程a的分离方法是过滤，需要用到的玻璃仪器只有漏斗及烧杯 ②在实验室进行氧化操作时，可以选用氯水作为氧化剂 ③过程b中，可采用升华的方法提纯得到碘单质 ④因海水中蕴藏着极其丰富的碘元素，所以工业上也可以直接从海水中提取碘元素 A. ①④ B. ②③ C. ①③ D. ②④ 3.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。 从海带中提取碘的工业生产过程如下: A 检测 课堂总结 海洋化学资源 的综合利用 原料 无机矿物 核心 化学反应 所需 产品 原料预处理：除杂、净化 反应条件的控制 产品的分离提纯 原料的循环利用 排放物的无害化处理 酸溶、碱溶、水溶 氧化后调pH （与Ksp结合） 母液的循环利用 （生产效率） 注重环保 计算产率 陌生反应 焙烧 课堂小结 粗盐提纯 从海带中提取碘 不良反应 过程 除杂思路 碘的性质 提取过程 从海水中提取溴 溴的性质 提取过程 海水中提取镁 镁的性质 提取过程 谢谢观看 THANKS Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 www.ieway.cn Lavf58.33.100 EVAVEdit Lavf58.29.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.4.41(fixed_gap:False) Lavf58.29.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.4.41(fixed_gap:False) $