滬教化學海水中鹵素

1、 2.1 2.1 以食鹽為原料的化工產品以食鹽為原料的化工產品第二章第二章 開發(fā)海水中的鹵素資源開發(fā)海水中的鹵素資源 第一課時第一課時 海水曬鹽海水曬鹽 海水資源海水資源 海洋生物資源與基因庫海洋生物資源與基因庫 海底礦產資源海底礦產資源 海洋能資源海洋能資源一、海洋資源一、海洋資源: : 海水平均鹽度為海水平均鹽度為3535，溶解有，溶解有8080多種元素。多種元素。 全球海水中固體礦物質（全球海水中固體礦物質（5 5 10101616t t），鋪在），鋪在地上可使地面增高地上可使地面增高150m150m。 當前人類主要從海水中提取食鹽當前人類主要從海水中提取食鹽( (氯化鈉氯化鈉) )、溴

2、、碘、鉀、鎂、鈾與重水等。溴、碘、鉀、鎂、鈾與重水等。海水中的礦物元素海水中的礦物元素淺海礦產資源淺海礦產資源 （建筑沙、工業(yè)沙、礦砂等）（建筑沙、工業(yè)沙、礦砂等）深海礦產資源深海礦產資源 （大洋多金屬結核礦、鈷結殼礦、（大洋多金屬結核礦、鈷結殼礦、磷礦、熱液礦等）磷礦、熱液礦等）海底礦產資源海底礦產資源二、海水曬鹽二、海水曬鹽1.食鹽在自然界里的存在形式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是食鹽我國是海水曬鹽產量最多的國家。世界原鹽產量中，海眼只占20%多一點，80%左右是用工業(yè)化工方法生產的礦鹽。而我國產海鹽1500萬噸左右，約占全國原鹽產

3、量的70%。供應全國一半人口的食用鹽和80%的工業(yè)用鹽。1. 1.海水曬鹽的原理是什么海水曬鹽的原理是什么? ? 蒸發(fā)結晶蒸發(fā)結晶2.鹽田法所得粗鹽中的可溶性雜質主要是鹽田法所得粗鹽中的可溶性雜質主要是:3.除去雜質的操作基本原則是除去雜質的操作基本原則是:不引入新雜質不引入新雜質CaSO4、MgSO4、MgCl2、NaBr2.海水曬鹽的原理海水曬鹽的原理食鹽是海水中含量最多的礦物質。由于食鹽在溫度改變時溶解度變化較小，海水經日光照射后，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，導致食鹽從溶液中析出。而其他雜質由于含量遠遠少于食鹽，故它們大部分仍留在溶液中。粗

4、鹽水粗鹽水（Ca2+、Mg2+、SO42-）過量過量BaCl2Ba2+ + SO42- BaSO4Ca2+、Mg2+、Ba2+BaSO4Ca2+ + CO32- CaCO3 Ba2+ + CO32- BaCO3 CaCO3BaCO3過量過量Na2CO3Mg2+、CO32-Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 過量過量NaOHMg(OH)2OH-、CO32-精精制制食食鹽鹽水水加鹽酸，調節(jié)加鹽酸，調節(jié)pH值值3.食鹽的用途食鹽的用途食鹽對于人類的生活有著極其重要的作用。人和哺乳動物血清中含鹽量高達0.9%，目前醫(yī)學上使用的生理鹽水就是濃度為0.9%的食鹽溶液。人必須吃鹽才能進行正常的新城代謝。

5、在工業(yè)中，食鹽是一種重要的化工原料。常用來生產燒堿、純堿、液氯、漂白粉等多種化工產品。4.粗鹽提純的實驗室方法粗鹽提純的實驗室方法。原理原理：粗鹽中含有少量泥沙、可溶性的其他鹽等雜質。泥沙不溶于水，可以將粗鹽溶解后進行過濾而除去；對蒸發(fā)后得到的晶體進行洗滌，可除去其他可溶性鹽。實驗儀器及用品：天平、燒杯、量筒、漏斗、鐵架臺及附件、酒精燈、玻璃棒、濾紙、蒸發(fā)皿、坩堝鉗等。實驗步驟：稱量溶解過濾蒸發(fā)洗滌注意：溶解食鹽時，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35g100g水，故每溶解10g食鹽需加入30mL左右的水。過濾操作中要注意：一角（漏斗要與濾紙的角度吻合）、

6、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）。在將要蒸干時用小火加熱，利用余熱使食鹽蒸干。如果將要蒸干時仍用大火加熱，食鹽晶體很容易飛濺出來。要用少量水洗滌得到精鹽。這是因為得到的精鹽中可能含有像氯化鉀那樣的易溶于水的物質。本實驗多次用到玻璃棒，它起的作用如加速溶解、轉移溶液、擴散熱量等。二二、氯堿氯堿工業(yè)工業(yè) -現(xiàn)代化工之母現(xiàn)代化工之母 氯堿工業(yè)是指生產氯氣和燒堿。其方法是電解飽和食鹽水。探究：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：按右圖裝置進行電解，我們會看到如下現(xiàn)象：飽和的食鹽水（滴有酚酞

7、）在陰極附近容易變紅；陰極和陽極分別產生氣體。我們已經知道，溶液遇酚酞變紅表明有堿性物質生成，根據(jù)溶液中存在的元素分析，生成的堿性物質應該是氫氧化鈉。陰極和陽極分別產生氣體，它們可能是氫氣、氧氣或氯氣。那么，如何知道陰、陽兩極產生的何種氣體呢？電解電解飽和食鹽水飽和食鹽水陰極：陰極：陽極：陽極：總反應：總反應：2H+ + 2e- H22Cl- -2e- Cl22H2O + 2Cl- H2 + Cl2 + 2OH- 通直流電通直流電2H2O + 2NaCl H2 + Cl2 + 2NaOH通直流電通直流電電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水實驗裝置實驗裝置1) 1)反應原理反應原理碳棒碳棒鐵棒鐵棒理論理

8、論推理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，它們在直流電的作用下移向陽極，因此陽極產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，它們在直流電的作用下移向陰極，由于鈉是金屬，不可能存在于氣體中，因此陰極產生的氣體應該是氫氣。如果陰極產生的氣體是氫氣的結論正確的，那么在陰極附近氫離子大量減少，必然導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完全吻合。上述裝置的缺陷：上述裝置的缺陷：H H2 2和和Cl Cl2 2 混合不安全混合不安全Cl Cl2 2會

9、和會和NaOHNaOH反應，會使得到的反應，會使得到的NaOHNaOH不純不純怎樣檢驗兩極產生的氣體怎樣檢驗兩極產生的氣體? ?檢驗方法檢驗方法現(xiàn)象現(xiàn)象陽極陽極潤濕的淀粉潤濕的淀粉I I試紙試紙檢驗檢驗試紙變試紙變藍藍陰極陰極收集氣體作點燃實驗收集氣體作點燃實驗爆鳴爆鳴實驗的現(xiàn)象是什么？實驗的現(xiàn)象是什么？兩極有大量氣泡兩極有大量氣泡各滴入酚酞，各滴入酚酞，陰極陰極周圍有周圍有紅紅色色立式隔膜電解槽立式隔膜電解槽離子交換膜法電解原理離子交換膜法電解原理示意圖示意圖碳鋼網(wǎng)碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層有鎳涂層)金屬鈦網(wǎng)金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化涂鈦釕氧化物物)陽離子通過陽離子通過2 2) )工業(yè)裝置工業(yè)裝置陰離子、氣

10、體分子不通陰離子、氣體分子不通過過氣體分子不通過氣體分子不通過吳蘊初，化工專家，著名的化工實業(yè)家，我國氯堿工業(yè)的創(chuàng)始人。二三十年代，他研究成功廉價生產味精的方法，在我國創(chuàng)辦了第一個味精廠、氯堿廠、耐酸陶器廠和生產合成氨與硝酸的工廠。他大力支持學會活動，資助清寒優(yōu)秀學生上大學培養(yǎng)成高級科技人才。他為我國化學工業(yè)的興起和發(fā)展作出了卓越的貢獻。吳蘊初（）3) 3)生產流程生產流程無色、有刺激性氣味的氣體無色、有刺激性氣味的氣體極易溶于水極易溶于水( (常溫下，常溫下， 1 1體積水中約能溶解體積水中約能溶解500500體積的體積的HCl)HCl)、與空氣接觸能產生白霧、與空氣接觸能產生白霧）氯化氫的

11、性質）氯化氫的性質氯化氫氯化氫以氯堿工業(yè)為基礎的化工生產以氯堿工業(yè)為基礎的化工生產如如何證明氯化氫極易溶于水何證明氯化氫極易溶于水氯化氫的溶解性實驗（噴泉實驗）氯化氫的溶解性實驗（噴泉實驗）1、噴泉實驗的基本原理是：、噴泉實驗的基本原理是：2、噴泉實驗成功的關鍵是：、噴泉實驗成功的關鍵是：氣體在液體中溶解度很大，在短時間內產氣體在液體中溶解度很大，在短時間內產生足夠的壓強差，則打開活塞后，大氣壓將燒生足夠的壓強差，則打開活塞后，大氣壓將燒杯內的液體壓入燒瓶中，在尖嘴導管口形成噴杯內的液體壓入燒瓶中，在尖嘴導管口形成噴泉。泉。氣體要充滿燒瓶；氣體要充滿燒瓶；燒瓶不能漏氣；燒瓶不能漏氣；所用氣體能

12、大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應。所用氣體能大量溶于所用液體或氣體與液體快速反應。盛氣體的燒瓶必須干燥；盛氣體的燒瓶必須干燥；酸的定義酸的定義：在水溶液中電離出的陽離子全部是氫離子的物質。思考：不同的酸都是具有酸性，酸性是指哪些微粒的性質？解析：所謂酸性是指H+離子所具有的性質，主要指下面五點：使酸堿指示劑變色；與活潑金屬反應生成氫氣；與某些金屬氧化物反應生成鹽和水；與堿反應生成鹽和水；與某些鹽反應生成另一種酸和另一種鹽；氯化氫和鹽酸的區(qū)別性質組成成分鹽酸HCl物理性質：無色溶液，能與水互溶，濃鹽酸易揮發(fā)化學性質：有酸的通性物理性質：無色有刺激性氣味氣體，極易溶于水形成鹽酸化學性質：較穩(wěn)定

13、，無酸的通性有H+、Cl、H2O，無HCl分子HCl分子無H+、Cl 2 2）氯化氫的制法）氯化氫的制法工業(yè)制法：工業(yè)制法：實驗室制法：實驗室制法：H H2 2 + Cl + Cl2 2 2HCl2HCl點燃點燃NaClNaCl + H + H2 2SOSO4 4 ( (濃濃) ) NaHSO NaHSO4 4 + +HClHCl微熱微熱2NaCl + H2NaCl + H2 2SOSO4 4( (濃濃) ) Na Na2 2SOSO4 4 +2HCl+2HClNaClNaCl + NaHSO + NaHSO4 4 Na Na2 2SOSO4 4 + + HClHCl強熱強熱強熱強熱發(fā)發(fā) 生生

14、裝裝 置置凈凈 化化裝裝 置置干干 燥燥裝裝 置置收收 集集裝裝 置置吸吸 收收裝裝 置置反應物狀態(tài)反應物狀態(tài)及反應條件及反應條件氣體及雜質氣體及雜質的性質的性質氣體的性質氣體的性質選擇干燥劑選擇干燥劑氣體水溶性氣體水溶性及密度及密度氣體的毒性氣體的毒性選擇吸收劑選擇吸收劑氣體裝置設計的基本思路氣體裝置設計的基本思路1、裝置連接順序、裝置連接順序3.氯化氫氣體的實驗室制法反應條件反應物狀態(tài)反應原理制CO2制O2實驗室制氣體的一般設備：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 3O2CaCO3 2HCl CaCl2

15、CO2 H2O 注意事項：（1）試管口應略向下傾斜（2）試管夾夾在試管的中上部（3）藥品應平鋪于試管底部（4）導管不宜伸入試管過長（5）實驗開始時先檢驗裝置的氣密性（6）加熱時，先預熱且應用外焰加熱A、 “固+固”加熱型試管 導管酒精燈 鐵架臺啟普發(fā)生器簡易裝置注意事項：(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)簡易裝置則適用于固體與液體在不加熱下制取氣的反應(3)操作時應注意：a.檢驗裝置的氣密性b.長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”加熱型反應物狀態(tài)反應原理制CO2制O2

16、固固固液2KClO3 2KCl 3O2CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O不加熱反應條件加熱加熱制HClNaCl H2SO4(濃) NaHSO4 HCl微熱固液注意事項：（1）檢驗裝置的氣密性（2）加熱時要預熱，受熱均勻（3）加熱易暴沸的混合物時要加碎石，防暴沸C、固+液加熱 液體- 分液漏斗 固體- 圓底燒瓶 石棉網(wǎng)反應原理：NaCl H2SO4（濃） NaHSO4 HClAB思考：如何驗證氯化氫已收集滿？ 尾氣如何吸收？將裝置A改 成B，是否可行？實驗室制氯化氫：氣體凈化裝置的設計原則： 根據(jù)凈化藥品的狀態(tài)和凈化條件二、凈化裝置 洗氣瓶進氣管應“長進短出” 干燥管應大口方向進氣

17、，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、選擇原則氣體在被干燥的過程中要不能被減少不要引入新的雜質。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)干燥劑液態(tài)干燥劑 固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑裝裝置置常見干燥常見干燥劑劑可干燥可干燥氣體氣體不可干燥不可干

18、燥 氣體氣體 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裝置裝置類型類型排水法排水法向上排氣法向上排氣法 向下排氣法向下排氣法示意示意圖圖氣體氣體性質性質實例實例收集氣體裝置收集氣體裝置難溶或微溶難溶或微溶于水的氣體于水的氣體密度大于空密度大于空氣的氣體氣的氣體密度小于空密度小于空氣的氣體氣的氣體H H2 2, O, O2 2, N, N2 2, NO, , NO, CO, CCO, C2 2H H2 2COCO2 2, Cl, Cl2 2, HCl, HCl H H2 2, NH, NH3 3 1、 燃燒法 如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等。 2、堿液吸收法 如Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2、NO等。 3、水溶解法 如HCl、NH3等。四、除尾氣裝置 3.氫氧化鈉俗稱：燒堿、火堿、苛性鈉具有