1、第 7 讲 海水中的元素 基础盘点 一、海水中的化学元素1海水是化学元素宝库除氢、氧元素以外，其中每升海水中含量大于 1 mg 的元素称为海水中的元素，占海水所溶解物质总量的；每升海水中含量低于 1 mg 的元素称为海水中的。常量99.9%微量元素第3章 自然界中的元素 无机非金属材料2列举下列海水中的微量元素的重要用途锂：；碘：；铀：。3氯碱工业(1)原料：。(2)原理：电解饱和食盐水，化学方程式为：_。热核反应的重要原料制药核燃料饱和食盐水2NaCl2H2O=通电 2NaOHCl2H2二、镁和海水提镁1分别取一段除去氧化膜的镁条：点燃后插入充满 CO2的集气瓶中。现象：燃着的镁条在 CO2
2、 中继续，发出，生成色固体，在集气瓶的内壁有黑色固体附着。化学方程式：。投入滴有酚酞的水中，现象：有产生，滴有酚酞的水溶液变(但比钠与水反应得多)。化学方程式：。燃烧耀眼白光白2MgCO2=点燃 2MgOC气泡红缓和Mg2H2O=Mg(OH)2H22在下列方框中填入合适物质的化学式，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：Mg(OH)2CaOMgCl2MgMgCl26H2Oa；b；c.。MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl2(熔融)=通电 MgCl2三、溴和海水提溴1溴和碘(1)海水中的溴元素主要
3、以形式存在，人们把溴元素称为。溴单质具有很强的，取用时应戴橡皮手套。(2)氯、溴、碘三种元素在元素周期表中排在同一纵列里，都属于族元素，简称。它们在原子结构和元素性质方面具有一定的相似性，化学上放在一起研究。(3)溴单质和碘单质不易溶于，易溶于。Br海洋元素腐蚀性卤卤素水有机溶剂2海水提溴(1)原料：苦卤(晒盐后的母液)和 Cl2。(2)反应原理：。(3)工艺流程：2BrCl2=Br22Cl海水晒盐NaCl苦卤Cl2溴水热空气或水蒸气 溴蒸气3实验室中保存少量液溴的方法是，因为它易。保存液溴的试剂瓶中可看到层，每层的颜色和物质是_。因液溴对橡胶有腐蚀作用，故盛液溴的试剂瓶(填“能”或“不能”)
4、用橡胶塞。加水液封挥发三上层为棕色溴蒸气，中间为橙色溴水，下层为深红棕色液溴不能四、卤素离子的检验1HNO3AgNO3 溶液法(1)检验方法未知液 AgNO3溶液稀HNO3 生成白色沉淀表示存在生成浅黄色沉淀表示存在生成黄色沉淀表示存在(2)反应原理反应_反应_反应_ClBrIAgCl=AgClAgBr=AgBrAgI=AgI2氯水CCl4 溶液法(萃取法)(1)检验方法未知液适量新制饱和氯水振荡混合液 加入CCl4振荡分层有机层呈橙色表明有紫色表明有(2)原理Cl22Br=Br22ClCl22I=I22Cl且 Br2、I2 在 CCl4 中的溶解度大于在水中的溶解度。BrI3检验食盐是否加碘
5、(KIO3)的方法(1)检验方法食盐 酸(H)碘化钾淀粉试纸变蓝：加碘盐未变蓝：无碘盐(2)反应原理IO3 5I6H=3I23H2O考点精讲 考点一 海水提镁从海水中提取镁的步骤为：(1)贝壳煅烧成石灰，并制成石灰乳CaCO3=高温 CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2(2)制取无水氯化镁MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O结晶析出 MgCl26H2OMgCl26H2O=HCl氛围中MgCl26H2O(3)电解熔融的氯化镁 MgCl2(熔融)=通电 MgCl2 例 1 制备金属镁，其流程如下：(1)若在空气中加热 MgCl26H2O，
6、生成的是 Mg(OH)Cl或 MgO，写出相应反应的化学方程式：_。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的 HCl气流中加热 MgCl26H2O 时，能得到无水 MgCl2，其原因是_。(2)Mg(OH)2 沉淀中混有的 Ca(OH)2 应怎样除去？写出实验步骤：_。(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时：_。过滤时：_。蒸发时：_。解析(1)根据 Cl、H、O 三种元素守恒可知，在空气中加热 MgCl26H2O 除生成 Mg(OH)Cl 或 MgO 外，还有 HCl和 H2O 生成。MgC
7、l2 在受热时能水解，为防止其水解且除去加热过程中的水蒸气，可使 MgCl26H2O 在干燥的 HCl 气流中受热。(2)为防止引入新杂质，可用 MgCl2 溶液或 Mg(NO3)2 溶液将 Ca(OH)2 转化为 Mg(OH)2，然后过滤，洗涤 Mg(OH)2。(3)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速固体溶解；在过滤时使用玻璃棒是为了防止液体外溅；蒸发结晶过程中，使用玻璃棒是为了防止局部过热而使液体或晶体飞溅。答案(1)MgCl26H2O=Mg(OH)ClHCl5H2O；MgCl26H2O=MgO2HCl5H2O或Mg(OH)Cl=MgOHCl在干燥的 HCl 气流中，抑制了 MgCl2 的水解
8、，且带走了MgCl26H2O 受热产生的水蒸气，故能得到无水 MgCl2(2)加入 MgCl2 溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤(3)搅拌，加速溶解 引流，使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外溅 搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅考点二 溴、碘的提取1海水提溴(1)工艺流程：海水除去悬浮杂质浓缩氧化剂氧化提取 Br2(l)(2)原理用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2BrCl2=Br22Cl。向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。向
9、吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBrCl2=2HClBr2。用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是蒸馏。2海带中碘的提取(1)流程海带灰 浸泡氧化 过滤 提纯 碘单质水氯气(2)主要化学原理：Cl22KI=2KClI2。例 2 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：海带 灼烧 海带灰 浸泡 海带灰悬浊液 含碘离子溶液 单质碘 含碘苯溶液 提取碘 含碘水溶液 MnO2H2SO4(稀)请填写下列空白：(1)步骤灼烧海带时，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的仪器，将标号字母填写在空白处
10、)。A烧杯 B坩埚 C表面皿 D泥三角 E酒精灯 F干燥器(2)步骤的实验操作名称是_；步骤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)步骤反应的离子方程式是_。(4)步骤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是_。(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：_。解析(1)该实验是对固体海带加热灼烧，与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。(2)步骤是由海带灰悬浊液得到含碘离子的溶液，因此一定要进行过滤。(3)结合“碘离子MnO2H2SO4(稀)含碘水溶液”，再联想实验室中 Cl2 的制备不难写出的离子方程式为2IMnO24H=Mn2I22
11、H2O。(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯，且苯不溶于水易与水溶液分层，这是选作萃取剂的原则。(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象，可以取少量提取碘之后的溶液，加入几滴淀粉试液看是否变蓝来检验。答案(1)BDE(2)过滤 蒸馏(3)2IMnO24H=Mn2I22H2O(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大；苯与水溶液易分层(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘)规律总结(1)化学实验的基本操作和基本仪器要做到熟练操作和会运用。(2)混合物的分离方法：过滤、结晶、蒸馏、分液、萃取、重结晶、渗析等，要明白分离原理。(3)熟练掌
12、握一些物质或离子的检验方法。例 3 福建有广阔的海岸线，建设海峡西岸经济区，海水的综合利用大有可为。海水中溴含量约为 65 mg/L，从海水中提取溴的工业流程如下：(1)以上步骤中已获得游离态的溴，步骤又将之转变成化合态的溴，其目的是_。(2)步骤通入热空气或水蒸气吹出 Br2，利用了溴的_。A氧化性 B还原性 C挥发性 D腐蚀性(3)以上流程中涉及的离子反应如下，请在下面方框内填上适当的化学计量数：Br2 CO23=BrO3 Br CO2(4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：_。(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取
13、法，下列可以用作溴的萃取剂的是()A乙醇 B四氯化碳 C烧碱溶液 D苯(6)氧化剂氯气来自电解饱和食盐水，电解槽使用了隔膜(或离子交换膜)来防止氯气与氢氧化钠溶液反应。电解时，阳极反应式为_。若采用无隔膜的电解槽，将得到 H2 和_。解析(1)由于海水中 Br的含量低，步骤中获得游离态的溴后，步骤中又将其转化为化合态的溴，其目的是富集溴元素。(2)步骤中用热空气或水蒸气吹出 Br2，主要是利用了溴的挥发性。(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒可配平该离子方程式。(4)溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式为 SO2Br22H2O=H2SO42HBr。(5)乙醇能与水互溶，不能用作萃取剂。(6
14、)电解饱和食盐水，阳极为 Cl放电，电极反应式为 2ClCl22e。若采用无隔膜的电解槽，则阴极产生的 NaOH 与阳极产生的 Cl2 反应得到 NaClO。答案(1)富集(或浓缩)溴元素(2)C(3)3 3 1 5 3(4)SO2Br22H2O=2HBrH2SO4(5)BD(6)2ClCl22e NaClO实验探究 萃取和分液在卤素性质实验中的应用问题 在做卤素性质实验时，为什么常采用有机溶剂萃取卤素单质？提示 卤素单质在有机溶剂中的溶解度远远大于在水中的溶解度。在卤素性质实验中由于水溶液中卤素含量较小，常利用萃取和分液的方法，将相关物质富集，以便有足够大的含量，从而进行物质检验或测定。实验
15、探究 1 用化学方法测定微量碘化物时，必须利用“化学放大”反应将碘的量“放大”，然后再进行测定。下面是“化学放大”反应的实验步骤：向含微量 I并且呈中性或弱酸性溶液里加入溴水，将I完全氧化成 IO3，煮沸去掉过量的 Br2；向由制得的水溶液中加入过量的酸性 KI 溶液，振荡使反应进行完全；在得到的水溶液中加入足量的 CCl4，振荡，把生成的 I2 从水溶液里全部转移到 CCl4 中，用分液漏斗分液去掉水层；向得到的 CCl4 层加入肼(即联氨 H2NNH2)的水溶液，振荡，使 I2 完全以 I形式从 CCl4 层进入水层，用分液漏斗分液去掉 CCl4 层。经过以上四步得到的水溶液里，含有通过反
16、应而“放大”了的碘，请回答下列问题：(1)写出步骤的离子方程式，并标出反应中电子转移的方向和数目：_。(2)将右图所示的分液漏斗中的下层液体放出的操作步骤为：_。旋开活塞，使下层液体流出到一个小烧杯里，当下层液体全部流出活塞的细孔时，_。从漏斗上口倒出上层液体。旋开活塞，将留在颈部的下层液体放出到盛接下层液体的烧杯里。(3)若忽略实验过程中出现的损失，经过一次“化学放大”的溶液里，I的量是原溶液里 I的量的_倍。经过 n 次“化学放大”的溶液里，I的量是原溶液里的量的_倍。解析 考查氧化还原和萃取分液的实验操作。5IIO3 6H=3I23H2O，经过该反应得到的 I2 又和 H2NNH2 发生
17、氧化还原反应生成 I，这样得到的 I是原来的 6 倍，所以经过 n次“化学放大”的溶液里，I的量是原溶液里的量的 6n 倍。5e答案(1)5IIO3 6H=3I23H2O 或者5IIO3 6H=3I23H2O(2)取下漏斗口上的塞子或使塞子上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔 迅速关闭活塞(3)6 6n5e失5e得5e实验探究 2 实验探究是体验知识的产生或形成过程的基本途径。下面是某同学探究实验报告的一部分，请填空：实验名称：氯、溴、碘的氧化性强弱比较实验药品：NaCl 溶液、KBr 溶液、KI 溶液、氯水、溴水、四氯化碳实验步骤实验结论NaCl溶液氯水1 mL CCl4，振荡，静置，观察四氯
18、化碳层颜色氧化性从强到弱的顺序：氯、溴、碘KBr溶液氯水1 mL CCl4，振荡，静置，观察四氯化碳层颜色KI溶液氯水1 mL CCl4，振荡，静置，观察四氯化碳层颜色(1)完成该实验需用到的仪器是_；(2)CCl4 在实验中所起的作用是_；(3)在实验中四氯化碳层颜色变化过程为_；(4)该同学的实验缺陷是_，改进的办法是_。解析 利用非金属单质间的置换反应来比较单质的氧化性强弱。Cl2 能置换出 Br2、I2，Br2 能置换出 I2，则说明氧化性 Cl2Br2I2。答案(1)试管、量筒、胶头滴管(2)萃取剂，使生成的 Br2、I2 溶于其中，便于观察现象(3)由无色逐渐变为红棕色(4)不能证
19、明溴的氧化性强于碘 再做一组实验，步骤为：KI 溶液溴水1 mL CCl4，振荡，静置，观察 CCl4层颜色高考集训 题组一 卤族元素1判断正误(1)将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2H2O=2HClClO()(2010天津理综5C)解析 HClO 是弱酸，不能拆开写。(2)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度()(2010全国理综8A)(3)浓硫酸与溴化钠共热制取溴化氢()(2010上海8C)解析 浓 H2SO4 能将 Br氧化。(4)在反应 KIO36HI=KI3I23H2O 中，每生成 3 mol I2转移电子数为 6NA()(2010江苏5C)解析 应转移 5NA。(5)碘在碘化
20、钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度()(2010全国理综8B)(6)淀粉-碘化钾溶液在空气中变蓝，4IO22H2O=2I24OH()(2010上海19D)(7)HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性和还原性依次减弱()(2010山东理综11B)解析 HF、HCl、HBr、HI 键能依次减弱，故热稳定性依次减弱，而还原性依次增强。(8)从 HF、HCl、HBr、HI 的酸性递增的事实，推出 F、Cl、Br、I 的非金属性递增的规律()(2010福建理综8D)解析 判断非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，而不是氢化物酸性的强弱。22010四川理综，27(1)碘是_(填颜色)固
21、体物质，实验室常用_方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。答案 紫黑色 升华3(2010上海，24)向盛有 KI 溶液的试管中加入少许 CCl4 后滴加氯水，CCl4 层变成紫色。如果继续向试管中滴加氯水，振荡，CCl4 层会逐渐变浅，最后变成无色。完成下列填空：(1)写出并配平 CCl4 层由紫色变成无色的化学方程式(如果系数是 1，不用填写)：_ HIO3_(2)整个过程中的还原剂是_。(3)把 KI 换成 KBr，则 CCl4 层变成_色；继续滴加氯水，CCl4 层的颜色没有变化。Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由强到弱的顺序是_。(4)加碘盐中含碘量为 2050 mg/kg。制取加碘盐
22、(含 KIO3的食盐)1 000 kg，若用 KI 与 Cl2 反应制 KIO3，至少需要消耗 Cl2_L(标准状况，保留 2 位小数)。解析(2)根据题意，反应过程中 Cl2 首先氧化 KI 生成单质碘，Cl2 过量时 I2 继续被氧化生成 HIO3，因此整个过程中还原剂为 KI 和 I2。(3)Cl2 与 KBr 反应生成单质溴，溴溶于 CCl4 呈红棕色。Cl2 不能继续氧化溴生成 HBrO3，因此氧化性 HBrO3Cl2；又因 Cl2 能氧化 I2 生成 HIO3，则氧化性 Cl2HIO3，因此氧化性由强到弱的顺序为 HBrO3Cl2HIO3。(4)根据题意，发生反应为：2KICl2=
23、2KClI2，I25Cl26H2O=2HIO310HCl。因此存在关系式：3Cl2HIO3KIO3I。3Cl2 I322.4 L 127 gV(Cl2)1 000 kg20103 g/kg则322.4 LV(Cl2)127 g1 000 kg20103 g/kg，解得 V(Cl2)10.58 L。答案(1)I25Cl26H2O=2HIO310HCl(2)KI、I2 (3)红 棕 HBrO3Cl2HIO3(4)10.584(2010北京理综，27)为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验过程：.打开弹簧夹，打开活塞 a，滴加浓盐酸。.当
24、B 和 C 中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。.当 B 中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞 a。.(1)A 中产生黄绿色气体，其电子式是_。(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_。(3)B 中溶液发生反应的离子方程式是_。(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程的操作和现象是_。(5)过程实验目的是_。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下_，得电子能力逐渐减弱。解析(1)根据“黄绿色气体”知 A 中气体为 Cl2，其电子式为。(2)Cl2 与 KI 溶液反应生成的 I2 遇淀粉变蓝色。(3)Cl22Br=2ClBr2。(4)只要把 C 中所得的溴水少量滴入 D 中，并振
25、荡，观察 CCl4 层的颜色有无变化即可。(5)确认 C 的黄色溶液中无 Cl2，以排除 Cl2对后续实验的干扰。答案(1)(2)湿润的淀粉-KI 试纸变蓝(3)Cl22Br=Br22Cl(4)打开活塞 b，将少量 C 中溶液滴入 D中，关闭活塞 b，取下 D 振荡，静置后 CCl4 层溶液变为紫红色(5)确认 C 的黄色溶液中无 Cl2，排除 Cl2 对溴置换碘实验的干扰(6)原子半径逐渐增大题组二 海水的综合应用5(2009广东，2)广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是()A从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应B往淡水中加入 NaCl 等配成人造海水，可用于海产品的长途运输C赤潮主
26、要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的D海洋经济专属区的资源开发可获得 Fe、Co、K、Au、Mg、B 等金属解析 D 项中 B(硼)不是金属。D6(2009天津理综，9)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法：_、_。(2)将 NaCl 溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有 H2、_、_或 H2、_。(3)步骤 中已获得 Br2，步骤中又将 Br2 还原为 Br，其目的为_。(4)步骤用 SO2 水溶液吸收 Br2，吸收率可达 95%，有关反应的离子方程式为_，由此反应可知，除
27、环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_。(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2 的沸点为 59，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：请你参与分析讨论：图中仪器 B 的名称：_。整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为_。实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：_。C 中液体产物颜色为_，为除去该产物中仍残留的少量 Cl2，可向其中加入 NaBr 溶液，充分反应后，再进行的分离操作是_。解析(2)电解 NaCl 溶液：2NaCl2H2O=电解 H2Cl22NaOH，由以上反应生成的
28、 Cl2 和 NaOH 进一步反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，也可得到H2 和 NaClO。(3)步骤中获得低浓度 Br2 溶液，再经过步骤、可富集溴元素。(4)SO2 与 Br2 发生氧化还原反应：SO2Br22H2O=H2SO42HBr，产物是两种强酸，故在工业生产中要注意强酸对设备的严重腐蚀。(5)由已知信息 Br2 的强腐蚀性可得出 Br2 腐蚀橡胶，故装置中不能用橡胶塞和橡胶管。再由 Br2 的沸点为 59可知用该套装置提纯溴关键要控制温度计 b 的温度，收集 59时的馏分。C 中收集到的是深红棕色的液溴，要除去该产物中残留的少量 Cl2，可向其中加入 NaBr 充分反应后，利用 Br2 易溶于 CCl4 的性质进行分液来分离，或利用 Br2易挥发的特点用蒸馏法分离。答案(1)蒸馏法 电渗析法 离子交换法及其他合理答案中的任意两种(2)Cl2 NaOH NaClO(3)富集溴元素(4)Br2SO22H2O=4HSO24 2Br 强酸对设备的严重腐蚀(5)冷凝管 Br2 腐蚀橡胶 控制温度计 b 的温度，并收集 59时的馏分 深红棕色 分液(或蒸馏)返回
