（B版浙江选考专用）高考化学总复习 第三部分 专题十 从海水中获得的化学物质课件-人教版高三全册化学课件

1、专题十从海水中获得的化学物质化学（浙江选考专用）考点一考点一 氯、溴、碘及其化合物氯、溴、碘及其化合物考点清单知识梳理知识梳理一、氯及其重要化合物1.氯元素的位、构、性关系(1)氯元素位于元素周期表中第三周期第A族,氯原子的结构示意图为,氯原子很容易得到一个电子而形成Cl-(结构示意图为),因此,氯元素具有较强的非金属性。(2)氯气的性质基础知识联想拓展化学反应原理:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2OCl-Cl2用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等氧化剂与浓盐酸反应均可制得Cl2仪器装置类型:固+液气固+液气(H2、CO2)固+固气(KClO3O2)收集方法:向上排空

2、气法或排饱和食盐水法收集方法的选择与气体的密度、溶解性及在空气中的稳定性等有关尾气吸收:Cl2有毒,用NaOH溶液吸收,防止污染环境根据有害气体的性质,常设置点燃转化、试剂吸收等尾气处理装置2.氯气的实验室制法3.Cl-的检验检验溶液中的Cl-时,应先加少量稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,若有白色沉淀产生,则证明有Cl-存在。二、卤素单质1.相似性(1)都能与大多数金属反应:2Fe+3X22FeX3(I2除外);(2)都能与H2反应生成HX;(3)都能与H2O反应:X2+H2OHX+HXO(F2、I2除外);(4)都能与碱液反应:X2+2NaOHNaX+NaXO+H2O(F2、I2除外)。2.特

3、殊性(1)Br2、I2的物理性质Br2:深红棕色液体,是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水液封保存。I2:紫黑色固体,易升华,淀粉溶液遇I2显蓝色。Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳)萃取。(2)Cl2、Br2、I2之间的置换反应氧化性:Cl2Br2I2Cl2+2KBr2KCl+Br2Cl2+2KI2KCl+I2Br2+2KI2KBr+I23.溴、碘的提取(1)溴的提取从海水中提取溴,通常是将氯气通入提取粗食盐后的母液中,将溶液中的溴离子氧化成溴单质。生成的溴单质仍然溶解在水中,鼓入热空气或水蒸气使溴从溶液中挥发出来,冷凝后得到粗溴,精制粗溴可得到高纯度的溴单质。

4、(2)碘的提取虽然海水中碘的总蕴藏量很大,但由于其浓度很低,故目前工业生产中碘的获得并不是直接从海水中提取。因为海洋中的某些植物具有富集碘的能力,如海带等,所以从海带等海产品中提取碘是工业上获取碘的重要途径。从海带中提取碘的流程图如下:4.Br-、I-的检验方法(1)AgNO3溶液沉淀法未知液(2)置换萃取法未知液,Cl,Br,I生成白色沉淀 则有生成淡黄色沉淀 则有生成黄色沉淀 则有有机层呈(3)氧化淀粉法检验I-未知液蓝色溶液,表明有I-常用的氧化剂有Cl2、H2O2、MnO2,反应的离子方程式如下:Cl2+2I-2Cl-+I2H2O2+2I-+2H+I2+2H2OMnO2+2I-+4H+

5、I2+Mn2+2H2O,Br,I红棕色或橙红色 表明有浅紫色或紫色 表明有考点二考点二 钠、镁及其化合物钠、镁及其化合物知识梳理知识梳理一、钠及其重要化合物1.钠的性质、制备、保存及应用物理性质钠是一种质软、银白色、有金属光泽的金属,具有良好的导电性、导热性,密度比水小,比煤油大,熔点较低化学性质(1)与非金属反应:2Na+Cl22NaCl,2Na+SNa2S,4Na+O22Na2O,2Na+O2Na2O2(2)与水反应:2Na+2H2O2NaOH+H2(3)与酸反应:2Na+2H+2Na+H2(4)与盐溶液反应:a.钠投入到NaCl稀溶液中,只有H2产生,离子方程式为2Na+2H2O2Na+

6、2OH-+H2b.钠投入到饱和NaCl溶液中,有H2产生,同时有NaCl晶体析出(温度不变)c.钠投入到NH4Cl溶液中,有H2和NH3逸出d.钠投入到CuSO4溶液中,有气体和蓝色沉淀生成:2Na+2H2O+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4+H2制备2NaCl(熔融)2Na+Cl2保存由于金属钠的化学性质非常活泼,易与空气中的O2和H2O等反应,所以金属钠要保存在煤油中用途工业上用钠作强还原剂,用于冶炼金属,如:4Na+TiCl4(熔融)Ti+4NaCl;Na-K合金(液态)用于快中子反应堆作导热剂;在电光源上,用钠制高压钠灯重点钠与滴有酚酞的水反应的现象与解释名师点睛(1)钠露置于空

7、气中的变化及反应分析其变化过程是:OHNa2CO3(溶液)Na2CO310H2O(结晶)Na2CO3(粉末,风化),所以最终得到的是白色粉末。部分反应如下:4Na+O22Na2O,Na2O+H2O2NaOH2Na+2H2O2NaOH+H22NaOH+CO2Na2CO3+H2O需要特别指出的是:Na2CO3的形成并非发生Na2O+CO2Na2CO3反应所致,因Na2O更易与水反应。(2)钠和水反应的实质是钠与水电离出来的氢离子的反应。酸在水中电离出氢离子,所以钠和酸溶液的反应是钠与溶液中的H+的反应,而不是先和水反应生成氢氧化钠后再和酸中和。(3)活动性很强的金属(如K、Ca、Na)跟盐溶液的反

8、应不是金属与盐的置换反应。关键是弄清这些金属与盐溶液反应的实质,即金属首先与水作用生成碱,放出氢气,是置换反应;碱再与盐作用生成沉淀等,是复分解反应。(1)氧化钠和过氧化钠的比较氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)颜色状态白色固体淡黄色固体类别碱性氧化物过氧化物氧元素化合价-2-1化学键类型离子键离子键和共价键电子式Na+2-Na+Na+2-Na+与水反应Na2O+H2O2NaOH2Na2O2+2H2O4NaOH+O2与CO2反应Na2O+CO2Na2CO32Na2O2+2CO22Na2CO3+O2与盐酸反应Na2O+2HCl2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl4NaCl+2H2O+O

9、2主要用途可制烧碱漂白剂、消毒剂、供氧剂保存密封密封、远离易燃物OOO2.钠的重要化合物的性质及应用(2)碳酸钠和碳酸氢钠的比较碳酸钠(Na2CO3)碳酸氢钠(NaHCO3)俗名纯碱或苏打小苏打颜色及状态白色晶体细小白色晶体水溶性易溶于水,溶液呈碱性溶于水,相同温度下比Na2CO3溶解度小,溶液呈碱性稳定性稳定,但结晶碳酸钠(Na2CO310H2O)易风化不稳定,受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O与H+反应C+2H+H2O+CO2HC+H+H2O+CO2与碱反应Ca(OH)2Ca2+CCaCO3Ca2+OH-+HCCa-CO3+H2O(碱过量)Ca2+2OH-+2HCCaC

10、O3+C+2H2O(碱不足)CaCl2Ca2+CCaCO3不反应硫酸铝2Al3+3C+3H2O2Al(OH)3+3CO23HC+Al3+Al(OH)3+3CO2主要用途玻璃、造纸、制皂、洗涤发酵、医药、灭火器相互转化Na2CO3NaHCO323O3O23O3O3O23O23O23O3O3.焰色反应(1)概念许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时使火焰呈现特殊的颜色,这叫做焰色反应。(2)实验步骤a.点燃酒精灯(一点)。b.铂丝(或细铁丝)放入稀盐酸中清洗,再放到火焰上灼烧,直至火焰呈现原来的颜色(二洗烧)。c.用铂丝(或细铁丝)蘸取固体或液体待测物,灼烧、观察若是钾元素,应透过蓝色的钴玻璃(可滤

11、去遮盖紫色的黄光)观察(三蘸烧)。d.铂丝(或细铁丝)用稀盐酸洗净,放在火焰上烧至原色,放回原处(四洗烧)。(3)注意事项a.焰色反应不是化学变化,而是一种物理现象,主要用于钠、钾等碱金属和碱土金属及其离子的检验。焰色反应是元素的性质,不因元素存在形式的改变而改变。b.用稀盐酸的原因:生成金属氯化物,而金属氯化物在高温时可挥发。c.焰色反应中所用的火焰部分应是无色或浅色的。d.灼烧铂丝(或细铁丝)时应一直烧至火焰恢复到原来火焰的无色或浅色。2.镁的性质:镁的化学性质活泼,具有较强的还原性。(1)与非金属单质化合a.与O2反应:常温下表面形成氧化膜,具有抗腐蚀性;点燃时与O2剧烈反应,化学方程式

12、为2Mg+O22MgO。二、镁及其重要化合物1.镁的提取b.与N2反应:化学方程式为3Mg+N2Mg3N2。(2)在CO2气体中剧烈燃烧,反应的化学方程式为2Mg+CO22MgO+C。(3)与稀盐酸、稀硫酸反应,离子方程式为Mg+2H+Mg2+H2。3.镁的重要化合物MgO是一种白色粉末,属碱性氧化物,它能与水缓慢反应生成Mg(OH)2。MgO具有很高的熔点,可作耐火材料。MgCl2是一种无色、苦味、易溶于水的固体,易潮解,可作干燥剂。工业上用电解熔融的MgCl2的方法制取金属镁。方法方法1对氯水性质多样性的分析对氯水性质多样性的分析1.反应原理及成分Cl2+H2OH+Cl-+HClOHClO

13、H+ClO-2HClO2HCl+O2新制氯水中存在的分子有Cl2、H2O、HClO,离子有H+、Cl-、ClO-、OH-。2.氯水的性质氯水在与不同物质发生反应时,表现出成分的复杂性和性质的多样性。突破方法特别提醒(1)氯水通常密封保存于棕色试剂瓶中(见光或受热易分解的物质均保存在棕色试剂瓶中)。(2)抓住诸多因素对平衡Cl2+H2OHCl+HClO的影响,合理解释下列具体问题:当加入可溶性氯化物时,c(Cl-)增大,平衡左移,因此可用排饱和食盐水法收集Cl2,也可用饱和食盐水除去Cl2中的杂质HCl气体。当加入浓盐酸时,c(H+)和c(Cl-)都增大,平衡左移,因此可用次氯酸盐和浓盐酸作用来

14、制取Cl2或测定漂白粉中的“有效氯”;当加入CaCO3或Na2CO3时,c(H+)减小,平衡右移,使氯水中的c(HClO)增大,漂白性增强。当加入碱时,c(H+)和c(HClO)都减小,平衡右移,实验室常用浓强碱溶液吸收未反应的Cl2,工业上利用此原理制漂白粉和漂白液。氯水在光照条件下,因HClO分解,平衡右移,故氯水须避光贮存,最好现用现制,久置的氯水最终会变成稀盐酸。例例1(2017浙江金华汤溪高级中学月考)下列实验现象与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是()A.将NaHCO3固体加入新制氯水,有无色气泡冒出(H+)B.新制氯水使红色布条褪色(HClO)C.滴加AgNO3溶液生

15、成白色沉淀(Cl-)D.向FeCl2溶液中滴加氯水后,再滴加KSCN溶液,溶液呈血红色(HCl)解析解析氯水显酸性,能与碳酸氢钠反应放出CO2气体;次氯酸具有强氧化性,能使有色布条褪色;氯离子和银离子反应生成氯化银白色沉淀,因此选项A、B、C都与新制氯水中的某些成分有关系。选项D中,氯水中Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,故不正确。答案答案D1-1饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓的HClO溶液的方法之一。某同学运用这一方法,尝试制取HClO溶液并进行了如下定性实验:在试管中加入过量的块状碳酸钙,再加入约20mL饱和氯水,充分反应,有少量气泡产生,溶液的黄绿色褪去;过滤,将滤液滴在有色布条上,发现

16、其漂白性更强;为了确定反应产物,将滤液分为三份,分别进行以下实验:第一份与石灰水混合,立即产生大量白色沉淀;第二份与稀盐酸混合,立刻产生大量气泡;第三份加热,看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生。经检测,上述实验中产生的无色气体均为CO2气体。(1)试解释可以在饱和氯水中加入石灰石制备HClO的原因:。(2)写出步骤中第一份及第二份滤液发生反应的离子方程式:第一份。第二份。(3)试根据所学知识推测,在的滤液中含有的溶质,除了溶解的极少量氯气外,还含有的其他溶质为(写化学式)。答案答案(1)由于饱和氯水中存在:Cl2+H2OH+Cl-+HClO,加入CaCO3后,2HCl+CaCO3CaCl2+C

17、O2+H2O,使平衡右移,HClO的浓度增大(2)C+HC+OH-CaCO3+H2OHC+H+CO2+H2O2a3O3O(3)CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO解析解析由于饱和氯水中存在:Cl2+H2OHCl+HClO的平衡体系,加入过量CaCO3后,CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O,使HCl浓度降低,平衡右移,Cl2浓度降低,溶液黄绿色褪去;HClO浓度增大,溶液漂白性增强。由于滤液中含有HClO、CaCl2、Ca(HCO3)2等成分,Ca(HCO3)2与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀;Ca(HCO3)2与HCl反应产生CO2气体;Ca(HCO3)2受热分解生成Ca

18、CO3沉淀和CO2气体。方法方法2碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应的规律碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应的规律1.NaHCO3、Na2CO3与酸反应放出CO2速率快慢不同的原因NaHCO3与HCl反应一步即放出CO2气体,故放出气体速率较快。NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2ONa2CO3与HCl反应时,第一步生成NaHCO3,此时尚无气体放出:Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl第二步是生成的NaHCO3与HCl反应放出CO2。故将相同物质的量浓度的盐酸分别滴入到相同物质的量浓度的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中,NaHCO3溶液放出气体的速率较快。2.不用任何试剂区分Na2CO3溶液和盐

19、酸的化学原理Na2CO3溶液与盐酸作用时,滴加方式不同,现象不同,可作为区分Na2CO3溶液和盐酸的依据。(1)把Na2CO3溶液逐滴加到盐酸中,开始时盐酸相对过量,则发生反应Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2+H2O,即开始时就有CO2气体放出。(2)把盐酸逐滴加到Na2CO3溶液中,开始时Na2CO3相对过量,则发生反应Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3,Na2CO3全部转化为NaHCO3后才发生反应NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2O,即开始阶段无明显现象,一段时间后才有气体产生。3.分析Na2CO3和NaHCO3的混合溶液与盐酸反应时两盐发生反应的先后顺序在Na2

20、CO3和NaHCO3的混合溶液中,逐滴加入盐酸,盐酸先与何种物质反应,取决于C和HC结合H+的难易程度。由于C比HC更易结23O3O23O3O合H+形成难电离的HC,故盐酸应先与Na2CO3反应。只有当C全部转化为HC后,再滴入的盐酸才与HC反应。知识拓展Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法1.热稳定性不同2.和酸反应生成气泡的速率不同(相同条件下)3O23O3O3O4.溶液的酸碱性例例2(2017浙江金华第一中学检测)向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1molL-1稀盐酸,CO2的生成量与加入盐酸的体积的关系如图所示。下列判断正确的是()3.阴离子不同A.在0a范围内,只发生中和反

21、应B.ab段发生反应的离子方程式为C+2H+H2O+CO2C.a=0.03D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1 223O解析解析向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1molL-1稀盐酸,发生的反应依次为OH-+H+H2O、C+H+HC、HC+H+CO2+H2O,据此可以解答。在0a范围内,发生的反应应该是OH-+H+H2O、C+H+HC,不只发生中和反应,A错误;ab段发生反应的离子方程式为HC+H+CO2+H2O,B错误;从图像知最终生成CO20.01mol,根据方程式HC+H+CO2+H2O可知,消耗HCl的物质的量为0.01mol,故a=0.03,C正确;根据

22、方程式和图像可知,Na2CO3的物质的量是0.01mol,共计消耗HCl0.02mol,所以与NaOH反应的HCl是0.04mol-0.02mol=0.02mol,则NaOH的物质的量为0.02mol,因此原混合液中,NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2 1,D错误。答案答案C23O3O3O23O3O3O3O2-1(2017浙江绍兴柯桥中学月考)分别取等浓度的氢氧化钠溶液各100mL,再通入一定量的CO2,随后分别各取20mL溶液,向其中逐滴滴入0.2molL-1的盐酸,在标准状况下产生CO2的体积(y)与所加入盐酸的体积(x)的关系如下图所示(分A、B两种情况):(1)在A情况下,溶质是

23、(填化学式),其物质的量之比为。(2)在B情况下,溶质是(填化学式),其物质的量之比为。(3)原氢氧化钠溶液中NaOH的物质的量浓度为。答案答案(1)NaOH、Na2CO31 1(2)Na2CO3、NaHCO31 1(3)1.5molL-1解析解析CO2与NaOH溶液反应时,根据CO2量与NaOH量的相对多少,有这样两个阶段:CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,此时溶质可能为NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3;Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,此时溶质可能为Na2CO3和NaHCO3或只有NaHCO3。据图分析:B情况最终生成的CO2(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的

24、CO2)是A情况的2倍。当加入150mL盐酸时,CO2完全放出,此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)=n(Na+)=n(Cl-)=0.2molL-10.15L=0.03mol,所以c(NaOH)=1.5molL-1。0.03mol0.02L方法方法3海水中物质提取的思路海水中物质提取的思路从海水中提取物质的思路如下图:特别提醒注意使用绿色化学工艺与生产过程中的节能减排;尽量做到物质提取过程中生产工艺的简捷。例例3(2017浙江温州中学期中)海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,下图为海水利用的部分过程。下列有关说法正确的是()A.用澄清的石灰水可鉴别NaHCO3和Na

25、2CO3B.溴元素在第、中被氧化,在第中被还原C.工业上一般用金属钠与无水MgCl2反应制取Mg单质D.海水中还含有碘元素,只需将海水中的碘升华就可以得到碘单质解析解析澄清的石灰水和碳酸氢钠或碳酸钠都反应生成碳酸钙沉淀,现象相同,不能鉴别,A项错误;溴元素在、中化合价升高,被氧化,在中化合价降低,被还原,B项正确;工业上用电解氯化镁的方法制取镁单质,不是用金属钠置换出镁,C项错误;海水中的碘元素有的是以碘离子的形式存在,不能升华,D项错误。答案答案B3-1在已经提取过氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采用下图所示的工艺流程生产单质碘:(1)步骤加Fe粉的目的是。(2)写出步骤中反应的离子方

26、程式: 。(3)上述生产流程中,可以循环利用的副产物是。(4)操作的名称是,选用的试剂是。答案答案(1)使碘化银转化成碘化亚铁(FeI2)和单质银(或将难溶的碘化银转化成可溶的碘化亚铁)(2)2Fe2+4I-+3Cl22I2+2Fe3+6Cl-(3)Ag(AgNO3也正确)(4)萃取、分液CCl4(其他合理答案均可)解析解析生产流程为I-AgIFeI2含I2混合溶液I2/CCl4I2,整个过程中单质Ag、AgNO3可以循环使用。方法方法4过氧化钠的特性及其与过氧化钠的特性及其与CO2、H2O反应的有关计算反应的有关计算(教师用教师用书专用书专用)1.过氧化钠的强氧化性(1)Na2O2与SO2反

27、应:Na2O2+SO2Na2SO4。(2)Na2O2投入FeCl2溶液中,可将Fe2+氧化成Fe3+,同时生成Fe(OH)3沉淀。(3)Na2O2投入氢硫酸中,可将H2S氧化成单质硫,溶液变浑浊。(4)Na2O2投入Na2SO3溶液中,可将S氧化成S。(5)Na2O2投入品红溶液中,因为Na2O2具有强氧化性,所以可使品红溶液褪色。2.过氧化钠与H2O、CO2反应后固体增重的定量规律(1)1molCO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应时,固体分别增重28g和2g,23O24O其混合气体与Na2O2完全反应,m=28n(CO2)+2n(H2O),气体体积V=V(剩)=V(O2)=V(原)。

28、(2)推导出CO+Na2O2Na2CO3、H2+Na2O22NaOH(实际上两反应均不能发生)后可知,CO、H2或二者的混合气体燃烧后的产物立即与足量Na2O2反应,m=28n(CO)+2n(H2),即增加的质量就等于原CO、H2或二者的混合气体的质量。(3)CO、H2、CO2、H2O(g)的混合气体置于足量的Na2O2中,用电火花连续作用,m=28n(CO)+n(CO2)+2n(H2)+n(H2O),剩余气体的体积V(O2)=V(CO2)+V(H2O)。(4)烃的含氧衍生物CxHyOz,若能写成(CO)m(H2)n的形式,其燃烧产物通过1212足量Na2O2后,固体增加的质量就等于原有机物的

29、质量。例例4200时,11.6g由CO2和H2O(g)组成的混合气体与足量Na2O2充分反应后,固体质量增加3.6g,则原混合气体的平均相对分子质量为()A.5.8B.11.6C.23.2D.46.4解析解析本题属于有关混合物的计算题。设气体混合物中CO2的物质的量为xmol,H2O(g)的物质的量为ymol。2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2m256x28x2H2O(g)+2Na2O24NaOH+O2m24y2y则:解得:x=0.1,y=0.4,=23.2。答案答案C4-1取ag某物质在氧气中完全燃烧,将其产物与足量的过氧化钠固体充分反应,反应后固体的质量恰好增加了ag。下列物质中不能满足上述结果的是()A.H2B.COC.C6H12O6D.C12H22O11答案答案D2823.6441811.6xyxyrM11.60.10.4解析解析采用巧解巧算方法解题:分析题意可知要满足题给条件,必须是物质燃烧消耗氧气的量等于CO2和H2O与过氧化钠反应生成的氧气的量。H2+Na2O22NaOHCO+Na2O2Na2CO3所以,A、B均满足上述结果。C中物质可改写为(CO)6