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1、第四节第四节 海水中的元素海水中的元素第第3章章 自然界中的元素自然界中的元素联想联想质疑质疑尝过海水的人都知道，海水又苦又咸，尝过海水的人都知道，海水又苦又咸，不能直接饮用。看来，海水中除了含有不能直接饮用。看来，海水中除了含有氢、氧元素外还含有其他元素。那么海氢、氧元素外还含有其他元素。那么海水中还含有哪些元素呢？水中还含有哪些元素呢？它们在海水中是以什么形式存在的？它它们在海水中是以什么形式存在的？它们在海水中的含量如何？们在海水中的含量如何？*海水中海水中(质量比质量比)：纯水占了：纯水占了96.5%96.5%无机盐占了无机盐占了3.5%3.5%地球上已发现的百余种元素中，有地球上已发
2、现的百余种元素中，有8080种以上的元素以种以上的元素以盐盐的形式存在于海洋中。的形式存在于海洋中。如把这些溶解的盐全部提出平铺在地球的如把这些溶解的盐全部提出平铺在地球的陆地上，可以陆地增高陆地上，可以陆地增高150150米，可见海水米，可见海水是地球上最大的资源宝库。是地球上最大的资源宝库。一、海水一、海水化学元素宝库化学元素宝库氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟常量元素：常量元素：微量元素：微量元素：锂、碘、铀锂、碘、铀等。等。大部分以大部分以盐盐的形式存在的形式存在含量大于含量大于1mg/L含量小于含量小于1mg/L氯氯化化钠钠占占80
3、%以上以上 “能源金属能源金属”锂锂是用于制造氢弹的重要原料，是用于制造氢弹的重要原料，锂还是理想的电池原料，含锂的铝镍合金在航锂还是理想的电池原料，含锂的铝镍合金在航天工业中占有重要位置。天工业中占有重要位置。铀铀是高能量的核燃料，是高能量的核燃料，1000克铀所产生的克铀所产生的能量相当于能量相当于2500吨优质煤。吨优质煤。碘元素与人体内的一种激素碘元素与人体内的一种激素甲状腺素合甲状腺素合成有关，而甲状腺素对人体的智力发育有影响，成有关，而甲状腺素对人体的智力发育有影响，因此被称为因此被称为“聪明的元素聪明的元素”。儿童缺乏得呆小症，。儿童缺乏得呆小症，成年缺乏得大脖子病。成年缺乏得大
4、脖子病。克汀病克汀病甲状腺肿大甲状腺肿大资料资料2：食盐的作用：人体必需的物质，对：食盐的作用：人体必需的物质，对人体的血液循环和新陈代谢都有着重要人体的血液循环和新陈代谢都有着重要作用。人体缺盐会感到头晕、全身无力作用。人体缺盐会感到头晕、全身无力等，但过多摄入又会引发肾脏疾病和高等，但过多摄入又会引发肾脏疾病和高血压等。（成人每天血压等。（成人每天26g为最佳）为最佳）食盐不仅是常用的调味品，是人体必需食盐不仅是常用的调味品，是人体必需的物质，更被誉为的物质，更被誉为“化学工业之母化学工业之母”在在工业上，主要通过氯碱工业被综合利用工业上，主要通过氯碱工业被综合利用 饱和食盐水饱和食盐水氢
5、气氢气氯气氯气氢氧化钠氢氧化钠盐酸盐酸漂白剂漂白剂冶炼金属等冶炼金属等合成农药等合成农药等造纸、玻璃、造纸、玻璃、肥皂、纺织等肥皂、纺织等3、中国现代化工之母、中国现代化工之母氯碱工业氯碱工业2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O O 通电通电 2NaOH+H 2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2阴极产物阴极产物 阳极产物阳极产物设问 海水中镁的含量一般为海水中镁的含量一般为1.28g/L，属常量元素。目前世界，属常量元素。目前世界上有上有60%的镁来自海水，人们是怎的镁来自海水，人们是怎样提取镁的样提取镁的二、镁和海水提镁二、镁和海水提镁交流讨论交流讨论（1）、简述海水提镁的基本方法和工
6、业流程。、简述海水提镁的基本方法和工业流程。（2）、海水提镁要用到海滩上的贝壳。那么，贝壳在生产流、海水提镁要用到海滩上的贝壳。那么，贝壳在生产流程中起什么作用？其主要成分发生了怎样的化学变化？程中起什么作用？其主要成分发生了怎样的化学变化？（3）、从海水中的镁离子到金属镁，经历了哪些化学变化？、从海水中的镁离子到金属镁，经历了哪些化学变化？（4）、在用上述方法提镁的过程中，采取了哪些措施来提高、在用上述方法提镁的过程中，采取了哪些措施来提高经济效益？这对你有什么启示？经济效益？这对你有什么启示？（1）、海海水水提提镁镁最最基基本本的的方方法法就就是是往往海海水水里里加加碱碱，得得到到氢氢氧氧
7、化化镁镁沉沉淀淀，将将沉沉淀淀分分离离出出来来后后再再加加入入盐盐酸酸把把它它变变成成氯氯化化镁镁；之后，之后，经过滤经过滤、干燥、干燥、电电解，就可得到解，就可得到镁镁。（2）、贝壳起到提供碱、贝壳起到提供碱-消石灰的作用。主要成分发生的化消石灰的作用。主要成分发生的化学变化有：学变化有：CaO+H2O=Ca(OH)2 CaCO3CaO+CO2 高温高温Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=2H2O+MgCl2MgCl26H2OMgCl2+6H2OHCl HCl MgClMgCl2 2 Mg+Cl Mg+Cl2 2熔融电解熔融电解（3）、经历的化学变
8、化有：、经历的化学变化有：（4）、（、（a）就地取材）就地取材-利用海滩上的贝壳利用海滩上的贝壳 （b）节约原料）节约原料-循环利用氯元素循环利用氯元素启示：一个真实的化学工业流程所考虑的问题远比我们想象的启示：一个真实的化学工业流程所考虑的问题远比我们想象的复杂。它不仅考虑化学反应，还要考虑经济效益、环境保护等复杂。它不仅考虑化学反应，还要考虑经济效益、环境保护等问题。问题。2.2.金属镁金属镁“国防金属国防金属”（1）镁的物理性质镁的物理性质：银白色银白色的金属，的金属，密度小，硬度小，密度小，硬度小，熔点低。熔点低。可与其他金属构成合金。可与其他金属构成合金。镁铝镁铝合金的强度高，机械性
9、能好。合金的强度高，机械性能好。（2 2）化性：）化性：活泼金属，具有活泼金属，具有强强的的还原性还原性。与与非金属单质非金属单质反应反应2Mg+O22MgO 点燃点燃N2+3MgMg3N2点燃点燃镁条在空气中燃烧的产物是什么？镁条在空气中燃烧的产物是什么？与与盐溶液盐溶液反应反应镁条放入硫酸铜镁条放入硫酸铜溶液溶液中中由由镁镁引起的火灾能否用引起的火灾能否用水水灭灭火？火？不能不能在冷水中加入镁粉可观察到只有少量的气泡，加在冷水中加入镁粉可观察到只有少量的气泡，加热后气泡明显增多。热后气泡明显增多。跟跟水水的反应：的反应：Mg+2H2OMg(OH)+H2 跟盐跟盐酸酸的反应：的反应：Mg+2
10、H+Mg+H2 跟跟浓硫酸、浓硫酸、硝酸反应一般不生成硝酸反应一般不生成H2。实验实验：取一根除去氧化膜的镁条，点燃后伸入充满：取一根除去氧化膜的镁条，点燃后伸入充满CO2的集的集气瓶中。气瓶中。现象：现象：结论或化学方程式：结论或化学方程式：跟某些跟某些氧化物氧化物的反应：的反应：2Mg+CO22MgO+C点燃点燃 镁着火时能否用镁着火时能否用干冰或泡沫灭火器干冰或泡沫灭火器灭火？为什么？灭火？为什么？不能，因为燃烧的镁能在不能，因为燃烧的镁能在CO2中继续燃烧。中继续燃烧。燃着的镁条在燃着的镁条在CO2中继续燃烧，中继续燃烧，产生耀眼的白光产生耀眼的白光产生大量白烟产生大量白烟瓶壁有黑色固
11、体附着瓶壁有黑色固体附着（3 3）用途：）用途：镁镁的的密度小密度小，其，其合金的合金的强强度高、机械性能好度高、机械性能好，是制造汽是制造汽车车、飞飞机、火箭的重要材料机、火箭的重要材料，从而获得，从而获得“国防金属国防金属”的美誉的美誉。在冶金工。在冶金工业业上，金属上，金属镁镁常用做常用做还还原原剂剂和脱氧和脱氧剂剂。镁还镁还可用于制造照明可用于制造照明弹弹、闪闪光灯光灯和焰火。和焰火。（1）镁的物理性质）镁的物理性质（2 2）镁的化学性质）镁的化学性质点燃点燃2Mg+O2=2MgO点燃点燃2Mg+CO2=2MgO+CMg+2H+=Mg2+H2Mg+Cu2+=Cu+Mg2+1.下列元素属
12、于海水中的微量元素的是（下列元素属于海水中的微量元素的是（）A、H B、Mg C、Na D、Li2.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料。镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料。工业制造镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却，下列工业制造镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却，下列可作为冷却气体的是（可作为冷却气体的是（）空气空气 CO2 Ar H2 N2 A、B、C、D、DC3、下列反应体现了、下列反应体现了CO2的氧化性是（的氧化性是（）ACO2+C=2COB2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O CNa2O+CO2=Na2CO3 D.2Mg+CO2=2MgO +C点燃点燃点燃点燃AD5.用于飞机
13、制造业的重要材料是（用于飞机制造业的重要材料是（）A不锈钢不锈钢 BCuSn合金合金 CMgAl合金合金 DAlSi合金合金DC4.下列化学反应，在从海中提取金属镁的过程下列化学反应，在从海中提取金属镁的过程中，不会涉及的是（中，不会涉及的是（）A、Mg2+2OH-Mg(OH)2 B、Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O C、MgCl2 Mg+Cl2 D、Mg(OH)2 MgO+H2O 通电通电高温高温Mg MgO MgCl2Mg(OH)2【作业作业】写出】写出实现实现下列转化的化学方程式。下列转化的化学方程式。溴是海水中重要的非金属元素。地球上溴是海水中重要的非金属元素。地球上99%
14、的溴元素以溴离子的形式存在于海水中，的溴元素以溴离子的形式存在于海水中，所以人们也把溴称为所以人们也把溴称为“海洋元素海洋元素”。溴和氯、碘等元素在原子结构和性质方溴和氯、碘等元素在原子结构和性质方面具有一定的相似性，化学上常把它们放在面具有一定的相似性，化学上常把它们放在一起研究。它们都属于卤族元素（简称一起研究。它们都属于卤族元素（简称卤素卤素）。）。三、溴和海水提溴三、溴和海水提溴深红棕色深红棕色深红棕色深红棕色液态液态液态液态 微溶微溶微溶微溶 橙橙橙橙黄黄黄黄色色色色 易溶易溶易溶易溶 橙红橙红橙红橙红色色色色 易溶易溶易溶易溶 橙红橙红橙红橙红色色色色紫黑色紫黑色紫黑色紫黑色 固态
15、固态固态固态 微溶微溶微溶微溶棕黄棕黄棕黄棕黄色色色色 易溶易溶易溶易溶棕褐棕褐棕褐棕褐色色色色 易溶易溶易溶易溶 紫紫紫紫 色色色色 溴水溴水CClCCl4 4振荡振荡CClCCl4 4层层水层水层碘水碘水振荡振荡CClCCl4 4水层水层CClCCl4 4层层 实验实验1 1把两种互不相溶、密度也不相同把两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的方法。的液体分离开的方法。分液和萃取分液和萃取 分液：分液：利用溶质在利用溶质在互不相溶的溶剂里的互不相溶的溶剂里的溶解度不同溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中与另一种溶剂所组成的溶液中提取提取出出来的方
16、法。来的方法。萃取：萃取：如何从碘水中提取碘单质？如何从碘水中提取碘单质？和原溶液中的溶剂和原溶液中的溶剂互不相溶互不相溶；溶；溶质在萃取剂中的质在萃取剂中的溶解度溶解度要比它在原要比它在原溶剂的溶解度溶剂的溶解度大大很多，溶质与萃取很多，溶质与萃取剂剂不能反应不能反应。选择的选择的萃取剂萃取剂应符合下列要求：应符合下列要求：仪器仪器:分液漏斗分液漏斗检漏检漏装液装液振荡振荡分液分液静置静置碘碘单质单质能使能使淀粉溶液淀粉溶液变变蓝蓝色。色。碘受热直接变成碘受热直接变成紫紫色蒸气。色蒸气。物质从固态直接变成气态的过程叫物质从固态直接变成气态的过程叫升华升华。如何把混在氯化钠固体中的单质碘分离出
17、来？如何把混在氯化钠固体中的单质碘分离出来？加热使碘变成蒸加热使碘变成蒸气气挥发，然后再冷凝。挥发，然后再冷凝。淀粉溶液淀粉溶液碘水碘水碘碘易易升华升华密封保存在密封保存在棕色棕色试剂瓶中。试剂瓶中。溴溴易易挥发，有挥发，有毒毒，具有强烈具有强烈的的腐蚀腐蚀性。性。保存：保存：密封密封保存保存 ，不能用，不能用橡皮塞，加适量水起橡皮塞，加适量水起水封水封作用作用以减少溴的挥发。以减少溴的挥发。水封液溴会呈现三层颜色：水封液溴会呈现三层颜色：上层：红棕色（溴蒸气）上层：红棕色（溴蒸气）中层：橙红色（溴水）中层：橙红色（溴水）下层：深红棕色（液溴）下层：深红棕色（液溴）Cl2、Br2、I2氧化性的
18、比较氧化性的比较选用下列试剂设计实验，探究选用下列试剂设计实验，探究Cl2、Br2、I2这这三种单质三种单质氧化性的强弱。氧化性的强弱。试剂：氯水、溴水、碘水、试剂：氯水、溴水、碘水、NaCl溶液溶液NaBr溶液、溶液、KI溶液、溶液、四氯化碳四氯化碳NaBrNaBr溶液溶液氯水氯水CCl4溶液、振荡溶液、振荡水层水层CCl4层层KIKI溶液溶液溴水溴水CCl4溶液、振荡溶液、振荡水层水层CCl4层层KIKI溶液溶液氯水氯水CCl4溶液、振荡溶液、振荡水层水层CCl4层层 实验实验33单质的氧化性：单质的氧化性：Cl2Br2I2结论结论:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；Cl2+2I-=I2
19、+2Cl-；Br2+2I-=I2+2Br-2Fe+3Br2Fe+3Br2 2 2FeBr 2FeBr3 3BrBr2 2+H+H2 2O O HBr+HBrOHBr+HBrOBrBr2 2+2NaOH=NaBrO+NaBr+H+2NaOH=NaBrO+NaBr+H2 2O O H H2 2 +Br+Br2 2 2HBr 2HBr 500H H2 2+I+I2 2 2HI 2HI Fe+IFe+I2 2 FeI FeI2 2 滤纸用淀粉和碘化钾的溶液浸泡，滤纸用淀粉和碘化钾的溶液浸泡，晾晾干后就是实干后就是实验常用的验常用的淀粉碘化钾试纸淀粉碘化钾试纸。这种试纸润湿后遇氯气发。这种试纸润湿后遇氯
20、气发生什么变化？为什么会发生这种变化？生什么变化？为什么会发生这种变化？变成蓝色变成蓝色，Cl2+2KI=2KCl+I2其它化学性质：其它化学性质：Cl、Br、I的检验方法一：Cl Br IAgNO3AgCl白白AgBr淡黄淡黄AgI黄黄HNO3都不溶解Cl、Br、I的检验方法二：Cl Br ICl2无无橙黄橙黄棕褐棕褐淀粉淀粉无无蓝蓝CCl4橙红橙红紫紫或或振荡振荡海水提溴海水提溴工工艺艺流流程程海水NaCl苦卤溴水溴水Br2Cl2晒盐晒盐热空气或热空气或水蒸汽水蒸汽反应的原理反应的原理 2Br-+Cl2=Br2+2Cl-gkxx精品课件溴的用途溴的用途工业：工业：大量用来制造燃料的抗爆剂；
21、见光容易分大量用来制造燃料的抗爆剂；见光容易分解的解的AgBr常被用做感光材料。常被用做感光材料。农业：农业：常使用含溴的杀虫剂常使用含溴的杀虫剂医药方面：医药方面：红药水的主要成分是含溴和汞的有红药水的主要成分是含溴和汞的有机机化合物化合物,溴化钠和溴化钾长被用做镇静剂溴化钠和溴化钾长被用做镇静剂。碘在自然界中的存在情况碘在自然界中的存在情况碘元素主要存在于海洋中碘元素主要存在于海洋中碘元素主要存在于海洋中碘元素主要存在于海洋中海洋中碘总储量共有海洋中碘总储量共有海洋中碘总储量共有海洋中碘总储量共有930930亿吨亿吨亿吨亿吨但是海水中碘的浓度为但是海水中碘的浓度为但是海水中碘的浓度为但是海
22、水中碘的浓度为0.06mg/L0.06mg/L，非常低，非常低，非常低，非常低海带是著名的海带是著名的海带是著名的海带是著名的“采碘能手采碘能手采碘能手采碘能手”，它有高度，它有高度，它有高度，它有高度的富集碘的本领。干海带中含碘量约的富集碘的本领。干海带中含碘量约的富集碘的本领。干海带中含碘量约的富集碘的本领。干海带中含碘量约比海水中的碘浓度提高了比海水中的碘浓度提高了比海水中的碘浓度提高了比海水中的碘浓度提高了1010万倍！万倍！万倍！万倍！海带提碘（海带提碘（I2）海海带带海海带带灰灰灼烧灼烧灼烧灼烧滤液滤液（含（含I-）残渣残渣含含I2的的CCl4溶液溶液含含I2的的水溶液水溶液海带海
23、带提碘提碘的实验设计方案的实验设计方案溶解溶解溶解溶解过滤过滤过滤过滤氧化氧化氧化氧化碘（碘（碘（碘（I I I I2 2）蒸馏蒸馏蒸馏蒸馏萃取萃取萃取萃取分液分液海带提碘实验设计海带提碘实验设计v1 1、把海带灼烧成海带灰的作用是什么把海带灼烧成海带灰的作用是什么?v2 2、碘元素以什么形态存在于海带灰中、碘元素以什么形态存在于海带灰中?v （化合态或游离态）（化合态或游离态）v3 3、如何把、如何把I I-变为变为I I2 2？v4 4、常见的氧化剂有哪些、常见的氧化剂有哪些?v5 5、如何把水溶液中的、如何把水溶液中的I I2 2提取出来？提取出来？讨论讨论除去有机物除去有机物I I-加入氧化剂加入氧化剂萃取、分液萃取、分液萃取、分液萃取、分液ClCl2 2、O O2 2、H H2 2O O2 2、HClO.HClO.