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1、第三章第三章 开发海水中的卤素资源开发海水中的卤素资源 3.1 3.1 以食盐为原料的化工产品以食盐为原料的化工产品海洋中的化学资源海洋中的化学资源 元素元素浓度浓度mg/Lmg/LLiLi0.170.17B B4.64.6NaNa1077010770MgMg12901290S S885885ClCl1935019350K K380380CaCa400400元素元素浓度浓度mg/Lmg/LCoCo0.00050.0005NiNi0.0020.002BrBr6767RbRb0.120.12SrSr8 8MoMo0.010.01AgAg0.000040.00004CdCd0.000110.0001
2、1元素元素浓度浓度mg/Lmg/LI I0.060.06CsCs0.00050.0005BaBa0.030.03AuAu0.0000040.000004HgHg0.000030.00003U U0.0030.003 卤素在海水中以什么形态存在？含量有什么特点卤素在海水中以什么形态存在？含量有什么特点？如何从海水中提取卤素资源？如何从海水中提取卤素资源？海洋中含量最丰富、最容易获得的物质是什么？海洋中含量最丰富、最容易获得的物质是什么？1.以离子形式存在2.总量大3.浓度小 需富集（浓缩、萃取、吸附）海水中化学元素的分布特点古代晒盐法古代晒盐法 海水晒盐海水晒盐 说文解字中记载：说文解字中记载：
3、“古宿沙初作，煮海为盐古宿沙初作，煮海为盐”把海水引入把海水引入盐田，利用日光、风力蒸发浓缩海水使其饱和并结晶出来。盐田，利用日光、风力蒸发浓缩海水使其饱和并结晶出来。锅煮法锅煮法盐田法盐田法为什么不把海水蒸干？为什么不把海水蒸干？现代晒盐法现代晒盐法 若把海水蒸干，海水中的成分几乎都被析出，结果会若把海水蒸干，海水中的成分几乎都被析出，结果会使食盐中杂质的种类及含量增加。使食盐中杂质的种类及含量增加。在海水晒盐的过程中，要测定海水的波美度，其目在海水晒盐的过程中，要测定海水的波美度，其目的是什么？的是什么？晒盐中，卤水的密度应控制在什么范围内？晒盐中，卤水的密度应控制在什么范围内？粗盐中还含
4、有哪些主要杂质？粗盐中还含有哪些主要杂质？思考与讨论：思考与讨论：密度控制法波美度：波美度：表示溶液浓度表示溶液浓度的一种方法。把波美比的一种方法。把波美比重计浸入所测溶液中，重计浸入所测溶液中，得到的度数就叫波美度。得到的度数就叫波美度。现在对不同溶液的波美现在对不同溶液的波美表都是专用的，如酒精表都是专用的，如酒精波美表、盐水波美表，波美表、盐水波美表，这种波美表上面，有测这种波美表上面，有测定溶液波美度对应的该定溶液波美度对应的该种类溶液的浓度，可以种类溶液的浓度，可以直接读数，不用查表了。直接读数，不用查表了。海水在浓缩过程中析出盐的种类和质量（单位海水在浓缩过程中析出盐的种类和质量（
5、单位:g/L:g/L）海水浓度海水浓度（g/mlg/ml）CaSOCaSO4 4NaClNaClMgClMgCl2 2MgSOMgSO4 4NaBrNaBr1.131.130.560.561.201.200.910.911.211.210.050.053.263.260.0040.0040.0080.0081.221.220.0150.0159.659.650.010.010.040.041.261.260.010.012.642.640.020.020.020.020.040.041.311.311.401.400.540.540.030.030.060.06 晒盐时，晒盐时，卤水的密度应控
6、制在卤水的密度应控制在1.21g/mL1.21g/mL1.26g/mL1.26g/mL的范围，此时食盐析出的量多，且所含杂质的量少。的范围，此时食盐析出的量多，且所含杂质的量少。粗盐中主要含有粗盐中主要含有CaSOCaSO4 4 、MgClMgCl2 2 、MgSOMgSO4 4 及泥沙等杂及泥沙等杂质。质。海水晒盐海水海水1.026g/mL1.026g/mL粗盐（含泥沙、粗盐（含泥沙、CaCa2+2+、MgMg2+2+、SOSO4 42-2-）苦卤苦卤1.221.22 1.26g/mL1.26g/mL晒晒精精盐盐精制精制 食用食用氯碱氯碱工业工业苦卤：苦卤：咸水咸水(海水、盐湖水海水、盐湖水
7、)经蒸发浓缩析出食盐经蒸发浓缩析出食盐(氯化钠氯化钠)后所得的母液，味苦涩。主要含有氯化钾、氯化镁、硫后所得的母液，味苦涩。主要含有氯化钾、氯化镁、硫酸镁和溴等。酸镁和溴等。粗盐的提纯粗盐的提纯粗盐提纯的方法：粗盐提纯的方法：将含有的杂质转化为沉淀过滤出去，然后蒸发结晶。将含有的杂质转化为沉淀过滤出去，然后蒸发结晶。粗盐提纯的步骤：粗盐提纯的步骤：称量称量溶解溶解过滤过滤结晶结晶洗涤洗涤 加入试剂除去可溶性杂质：加入试剂除去可溶性杂质：除去粗盐中的除去粗盐中的MgClMgCl2 2、MgSOMgSO4 4 、CaSOCaSO4 4 ，应选用什么，应选用什么试剂？试剂？Ca2-Na2CO3Mg2
8、-NaOHSO42-BaCl2 否。除杂时不应引入新的杂质。否。除杂时不应引入新的杂质。除杂原则：除杂原则：1.1.不引入新杂质不引入新杂质;2.2.加入试剂必须适当过量加入试剂必须适当过量;3.3.新引入的杂质必须通过后面所加试剂加以新引入的杂质必须通过后面所加试剂加以除去。除去。除去除去Ca2 能否用能否用K2CO3？为什么？为什么？思考与讨论：思考与讨论：u加入加入NaCO3、NaOH、BaCl2顺序如何？顺序如何？u 如何除去由于加入过量的如何除去由于加入过量的Na2CO3、NaOH所所引入的过量引入的过量CO32和和OH呢？呢？加入盐酸。加入盐酸。BaClBaCl2 2SOSO4 4
9、2-2-，NaOHNaOHMgMg2+2+，NaNa2 2COCO3 3CaCa2+2+和过量的和过量的BaBa2 2除除除思考与讨论：思考与讨论：调节溶液的调节溶液的pH值，来控制所加入盐酸的用量。值，来控制所加入盐酸的用量。u加入盐酸在过滤前，还是在过滤后进行？为什么？加入盐酸在过滤前，还是在过滤后进行？为什么？过滤后进行。过滤后进行。u如何控制所加入盐酸的用量？如何控制所加入盐酸的用量？过滤除去沉淀过滤除去沉淀 过滤操作中应注意什么？过滤操作中应注意什么？“一贴一贴”：滤纸紧贴漏斗的内壁，中间不留有气泡。：滤纸紧贴漏斗的内壁，中间不留有气泡。“二低二低”：滤纸低于漏斗边缘；漏斗内液面低于
10、滤滤纸低于漏斗边缘；漏斗内液面低于滤 纸边缘；纸边缘；“三靠三靠”：倾倒液体时倾倒液体时,烧杯尖口要紧靠烧杯尖口要紧靠 玻璃棒；玻璃棒的末端轻靠玻璃棒；玻璃棒的末端轻靠 在三层滤纸的一边；漏斗尖在三层滤纸的一边；漏斗尖 嘴紧靠烧杯内壁。嘴紧靠烧杯内壁。操作动作要慢，滤液若浑浊应再过滤一次操作动作要慢，滤液若浑浊应再过滤一次注意：注意：蒸发结晶蒸发结晶 蒸发结晶时需注意什么？蒸发结晶时需注意什么？取下未冷却的蒸发皿时，要放在石取下未冷却的蒸发皿时，要放在石棉网上；棉网上；蒸发皿中的液体不能超过容积的蒸发皿中的液体不能超过容积的2/3；加热时，用玻璃棒不断搅拌；加热时，用玻璃棒不断搅拌；接近蒸干时
11、，利用余热加热；接近蒸干时，利用余热加热；思考：思考：蒸发后得到的白色晶体是纯的氯化钠吗？如果不蒸发后得到的白色晶体是纯的氯化钠吗？如果不是纯净的氯化钠可能还有什么杂质？是纯净的氯化钠可能还有什么杂质？不是。还含有不是。还含有CaCl2、MgCl2、可溶性硫酸盐等。可溶性硫酸盐等。如何除去如何除去CaCl2、MgCl2等可溶性等可溶性杂质？杂质？(4)用少量的蒸馏水进行洗涤。用少量的蒸馏水进行洗涤。思考：思考：粗盐的提纯过程中玻璃棒的作用是什么？粗盐的提纯过程中玻璃棒的作用是什么？（1）搅拌，加速溶解；）搅拌，加速溶解；（2）引流，防止液体溅出；）引流，防止液体溅出；（3）搅拌，使液体受热均匀
12、，防止飞溅；）搅拌，使液体受热均匀，防止飞溅；（4）转移晶体。）转移晶体。思考：思考：如何除去粗盐溶液中的如何除去粗盐溶液中的Ca2、Mg2、SO42？写？写出操作步骤和各步反应化学方程式。出操作步骤和各步反应化学方程式。加入稍过量加入稍过量BaCl2溶液；溶液；加入稍过量加入稍过量NaOH溶液；溶液；加入稍过量加入稍过量Na2CO3；过滤；过滤；加入适量盐酸。加入适量盐酸。练练 习习Na2SO4+BaCl2BaSO4+2NaClMgCl2+2NaOH Mg(OH)2+2NaClNa2CO3+BaCl2 BaCO3+2NaClCaCl2+Na2CO3 CaCO3+2NaClNaOH+HCl N
13、aCl+H2ONa2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2海水晒盐海水海水1.026g/mL1.026g/mL粗盐（含泥沙、粗盐（含泥沙、CaCa2+2+、MgMg2+2+、SOSO4 42-2-）苦卤苦卤1.221.22 1.26g/mL1.26g/mL晒晒精精盐盐精制精制 食用食用氯碱氯碱工业工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水实验现象：实验现象：阴极附近溶液先变红；阴极附近溶液先变红；阳极产生的气体能使碘化钾淀粉阳极产生的气体能使碘化钾淀粉溶液变蓝；溶液变蓝；将阴极产生的气体收集，可进行将阴极产生的气体收集，可进行爆鸣实验。爆鸣实验。二、中国现代化工之母二、中国现代化工之母氯碱工业氯碱
14、工业2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2通电通电阴极：阴极：2H+2eH2阳极：阳极：Cl-2eCl2电解饱和食盐水反应原理电解饱和食盐水反应原理 阴极（接电源负极）：阴极（接电源负极）：阳极（接电源正极）：阳极（接电源正极）：2H+2e-H22Cl-2e-Cl22H2O+2NaCl H2+Cl2+2NaOH通电通电实验实验电极反应电极反应：阴极阴极 阳极阳极 阴极区阴极区 酚酞变红酚酞变红湿润的碘化钾湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝Cl2+2KI I2+2KCl 碘遇淀粉变蓝碘遇淀粉变蓝 吴蕴初吴蕴初，化工专家，著名的化工实业，化工专家，著名的化工实业家，我国氯碱工业的创始人。
15、二三十年家，我国氯碱工业的创始人。二三十年代，他研究成功廉价生产味精的方法，代，他研究成功廉价生产味精的方法，在我国创办了第一个味精厂、氯碱厂、在我国创办了第一个味精厂、氯碱厂、耐酸陶器厂和生产合成氨与硝酸的工厂。耐酸陶器厂和生产合成氨与硝酸的工厂。他大力支持学会活动，资助清寒优秀学他大力支持学会活动，资助清寒优秀学生上大学培养成高级科技人才。他为我生上大学培养成高级科技人才。他为我国化学工业的兴起和发展作出了卓越的国化学工业的兴起和发展作出了卓越的贡献。贡献。氯化氢氯化氢(HCl)物理性质物理性质无色有刺激性气味的气体；密度比空气大；无色有刺激性气味的气体；密度比空气大；思考：思考：喷泉实验
16、原理是什么？喷泉实验喷泉实验原理是什么？喷泉实验说明氯化氢具有怎样的性质？说明氯化氢具有怎样的性质？极易溶于水。极易溶于水。化学性质化学性质酸性气体，能使酸性气体，能使湿润湿润的蓝色石蕊试纸变红。的蓝色石蕊试纸变红。哪些常见的气体和液体的组合可以形成喷泉实验？哪些常见的气体和液体的组合可以形成喷泉实验？怎样才能形成喷泉？怎样才能形成喷泉？n形成压强差形成压强差实验成败的关键是什么？实验成败的关键是什么？n装置气密性要好；装置气密性要好；n烧瓶要干燥；烧瓶要干燥；n气体纯度高。气体纯度高。n易溶于水的气体和水：易溶于水的气体和水：HCl、NH3、NO2和和O2；n气体与液体发生反应：气体与液体发
17、生反应：CO2、Cl2、H2S、SO2 和和NaOH溶液。溶液。l lC C =0.045mol/L =0.045mol/Ll V V V/22.4V/22.4（1）液体充入后，所得盐酸）液体充入后，所得盐酸溶液的物质的量浓溶液的物质的量浓度是多少？（标况下）度是多少？（标况下）l lC C =0.045mol/L =0.045mol/Ll VV V/22.4V/22.4思考思考1.工业制氯化氢（工业制氯化氢（HCl）原理：）原理：氯气有毒氯气有毒,被过量的氢气所包被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，防止围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染了对空气的污染;制取氯气的成本较昂贵，不制取
18、氯气的成本较昂贵，不宜浪费。宜浪费。重要的化工基本原料重要的化工基本原料 盐酸和烧碱盐酸和烧碱氯气在氯气在过量的氢气过量的氢气中燃烧生成氯化中燃烧生成氯化氢气体，氯化氢气体冷却后被水吸氢气体，氯化氢气体冷却后被水吸收即得盐酸。收即得盐酸。一、盐酸和烧碱一、盐酸和烧碱AB思考：思考：如何验证氯化氢已收集满？如何验证氯化氢已收集满？尾气如何吸收？将装置尾气如何吸收？将装置A改改 成成B，是否可行？，是否可行？2.实验室制氯化氢（实验室制氯化氢（HCl）：）：反应原理：反应原理：NaCl H2SO4（浓）（浓）NaHSO4 HCl微热微热 2NaCl H2SO4（浓）（浓）Na2SO4 2HCl强热
19、强热u湿润的蓝（紫）色石蕊试纸变红湿润的蓝（紫）色石蕊试纸变红uHCl+NH3NH4Cl（白烟）（白烟）倒吸倒吸吸收不完全吸收不完全HCl 水水防倒吸防倒吸下列哪些装置可以防倒吸？下列哪些装置可以防倒吸？A B C D3.盐酸盐酸浓盐酸是无色、极易挥发的液体。工业上用的盐酸常因含浓盐酸是无色、极易挥发的液体。工业上用的盐酸常因含有杂质（主要是有杂质（主要是铁的化合物铁的化合物）而显黄色。）而显黄色。常见的浓盐酸含氯化氢常见的浓盐酸含氯化氢36-38%36-38%，密度为，密度为1.19g/cm1.19g/cm3 3。浓盐酸具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后浓盐酸具有极强的挥发性，因此
20、盛有浓盐酸的容器打开后 能在上方看见酸雾。能在上方看见酸雾。u物理性质物理性质是一元强酸，具有酸的通性。是一元强酸，具有酸的通性。HCl H+Clu化学性质化学性质电离方程式电离方程式、表示酸、碱、盐在溶液中或熔融状态下电离成自由、表示酸、碱、盐在溶液中或熔融状态下电离成自由移动的离子的式子。移动的离子的式子。、书写电离方程式应注意的原则：、书写电离方程式应注意的原则：a.原子个数守恒；原子个数守恒；b.阴阳离子所带的电荷总数相等。阴阳离子所带的电荷总数相等。练习：写出下列物质的电离方程式：练习：写出下列物质的电离方程式：NaCl、H2SO4、KMnO4、K2S、KOH、NH4NO3酸的通性：
21、酸的通性：（1）使酸碱指示剂变色使酸碱指示剂变色(非氧化性酸非氧化性酸)：紫（兰）色石蕊试液：紫（兰）色石蕊试液 遇酸溶液变红色；遇酸溶液变红色；（2）呈酸性呈酸性（PH值值7 能使紫色石蕊试液变蓝；能使无色的酚酞试剂变红。能使紫色石蕊试液变蓝；能使无色的酚酞试剂变红。（2）与酸性氧化物反应与酸性氧化物反应 碱碱+酸性氧化物酸性氧化物盐盐+水水 例：例：Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O 2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O（3）碱与酸发生中和反应碱与酸发生中和反应 例例2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O Ca(OH)2+2HNO3 Ca(NO3)2+2H2O（4）碱碱
22、+盐盐新盐新盐+新碱新碱 如如Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3+2NaOH 思考：思考：电解制得的溶电解制得的溶液里除了氢氧化钠以外液里除了氢氧化钠以外还有什么？如何来进一还有什么？如何来进一步提纯氢氧化钠？步提纯氢氧化钠？/39.8100174.037.360109.036.020/35.70S（NaOH）（g/100g水）水）S（NaCl）（g/100g水）水）不同温度下不同温度下NaCl和和NaOH的溶解度的溶解度上海天原化工厂电解车间的离子上海天原化工厂电解车间的离子交换膜电解槽交换膜电解槽实验室制气体的一般设备：实验室制气体的一般设备：发生装置发生装置净化装置净化装置收集装置
23、收集装置尾气处理装置尾气处理装置A A、“固固+固固”加热型加热型 B B、“固固+液液”不加热型不加热型C C、“固（液）固（液）+液液”加热型加热型反应物状态反应物状态反应原理反应原理制制CO2制制O2固固 固固固固 液液2KClO3 2KCl 3O2CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O不加热不加热反应条件反应条件加热加热加热加热制制HClNaCl H2SO4(浓浓)NaHSO4 HCl微热微热固固 液液MnO2 注意事项：注意事项：（1）试管口应略向下倾斜试管口应略向下倾斜（2）试管夹夹在试管的中上部试管夹夹在试管的中上部（3）药品应平铺于试管底部药品应平铺于试管底部（4）导
24、管不宜伸入试管过长导管不宜伸入试管过长（5）实验开始时先检验装置的气密性实验开始时先检验装置的气密性（6）加热时，先预热且应用外焰加热加热时，先预热且应用外焰加热A、“固固+固固”加热加热型型试管试管 导管导管酒精灯酒精灯 铁架台铁架台启普启普发生器发生器简易简易装置装置注意事项：注意事项：(1)启普发生器只适用于启普发生器只适用于块状块状固体固体与与液体液体在在不加热不加热条件下制条件下制取难溶于水的气体如取难溶于水的气体如CO2、H2(2)简易装置则适用于固体与简易装置则适用于固体与液体在不加热下制取气的反应液体在不加热下制取气的反应(3)操作时应注意：操作时应注意：a.检验装置的气密性检
25、验装置的气密性b.长颈漏斗插入液面以下长颈漏斗插入液面以下B、“固固+液液”不加热不加热型型注意事项：注意事项：（1）检验装置的气密性检验装置的气密性（2）加热时要预热，受热均匀加热时要预热，受热均匀（3）加热易暴沸的混合物时要加加热易暴沸的混合物时要加碎碎石石，防暴沸，防暴沸C、固固+液加热液加热 液体液体-分液漏斗分液漏斗 固体固体-圆底烧瓶圆底烧瓶 石棉网石棉网部分试剂的市场价格部分试剂的市场价格:元元/吨吨试剂试剂氢氧化钾氢氧化钾氢氧化钠氢氧化钠氢氧化钙氢氧化钙氧化钙氧化钙价格价格5238.002305.001200.00700.00从海水中提取镁从海水中提取镁氧化镁和氯化镁的熔点比较
26、氧化镁和氯化镁的熔点比较氧化镁氧化镁（MgO）：）：2825氯化镁氯化镁（MgCl2）：）：714CaCO3 CaO+CO2CaO+H2O Ca(OH)2MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2 +CaCl2Mg(OH)2 +2HCl MgCl2+2H2O MgCl2 Mg +Cl2通电通电煅烧煅烧1、电解氯化镁得到镁的原理是什么？、电解氯化镁得到镁的原理是什么？用氯化镁溶液电解可以吗？电解生成用氯化镁溶液电解可以吗？电解生成的氯气如何处置？的氯气如何处置？2、如何得到氯化镁固体？、如何得到氯化镁固体？3、电解槽在什么环境中进行电解？能、电解槽在什么环境中进行电解？能否在空气中否在空气中？4
27、、你觉得海水提镁的厂址应选在什么、你觉得海水提镁的厂址应选在什么地方？地方？气体净化装置的设计原则：根据净化药品的状态和净化气体净化装置的设计原则：根据净化药品的状态和净化条件条件二、净化装置二、净化装置 洗气瓶洗气瓶进气管应进气管应“长进长进短出短出”干燥管干燥管应应大口大口方向进方向进气，气，小口小口方向方向出气出气液体试剂液体试剂固体试剂固体试剂固体试剂需加热固体试剂需加热cd 酸、碱性酸、碱性据气体的据气体的 氧化、还原性氧化、还原性气体的酸碱性气体的酸碱性 干燥剂的酸碱性干燥剂的酸碱性 保持一致保持一致干燥剂的选择及使用原则干燥剂的选择及使用原则1、选择原则、选择原则气体在被干燥的过
28、程中要不能被减少气体在被干燥的过程中要不能被减少不要引入新的杂质。不要引入新的杂质。2、选择方法、选择方法干燥剂干燥剂选择选择干燥剂状态干燥剂状态干燥装置干燥装置酸性干燥剂酸性干燥剂（如：浓硫酸、（如：浓硫酸、P2O5、硅胶等）不能用来干燥、硅胶等）不能用来干燥 碱性气体；碱性气体；碱性干燥剂碱性干燥剂 (如碱石灰、生石灰、固体如碱石灰、生石灰、固体NaOHNaOH等等)不能用来不能用来干燥酸性气体如干燥酸性气体如Cl2。有氧化性的干燥剂有氧化性的干燥剂（如浓硫酸）不能干燥有还原性气（如浓硫酸）不能干燥有还原性气体（如体（如H2S、HI等）等）。3、常见干燥剂、常见干燥剂常见干燥剂及使用装置常
29、见干燥剂及使用装置 液态干燥剂液态干燥剂 固态干燥剂固态干燥剂装装置置常见干燥常见干燥剂剂可干燥可干燥气体气体不可干燥不可干燥 气体气体浓硫酸浓硫酸无水无水CaCl2碱石灰碱石灰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气体收集装置的设计原则：根据气体的溶解性或密度气体收集装置的设计原则：根据气体的溶解性或密度三、收集装置三、收集装置 实例实例气体性质气体性质示意图示意图向下排气法向下排气法向上排气法向上排气法排水法排
30、水法装置类型装置类型H2,NH3CO2,Cl2,HClH2,O2,N2,CO密度小于空密度小于空气的气体气的气体密度大于空密度大于空 气的气体气的气体难溶或微溶难溶或微溶于水的气体于水的气体1 1、燃烧法燃烧法 如如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等。等。22、碱液吸收法、碱液吸收法 如如Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2、NO等。等。3 3、水溶解法、水溶解法 如如HCl、NH3等等。四、除尾气装置四、除尾气装置谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH