专题7海水中提取的物质.docx
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专题7海水中提取的物质.docx
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专题7海水中提取的物质
专题八:
海水中的化学
专题揭秘
海洋是丰富的物质宝库,从海水及海底矿石中可获取很多生产生活需要的物质,主要与卤素、钠、镁等元素的单质及化合物相关,也涉及诸多反应原理、分离提纯操作及化工生产基本原则的知识,是近年来高考的热点内容。
要点归纳
1、从海水中提取物质
2、海藻灰提取碘
注:
从海水中提取碘由于成本过高目前仍停留在实验室阶段,目前世界上80%的碘产量是从陆地上井盐矿和卤水中提取的。
3、有关卤素的几个常考问题
①食盐中加碘是为防治缺碘症,所加含碘物质为碘酸钾,可在酸性条件下用KI不愿为碘单质,再用淀粉溶液检验。
②鉴别Cl-Br-I-可用硝酸银溶液,分别生成难溶于稀硝酸的白色、淡黄色、黄色沉淀。
③溴水是实验室常备试剂,能使溴水褪色的物质有三大类,一类是还原性物质如镁粉、醛类、SO2,第二类是不饱和有机化合物如CH2=CH2,第三类是碱性物质如NaOH Na2CO3等。
④氯水中含有C12、H2O、HClO、H+、C1O-、C1-、OH-7种微粒,可与不同物质反应,但大多数反应是与氯分子的反应。
⑤溴水可氧化二氧化硫生成硫酸,浓硫酸可氧化溴离子得到溴单质。
高考热点
热点1、卤素单质及倾倒物性质与用途的考查
例1、下列关于物质的保存不正确的是( )
A.AgI、AgBr应保存在棕色瓶中并用黑纸包裹
B.氯水保存在棕色细口瓶中
C.液溴保存时应进行水封
D.漂白粉可露置在空气中保存
【解析】AgI、AgBr具有感光性,保存在棕色瓶中并用黑纸包裹能防止它们感光变质,A正确;氯水中含有见光易分解的HClO,应该保存在棕色细口瓶中,B正确;液溴易挥发,保存时水封能减弱Br2的挥发,C正确;漂白粉中的Ca(C1O)2能吸收空气中的CO2后变质分解,必须密封保存,D错误。
【答案】D
例2、(2010上海化学8).下列实验目的可以达到的是
A.电解熔融氯化镁制取金属镁
B.醋酸钠结晶水合物与碱石灰共热制取甲烷。
C.浓硫酸与溴化钠共热制取溴化氢
D.饱和碳酸钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢
解析:
A是金属镁的工业制法,正确。
B中制甲烷需在无水条件下进行,不可用结晶水合物。
C中浓硫酸有强氧化性,可以氧化溴化氢,应改用磷酸。
D中碳酸钠可吸收二氧化碳,应改用饱和碳酸氢钠溶液。
热点2、化工生产中的实际应用
例3、(2010江苏化学20)(10分)以水氯镁石(主要成分为
)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:
(l)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常温下Mg(OH)2的
,若溶液中
,则溶液中c(Mg2+)= ▲ 。
(2)上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学式为 ▲ 。
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到
。
取碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下
0.896L,通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
(4)若热水解不完全,所得碱式碳酸镁中将混有
,则产品中镁的质量分数 ▲ (填“升高”、“降低”或“不变”)。
解析:
(1)c(Mg2+)=1.8*10-11/(3.0*10-6)2=0.6mol.L-1
(2)根据流程最终次郎因溶液中的离子是氯离子和铵根离子,浓缩结晶得到氯化铵。
(3)见答案;
(4) 镁元素守恒,组成中少了OH-,镁的质量分数升高。
例4、海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。
实验室里从海藻中提取碘的流程如下:
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称:
① ② ;写出实验②中有关反应的离子方程式 。
(2)提取碘的过程中,可供选择的有关试剂是___________。
A.甲苯,酒精 B.四氯化碳,苯 C.汽油,乙酸 D.汽油,甘油
(3)为使海藻灰中碘离子转为碘的有机溶液,实验室准备了烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品。
如下图所示,还缺少的玻璃仪器是___________。
(4)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂还需经过蒸馏,指出上图实验装置中的错误之处:
① ② ③ 。
(5)进行上述蒸馏操作时,使用水浴的原因是___________;最后,晶态碘在___________里聚集。
解析:
(1)从流程图中提示可知操作①是过滤;③是萃取;②中的反应是Cl2将I-氧化成I2的反应。
(2)根据萃取的原理,要从含碘的水溶液中萃取碘,所选择的萃取剂一定要和水互不相溶或很难相溶,而选项中,酒精、乙酸、甘油皆与水互溶,因此B是正确选项。
(3)按照流程图考虑每一步骤需要的仪器,还缺少锥形漏斗和分液漏斗。
(4)检验实验装置的错误,要按照实验的进程,逐一检查,通常是从左到右,自下而上。
该装置中缺石棉网,温度计不应插入液体中,冷凝管出水的方向错了。
(5)利用水浴可使被加热物质受热均匀而温度又不会超过100℃,最后在蒸馏烧瓶中得到晶态碘。
答案:
(1)过滤 萃取 Cl2+2I-===I2+2Cl-
(2)B
(3)分液漏斗,锥形漏斗
(4)①缺石棉网,②温度计插到了液体中,③冷凝管进出水的方向颠倒;
(5)使蒸馏烧瓶均匀受热、控制加热温度不会过高 蒸馏烧瓶
例5、亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。
以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:
①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2?
3H2O。
②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
③160g/LNaOH溶液是指160gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L。
(1)160g/LNaOH溶液的物质的量浓度为 。
若要计算该溶液的质量分数,
还需要的一个条件是 (用文字说明)。
(2)发生器中鼓入空气的作用可能是 (选填序号)。
a.将SO2氧化成SO3,增强酸性;
b.稀释ClO2以防止爆炸;
c.将NaClO3氧化成ClO2
(3)吸收塔内的反应的化学方程式为 。
吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是 。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是
否过量的简单实验方法是 。
(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。
除H2O2外,还可以选择的还原剂是 (选填序号)。
a.Na2O2 b.Na2S c.FeCl2
(6)从滤液中得到NaClO2?
3H2O粗晶体的实验操作依次是 (选填序号)。
a.蒸馏 b.蒸发 c.灼烧 d.过滤 e.冷却结晶
要得到更纯的NaClO2?
3H2O晶体必须进行的操作是 (填操作名称)。
解析:
(1)这是浓度换算基础题,还需要溶液密度。
(2)从反应原理来看,应为SO2还原NaClO3为ClO2,因此鼓入的空气不可能是为了氧化SO2,结合题干所给信息“纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
”可知应选b。
(3)根据吸收塔内的物质和该环节的目的可知反应式为2NaOH+2ClO2+H2O2→2NaClO2+2H2O+O2。
由于使用了双氧水,为防止其分解,应控制在较低的温度。
(4)测定吸收塔内溶液的pH即可。
(5)双氧水的还原性体现在-1价氧上,通过类比可选Na2O2.
(6)b、e、d 对结晶水合物来说,要提高其纯度最适宜的方法是重结晶。
。
答案:
(1)4mol/L(1分,未写单位不给分);该溶液的密度(1分)
(2)b (1分)
(3)2NaOH+2ClO2+H2O2→2NaClO2+2H2O+O2(2分);防止H2O2分解(1分)
(4)连续测定吸收塔内溶液的pH (1分)
(5)a(2分)
(6)b、e、d (2分); 重结晶 (1分)
新题预测
(2010中山最后一卷)食用盐中加碘是我国防治某些地方病的方法。
某学习小组拟通过实验探究某品牌食盐中是否加碘及碘的存在形式是I2、I-、IO3-中的哪一种。
请利用实验室常用仪器、用品和下列限选试剂完成探究过程。
限选试剂:
浓硫酸、1.0mol/LHNO3、1.0mol/LHCl、1.0mol/LCH3COOH、0.1mol/LAgNO3、1.0mol/LNaHSO3、1.0mol/LKI、3%H2O2、1%淀粉溶液、蒸馏水
查阅资料知:
IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O 2IO3-+5HSO3-=I2+5SO42-+H2O+3H+
(1)提出合理假设。
假设1:
,假设2:
。
假设3:
(2)设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上做答)
(3)实验过程
根据
(1)中方案进行实验。
在答题卡中按下表格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤
预期现象与结论
步骤1:
步骤2:
步骤3:
……
【解析】食盐中碘的形态探究是中学探究实验的热点,本例以此为背景考察探究实验的程序及有关物质的检验。
三种假设很简单,题目中已加以限制。
I2单质用淀粉溶液检验这是中学化学教材中的内容。
若要检验I-可将其氧化为I2再检验,要检验IO3-,也可将其还原为I2再用淀粉溶液检验,本例的关键问题是选择合适的氧化剂与还原剂。
所选氧化剂与还原剂不应对结果形成干扰,如还原IO3-可用NaHSO3,也可用KI,但使用KI则带入了I,对最后结果的判断形成干扰,故只能选用NaHSO3.
【答案】
(1)假设1:
食盐中含I2。
假设2:
食盐中含I-。
假设3:
食盐中含IO3-
实验步骤
预期现象与结论
步骤1:
取食盐样品少量溶于蒸馏水制成溶液
固体溶解,形成无色透明溶液
步骤2:
取步骤1所得溶液少量于试管中,加入1%淀粉溶液。
若溶液显蓝色,则食盐中所加碘元素为碘单质。
若不显蓝色,则进行步骤3
步骤3:
向步骤2所得未变色的溶液中加入3%H2O2,并加入数滴1.0mol/LCH3COOH溶液后充分振荡。
若溶液显蓝色,则食盐中所加碘元素为I-,若不显蓝色,则不为I-。
步骤4:
取步骤1所得溶液少量于试管中,加入适量NaHSO3溶液,充分振荡后加入淀粉溶液。
若溶液显蓝色,则食盐中含碘且为IO3-;若不显蓝色则该食盐中不含碘。
随堂训练
1、为了从新制氯水中制得高浓度的HClO,可向氯水中加入的试剂的是( )
A.Na2CO3 B.H2SO4
C.CaCO3 D.Ca(OH)2
【解析】氯水中存在平衡Cl2+H2O
HCl+HClO,要使HC1O的浓度增大,即要求试剂只与HC1反应,使平衡向右移动。
【答案】C
2、除去HC1中混有的少量C12,可选用的物质是( )
A.饱和食盐水 B.活性炭
C.CuSO4溶液 D.浓H2SO4
【解析】要特别注意,不要误选饱和食盐水,因为这是除C12中含有的HC1的方法。
C、D也不行,只能利用活性炭的吸附性,一般活性炭对有色、有毒气体吸附性更强。
【答案】B
3、含碘食盐中的碘是以碘酸钾(KIO3)形式存在的,已知在酸性溶液中IO-3和I-发生下列反应IO-3+5I-+6H+
3I2+3H2O。
现有下列物质:
①稀硫酸、②pH试纸、③淀粉碘化钾溶液、④淀粉溶液。
利用上述反应,可用来检验含碘食盐中含有IO-3的是( )
A.②④ B.①③
C.②③ D.①④
【解析】根据题给离子方程式可判断出要检验IO-3,需酸性溶液、含I-离子的试剂等。
【答案】B
4、(2010上海化学11).将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。
下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是
解析:
与0.01molNaOH反应消耗0.1mol·L-1盐酸0.1L,将0.1molNa2CO3转化为NaHCO3消耗0.1mol·L-1盐酸0.1L,将NaHCO3转化为CO2消耗0.1mol·L-1盐酸0.1L,选C。
答案:
C
5、(2010全国理综Ⅱ8.)在相同条件下,下列说法错误的是
A.氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度
B.碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
C.醋酸在醋酸钠溶液中电离的程度大于在纯水中电离的程度
D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气可提高SO2的利用率
解析:
因同离子效应,氯气在氯化钠溶液中溶解度下降,碘在KI溶液中因与I-络合溶解度增大,醋酸在醋酸钠溶液中因受醋酸根离子的抵制作用,电离度减小,工业生产硫时加大空气通往量即增大氧气用量,可使更多二氧化硫转化为三氧化硫。
答案:
C。
6、(双选)“XYn”表示不同卤素之间靠共用电子对形成的卤素互化物(非金属性:
X 下列说法中,正确的是 A.ICl与水反应可生成HCl和HIO,则1molICI参加反应转移电子为1mol B.某温度,液态IF5电离: 2IF5≒IF4++IF6-,则c(IF4+)×c(IF6-)是一个常数 C.BrCl与Zn反应生成ZnCl2和ZnBr2 D.XYn与卤素单质一样都是非极性分子 解析: A项由于该反应不是氧化还原反应,没有电子转移,A错。 B项符合电离平衡常数的定义,正确。 C项中锌为活泼金属,能被正1价溴氧化,正确。 D项卤素单质中只有非极性键,一定是非极性分子,但XYn中X-Y是极性键,XYn不一定是非极性分子,D错。 答案: BC。 7、(2010上海化学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反应方程式(如果系数是1,不用填写): 2)整个过程中的还原剂是___。 3)把KI换成KBr,则CCl4层变为__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20mg~50mg/kg。 制取加碘盐(含KIO3的食盐)1000kg,若用Kl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: (1)此时发生的反应是碘单质被氯气氧化碘酸,I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl (2)第一阶段还原剂是KI,第二阶段还原剂是碘单质。 (3)溴的四氯化碳溶液为红棕色(颜色较深)。 继续滴加不褪色说明氯水不能将溴氧化为溴酸,则三者氧化性顺序为HBrO3>Cl2>HIO3。 (4)1000kg加碘食盐中的含碘量至少为20g,由2KI-----2KIO3------(1+5)Cl2可计算消耗氯气质量。 答案: 8、饱和氨水与石灰石的反应是制取较浓HClO溶液的方法之一。 2005年的《化学教育》报道了如下实验研究: 实验一、定性研究: ①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,溶液浅黄绿色褪去; ②过滤,将滤液滴在有色布条上,发现其比氯水的漂白性更强; ③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,立即产生大量无色气体; 将第三份加热,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。 请回答: (1)反应后所得的溶液漂白性增强的原因 。 (2)写出步骤③中第一份及第三份滤液发生的离子方程式: 第一份: ; 第三份: 。 (3)依据上述实验可推知,②的滤液中的溶质除CaC12、HClO外,还含有 。 实验二、定量研究: 在圆底烧瓶底部,有一用塑料网包住的过量块状碳酸钙和150mL饱和氯水,按如图所示装置实验,待不再产生气泡后,将塑料网中剩余的石灰石提出液面,密封后再加热、煮沸烧瓶中的液体,直到量筒中的气体不再增加(不考虑HC1O的分解)。 请回答: I Ⅱ Ⅲ (4)为减少用装置Ⅲ收集气体过程中CO2因溶解而造成的损失,且水槽中仍然为水,请你对装置Ⅲ进行改进,最简单的方法是 。 (5)用改进后的装置进行上述实验,测得塑料网内的碳酸钙质量减少Ag,总共收集到标准状况下的CO2气体BL,发现 明显小于 。 若不考虑实验操作和CO2的溶解等因素造成的误差,从化学反应原理来看,导致这一大小关系的原因是 。 (6)实验后发现,装置Ⅱ中的液体增多了,其原因是 。 【解析】实验一考查C12+H2O HCl+HClO平衡的移动,实验二考查碳酸钙与氯水反应生成的Ca(HCO3)2再受热时,除生成CO2外,还生成了CaCO3。 【答案】 (1)CaCO3消耗了氯水中的HC1,使C12+H2O HCl+HClO平衡向右移动,HClO浓度增大 (2)Ca2++HCO-3+OH- CaCO3↓+H2O Ca2++HCO-3 CaCO3+CO2↑+H2O (3)Ca(HCO3)2 (4)在导管末端再连接长导管,使导管的出口接近量筒底部 (5)碳酸钙与氯水反应生成的Ca(HCO3)2再受热时,除生成CO2外,还生成了CaCO3 (6)从圆底烧瓶蒸出的水蒸气在广口瓶中冷凝、聚集
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