3.3.2 從海水中提取鎂、從海帶中提取碘學案 高一上學期化學蘇教版（2019）必修第一冊

新蘇教版高中化學必修1PAGEPAGE1第三單元海洋化學資源的綜合利用第2課時從海水中提取鎂、從海帶中提取碘課程目標1．了解鎂的性質(zhì)與用途。2．了解海水中提取鎂的方法。3．了解碘的性質(zhì)。4．掌握從海帶中提取碘的方法。學業(yè)基礎[新知預習]一、鎂的存在及提取1．鎂的存在：自然界中的鎂主要以的形式存在于地殼和海水中。海水中鎂的總儲量約為2.1×1015噸。2．鎂的提取從海水中提取鎂，步驟如下：(1)煅燒海邊貝殼（），制成石灰乳?；瘜W方程式：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑，CaO＋=Ca（OH）2↓。(2)將石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氫氧化鎂沉淀。化學方程式：MgCl2＋Ca（OH）2=＋，該反應實質(zhì)上是Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg（OH）2沉淀的反應，離子方程式：_______________________________________________。(3)將氫氧化鎂與鹽酸反應，化學方程式：，該反應實質(zhì)上是與反應生成Mg2＋與H2O，離子方程式：。所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶可獲得六水合氯化鎂晶體（MgCl2·6H2O），然后在氯化氫氣流中加熱，轉(zhuǎn)化成氯化鎂?；瘜W方程式：MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(HCl),\s\do5(△))。(4)電解熔融制得金屬鎂?；瘜W方程式：MgCl2eq\o(=,\s\up7(通電))。二、鎂的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．鎂的原子結(jié)構(gòu)(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖為。(2)原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系：容易最外層的個電子形成，表現(xiàn)強性。2．鎂的化學性質(zhì)寫出下列化學反應方程式：(1)Mg與N2反應：______________________________________________(2)Mg與鹽酸反應：__________________________________________________(3)Mg與CO2反應：__________________________________________________三、碘的性質(zhì)1．碘的物理性質(zhì)I2色、態(tài)通常情況下為色體溶解性微溶于，易溶于、四氯化碳等有機溶劑特性①易②淀粉溶液遇碘變色2.氯、溴、碘單質(zhì)間的置換反應實驗操作實驗現(xiàn)象反應的化學方程式①溶液②下層溶液顯色________________________①溶液②下層溶液顯色________________________四、碘的提取1．從海帶中提取碘(1)原料：一般從（如海帶等）中提取。(2)流程：2．碘及其化合物的重要應用(1)碘是重要的藥用元素，可以用來生產(chǎn)含碘食品。(2)__________用于人工降雨。[即時自測]1．已知溴易揮發(fā)，碘易升華，向含有NaBr和KI的混合溶液中通入過量氯氣充分反應后將溶液蒸干，并灼燒所得物質(zhì)，最后剩余的固體是()A．NaCl和KIB．NaCl、KCl和I2C．KCl和NaBrD．KCl和NaCl2．廣州亞運會開幕式上的禮花，讓廣州顯得更加輝煌、浪漫。其中鎂粉可用來制造焰火，工業(yè)上制取鎂粉的方法是將鎂的蒸氣進行冷卻，其中最適宜的方法是（）A．在氮氣的容器內(nèi)冷卻B．在水中冷卻C.在氦氣的環(huán)境里冷卻D．在二氧化碳氣體里冷卻3．由海水制備無水氯化鎂，主要有以下步驟：①在一定條件下脫水干燥；②加熟石灰；③加鹽酸；④過濾；⑤濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是（）A．②④⑤③①B．③②④①⑤C.③④②⑤①D．②④③⑤①能力提升知識點1從海水中提取鎂[例1]工業(yè)中“從海水中提取鎂”的流程如圖所示：其步驟為：①將海邊大量的貝殼煅燒成石灰，并將石灰制成石灰乳；②將石灰乳加入海水沉淀中經(jīng)過濾得到Mg（OH）2沉淀；③在Mg（OH）2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液，再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到MgCl2·6H2O；④將MgCl2·6H2O在一定條件下加熱得到無水MgCl2；⑤電解熔融的氯化鎂可得到Mg。請回答以下問題：(1)步驟③中的蒸發(fā)是利用風吹日曬來完成的，而實驗室中進行蒸發(fā)操作需要的主要儀器有、、酒精燈、鐵架臺等。(2)上述提取鎂的流程中，在降低成本、減少污染方面做了一些工作，請寫出其中一點：。(3)有同學認為：步驟②后可加熱Mg（OH）2得到MgO，再電解熔融的MgO制取金屬鎂，這樣可簡化實驗步驟。你同意該同學的想法嗎？為什么？你的觀點是，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[提升1]某中學化學興趣小組設計了四種從海水中提取鎂的工藝流程，你認為合理的是（）A．海水eq\o(→,\s\up7(NaOH))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up7(通電))MgB．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2（熔融）eq\o(→,\s\up7(通電))MgC．海水eq\o(→,\s\up7(HCl))MgCl2溶液→MgCl2晶體eq\o(→,\s\up7(通電))MgD．海水eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up7(灼燒))MgOeq\o(→,\s\up7(通電))Mg[關(guān)鍵能力]1.從海水中提取鎂的工藝流程2．注意事項(1)不要直接往海水中加沉淀劑。因為海水中的Mg2＋的濃度很小，直接加沉淀劑不利于Mg2＋的沉淀，而且會增大沉淀劑的用量，我們可以先將海水濃縮，再加沉淀劑。(2)從原料來源以及經(jīng)濟等綜合角度考慮選用Ca(OH)2試劑作沉淀劑較好。因為海邊有豐富的貝殼，可用來制得Ca(OH)2。(3)在Mg(OH)2中先加鹽酸反應，再濃縮得MgCl2·6H2O晶體，然后再將MgCl2·6H2O晶體在HCl氣流中加熱脫水即可得無水MgCl2。(4)電解產(chǎn)生的Cl2可以循環(huán)利用，這樣既可以節(jié)約資源又可以減輕Cl2任意排放對環(huán)境造成的污染。知識點2海帶中提取碘[例2]海帶中含有豐富的碘。資料顯示：海帶中碘元素以I－的形式存在；苯的沸點是80.1℃；單質(zhì)碘在高于150℃時易升華。某興趣小組同學根據(jù)查閱的資料，設計下列實驗方案，欲從海帶中提取碘。請回答下列問題：(1)步驟①②的實驗目的是。(2)步驟③中實驗操作的名稱是。(3)步驟④中可供選用的試劑有Cl2、Br2和H2O2（含稀硫酸），你認為最合適的試劑是。(4)步驟⑤中提取碘時使用的主要玻璃儀器是。(5)步驟⑥中從含碘的苯溶液中獲得固態(tài)的單質(zhì)碘，應采用的方法是（填字母）。a．過濾b．冷卻結(jié)晶c．加熱蒸發(fā)d．水浴蒸餾[提升2]（雙選）從海帶中提取碘單質(zhì)，成熟的工藝流程如下：下列關(guān)于海帶制碘的說法，不正確的是（）A．實驗室在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶，并且用玻璃棒攪拌B．含I－的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后，碘離子發(fā)生還原反應C．在碘水中加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍色D．碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，該操作為“萃取”[關(guān)鍵能力]從海帶中提取碘(1)工藝流程(2)工藝流程說明①干海帶的浸泡液中含I－；②加入硫酸的目的是酸化，加入氯氣的目的是氧化I－。當堂檢測1．鎂被譽為“國防金屬”。金屬鎂的下列性質(zhì)不屬于物理性質(zhì)的是()A．良好的可塑性B．良好的延展性C．良好的導電性、傳熱性D．反應中易失去電子2．下列化學反應，在從海水中提取金屬鎂的過程中，不會涉及的是()A．MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2B．Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OC．Mg(OH)2eq\o(=,\s\up7(加熱))MgO＋H2OD．MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑3．從海帶中提取碘的實驗過程中涉及下列操作，其中正確的是()A．將海帶灼燒成灰B．過濾得含I－溶液C．放出碘的苯溶液D．分離碘并回收苯4．從海帶中提取碘單質(zhì)，成熟的工藝流程如下：干海帶eq\o(→,\s\up7(灼燒))海帶灰eq\o(→,\s\up7(沸水),\s\do14(浸泡))懸濁液eq\o(→,\s\up7(過濾))濾液eq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do14(H2O2))碘水eq\o(→,\s\up7(CCl4))I2的CCl4溶液eq\o(→,\s\up7(蒸餾))I2下列關(guān)于海帶制碘的說法中不正確的是()A．實驗室在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶，并且用玻璃棒攪拌B．含I－的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后，碘元素發(fā)生氧化反應C．在碘水中加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍色D．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，該操作為“萃取”5．已知鎂能在O2、N2、CO2中燃燒生成相應的化合物。試回答下列問題：(1)鎂在空氣中燃燒，除發(fā)生反應N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2外，還能發(fā)生其他反應，寫出反應的化學方程式：。(2)鎂條在氧氣中燃燒時看到的現(xiàn)象是。(3)有同學認為空氣中氮氣含量最大，所以產(chǎn)物中氮化鎂含量最大。事實上是這樣嗎？為什么？。(4)通過鎂在空氣中燃燒這一事實，你對燃燒這一概念有何新的認識？。6．波力海苔以深海紫菜為原料，經(jīng)烤熟之后質(zhì)地脆嫩，入口即化，是一種富含碘的海洋食品。某化學興趣小組從紫菜中提取碘的流程如下圖：(1)實驗室灼燒紫菜，需要下列儀器中的（填字母）。eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(a.試管b．燒杯c．坩堝,d.泥三角e．鐵三腳架f．酒精燈))(2)實驗操作②中若改用稀硫酸酸化的H2O2（少量）氧化NaI也能得到I2，同時有水和硫酸鹽生成，寫出該反應的化學方程式：。(3)提取碘的過程中實驗操作③的名稱是。(4)實驗操作③過程中，可選擇的有機試劑是。A．酒精B．苯C．四氯化碳D．食鹽水(5)對含碘的有機溶液進行水浴加熱，并通過蒸餾提取碘單質(zhì)和回收有機溶劑，觀察下面實驗裝置圖指出其中的錯誤之處：①________________________________________________________________________②________________________________________________________________________(6)碘單質(zhì)在（填儀器名稱）中形成晶體。【參考答案】學業(yè)基礎一、1．化合態(tài)2．(1)石灰石H2O(2)Mg(OH)2↓CaCl2Mg2＋＋Ca(OH)2=Ca2＋＋Mg(OH)2↓(3)Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OMg(OH)2H＋Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2OMgCl2＋6H2O↑(4)氯化鎂Mg＋Cl2↑二、1．(1)(2)失去2鎂離子還原2．(1)3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2(2)Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑(3)2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C三、碘的性質(zhì)1．紫黑固水酒精升華藍2.分層紫紅Cl2＋2KI=2KCl＋I2分層紫紅Br2＋2KI=2KBr＋I2四、碘的提取1．(1)海產(chǎn)品2．AgI[即時自測]1．答案：D2．解析：Mg與N2反應生成Mg3N2，Mg與熱水反應，Mg與CO2反應。答案：C3．解析：由海水中提取鎂可知，先在海水中加入熟石灰，使Mg2＋變成Mg(OH)2沉淀，過濾得到Mg(OH)2，然后再加鹽酸溶解、濃縮結(jié)晶，在一定條件下脫水干燥，最終得到無水氯化鎂。答案：D能力提升例1答案：(1)蒸發(fā)皿玻璃棒(2)生成的Cl2要回收利用(3)不同意MgO熔點高，熔化消耗大量能量提升1答案：B例2解析：(1)操作①、②的目的是使海帶中的I－溶于水，便于后續(xù)提取操作。(2)步驟③是為了從海帶灰懸濁液中得到含I－的溶液，固體和溶液分離采用過濾操作。(4)步驟⑤中提取碘利用的是萃取分液的方法，使用的主要玻璃儀器是分液漏斗。(5)因苯的沸點低，易揮發(fā)，且碘升華的溫度不高，故應用水浴蒸餾的方法分離碘和苯。答案：(1)將海帶中的I－溶解到水中(2)過濾(3)H2O2(含稀硫酸)(4)分液漏斗(5)d提升2解析：灼燒固體時一般選用坩堝，蒸發(fā)皿一般用于蒸發(fā)溶液；含I－的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后，碘離子發(fā)生氧化反應。答案：AB當堂檢測1．解析：反應中易失去電子是化學性質(zhì)。答案：D2．解析：A項是把海水中的Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，B項是把Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為MgCl2，D項是電解熔融MgCl2制得Mg和Cl2，C項中的反應未涉及。答案：C3．解析：海帶灼燒成灰應在坩堝中進行；過濾時應用玻璃棒引流；苯的密度比水小，在分液漏斗中位于上層，應待下層液體放出后從上口倒出；分離