31 以食盐为原料的化工产品

第三章开发海水中的卤素资源3.1以食盐为原料的化工产品海洋中的化学资源元素浓度mg/LLi0.17B4.6Na10770Mg1290S885Cl19350K380Ca400元素浓度mg/LCo0.0005Ni0.002Br67Rb0.12Sr8Mo0.01Ag0.00004Cd0.00011元素浓度mg/LI0.06Cs0.0005Ba0.03Au0.000004Hg0.00003U0.003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？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海水晒盐《说文解字》中记载：“古宿沙初作，煮海为盐”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。锅煮法盐田法为什么不把海水蒸干？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，其目的是什么？晒盐中，卤水的密度应控制在什么范围内？粗盐中还含有哪些主要杂质？思考与讨论：密度控制法波美度：表示溶液浓度的一种方法。把波美比重计浸入所测溶液中，得到的度数就叫波美度。现在对不同溶液的波美表都是专用的，如酒精波美表、盐水波美表，这种波美表上面，有测定溶液波美度对应的该种类溶液的浓度，可以直接读数，不用查表了。海水在浓缩过程中析出盐的种类和质量（单位:g/L）海水浓度（g/ml）CaSO4NaClMgCl2MgSO4NaBr1.130.561.200.911.210.053.260.0040.0081.220.0159.650.010.041.260.012.640.020.020.041.311.400.540.030.06晒盐时，卤水的密度应控制在1.21g/mL～1.26g/mL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CaSO4、MgCl2、MgSO4及泥沙等杂质。海水晒盐海水1.026g/mL粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）苦卤1.22～1.26g/mL晒精盐精制食用氯碱工业苦卤：咸水(海水、盐湖水)经蒸发浓缩析出食盐(氯化钠)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。粗盐的提纯粗盐提纯的方法：将含有的杂质转化为沉淀过滤出去，然后蒸发结晶。粗盐提纯的步骤：称量→溶解→过滤→结晶→洗涤⑴加入试剂除去可溶性杂质：除去粗盐中的MgCl2、MgSO4、CaSO4，应选用什么试剂？Ca2＋---Na2CO3Mg2＋---NaOHSO42―---BaCl2否。除杂时不应引入新的杂质。除杂原则：1.不引入新杂质;2.加入试剂必须适当过量;3.新引入的杂质必须通过后面所加试剂加以除去。除去Ca2＋能否用K2CO3？为什么？思考与讨论：加入NaCO3、NaOH、BaCl2顺序如何？如何除去由于加入过量的Na2CO3、NaOH所引入的过量CO32―和OH―呢？加入盐酸。①BaCl2→SO42-，②NaOH→Mg2+，③Na2CO3→Ca2+和过量的Ba2＋除除除思考与讨论：调节溶液的pH值，来控制所加入盐酸的用量。加入盐酸在过滤前，还是在过滤后进行？为什么？过滤后进行。如何控制所加入盐酸的用量？⑵过滤除去沉淀过滤操作中应注意什么？“一贴”：滤纸紧贴漏斗的内壁，中间不留有气泡。“二低”：滤纸低于漏斗边缘；漏斗内液面低于滤纸边缘；“三靠”：倾倒液体时,烧杯尖口要紧靠玻璃棒；玻璃棒的末端轻靠在三层滤纸的一边；漏斗尖嘴紧靠烧杯内壁。操作动作要慢，滤液若浑浊应再过滤一次注意：⑶蒸发结晶蒸发结晶时需注意什么？⑷取下未冷却的蒸发皿时，要放在石棉网上；⑴蒸发皿中的液体不能超过容积的2/3；⑵加热时，用玻璃棒不断搅拌；⑶接近蒸干时，利用余热加热；思考：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？不是。还含有CaCl2、MgCl2、可溶性硫酸盐等。如何除去CaCl2、MgCl2等可溶性杂质？(4)用少量的蒸馏水进行洗涤。思考：粗盐的提纯过程中玻璃棒的作用是什么？（1）搅拌，加速溶解；（2）引流，防止液体溅出；（3）搅拌，使液体受热均匀，防止飞溅；（4）转移晶体。思考：如何除去粗盐溶液中的Ca2＋、Mg2＋、SO42―？写出操作步骤和各步反应化学方程式。⑴加入稍过量BaCl2溶液；⑵加入稍过量NaOH溶液；⑶加入稍过量Na2CO3；⑷过滤；⑸加入适量盐酸。练习Na2SO4+BaCl2→BaSO4↓+2NaClMgCl2+2NaOH→Mg(OH)2↓+2NaClNa2CO3+BaCl2→BaCO3↓+2NaClCaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClNaOH+HCl→NaCl+H2ONa2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑海水晒盐海水1.026g/mL粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）苦卤1.22～1.26g/mL晒精盐精制食用氯碱工业电解饱和食盐水实验现象：①阴极附近溶液先变红；②阳极产生的气体能使碘化钾淀粉溶液变蓝；③将阴极产生的气体收集，可进行爆鸣实验。二、中国现代化工之母——氯碱工业2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑通电阴极：2H++2e→H2阳极：Cl--2e→Cl2电解饱和食盐水反应原理阴极（接电源负极）：阳极（接电源正极）：2H++2e-→H2↑2Cl--2e-→Cl2↑2H2O+2NaCl→H2↑+Cl2↑+2NaOH通电实验电极反应：阴极阳极阴极区酚酞变红湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝Cl2+2KI→I2+2KCl碘遇淀粉变蓝吴蕴初，化工专家，著名的化工实业家，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，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。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。他为我国化学工业的兴起和发展作出了卓越的贡献。氯化氢(HCl)物理性质①无色有刺激性气味的气体；密度比空气大；思考：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？②极易溶于水。化学性质酸性气体，能使湿润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？怎样才能形成喷泉？形成压强差实验成败的关键是什么？装置气密性要好；烧瓶要干燥；气体纯度高。易溶于水的气体和水：HCl、NH3、NO2和O2；气体与液体发生反应：CO2、Cl2、H2S、SO2和NaOH溶液。C＝=0.045mol/LVV/22.4（1）液体充入后，所得盐酸溶液的物质的量浓度是多少？（标况下）C＝=0.045mol/LV’V’/22.4思考1.工业制氯化氢（HCl）原理：①氯气有毒,被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染;②制取氯气的成本较昂贵，不宜浪费。重要的化工基本原料——盐酸和烧碱氯气在过量的氢气中燃烧生成氯化氢气体，氯化氢气体冷却后被水吸收即得盐酸。一、盐酸和烧碱AB思考：①如何验证氯化氢已收集满？②尾气如何吸收？将装置A改成B，是否可行？2.实验室制氯化氢（HCl）：反应原理：NaCl＋H2SO4（浓）→NaHSO4＋HCl↑微热2NaCl＋H2SO4（浓）→Na2SO4＋2HCl↑强热湿润的蓝（紫）色石蕊试纸变红HCl+NH3→NH4Cl（白烟）倒吸吸收不完全HCl水防倒吸下列哪些装置可以防倒吸？ABCD3.盐酸①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（主要是铁的化合物）而显黄色。②常见的浓盐酸含氯化氢36-38%，密度为1.19g/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能在上方看见酸雾。物理性质①是一元强酸，具有酸的通性。HCl→H+＋Cl—化学性质电离方程式Ⅰ、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。Ⅱ、书写电离方程式应注意的原则：a.原子个数守恒；b.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：NaCl、H2SO4、KMnO4、K2S、KOH、NH4NO3酸的通性：（1）使酸碱指示剂变色(非氧化性酸)：紫（兰）色石蕊试液遇酸溶液变红色；（2）呈酸性（PH值7）（3）跟金属活动性顺序表（H）前的活泼金属的单质起置换反应(非氧化性酸)Cs（铯）K（钾）Ca（钙）Na（钠）Mg（镁）Al（铝）Zn（锌）Fe（铁）Sn（锡）Pb（铅）(H)Cu（铜）Hg（汞）Ag（银）Pt（铂）Au（金）（4）跟碱性氧化物和某些金属氧化物反应酸+碱性（金属）氧化物→盐+水例：3H2SO4+Fe2O3→Fe2(SO4)3+3H2O（5）跟碱起中和反应酸+碱→盐+水例：2HCl+Cu(OH)2→CuCl2+2H2O（6）与某些盐反应生成酸和新盐。盐+酸→新盐+新酸，要依照复分解的条件来判断是否会发生反应例：BaCl2+H2SO4→BaSO4↓+2HCl盐酸的化学性质HClH++Cl－盐酸溶液中的微粒：H+、Cl-、H2O、(OH-)H2OH++OH－盐酸溶液中存在哪些微粒？Cl－的检验：取样，在试管中滴加硝酸银溶液，出现白色沉淀，再加稀硝酸沉淀不溶解(Ag2CO3溶于酸，可排除了CO32-的干扰）。AgNO3+HCl→AgCl↓（白色）+HNO32Ag++CO32-→Ag2CO3↓(浅黄色)Ag2CO3+2HNO3→2AgNO3+H2O+CO2↑氯化氢和盐酸的区别性质组成成分盐酸HCl①物理性质：无色溶液，能与水互溶，浓盐酸易挥发②化学性质：有酸的通性①物理性质：无色有刺激性气味气体，极易溶于水形成盐酸②化学性质：较稳定，无酸的通性H+、Cl－、H2O，OH－HCl分子4.氢氧化钠①俗称：烧碱、火碱、苛性钠——具有极强的腐蚀性事故处理：先用水清洗，再用2％的硼酸洗涤。②白色固体，极易溶于水；③易潮解——可用做干燥剂中性气体：H2、O2等碱性气体：NH3④具有碱的通性⑤玻璃瓶盛装氢氧化钠时，应用橡胶塞NaOH→Na+＋OHˉ练习：写出下列反应的化学方程式⑴氢氧化钠溶液和醋酸反应⑵氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应⑤氢氧化钠的用途重要的化工原料。在纺织、印染、造纸、石油精练等均有广泛应用。SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O碱的通性：（1）呈碱性（水溶液)pH7能使紫色石蕊试液变蓝；能使无色的酚酞试剂变红。（2）与酸性氧化物反应碱+酸性氧化物→盐+水例：①Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O②2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O（3）碱与酸发生中和反应例①2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O②Ca(OH)2+2HNO3→Ca(NO3)2+2H2O（4）碱+盐→新盐+新碱如Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH思考：电解制得的溶液里除了氢氧化钠以外还有什么？如何来进一步提纯氢氧化钠？/39.8100℃174.037.360℃109.036.020℃/35.70℃S（NaOH）（g/100g水）S（NaCl）（g/100g水）不同温度下NaCl和NaOH的溶解度上海天原化工厂电解车间的离子交换膜电解槽实验室制气体的一般设备：发生装置净化装置收集装置尾气处理装置A、“固+固”加热型B、“固+液”不加热型C、“固（液）+液”加热型反应物状态反应原理制CO2制O2固＋固固＋液2KClO3→2KCl＋3O2↑CaCO3＋2HCl→CaCl2＋CO2↑＋H2O不加热反应条件加热加热制HClNaCl＋H2SO4(浓)→NaHSO4＋HCl↑微热固＋液MnO2△注意事项：（1）试管口应略向下倾斜（2）试管夹夹在试管的中上部（3）药品应平铺于试管底部（4）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（6）加热时，先预热且应用外焰加热A、“固+固”加热型试管导管酒精灯铁架台启普发生器简易装置注意事项：(1)启普发生器只适用于块状固体与液体在不加热条件下制取难溶于水的气体如CO2、H2(2)简易装置则适用于固体与液体在不加热下制取气的反应(