2.1以食盐为原料的化工产品(终极版)

上海市实验学校海水成份及应用前景：海水是一个大的混合物（广意）：海水中平均含盐3.5%，含多种矿物质，如钠、钙、钾、溴、碘、锶等。海洋中还有大量的生物，是人类食物的来源之一。若将海水中的盐结晶后平铺于陆地上，地球将增高150米海水资源包括：能量、生物、化学、矿物、及空间资源。利用潮汐能量发电，各种化学物质被综合利用，海洋生物为人类提供食物和保健用品；海水还是人类未来重要的淡水来源、新的能源和人类的空间资源。大海也是人类智慧的来源和情感的寄托之一……海洋资源的分类：海底矿产资源：（蕴藏着大量的煤矿，石油，天然气）海洋生物资源：（20多万种生物）海洋再生能源：（潮汐，波浪蕴藏着巨大的能量）海洋空间资源：（拥有辽阔空间，建造人工岛）海洋旅游资源：海洋化学资源：（80多种元素）图一：盐田图二：扫盐图三：将盐装入簸箕图四：成堆的粗盐图五：待售的粗盐一.海水晒盐I.盐的种类:海盐，湖盐，井盐，岩盐II.古法晒盐:利用太阳能蒸发法:《说文解字》、《天工开物》（p4912题）III.海水晒盐的原理:结晶（p4914题）①蒸发溶剂法：溶质的溶解度随温度的升高变化不大（如NaCl）②冷却饱和溶液法(降温结晶法）：溶质的溶解度随温度的升高很快增大（如KNO3)海水晒盐海盐岩盐湖盐井盐粗盐为什么要用结晶的方法而不干脆把海水晒干呢？结晶完的海水叫卤水,卤水中还含有什么成份呢？海水在浓缩过程中析出盐的种类和质量海水密度(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元素浓度(mg/L)元素浓度(mg/L)元素浓度(mg/L)锂Li0.17钴Co0.0005碘I0.06硼B4.6镍Ni0.002铯Cs0.0005钠Na10770溴Br67钡Ba0.03镁Mg1290铷Rb0.12金Au0.000004硫S885锶Sr8汞Hg0.00003氯Cl19350钼Mo0.01铀U0.003钾K380银Ag0.00004钙Ca400镉Cd0.00011海水中主要元素的含量查看课本25页中资料库“海水中主要元素的含量，回答问题：海水中的盐类都以离子形式存在，其中除水以外含量最多的元素依次是：Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br看课本24页中表2.1，得出结论：从海水中提取食盐，必须控制海水的密度_________________1.21g/mL—1.26g/mL粗盐中除氯化钠外，还含有其他一些盐类和难溶性物质，必须经过粗盐提纯大部分食盐用于化工生产，中国现代化工之母——氯碱工业粗盐中含有一些杂质，远不能达到电解要求，必须制备化工用的纯食盐粗盐中的成分：（泥沙）Na+Cl-Mg2+SO42-Ca2+Mg(OH)2BaSO4CaCO3NaOHBaCl2Na2CO3H2ONa+Cl-H+OH-为确保杂质除净，所加试剂必须过量，过量的Ba2+可以用CO32-除去，最后用盐酸（HCl)调节PH值，除CO32-。用盐酸之前先过滤。所加试剂的顺序是：保证BaCl2在Na2CO3之前盐酸（HCl)最后加入试剂2()加入试剂1()Mg2+SO42-Ca2+}剩余杂质}剩余杂质稍过量BaCl2Mg2+Ca2+Ba2+稍过量NaOHCa2+Ba2+OH-}除杂要求:不引入新杂质;为保证杂质除尽,所加试剂需稍过量,新引入杂质需在后面加入试剂中除去。3.粗盐提纯稍过量Na2CO3加入试剂3()剩余杂质}OH-CO32-加入试剂4()适量HCl调整溶液的PH=7过滤除去沉淀粗盐提纯实验操作第一步：溶解计算——称量——溶解第二步：过滤一贴；二低；三靠第三步：结晶第四步：水洗除去其中少量的可溶性杂质（利用溶解度不同）（MgCl2,MgSO4,KCl,MgBr2)玻棒的作用（三次使用）：搅拌，加速溶解引流搅拌防止溶液溅出•粗盐提纯的步骤是什么?称量→溶解→过滤→蒸发→结晶•提纯过程中所需要的仪器有什么?烧杯,量筒,玻璃棒,漏斗,铁架台,酒精灯•实验操作过程中应该注意什么问题?一贴二低三靠实验思考题实验思考题•为什么10g粗盐要量取30mL左右水来溶解？根据食盐在常温下的溶解度约为36g/100g水进行计算，可得出要溶解10g食盐至少需要水约为28mL，水太少则不能溶解食盐，水太多则使过滤和蒸发过程太长。实验思考题•粗盐提纯过程中一共用了几次玻璃棒?分别各自的作用是什么?一共用了三次玻璃棒。分别的作用是：溶解——加速溶解过滤——引流蒸发结晶——均匀受热，防止溶液溅出实验思考题•蒸发到即将干时，为什么要停止加热或小火加热？用大火加热蒸发至干会使食盐颗粒飞溅出来。•为什么用少量蒸馏水洗净结晶物能除去少量的可溶性杂质？因可溶性杂质量少，故能溶解，而食盐量大，只损失很少量。总结•高中常见的沉淀物实验提纯详解你学过哪些分离和提纯方法？过滤和蒸发粗盐提纯1、提纯含有少量Ba(NO3)2杂质的KNO3溶液：2、分离NaCl和MgCl2混合液：加入过量的K2CO3溶液,过滤，除去沉淀，溶液中补加适量的HNO3加入过量的NaOH溶液,过滤;得到的沉淀中加适量的HCl;得到的滤液中加适量的HCl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除去难溶性杂质除去可溶性杂质否。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？所加试剂的顺序、用量、以及过量后如何处理除杂方案设计思路：粗盐泥沙Ca2+、Mg2+、SO42—简单化(顺序):先加入BaCl2后加入Na2CO3加入的试剂需过量有效性(顺序):过滤后加入盐酸，使溶液呈中性CO32—OH—Ba2+Na2CO3NaOHBaCl2过滤分析混合物的组成根据杂质的特点选择除杂试剂和分离方法Na2CO3HCl过量适量过量的试剂需除去•BaCl2→Na2CO3→NaOH→过滤→HCl•BaCl2→NaOH→Na2CO3→过滤→HCl•NaOH→BaCl2→Na2CO3→过滤→HCl除去粗盐中可溶性杂质——氯化钙、氯化镁、硫酸钠的试剂加入顺序依据溶液中可溶性杂质的除去原则：（1）不增提纯过程中不能引入新的杂质（2）不减不减少欲被提纯的物质（3）好分复原被提纯的物质与杂质容易分离三必须：除杂试剂必须过量过量试剂必须除尽除杂途径选最佳课外活动小组对初步提纯的粗盐进一步提纯：粗盐溶液中含有少量的CaCl2、MgCl2、Na2SO4，要用4种试剂①盐酸、②Na2CO3、③NaOH、④BaCl2来除去食盐水中的Ca2+、Mg2+、SO42-。提纯时的操作步骤和加入试剂的情况如下图。练习:稍过量aMgCl2、Na2SO4图中a、b、c、d分别表示上述4种试剂中的各一种，试回答：（1）沉淀A的名称是；理由是：（2）试剂d是；判断试剂d已经足量的方法是；（3）加入b、c后溶液中发生的化学反应的化学方程式为：硫酸钡新引进的杂质钡离子在后续的操作中要用碳酸钠除去盐酸溶液中不再产生气体。CaCl2+Na2CO3==CaCO3↓+NaClBaCl2+Na2CO3==BaCO3↓+NaClMgCl2+NaOH==Mg(OH)2↓+NaCl（4）是否可改为加硝酸钡溶液？为什么？（５）为了保证食盐水的纯度，有时加适量盐酸后，加热煮沸,其目的是（６）如何判断溶液中的SO42-已除尽，方法是。改用硝酸钡会使溶液中引入新的杂质离子NO3-，以后操作中无法除去取上层清液加入氯化钡溶液，若无沉淀说明SO42-已除尽除去溶解在溶液中的CO2A．过滤：除去液体中混有的固体物质的一种方法1．仪器：漏斗（附滤纸）、烧杯、玻璃棒和铁架台2．操作注意事项：①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁。②二低：滤纸的边缘要比漏斗口稍低；液面要低于滤纸边缘③三靠：倾倒液体，烧杯嘴靠玻璃棒；玻璃棒一端靠在三层滤纸上；漏斗下端的管口靠在烧杯内壁上。B、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：一是为了防止暴沸。二是为了防止杂质一起析出。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？用了几次？（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：天平、量筒、烧杯、玻璃棒、漏斗、蒸发皿、铁架台及铁圈、酒精灯、坩埚钳、滤纸、胶头滴管提纯实验仪器：思考：1）三步中都用到的一种仪器是？玻璃棒搅拌，加速食盐溶解引流搅拌，使液体均匀受热，防止液滴飞溅。2）蒸发结晶时什么时候停止加热？当蒸发皿中出现较多晶体，还有少量液体时，停止加热，靠余热将剩余液体蒸干。实验思考题•为什么10g粗盐要量取30mL左右水来溶解？根据食盐在常温下的溶解度约为36g/100g水进行计算，可得出要溶解10g食盐至少需要水约为28mL，水太少则不能溶解食盐，水太多则使过滤和蒸发过程太长。实验思考题•蒸发到即将干时，为什么要停止加热或小火加热？一是为了防止暴沸。•二是为了防止杂质一起析出•为什么用少量蒸馏水洗净结晶物能除去少量的可溶性杂质？因可溶性杂质量少，故能溶解，而食盐量大，只损失很少量。食盐氯碱工业在U型管中加入饱和食盐水，插入碳棒作阳极(跟直流电源的正极相连)和铁棒作阴极(跟直流电源的负极相连)。同时在U型管的两边管中各滴入几滴酚酞试液。通直流电后观察两极上发生的现象和溶液颜色的变化。实验用品U型管，电极（铁棒，碳棒，外接直流电源），饱和食盐水，KI淀粉试纸，酚酞试液阴极(铁):与电源的负极相连阳极(炭):与电源的正极相连阴极产物:H2和NaOH(无色酚酞变红)阳极产物:Cl2(淀粉KI变蓝)此反应也是工业制取氯气的反应方程式!反应方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2通电电解饱和食盐水阴极现象:有气泡，产生无色气体（验证：爆鸣实验）；(无色酚酞变红)阳极现象:有气泡，产生刺激性气体（黄绿色）；(湿润淀粉-KI试纸变蓝)电解饱和食盐水的原理阳极（C）：2Cl-—2e→Cl2↑(氧化反应）阴极（Fe）：2H++2e→H2↑(还原反应）通电后，Cl-和OH-向阳极移动，H+和Na+向阴极移动。同时在阴极区生成氢氧化钠理论上，产生的氢气和氯气是一样多，但实际收集的气体是氢气多，主要是氯气能溶于水。电解原理阳极（与电源正极相连）：失电子（氧化反应）阴离子失电子顺序：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-阴极（与电源负极相连）：得电子（还原反应）阳离子得电子顺序：K+Ca2+Na+…..H+Cu2+Hg2+