第三章開發(fā)海水中的鹵素資源

3.1以食鹽為原料的化工產(chǎn)品海洋中的化學(xué)資源元素濃度mg/LLi0.17B4.6Na10770Mg1290S885Cl19350K380Ca400元素濃度mg/LCo0.0005Ni0.002Br67Rb0.12Sr8Mo0.01Ag0.00004Cd0.00011元素濃度mg/LI0.06Cs0.0005Ba0.03Au0.000004Hg0.00003U0.003

鹵素在海水中以什么形態(tài)存在？含量有什么特點(diǎn)？如何從海水中提取鹵素資源？

海洋中含量最豐富、最容易獲得的物質(zhì)是什么？

思考：

1.以離子形式存在2.總量大3.濃度小——需富集（濃縮、萃取、吸附）海水中化學(xué)元素的分布特點(diǎn)古代曬鹽法

海水曬鹽

《說文解字》中記載：“古宿沙初作，煮海為鹽”把海水引入鹽田，利用日光、風(fēng)力蒸發(fā)濃縮海水使其飽和并結(jié)晶出來。鍋煮法鹽田法為什么不把海水蒸干？現(xiàn)代曬鹽法若把海水蒸干，海水中的成分幾乎都被析出，結(jié)果會使食鹽中雜質(zhì)的種類及含量增加。在海水曬鹽的過程中，要測定海水的波美度，其目的是什么？曬鹽中，鹵水的密度應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)？粗鹽中還含有哪些主要雜質(zhì)？思考與討論：密度控制法波美度：表示溶液濃度的一種方法。把波美比重計(jì)浸入所測溶液中，得到的度數(shù)就叫波美度?，F(xiàn)在對不同溶液的波美表都是專用的，如酒精波美表、鹽水波美表，這種波美表上面，有測定溶液波美度對應(yīng)的該種類溶液的濃度，可以直接讀數(shù)，不用查表了。

海水在濃縮過程中析出鹽的種類和質(zhì)量（單位:g/L）海水濃度（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曬鹽時，鹵水的密度應(yīng)控制在1.21g/mL～1.26g/mL的范圍，此時食鹽析出的量多，且所含雜質(zhì)的量少。粗鹽中主要含有CaSO4、MgCl2、MgSO4及泥沙等雜質(zhì)。

海水曬鹽海水1.026g/mL粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）苦鹵1.22～1.26g/mL曬精鹽精制

食用氯堿工業(yè)苦鹵：咸水(海水、鹽湖水)經(jīng)蒸發(fā)濃縮析出食鹽(氯化鈉)后所得的母液，味苦澀。主要含有氯化鉀、氯化鎂、硫酸鎂和溴等。粗鹽的提純粗鹽提純的方法：將含有的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀過濾出去，然后蒸發(fā)結(jié)晶。粗鹽提純的步驟：

稱量→溶解→過濾→結(jié)晶→洗滌

⑴加入試劑除去可溶性雜質(zhì)：除去粗鹽中的MgCl2、MgSO4、CaSO4，應(yīng)選用什么試劑？Ca2＋---Na2CO3Mg2＋---NaOHSO42―---BaCl2否。除雜時不應(yīng)引入新的雜質(zhì)。除雜原則：1.不引入新雜質(zhì);2.加入試劑必須適當(dāng)過量;3.新引入的雜質(zhì)必須通過后面所加試劑加以除去。除去Ca2＋能否用K2CO3？為什么？思考與討論：加入NaCO3、NaOH、BaCl2順序如何何？如何除去去由于加加入過量量的Na2CO3、NaOH所引入的過過量CO32―和OH―呢？加入鹽酸酸。①BaCl2→SO42-，②NaOH→Mg2+，③Na2CO3→Ca2+和過量的Ba2＋除除除思考與討討論：調(diào)節(jié)溶液液的pH值，來來控制所所加入鹽鹽酸的用用量。加入鹽酸酸在過濾濾前，還還是在過過濾后進(jìn)進(jìn)行？為為什么？？過濾后進(jìn)進(jìn)行。如何控制制所加入入鹽酸的的用量？？⑵過濾除除去沉淀淀過濾操作作中應(yīng)注注意什么么？“一貼”：濾紙緊緊貼漏斗斗的內(nèi)壁壁，中間間不留有有氣泡。?！岸汀保簽V紙低于于漏斗邊邊緣；漏漏斗內(nèi)液液面低于于濾紙邊緣；；“三靠”：傾倒液體體時,燒燒杯尖口口要緊靠靠玻璃棒；；玻璃棒棒的末端端輕靠在三層濾濾紙的一一邊；漏漏斗尖嘴緊靠燒燒杯內(nèi)壁壁。操作動作作要慢，，濾液若若渾濁應(yīng)應(yīng)再過濾濾一次注意：⑶蒸發(fā)結(jié)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶晶時需注注意什么么？⑷取下未冷卻的蒸發(fā)皿時，要放在石棉網(wǎng)上；⑴蒸發(fā)皿中的液體不能超過容積的2/3；⑵加熱時，用玻璃棒不斷攪拌；⑶接近蒸干時，利用余熱加熱；思考：蒸發(fā)后得得到的白白色晶體體是純的的氯化鈉鈉嗎？如如果不是是純凈的的氯化鈉鈉可能還還有什么么雜質(zhì)？？不是。還還含有CaCl2、MgCl2、可溶性硫硫酸鹽等等。如何除去去CaCl2、MgCl2等可溶性性雜質(zhì)？(4)用用少量的的蒸餾水水進(jìn)行洗洗滌。思考：粗鹽的提提純過程程中玻璃璃棒的作作用是什什么？（1）攪攪拌，加加速溶解解；（2）引引流，防防止液體體濺出；；（3）攪攪拌，使使液體受受熱均勻勻，防止止飛濺；；（4）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移晶體體。思考：如何除去去粗鹽溶溶液中的的Ca2＋、Mg2＋、SO42―？寫出操操作步驟驟和各步步反應(yīng)化化學(xué)方程程式。⑴加入稍稍過量BaCl2溶液；⑵加入稍稍過量NaOH溶液；；⑶加入稍稍過量Na2CO3；⑷過濾；；⑸加入適適量鹽酸酸。練習(xí)Na2SO4+BaCl2→BaSO4↓+2NaClMgCl2+2NaOH→Mg(OH)2↓+2NaClNa2CO3+BaCl2→BaCO3↓+2NaClCaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClNaOH+HCl→NaCl+H2ONa2CO3+2HCl→→2NaCl+H2O+CO2↑海水曬鹽鹽海水1.026g/mL粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）苦鹵1.22～1.26g/mL曬精鹽精制

食用氯堿工業(yè)電解飽和和食鹽水水實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①陰極附近溶液先變紅；②陽極產(chǎn)生的氣體能使碘化鉀淀粉溶液變藍(lán)；③將陰極產(chǎn)生的氣體收集，可進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn)。二、中國國現(xiàn)代化化工之母母——氯氯堿工業(yè)業(yè)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑通電陰極：2H++2e→H2陽極：Cl--2e→Cl2電解飽和和食鹽水水反應(yīng)原原理陰極（接接電源負(fù)負(fù)極）：：陽極（接接電源正正極）：：2H++2e-→H2↑2Cl--2e-→Cl2↑2H2O+2NaCl→H2↑

+Cl2↑

+2NaOH通電實(shí)驗(yàn)電極反應(yīng)應(yīng)：陰極陽陽極陰陰極區(qū)酚酞變紅紅濕潤的碘碘化鉀淀淀粉試紙紙變藍(lán)Cl2+2KI→→I2+2KCl碘遇淀粉粉變藍(lán)吳蘊(yùn)初，化工專專家，著著名的化化工實(shí)業(yè)業(yè)家，我我國氯堿堿工業(yè)的的創(chuàng)始人人。二三三十年代代，他研研究成功功廉價生生產(chǎn)味精精的方法法，在我我國創(chuàng)辦辦了第一一個味精精廠、氯氯堿廠、、耐酸陶陶器廠和和生產(chǎn)合合成氨與與硝酸的的工廠。。他大力力支持學(xué)學(xué)會活動動，資助助清寒優(yōu)優(yōu)秀學(xué)生生上大學(xué)學(xué)培養(yǎng)成成高級科科技人才才。他為為我國化化學(xué)工業(yè)業(yè)的興起起和發(fā)展展作出了了卓越的的貢獻(xiàn)。。氯化氫(HCl)物理性質(zhì)質(zhì)①無色有刺激性氣味的氣體；密度比空氣大；思考：噴泉實(shí)驗(yàn)原理是什么？噴泉實(shí)驗(yàn)說明氯化氫具有怎樣的性質(zhì)？②極易溶于水?；瘜W(xué)性質(zhì)質(zhì)酸性氣體體，能使使?jié)駶櫟乃{(lán)色石石蕊試紙紙變紅。。哪些常見見的氣體體和液體體的組合合可以形形成噴泉泉實(shí)驗(yàn)？？怎樣才能能形成噴噴泉？形成壓強(qiáng)強(qiáng)差實(shí)驗(yàn)成敗敗的關(guān)鍵鍵是什么么？裝置氣密密性要好好；燒瓶要干干燥；氣體純度度高。易溶于水水的氣體體和水：：HCl、NH3、NO2和O2；氣體與液液體發(fā)生生反應(yīng)：：CO2、Cl2、H2S、SO2和NaOH溶液液。

C＝=0.045mol/L

VV/22.4（1）液液體充入入后，所所得鹽酸酸溶液的物物質(zhì)的量量濃度是是多少？？（標(biāo)況況下）

C＝=0.045mol/L

V’

V’/22.4思考1.工業(yè)業(yè)制氯化化氫（HCl））原理：：①氯氣氣有毒,被過量量的氫氣氣所包圍圍，使氯氯氣得到到充分反反應(yīng)，防防止了對對空氣的的污染;②制取取氯氣的的成本較較昂貴，，不宜浪浪費(fèi)。重要的化化工基本本原料———鹽鹽酸和和燒堿氯氣在過量的氫氫氣中燃燒生生成氯化化氫氣體體，氯化化氫氣體體冷卻后后被水吸吸收即得得鹽酸。。一、鹽酸酸和燒堿堿AB思考：①如何驗(yàn)證氯化氫已收集滿？

②尾氣如何吸收？將裝置A改成B，是否可行？2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室制氯氯化氫（（HCl）：反應(yīng)原理：NaCl＋H2SO4（濃）→NaHSO4＋HCl↑微熱2NaCl＋H2SO4（濃）→Na2SO4＋2HCl↑強(qiáng)熱濕潤的藍(lán)藍(lán)（紫））色石蕊蕊試紙變變紅HCl+NH3→NH4Cl（（白煙））倒吸吸收不完全HCl水防倒吸下列哪些些裝置可可以防倒倒吸？ABCD3.鹽酸酸①濃鹽酸酸是無色色、極易易揮發(fā)的的液體。。工業(yè)上上用的鹽鹽酸常因因含有雜雜質(zhì)（主主要是鐵的化合合物）而顯黃黃色。②常見的濃濃鹽酸含含氯化氫氫36-38%，密度度為1.19g/cm3。③濃鹽酸酸具有極極強(qiáng)的揮揮發(fā)性，，因此盛盛有濃鹽鹽酸的容容器打開開后能在在上上方方看看見見酸酸霧霧。。物理理性性質(zhì)質(zhì)①是是一一元元強(qiáng)強(qiáng)酸酸，，具具有有酸酸的的通通性性。。HCl→→H+＋Cl—化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)電離離方方程程式式Ⅰ、、表表示示酸酸、、堿堿、、鹽鹽在在溶溶液液中中或或熔熔融融狀狀態(tài)態(tài)下下電電離離成成自自由由移移動動的的離離子子的的式式子子。。Ⅱ、、書書寫寫電電離離方方程程式式應(yīng)應(yīng)注注意意的的原原則則：：a.原原子子個個數(shù)數(shù)守守恒恒；；b.陰陰陽陽離離子子所所帶帶的的電電荷荷總總數(shù)數(shù)相相等等。。練習(xí)習(xí)：：寫寫出出下下列列物物質(zhì)質(zhì)的的電電離離方方程程式式：：NaCl、、H2SO4、KMnO4、K2S、、KOH、、NH4NO3酸的的通通性性：：（1））使酸酸堿堿指指示示劑劑變變色色(非非氧氧化化性性酸酸)：紫紫（（蘭蘭））色色石石蕊蕊試試液液遇酸酸溶溶液液變變紅紅色色；；（2））呈酸酸性性（PH值值<7））（3））跟金金屬屬活活動動性性順順序序表表（（H））前前的的活活潑潑金金屬屬的的單單質(zhì)質(zhì)起起置置換換反應(yīng)應(yīng)(非非氧氧化化性性酸酸)Cs（（銫銫））K（（鉀鉀））Ca（（鈣鈣））Na（（鈉鈉））Mg（（鎂鎂））Al（（鋁鋁））Zn（（鋅鋅））Fe（（鐵鐵））Sn（（錫錫））Pb（（鉛鉛））(H)Cu（（銅銅））Hg（（汞汞））Ag（（銀銀））Pt（（鉑鉑））Au（（金金））（4））跟堿堿性性氧氧化化物物和和某某些些金金屬屬氧氧化化物物反反應(yīng)應(yīng)酸+堿堿性性（（金金屬屬））氧氧化化物物→→鹽鹽+水水例：：3H2SO4+Fe2O3→Fe2(SO4)3+3H2O（5））跟堿堿起起中中和和反反應(yīng)應(yīng)酸+堿堿→→鹽鹽+水水例：：2HCl+Cu(OH)2→CuCl2+2H2O（6））與某某些些鹽鹽反反應(yīng)應(yīng)生生成成酸酸和和新新鹽鹽。。鹽+酸酸→新鹽鹽+新新酸酸，，要要依依照復(fù)復(fù)分分解解的的條條件件來來判判斷斷是是否否會會發(fā)發(fā)生生反反應(yīng)應(yīng)例：：BaCl2+H2SO4→BaSO4↓+2HCl鹽酸酸的的化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)HClH++Cl－鹽酸酸溶溶液液中中的的微微粒粒：：H+、Cl-、H2O、、(OH-)H2OH++OH－鹽酸酸溶溶液液中中存存在在哪哪些些微微粒粒？？Cl－的檢檢驗(yàn)驗(yàn)：：取樣樣，，在在試試管管中中滴滴加加硝硝酸酸銀銀溶溶液液，，出出現(xiàn)現(xiàn)白白色色沉沉淀淀，，再再加加稀稀硝硝酸酸沉沉淀淀不不溶溶解解(Ag2CO3溶于于酸酸，，可可排排除除了了CO32-的干干擾擾））。。AgNO3+HCl→→AgCl↓↓（（白白色色））+HNO32Ag++CO32-→Ag2CO3↓(淺淺黃黃色色)Ag2CO3+2HNO3→2AgNO3+H2O+CO2↑氯化化氫氫和和鹽鹽酸酸的的區(qū)區(qū)別別性質(zhì)組成成分鹽酸HCl①物理理性性質(zhì)質(zhì)：無無色色溶溶液液，，能能與與水水互互溶溶，，濃濃鹽鹽酸酸易易揮揮發(fā)發(fā)②化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)：有有酸酸的的通通性性①物理理性性質(zhì)質(zhì)：無無色色有有刺刺激激性性氣氣味味氣氣體體，，極極易易溶溶于于水水形形成成鹽鹽酸酸②化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)：較較穩(wěn)穩(wěn)定定，，無無酸酸的的通通性性H+、Cl－、H2O，，OH－HCl分分子子4.氫氫氧氧化化鈉鈉①俗俗稱稱：：燒燒堿堿、、火火堿堿、、苛苛性性鈉鈉———具具有有極極強(qiáng)強(qiáng)的的腐腐蝕蝕性性事故故處處理理：：先用用水水清清洗洗，，再再用用2％％的的硼硼酸酸洗洗滌滌。。②白白色色固固體體，，極極易易溶溶于于水水；；③易潮解——可用做做干燥劑中性氣體：H2、O2等堿性氣體：NH3④具有堿的通通性⑤玻璃瓶盛裝氫氫氧化鈉時，，應(yīng)用橡膠塞NaOH→→Na+＋OHˉ練習(xí)：寫出下列反應(yīng)應(yīng)的化學(xué)方程程式⑴氫氧化鈉溶溶液和醋酸反反應(yīng)⑵氫氧化鈉鈉溶液和硫酸酸銅溶液反應(yīng)應(yīng)⑤氫氧化鈉的的用途重要的化工原原料。在紡織織、印染、造造紙、石油精精練等均有廣廣泛應(yīng)用。SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O堿的通性：（1）呈堿性（水溶溶液)pH>7能使紫色石蕊蕊試液變藍(lán)；；能使無色的的酚酞試劑變變紅。（2）與酸性氧化物物反應(yīng)堿+酸性氧氧化物→鹽+水例：①Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O②2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O（3）堿與酸發(fā)生中中和反應(yīng)例①2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O②Ca(OH)2+2HNO3→Ca(NO3)2+2H2O（4）堿+鹽→新鹽+新新堿如Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH思考：電解制得的溶溶液里除了氫氫氧化鈉以外外還有什么？？如何來進(jìn)一一步提純氫氧氧化鈉？/39.8100℃174.037.360℃109.036.020℃/35.70℃S（NaOH）（g/100g水）S（NaCl）（g/100g水）不同溫度下NaCl和NaOH的溶解度上海天原化工廠電解車間的離子交換膜電解槽實(shí)驗(yàn)室制氣體體的一般設(shè)備備：發(fā)生裝置凈化裝置收集裝置尾氣處理裝置A、“固+固”加加熱型B、“固+液”不不加熱型C、“固（液液）+液”加加熱型反應(yīng)物狀態(tài)反應(yīng)原理制CO2制O2固＋固固＋液2KClO3→2KCl＋3O2↑CaCO3＋2HCl→CaCl2＋CO2↑＋H2O不加熱反應(yīng)條件加熱加熱制HClNaCl＋H2SO4(濃)→NaHSO4＋HCl↑微熱固＋液MnO2△注意事項(xiàng)：（1）試管口應(yīng)略向向下傾斜（2）試管夾夾在試試管的中上部部（3）藥品應(yīng)平鋪于于試管底部（4）導(dǎo)管不宜伸入入試管過長（5）實(shí)驗(yàn)開始時先先檢驗(yàn)裝置的的氣密性（6）加熱時，先預(yù)預(yù)熱且應(yīng)用外外焰加熱A、“固+固”加加熱型試管

導(dǎo)管酒精燈

鐵架臺啟普發(fā)生器簡易裝置注意事項(xiàng)：(1)啟普發(fā)生器只適用于塊狀固體與液體在不加熱條件下制取難溶于水的氣體如CO2、H2(2)簡易裝置則適用于固體與液體在不加熱下制取氣的反應(yīng)(3)操作時應(yīng)注意：a.檢驗(yàn)裝置的氣密性b.長頸漏斗插入液面以下B、“固+液液”不加熱型型注意事項(xiàng)：（1）檢驗(yàn)裝置的氣氣密性（2）加熱時要預(yù)熱熱，受熱均勻勻（3）加熱易暴沸的的混合物時要要加碎石，防暴沸C、固+液加熱液體--分液漏斗固體--圓底燒瓶

石棉網(wǎng)部分試劑的市市場價格:元元/噸試劑氫氧化鉀氫氧化鈉氫氧化鈣氧化鈣價格5238.002305.001200.00700.00從海水中提取取鎂氧化鎂和氯化化鎂的熔點(diǎn)比比較氧化鎂（MgO）：：2825℃℃氯化鎂（MgCl2）：714℃℃CaCO3CaO+CO2CaO+H2O→Ca(OH)2MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HCl→MgCl2+2H2O

MgCl2Mg+Cl2通電煅燒1、電解氯化化鎂得到鎂的的原理是什么么？用氯化鎂鎂溶液電解可可以嗎？電解解生成的氯氣氣如何處置？？2、如何得到到氯化鎂固體體？3、電解槽在在什么環(huán)境中中進(jìn)行電解？？能否在空氣氣中？4、你覺得海海水提鎂的廠廠址應(yīng)選在什什么地方？氣體凈化裝置置的設(shè)計(jì)原則則：根據(jù)凈化化藥品的狀態(tài)態(tài)和凈化條件件二、凈化裝置置洗氣瓶進(jìn)氣管應(yīng)“長長