海水资源的综合利用(教案)教材

13 海水资源的综合利用

适用学科

高中化学 适用年级 高中一年级 适用区域

沪教版适用地区 课时时长（分钟） 60

知识点

海水资源的综合利用

教学目标 知识与技能：1．了解海洋是地球最大的资源库，多种元素已被人类利用。 2．了解海水晒盐的原理，理解海水提取溴、碘和氯气的研究。

过程与方法：通过对氯单质和化合物性质的探究，将元素及其化合物的知识与基本概念、基本理论、化学计算、实验操作技能联系。

情感态度与价值观：培养学生理论联系实际的学风。 教学重点 1、 海水晒盐的原理；

2、 卤素的相似性、相异性；

3、氯、溴、碘及其阴离子的检验。

教学难点

1、 卤素与氧化还原反应的结合考察；

2、氯、溴、碘及其阴离子的检验。 教学过程

一、复习预习

1、复习化学基本概念和基本理论；

2、复习化学实验技能；

3、通过化学反应的类型。

二、知识讲解

考点1： 海水晒盐

1．食盐在自然界里的存在形式

思考：你知道食盐主要分布在哪里？

食盐主要分布在海水、盐湖、盐井和盐矿中。

想一想：为什么海水是咸的？

海水中含量最多的矿物质是食盐，是人类最早从海水中提取的物质。

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13 查阅资料，我国的海盐生产情况如何？

我国是海水晒盐产量最多的国家。世界原盐产量中，海盐只占20%多一点，80%左右是用工业化方法生产的矿盐。而我国年产海盐1500万吨左右，约占全国原盐产量的70%。供应全国一半人口的食用盐和80%的工业用盐。

2．海水晒盐的原理

探究：海水中最多的矿物质是食盐，试设计一个从海水中提取食盐的方案。

实验准备：制作模拟海水（教师配制一个类似于海水的食盐溶液，里面添加少量氯化钙、氯化镁）。

学生实验：将模拟海水蒸发掉大部分水，到有适量晶体析出。再将混合物过滤，并洗涤

沉淀。检验滤液中有无Ca 2＋、Mg 2＋。得到的固体重新制成溶液，检验有无Ca 2＋、Mg 2＋。

食盐是海水中含量最多的矿物质。由于食盐在温度改变时溶解度变化较小，海水经日光照射后，蒸发了大部分．．．

的水。随着溶剂的量不断减少，溶解在水中的食盐总量也在不断减少，导致食盐从溶液中析出。而其它杂质由于含量远远少于食盐，故它们大部分仍留在溶液中。

从海水中提取食盐的方法很多，主要有太阳能蒸发法、电渗析法和冷冻法。

太阳能蒸发法即盐田法，它的原理就是用太阳晒，让盐田里的海水蒸发，食盐的浓度逐渐提高，最后盐便从海水中结晶出来。盐田法首先要在宽平的海滩上修筑盐池，在涨潮时把海水放进来，即“纳潮”。然后让海水经多级盐池．．．．

进行太阳照晒，使海水蒸发、食盐浓缩，这个过程叫“制卤”。在制卤流程中，铁、钙、硫等杂质会最先从盐池中析出。当海水蒸发掉90%时，卤水盐度达到26%，即达到“盐点”，便把卤水导入结晶池使其结晶。当85%的盐析出后，再从尾液中提取镁盐和钾盐等其它矿物质。

海水晒盐得到的食盐是粗盐，含有较多的杂质（如氯化钙、氯化镁等）。通过粗食盐的提纯，得到的盐是精盐。

3．食盐的用途

食盐对于人类的生活有着极其重要的作用。人和哺乳动物血清中含盐量高达0.9%，这就是目前医学上使用的浓度为0.9%的食盐溶液叫做生理盐水的原因。人必须吃盐才能进行正常的新陈代谢。

在工业上，食盐是一种重要的化工原料。常用来生产烧碱、纯碱、液氯、盐酸、漂白粉等多种化工产品。

4．粗盐提纯的实验室方法

探究：试设计一个提纯粗盐的实验方案。写出粗盐提纯的原理、实验仪器及用品、实验步骤。

原理：粗盐中含有少量泥沙、可溶性的其它盐等杂质。泥沙不溶于水，可以将粗盐溶解后进行过滤而除去；对蒸发后得到的晶体进行洗涤，可除去其它可溶性盐。

实验仪器及用品：天平、烧杯、量筒、漏斗、铁架台及附件、酒精灯、玻璃棒、滤纸、蒸发皿、坩埚钳等。

实验步骤：称量→溶解→过滤→蒸发→洗涤。

注意点：

①溶解食盐时，在保证食盐能完全溶解的前提下，水的用量要尽量少。由于食盐的溶解度一般在35 g/100 g 水，故每溶解10 g 食盐需加入30 mL 左右的水。

②过滤操作中要注意：一角（漏斗与滤纸的角度要吻合）、二低（滤纸边缘低于漏斗边缘；过滤液液面低于滤纸边缘）、三靠（烧杯尖口靠住玻璃棒；玻璃棒靠住滤纸三层处；漏斗颈端靠住盛液烧杯壁）。

③在将要蒸干时用小火加热，利用余热使食盐蒸干。如果将要蒸干时仍用大火加热，食盐晶体很容易飞溅出来。

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④要用少量水的洗涤得到的精盐。这是因为得到的精盐中可能含有象氯化钾那样的易溶于水的物质。

⑤本实验多次用到玻璃棒，它起的作用如加速溶解、转移溶液、扩散热量等。

考点2： 元素性质

1、 原子结构

卤族元素原子的最外电子层上都有7个电子，但他们的核外电子层数却各不相同，按氟、氯、溴、碘的顺序依次增多。

2、 物理性质

卤素在自然界中均以化合态存在，其单质可由人工制取。卤素原子都是双原子分子，有刺激性气味。常温下，氟、氯是气体，溴是液体，碘是固体。它们的颜色由淡黄绿色到紫黑色，逐渐加深，它们在常压下的沸点和熔点也逐渐升高。卤素单质都具有毒性。 元素 名称 元素 符号 核电 荷数 单质

色态 （常态） 密度 g/L 熔点 /℃ 沸点 /℃ 溶解度 /100g 水 氟

F

9

F 2 点黄绿色 气体

1.69

-219.6

-188.1

与水 反应

氯

Cl

17

Cl 2

黄绿色 气体

3.21 -101 -3

4.6 226cm 3

溴

Br

35

Br 2

深红棕色 液体

3.12 -7.2 58.78

4.16g

碘

I

53

I 2

紫黑色 固体

4.93 113.5 184.4 0.029g

3、 化学性质

氟、氯、溴、碘最外层电子层上都有7个电子，容易获得一个电子而形成稳定结构，因此它们的化学性质具有很大的相似性。

随着核电荷数的增加以及电子层数的增多，卤素原子的的电子能力逐渐减弱，活泼性（氧化性）也随之减弱；另一方面，对卤素阴离子来说，随着核电荷数的增加，离子失电子能力（还原性）变逐渐增强。 （1） 卤素跟金属反应

氟、溴、碘和氯一样能和金属反应，生成金属卤化物。氟气是最活泼的非金属单质，能和几乎所有的金属直接反应，且反应十分激烈。碘虽然也能和大多数金属直接化合，但碘和锌的反应就已经需要催化剂了。

222H O

Zn I ZnI +???→

反应通式： 卤素+金属→最高价金属卤化物 （2） 卤素跟氢气反应

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13 反应物

反应条件 有关方程式 F 2+H 2

在冷、暗处剧烈反应，发生爆炸 F 2+H 2 2HF

Cl 2+H 2

光照或加热时剧烈反应，发生爆炸 光照 Cl 2+H 2 2HCl

Br+H 2

加热至250℃时缓慢反应 加热 Br 2+H 2 2HBr

I 2+H 2

加热至500℃时发生缓慢的可逆反应 500℃ I 2+H 2 2HI

由上表所列的卤素与氢气的反应事实可以看出，随着核电荷数的增多，卤素单质跟氢气的化合越来越困难，所以生成的氢化物也越来越不稳定，即气态氢化物的稳定性降低：HF>HCl>HBr>HI 。

（3） 卤素跟水反应

氟气和水相遇，即使在常温黑暗的地方，也会剧烈反应，置换出氧气。 222224F H O HF O +→+↑

溴、碘与水反应的形式和氯气相同，如下所示：

22X H O HX HXO ++

反应均生成相应的氢卤酸和次卤酸，只是按照氯、溴、碘的顺序，反应程度减弱。在反应中，卤素单质即作为还原剂，又作氧化剂。像这种同一物质中同一元素的原子即发生氧化反应又发生还原反应，我们把它称为歧化反应。

（4） 卤素间的置换反应

比较活泼的非金属单质在一定的条件下能够置换出较不活泼的非金属单质。我们可以根据卤素单质之间的置换反应来比较它们活泼性的相对强弱。

【原理】氯可以把溴和碘分别从溴化物和碘化物中置换出来；溴可以把碘从碘化物中置换出来。反应方程式如下：

2222Cl NaBr Br NaCl +→+

2222Cl KI I KCl +→+

2222Br KI I KBr +→+

由此可见，对于氯、溴、碘单质而言，氯的氧化性最强，溴的氧化性强于碘。氟的氧化性比氯还强，能把氯等从它们的卤化物中置换出来。因此随着核电荷数的增加，从氟到碘，卤素单质的氧化性逐渐减弱：F 2>Cl 2Br 2>I 2，离子的还原性逐渐增强：F ->Cl ->Br ->I -。Br -和I - 也是常见的还原剂。最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱：HClO 4>HBrO 4>HIO 4,高氯酸是最强的酸。因此，元素的非金属性逐渐减弱：F>Cl>Br>I 。

（5） 卤素单质化学性质的变化规律

?????→氟、氯、溴、碘单质氧化性减弱

X -→卤离子（）还原性增强

HX →气态氢化物（）稳定性减弱

HX →气态氢化物（）还原性增强

→氢卤酸酸性增强

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4HXO →最高价氧化物水化物（）酸性减弱

（6） 碘单质的特殊性质：

碘单质除了表现出卤素的一般性质外，还有一种特性，即与淀粉反应变蓝。 4、 卤离子的检验

离子 检验试剂 主要实验现象 有关方程式

F-

加入硫酸、玻璃片检验

产生的气体能腐蚀玻璃片

F H HF -++→↑

242SiO 4HF SiF 2H O +→↑+Cl- 硝酸银溶液、稀硝酸 生成不溶于稀硝酸的白色沉淀 Ag Cl AgCl +-+→↓

Br-

○1 硝酸银溶液、稀硝酸

○

2 加氯水和CCl 4 生成不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀，

CCl 4层呈橙红色

Ag Br AgBr +-+→↓

22Cl 2Br 2Cl Br -+→+

I-

○

1 硝酸银溶液、稀硝酸 ○

2 滴入淀粉溶液后滴入氯水 生成不溶于稀硝酸是黄色沉淀

淀粉溶液变蓝

Ag I AgI +-+→↓ 22Cl 2I 2Cl I --+→+

5、 卤素及其化合物的用途

卤素的化学性质非常活泼，能跟很多单质、化合物发生化学反应，因此，卤化物非常多。卤素及其化合物由于具有众多特性，用途非常广泛。如氯化银、溴化银、碘化银具有感光性，见光后发生如下反应：

22AgCl 2Ag Cl ???→+光照

22AgBr 2Ag Br ???→+光照

22AgI 2Ag I ???→+光照

利用这种性质，卤化银常用来制作胶卷和感光纸等，常用的变色镜里也含有卤化银，碘化银则常用于人工降雨、人工降雪。

考点3：萃取

（1） 原理：利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一种溶剂中提取

出来。

（2） 操作步骤：○1混合震荡； ○2静止分层； ○3分液。 （3） 注意事项： ?

萃取剂必须具备三点：○1萃取剂和原溶剂互不混溶；○2萃取剂和溶质互不发生反应；○3溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。 ?

萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作中的一个步骤。分液时，打开分液漏斗的活塞，将下层液体从下口放出，当下层液体刚好放完时立即关闭活塞，不要让上层液体从下口流出，上层液体从分液漏斗上口倒出。

水 CCl 4(密度>1)

苯（密度<1）

酒精 Cl 2 淡黄绿色 ------ ------ ------- Br 2 橙黄色 橙红色 橙红色 橙红色 I 2

淡黄色

紫红色

紫红色

褐色

个性化教案考点4：氧化还原反应

1、氧化还原反应的配平方法

（1）写：写出反应的化学方程式，并标出由价态变化元素的化合价，找出基准物质。

（2）标：标出元素的化合价的变化，即某元素一个原子化合价升高或降低的绝对值。

（3）等：计算得失电子的最小公倍数，使化合价升高和降低的总数相等。

（4）平：用观察法配平其他物质的化学计量数。

（5）查：检查方程式的是否配平、气体符号和沉淀符号、反应条件是否都标注完善

2、有关氧化还原反应的计算

计算原则——守恒：

（1）电子守恒

（2）质量守恒

（3）原子守恒

基本考查形式：

氧化剂、还原剂或氧化产物、还原产物物质的量或物质的量比的计算。

三、例题精析

海水的密度/kg/L CaSO4NaCL MgCL2CaSO4NaBr2

1.13 0.56

1.20 0.91

1.21 0.05 3.26 0.004 0.008

1.22 0.015 9.65 0.01 0.04

1.26 0.01

2.64 0.02 0.02 0.04

1.31 1.40 0.54 0.03 0.06

为了使得到的粗盐中除氯化钠外含杂质较少，实际生产中卤水（析出了盐类的海水）的密度应控制在什么范围内？

【答案】实际生产中，卤水（析出盐类的海水）的密度应控制在1.21-1.26kg/L范围内。【解析】解答本题时，首先要知道生产食盐是将海水经过多级盐池进行太阳照晒，使海水蒸发，食盐浓缩。不同密度的海水是在不同的盐池中。海水先导入一级盐池，经太阳照晒后海水的密度增大，析出食盐。析出食盐后的溶液再导入二级盐池，当二级盐池经太阳后又析出食盐。余夜再导入三级盐池。从上表中看出，当海水的密度小于1.21kg/L时，还没有氯化钠晶体析出；当海水的密度大于1.26kg/L时，析出氯化钠晶体的质量较少，而杂质氯化镁、硫

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个性化教案酸钙和溴化钠析出的质量较大，得到食盐纯度较低。

【例题2】电解饱和食盐水时，阳极生产的气体是（）

A H2

B

C l2 C HCl

D O2

【答案】B

【解析】阳极是带正电荷的电极，易吸引溶液中的阴离子如Cl-、OH-等离子，故产生的气体是C l2或O2，结合电解饱和的食盐水的反应产物，就能得到正确的结论。

【例题3】将氯水分别加到下列溶液：

A．紫色石蕊 B．FeCl2溶液 C．Na2CO3溶液D．AgNO3溶液

观察各有何变化？写出有关的化学方程式。

【答案】A紫色石蕊溶液先变红色（由于盐酸作用）而后红色褪去变为无色液（由于次氯

酸的氧化作用而漂白褪色）；

B溶液由浅绿色变为黄色溶液，由于发生反应：Cl2+2 FeCl2=== 2 FeCl3生成的FeCl3使溶液显黄色；

C有大量气泡产生，由于发生反应：Na2CO3+2HCl === 2NaCl+CO2↑+H2O生成大量 CO2气；

D有白色沉淀生成，因为发生反应：AgNO3+HCl === AgCl↓+HNO3

【解析】解本题首先应弄清楚氯水的成份。氯水是氯气的水溶液，由于溶于水的Cl2部分与水发生反应：Cl2+H2O === HCl+HClO，因而溶液由氯气、水、盐酸和次氯酸混合组成，这些成份各有不同的性质，分别与以上溶液各发生不同的反应。

【例题4】氯化碘（ICl）的化学性质跟氯气相似，预计它跟水反应的生成物是（）

A.HI和HClO

B.HCl和HIO

C.HClO3和HIO

D.HClO和HIO

【答案】B

【解析】题目以考生未学过的卤素互化物为素材，让考生对不同卤素的非金属性相对强

弱作出判断。这种判断是以卤素跟氢、氧相互结合以及形成正负化合价的能力来实现的。

先联想Cl2+H2O=HCl+HClO，推断ICl与H2O反应有两种可能：ICl+H2O=HI+HClO，ICl+H2O=HCl+HIO。问题是I、Cl两元素何者形成氢卤酸，何者形成次卤酸。与I相比，氯的非金属性比碘强，更易形成负化合价；与Cl相比，I的金属性较强，较易形成正化合价，即产物不能是HI和HClO。

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