2018届一轮复习鲁科版海水中的元素学案

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第4节　海水中的元素 考纲定位 考情播报 ‎1.了解海水中提取Br2、I2、Mg的原理和方法。‎ ‎2．了解氯及其重要化合物的制备方法。‎ ‎3．了解化学与环境的关系，了解海水的综合利用。‎ ‎2016·全国甲卷T7、T26(5)/全国丙卷T27‎ ‎2015·全国卷ⅡT7、T12‎ ‎2014·全国卷ⅡT7、T36‎ ‎2013·全国卷ⅠT7、T27(3)‎ ‎2012·全国卷T7‎ 考点1| 镁与海水提镁 ‎[基础知识自查]‎ ‎1．镁的性质 ‎(1)物理性质：银白色固体，具有金属光泽，易导电、导热。‎ ‎(2)化学性质 ‎2．海水提镁 ‎(1)工艺流程 ‎(2)基本步骤及主要反应 ‎①制熟石灰的化学方程式：CaCO3CaO＋CO2↑，‎ CaO＋H2O===Ca(OH)2。‎ ‎②沉淀的离子方程式：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。‎ ‎③酸化的化学方程式：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。‎ ‎④蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O。‎ ‎⑤脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。‎ ‎⑥电解：电解熔融氯化镁制镁的化学方程式MgCl2Mg＋Cl2↑。‎ ‎[应用体验]‎ ‎1．金属镁着火，能否用干冰灭火器灭火？‎ ‎[提示]　不能。‎ ‎2．海水提镁过程中，涉及的反应从基本反应类型分析，没涉及发生哪类反应？‎ ‎[提示]　没有发生置换反应。化合反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2；分解反应：CaCO3CaO＋CO2↑、MgCl2Mg＋Cl2↑；复分解反应：MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2。‎ ‎3．氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)加热失去结晶水生成MgCl2时，为什么要在HCl的气流中进行？‎ ‎[提示]　MgCl2易发生水解反应，在HCl的气流中可抑制MgCl2的水解。‎ ‎[考点多维探究]‎ 角度1　镁及其化合物的性质 ‎1．镁条在空气中燃烧的产物不可能是(　　)‎ A．C　　　　 B．MgO C．Mg3N2 D．MgCl2‎ D　[镁条在空气中发生如下反应：2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C。]‎ ‎2．下列关于镁的叙述不正确的是(　　)‎ A．在空气中燃烧时发出耀眼的白光 B．由于镁能够在空气中与氧气反应，所以必须密封保存 C．能与盐酸反应放出氢气 D．能与沸水反应放出氢气 B　[镁在空气中与O2反应生成MgO保护膜，阻止O2与内部金属镁反应。]‎ ‎3．向盛有同浓度等体积的硫酸溶液的五个烧杯(a、b、c、d、e)中分别加入足量的指定物质：‎ ‎①向a中加入镁粉；②向b中加入氧化镁；③向c中加入氢氧化镁；④向d中加入碳酸镁；⑤向e中加入硫酸镁。最终得到硫酸镁溶液浓度相等的是(　　)‎ A．①② B．②④‎ C．①⑤ D．③④‎ B　[②中MgO＋H2SO4===MgSO4＋H2O，④中MgCO3＋H2SO4===MgSO4＋CO2↑＋H2O，二者生成MgSO4的质量相同，溶液的质量相同，故c(MgSO4)相同。]‎ 角度2　海水提镁 ‎4．从海水中提取镁，正确的方法是(　　)‎ A．海水Mg(OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2晶体Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2·6H2O―→MgCl2(熔融)Mg D　[从海水中提取镁时，首先用石灰乳将海水中的Mg2＋沉淀出来，然后再用盐酸将其溶解得到MgCl2溶液，从MgCl2溶液中冷却结晶得到MgCl2·6H2O，在HCl气流中加热MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，最后电解熔融MgCl2得到单质Mg。]‎ ‎5．(2014·全国卷Ⅱ节选)(1)海水提镁的一段工艺流程如下图： ‎ 浓海水的主要成分如下：‎ 离子 Na＋‎ Mg2＋‎ Cl－‎ SO 浓度/(g·L－1)‎ ‎63.7‎ ‎28.8‎ ‎144.6‎ ‎46.4‎ 该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为__________________，‎ 产品2的化学式为_______，‎1 L浓海水最多可得到产品2的质量为_______g。‎ ‎(2)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为 ‎______________________________________________________________；‎ 电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式 ‎______________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2＋＋SO===CaSO4↓；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋，故产品2为Mg(OH)2；‎1 L浓海水中Mg2＋为‎28.8 g ‎，故可得到产品2即Mg(OH)2的质量为×‎58 g·mol－1＝‎69.6 g。‎ ‎(2)电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2Mg＋Cl2↑。因为Mg会与H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，故水存在会造成产品Mg的消耗，有关反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。‎ ‎[答案]　(1)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6‎ ‎(2)MgCl2Mg＋Cl2↑　Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑‎ 考点2| 卤素的性质与卤离子的检验 ‎[基础知识自查]‎ ‎1. 卤素单质性质的相似性 ‎(1)都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。‎ ‎(2)都能与H2反应生成HX：X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I，下同)。‎ ‎(3)都能与水反应：X2＋H2O===HX＋HXO(F2例外：‎2F2＋2H2O===4HF＋O2)。‎ ‎(4)都能与碱溶液反应：X2＋2OH－===X－＋XO－＋H2O(F2例外)。‎ ‎2．递变性 颜色 熔、沸点 密度 水溶性 氧化性 还原性(X－)‎ ‎3.卤素及其化合物的特性 氟 ‎①无正价，氧化性最强，F－的还原性最弱 ‎②‎2F2＋2H2O===4HF＋O2，与H2反应在暗处即爆炸 ‎③HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中；有毒 溴 ‎①Br2是红棕色液体，易挥发 ‎②Br2易溶于有机溶剂 ‎③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴时不能用橡皮塞 碘 ‎①I2遇淀粉变蓝色 ‎②I2加热时易升华 ‎③I2易溶于有机溶剂 ‎④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大 ‎4.卤素离子的检验 ‎(1)AgNO3溶液——沉淀法 未知液生成 ‎(2)置换——萃取法 未知液 有机层 ‎(3)氧化——淀粉法检验I－‎ 未知液 蓝色溶液，表明有I－‎ ‎[应用体验]‎ ‎1．下列哪些事实或实验能说明氧化性：Cl2>Br2>I2________(填序号)。中·华.资*源%库 ziyuanku.com ‎①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深，而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化，滴入KI－淀粉溶液中，溶液变蓝 ‎②H2和Cl2的混合气体光照爆炸，H2和Br2的混合气体加热才能反应，而H2和I2反应更困难 ‎③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成Fe的化合物的化合价高低 ‎④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差 ‎⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小 ‎[提示]　①②④‎ ‎2．实验探究 NaBr溶液上层：______色溶液下层：____色溶液上层：____色溶液下层：____色溶液 ‎(1)填写实验过程中的空白。‎ ‎(2)分别写出反应①、③的离子方程式。‎ ‎[提示]　(1)无　橙红　无　紫红 ‎(2)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－、2I－＋Br2===I2＋2Br－。‎ ‎[考点多维探究]‎ 角度1　卤素的性质及其应用 ‎1．下列关于卤素的叙述正确的是 (　　)‎ ‎①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾 ‎②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ‎③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性 ‎④氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成 ‎⑤氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂 A．①③④　　　 B．②③⑤‎ C．②④⑤ D．①③‎ C　[①还原性F－＜Cl－＜Br－＜I－，KF最难被氧化；③AgBr、AgI见光均易分解，均具有感光性。]‎ ‎2．为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。‎ 实验过程：‎ Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。‎ Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。‎ Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。‎ Ⅳ.……‎ ‎(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是________。‎ ‎(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_______________________。‎ ‎(3)B中溶液发生反应的离子方程式是____________________________。‎ ‎(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是_________。‎ ‎(5)过程Ⅲ实验的目的是_______________________________。‎ ‎(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下________，得电子能力逐渐减弱。‎ ‎[答案]　(1) ‎ ‎(2)湿润的淀粉－KI试纸变蓝 ‎(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－‎ ‎(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后CCl4层变为紫红色WWW.ziyuanku.com ‎(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 ‎(6)原子半径逐渐增大 角度2　卤素离子的检验 ‎3．下列叙述中正确的是(　　) ‎ A．能使湿润的淀粉－KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2‎ B．用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液 C．某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在I－‎ D．某浅黄色的溴水，加入CCl4振荡静置后，上层显橙红色 B　[A项，使湿润的淀粉－KI试纸变蓝的物质可能是Cl2、FeCl3溶液、NO2等；C项，I－不能被CCl4萃取，不显紫色；D项，CCl4的密度大于水的密度，下层显橙红色。]‎ ‎4．(2017·临沂模拟)鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是(　　) ‎ ‎①碘水、淀粉溶液　②氯水、CCl4　③溴水、苯　④硝酸、AgNO3溶液　⑤氯水、苯　⑥CCl4、淀粉溶液 A．①②④　　　 B．②③⑥‎ C．②④⑤ D．④⑤⑥‎ C　[氯水、CCl4分别加入NaCl溶液中，下层为黄绿色，加入NaBr溶液中，下层为橙红色，加入NaI溶液中，下层为紫红色；加入氯水、苯与加入氯水、CCl4现象相似；硝酸、AgNO3溶液与NaCl、NaBr、NaI溶液分别得到不同颜色的沉淀。]‎ 考点3| 卤素单质的工业制法 ‎[基础知识自查]‎ ‎1．氯碱工业——氯的提取 ‎(1)工艺流程 海水―→粗盐饱和食盐水 ‎(2)反应原理：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。‎ ‎2．海水中提溴 ‎(1)工艺流程 ‎ ‎ ‎(2)反应原理 ‎①2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－；‎ ‎②Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－；‎ ‎③2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。‎ ‎3．海带中提碘 ‎(1)工艺流程 ‎(2)反应原理：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。‎ ‎[考点多维探究]‎ 角度1　海水中盐、Br2、Mg的提取 ‎1．(2015·全国卷Ⅱ)海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收 C　[A项苦卤中含有K＋、Mg2＋、Br－等，通入Cl2可将Br－氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2。B项粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2＋、Mg2＋、SO等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体。C项工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH。D项Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，得到浓度较大的含Br－溶液。]‎ ‎2．海洋是一座巨大的化学资源宝Ziyuanku.com库，如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图，则下列说法正确的是(　　)‎ A.除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸 B．②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶段 C．③④⑤中溴元素均被氧化 D．SO2水溶液吸收Br2的离子方程式为：SO2＋Br2＋2H2O===2H＋＋SO＋2HBr B　[A项中的加入顺序会导致Ba2＋无法除尽，A错误；单质镁是通过电解熔融MgCl2(无水)的方法制取的，B正确；流程图中的第④步中溴元素被还原，C错误；D项中HBr为强酸，写离子方程式应拆成H＋、Br－，D错误。]WWW.ziyuanku.com ‎3．目前世界上60%的镁是从海水中提取的。海水提镁的主要流程如下：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)从离子反应的角度思考，在海水中加入石灰乳的作用是________，写出在沉淀池中发生反应的离子方程式：_________________________。‎ ‎(2)石灰乳是生石灰与水形成的化合物，从充分利用海洋化学资源，提高经济效益的角度考虑，生产生石灰的主要原料来源于海洋中的________。‎ ‎(3)操作A是________，操作B是________。‎ ‎(4)加入的足量试剂a是________(填化学式)。‎ ‎(5)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式为______________________________________________________________，‎ 从考虑成本和废物循环利用的角度，副产物氯气可以用于________。WWW.ziyuanku.com ‎[解析]　(1)石灰乳中的Ca(OH)2与海水中的镁盐发生复分解反应生成Mg(OH)2沉淀。(2)海滩上贝壳的主要成分是CaCO3，可用于制取生石灰。(3)从沉淀池中得到Mg(OH)2固体，应利用过滤操作，加热浓缩MgCl2溶液，可使其结晶析出MgCl2晶体。(4)溶解Mg(OH)2应用足量盐酸。(5)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，Cl2可用于生产盐酸，循环利用。‎ ‎[答案]　(1)沉淀Mg2＋[或使Mg2＋形成Mg(OH)2沉淀]　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓　(2)贝壳　(3)过滤　加热浓缩(或蒸发结晶)　(4)HCl　‎ ‎(5)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　制盐酸 角度2　海植物中碘的提取 ‎4．(2017·长春模拟)从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海水制碘的说法，不正确的是 (　　)‎ 干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2‎ A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌 B．含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应 C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色 D．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”‎ A　[灼烧固体时应在坩埚中，A项不正确。]‎ ‎5．我们知道海带中含有碘元素，经常食用海带可以防治甲状腺肿大，所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查有关资料可知碘单质有升华现象。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验，请你完成下列实验。 ‎ ‎ (1)将干燥洁净的海带用酒精润湿后在________(填一种仪器名称)中灼烧成灰烬。‎ ‎(2)将海带灰烬冷却至室温，将其转移到烧杯中，加蒸馏水后，搅拌、煮沸、冷却、________(填一种操作名称)。‎ ‎(3)在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入一定量的H2O2溶液，此时发生反应的离子方程式为_______________________________________。‎ ‎(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中，然后再加入CCl4，振荡、静置，可以观察到CCl4层呈________色。经分液得到碘的CCl4溶液，在这一实验过程中，CCl4起________作用。‎ ‎(5)用试管取碘的CCl4溶液用水浴加热，待CCl4挥发完即可得到固体碘单质。不用酒精灯直接加热蒸发CCl4的原因是_____________________________。‎ ‎(6)证明得到的固体是碘单质的化学方法是________________________。‎ ‎[解析]　(1)经酒精润湿的海带应放在坩埚中灼烧。(3)滤液中先加入硫酸酸化，后加入双氧水，发生的反应为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。(4)把(3)中所得溶液加入CCl4中，溶液分层，上层为水溶液，几乎无色，下层为碘的CCl4溶液，呈紫红色，CCl4起萃取作用。(5)用酒精灯加热碘的CCl4溶液，CCl4挥发的同时单质碘也容易升华，从而造成碘的损失。(6)利用淀粉遇碘变蓝色可以检验碘的存在。‎ ‎[答案]　(1)坩埚　(2)过滤　(3)2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O　(4)紫红　萃取　(5)因为酒精灯直接加热时的温度高，单质碘易升华，会损失碘的质量　(6)取得到的固体少许，将其加入到淀粉溶液中，淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质(其他方法合理也可)‎ ‎(1)氯碱工业中所用食盐需精制的目的是除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO。‎ ‎(2)从海水中提取溴的工艺流程中要进行两次Cl2氧化Br－的反应，设计这两步操作的目的是富集Br2。‎ ‎(3)从海水中提取氯化镁的工艺流程中，沉淀池中加入的是石灰乳而不是石灰水。‎ ‎(4)从海水中提取氯化镁的工艺流程中，MgCl2·6H2O脱水制取无水MgCl2是在HCl的气流中加热氯化镁晶体，以防MgCl2发生水解而得到Mg(OH)2。‎ ‎(5)碘水或溴水中I2、Br2的提取可先加CCl4萃取分液，再蒸馏获取。‎ ‎[课堂小结·反馈达标1＋1]　　　　　　全新理念　探究高考　明确考向　　　‎ ‎1．一组判断，展示高考易误点 ‎(1)海水淡化的方法很多，但实质都是得到纯水。(　　)‎ ‎(2)海水通过阳离子交换膜可以除去大量的Na＋、Mg2＋等阳离子。(　　)‎ ‎(3)海水中的钠、镁、氯、溴等均以化合态存在。(　　)‎ ‎(4)从MgCl2溶液中经过蒸发结晶可直接得到MgCl2。(　　)‎ ‎(5)含I2的四氯化碳溶液可通过蒸发得到I2固体。(　　)‎ ‎(6)SO2形成的酸雨在空气中放置可使溶液的pH增大。(　　)‎ ‎(7)白色污染指的是聚乙烯、聚苯乙烯等塑料制品引起的污染。(　　)‎ ‎(8)赤潮、水华是含氮、磷化合物的废水引起的水污染。(　　)‎ ‎(9)PM2.5指的是大气中直径小于或等于2.5 nm的颗粒物引起的污染。(　　)‎ ‎(10)光化学烟雾是氮氧化合物与碳氢化合物在光的作用下形成的污染。(　　)‎ ‎[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)√　(9)×　(10)√‎ ‎2．一题串知，覆盖高考考什么 ‎(2015·全国卷Ⅱ改编)海水开发利用的部分过程如图所示：‎ ‎(1)由海水制备淡水的常用方法有________、________、离子交换法，从海水中提纯粗盐的方法是________。[考查海水淡化的方法和粗盐制备原理]‎ ‎(2)从苦卤中提取Br2的离子方程式为_________________________，‎ 然后用SO2吸收空气和水蒸气吹出的Br2，其离子方程式为________。[考查海水中提取溴的化学反应原理]‎ ‎(3)提取海水中的Mg，工业上常用________作沉淀剂，其化学方程式为 ‎______________________________________________________________。‎ 由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2的方法是________________，由MgCl2制Mg的化学方程式为______________________。[考查海水中提取Mg的原理]‎ ‎(4)海水的开发利用过程中有可能引起的污染有________________(列举3例)。[考查环境保护与污染]‎ ‎[答案]　(1)蒸馏法　电渗析法　浓缩蒸发 ‎(2)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－　Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－‎ ‎(3)石灰乳　MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2　在HCl气体氛围中加热失水　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ ‎(4)水体污染、大气污染、土壤污染