专题二-从海水中获得的化学物质(共13页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上苏教版化学必修一专题二 重难点解析专题二第一单元 氯、溴、碘及其化合物第二单元 钠、镁及其化合物【重点难点】1、氯气的制取和性质2、氧化还原反应3、从钠的原子结构特征认识钠的化学性质4、对实验现象的观察和分析一、氯、溴、碘及其化合物一、氯、溴、碘的提取(一)氯碱工业电解食盐水生产氯气和烧碱的化学工业1、通电我国主要以海盐为原料。海盐中含硫酸钙、硫酸镁、氯化镁等杂质,要净化后制成饱和食盐水再电解。2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 Cl2氯碱工业面临问题:产品对设备腐蚀严重、环境污染显著。电能消耗量大。(二)从海水中提取溴的常见工艺浓缩并酸化海水后,通入
2、适量的氯气,使溴离子转化为溴单质:2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl向含溴单质的水溶液中通空气和水蒸汽,将溴单质吹入盛二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4(也可用NaOH或Na2CO3溶液吸收)向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气:2HBr+Cl2=2HCl+Br2用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。(三)从海洋植物中提取碘的主要工艺用水浸泡海带或海藻灼烧后的灰烬向水中通入适量的氯气,使碘离子转化为碘单质:2NaI+Cl2 = I2+2NaCl过滤,用有机溶剂萃取碘单质。二、氯、溴、碘的性质和用途(一)氯气(chlorine gas
3、)的性质和用途氯自1774年被舍勒发现,到1810年被戴维确认为一种元素,经历了36年。实验室制备:原理:MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O 装置:固液加热型 收集:向上排空气法 验满:湿润的淀粉碘化钾试纸等 尾气吸收:NaOH溶液。1、物理性质:通常是黄绿色、密度比空气大、有刺激性气味气体。能溶于水,有毒。2、化学性质:氯原子易得电子,氯是活泼的非金属元素。氯气与金属、非金属等发生氧化还原反应,一般作氧化剂。与水、碱溶液则发生自身氧化还原反应,既作氧化剂又作还原剂。3、氯气的用途:重要的化工原料,能杀菌消毒、制盐酸、漂白粉及制氯仿等有机溶剂和农药。拓展1:氯水(chlorine
4、 water)氯水为黄绿色,所含Cl2有少量与水反应(Cl2+H2OHCl+HClO),大部分仍以分子形式存在,氯水的主要溶质是Cl2。新制氯水含Cl2、H2O、HClO、H、Cl、ClO、OH等微粒。拓展2:次氯酸(hypochlorous acid)次氯酸(HClO)是比H2CO3还弱的酸,溶液中主要以HClO分子形式存在。性质:易分解(2HClO=2HCl+O2),光照时会加速。是强氧化剂:能杀菌 ;能使某些有机色素褪色。拓展3:漂白粉次氯酸盐比次氯酸稳定,容易保存,工业上以Cl2和石灰乳为原料制成漂白粉;漂白粉的有效成分【Ca(ClO) 2】,须和酸(或空气中CO2)作用产生次氯酸,才
5、能发挥漂白作用。(二)溴、碘的性质和用途溴碘物理性质深红棕色,密度比水大的液体,强烈刺激性气味,易挥发,强腐蚀性。紫黑色固体,易升华。气态碘在空气中显深紫红色,有刺激气味。在水中溶解度很小,易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂化学性质能与氯气反应的金属、 非金属一般也能与溴、碘反应,只是反应活性不如氯气。氯、溴、碘单质间能够发生置换反应:氯能把溴和碘从它们的卤化物中置换出来,溴能把碘从它的卤化物中置换出来,即氯、溴、碘的氧化性强弱为:Cl2Br2I2用途染料、防爆剂、胶卷感光材料、杀虫剂、红药水、镇静剂,催泪性毒剂等。重要的化工原料。配碘酒和碘化物,食用盐中加KIO3,碘化银制造相底片和人工降雨。三
6、、氧化还原反应(oxidation-reduction reaction)1、氧化还原反应的有关概念氧化还原反应的实质:发生电子转移(电子的得失或电子对的偏移)。 化合价降低 +ne 被还原氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物 化合价升高 ne 被氧化2、氧化还原反应的一般规律同一反应中:氧化反应与还原反应同时发生,相互依存。氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。即氧化剂化合价降低总数与还原剂化合价升高总数相等。3、氧化还原反应中电子转移的表示方法(双线桥法)书写要求:箭头是由反应物中的某一元素指向对应的生成物中的同一元素。一定要标出得、失电子的总数,并且数值相等。四、氧化还原反应知识规律1.
7、 升失氧,降得还;若说性,两相反。2. 高价氧化低价还,中间价态两边转。3. 化合价升高、降低总数相等即得失电子数相等(用于配平、计算)4. 化合价折中原理:同一元素不同价态间发生的氧化还原反应,高价的降低,低价的升高,升降后最大程度是相等。5. 氧化性、还原性强弱的比较(1) 氧化性、还原性的强弱取决于结构。对于简单微粒来说,主要取决于结构即半径大小,而不是取决于得失电子数的多少。半径越大,核对核外电子的吸引力越小,越易失电子,还原性越强;半径越小,核对核外电子的吸引力越大,越易得电子,氧化性越强(对单质或元素来说,金属性即还原性,非金属性即氧化性。)。(2) 反应中氧化性、还原性强弱的比较
8、:“前强后弱”。(3) “强者优先”规律。(4) 常见氧化剂和还原剂非金属性较强的单质:O2、X2、S、N2氧化剂 变价元素高价态化合物:HNO3、H2SO4、KMnO4、FeCl3、CO2等能电离出H、Ag、Cu2的化合物(如:酸、银盐等)。 金属性较强的单质、某些非金属单质:Na、Mg、Al、Fe、H2、Si等还原剂 变价元素中低价态的化合物:FeCl2、NH3、H2S、HCl、CO、SO2等电离出具有较强还原性离子的化合物:NaI、Na2S、NaBr等五、疑难解析1饱和氯化钠溶液的电解产物的探究在工业上,氯气的生产是通过电解饱和氯化钠溶液实现的,其电解原理如图22所示。在电解过程中,氢离
9、子得到从电池负极流出的电子转变为氢气分子,氯离子失去电子转变为氯气分子,氯离子失去的电子从电极经导线流入电源的正极。电极反应如下: 阴极 2e十2H=H2阳极 2C1一2e=C12电解过程中发生反应的化学方程式为2NaCl2H2OH2Cl22NaOH因此,电解是通过氧化还原反应实现电能向化学能转化的过程。由于学生还不具备理解电解过程中所发生的电极反应的知识,因此,教学中应充分应用电解实验产生的现象和学生已有的有关质量守恒定律的知识,引导学生通过实验探究,通过对实验现象的分析,推断出电解饱和氯化钠溶液的产物。其分析过程如下:(1)从气体的颜色和气味可知在电极上产生了两种不同的气体。(2)从滴有酚
10、酞的氯化钠溶液变红可知电解过程中有氢氧化钠生成。(3)从反应物为H2O和NaCl,可分析产生的气体为O2、C12和H2中的两种。(4)从一支试管中产生的气体为黄绿色、有刺激性气味,可知该气体不可能是氢气或氧气。(5)检验生成的气体,仔细分析现象,可知一个电极上生成了氢气。(6)综合归纳上述分析,可写出电解饱和氯化钠溶液的化学方程式。2氧化还原反应氧化还原反应是一类重要的化学反应,在生产和生活中有着广泛的应用。虽然学生在以前的学习中已经接触过许多氧化还原反应,如某些化合反应、置换反应等,但对氧化还原反应这一概念还是第一次碰到。氧化还原反应的本质是反应中发生了电子的转移。这里说的电子转移包括电子的
11、得失和电子的偏移两种情况。如2Na+Cl22NaCl是发生电子得失的反应,H2+Cl2=2HCl是发生电子偏移的反应。氧化还原反应中电子的转移情况可用双线桥法表示。如钠与氯气的反应中电子转移的情况可表示如下:氧化还原反应中得到电子的数目(电子偏向的数目)和失去电子的数日(电子偏离的数目)相等。氧化还原反应中得到电子的元素的化合价下降,失去电子的元素的化合价上升,因此可根据化学反应中有无元素的化合价变化来判断反应是否为氧化还原反应。根据化学反应中有无电子的转移(或元素的化合价有无变化),可将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应i在初中化学的学习中我们曾根据化学反应中反应物组成的变化,将化学反
12、应分成化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应4种类型。这4种基本类型的反应与氧化还原反应和非氧化还原反应的关系如图23所示。3氯气与碘负离子的反应 氯气通入淀粉碘化钾溶液会看到溶液变蓝,继续通氯气溶液蓝色褪去。氯气通入淀粉碘化钾溶液中溶液会变蓝,是因为发生了如下反应:2KI+C122KCl+I2 生成的碘单质跟直链淀粉反应溶液呈蓝色,与支链淀粉反应溶液呈红紫色。通常的淀粉都是直链淀粉和支链淀粉的混合物,所以我们在做实验时往往看到蓝色溶液中略带紫色。碘跟淀粉生成的蓝色物质是淀粉与碘分子(或I3)生成的一种包合物。当通入过量的氯气时,氯气与包合物中的碘分子发生如下反应:I25Cl26H2O2HI
13、O3十10HCl碘单质被氧化成化合态碘,继续通入氯气,碘单质不断消耗,溶液的蓝色不断变浅,直至消失。4碘化银用于人工降雨的原理下雨需要有云,但有云未必能下雨。要下雨,云层中必须有足够多的造成下雨的小冰晶。云是飘浮在高空中的无数的细小水珠,其直径一般只有0.01 mm左右。当高空中温度低于0时,云层中不仅有小水珠,而且还有小冰晶体。由于小水珠较容易蒸发成为水蒸气,这些水蒸气会在小冰晶体表面凝结,使小冰晶体成为雪花,许多雪花又会凝结成雪片,当雪片大到足够重时就从高空滚落下来。此时,如果低空的气温高于0,雪片就会融化成水滴,下起雨来。有云而不下雨,其主要原因是云层中的小冰晶体数目太少。因为碘化银与小
14、冰晶体极相似,当用小火箭、高射炮等工具把磨成细粉末状的碘化银发射到几千米的高空时,碘化银就以假乱真,代替真冰晶体,不用多时即可引起空气里的水蒸气凝聚成雨,这就是碘化银用于人工降雨的原理。【例题解析】例1、家用消毒液的发生器是以精盐和自来水为反应物,通电时,发生器的电解槽的极板上产生大量气泡,切断电源后,生成液具有强烈的杀菌消毒能力。与该反应器工作原理直接有关的化学方程式是( )通电A、2NaOH +Cl2 = NaCl + NaClO + H2O B、H2 + Cl2 = 2HClC、2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 D、2HClO = 2HCl + O2解析:根
15、据发生器的反应物和反应条件,可以推测在发生器中电解食盐水, C中反应会发生。再根据生成液具有强烈的杀菌消毒能力,结合电解食盐水后的产物可以推断Cl2和NaOH发生作用生成了NaClO,A中反应也会发生。答案:A、C例2、ClO2是一种杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。实验室可通过以下反应制得ClO2:2KClO3 +H2C2O4 + H2SO4 2ClO2+ K2SO4 +2CO2+2H2O,下列说法正确的是( )A、KClO3在反应中得到电子 B、 H2C2O4在反应中被氧化 C、ClO2是氧化产物 D、1mol KClO3参加反应有2mol电子转移解析:本题以氧化还原反应为命题背景,考查学
16、生将基本知识与题给信息相联系的应用能力。由所给可知,KClO3中氯元素从+5价降低为+4价,1mol KClO3得到1mol电子,KClO3被还原,得还原产物ClO2;H2C2O4中碳元素从+3价升高到+4价,H2C2O4被氧化。答案:A、B例3、当周围空间不慎有大量氯气溢出时,处在该环境中的人可以用浸有一定浓度某种物质的水溶液的毛巾捂住鼻子,以防中毒,最适宜采用的物质是() A、NaOH B、KI C、NH3H2O D、Na2CO3解析:本题用筛选法求解,消除有毒气体毒性时选用试剂的原则是:选用的试剂应该无毒,没有强烈刺激性和腐蚀性;选用试剂不能与所接触物反应产生有毒或其它有害物。A、不宜,
17、NaOH虽能吸收Cl2,但它本身有强腐蚀性,会灼伤肌肤。B、不宜,KI溶液吸收了Cl2,但产生的I2仍是有毒的。C、不宜,氨本身有腐蚀性,且容易产生氨气,刺激性很强。D、适宜, Cl2+H2OHCl+HClO,2HCl+Na2CO3 = 2NaCl+CO2+H2O答案:D例4、将13.4克KCl和KBr的混合物,溶于水配成500ml溶液,通入过量的Cl2,反应后将溶液蒸干,得固体11.175克。则原来所配溶液中K、Cl、Br的物质的量之比为( )A、321 B、123 C、132 D、231解析:方法一 将溶液蒸干后,Br2挥发,所得的固体是KCl。可利用差量法解题 2KBr + Cl2 =
18、2KCl + Br2 m2mol 2(8035.5)gn (KBr) 13.4g11.175gn (KBr) = 0.05moln (KCl) = (13.4g0.05mol119gmol1)/ 74.5gmol1=0.1mol所以:n (K) n (Cl) n (Br) = 0.15mol0.1mol0.05mol = 321方法二 在任何电解质溶液中,电荷守恒。即n (Cl) + n (Br) = n (K)答案:A例5、右图是某老师设计的一个微型实验装置图: 请你说出实验过程中可能出现的现象,试写有关化学方程式。解析:本装置将氯气的制取与卤素间的置换反应有机地结合起来,把氯气、溴蒸气及单
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