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专题2从海水中获得的化学物质第一单元《氯、溴、碘及其化合物》导学【学海导航】海水是化学元素宝库,海水中溶解了大量气体物质和各种盐类人类在陆地上发现的l00多种元素,在海水中可找到80多种海水是人类获取氯、溴、碘、镁及其化合物的重要资源
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
①产品对设备腐蚀严重、环境污染显著
②电能消耗量大
(二)从海水中提取溴的常见工艺
①浓缩并酸化海水后,通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl
②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)
③向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气2HBr+Cl2==2HCl+Br2
④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
①用水浸泡海带或海藻灼烧后的灰烬
②向水中通入适量的氯气,使碘离子转化为碘单质2NaI+Cl2==I2+2NaCl
③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(chlorinegas)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
①原理MnO2+4HCl浓△MnCl2+Cl2↑+2H2O
②装置固液加热型
③收集向上排空气法
④验满湿润的淀粉-碘化钾试纸等
⑤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__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(chlorinewater)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Cl
2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-等微粒拓展2次氯酸(hypochlorousacid)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
①易分解2HClO==2HCl+O2↑,光照时会加速
②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【CaClO2】,须和酸或空气中CO2作用产生次氯酸,才能发挥漂白作用
(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__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__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、氧化还原反应(oxidation-reductionreaction)
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
①氧化反应与还原反应同时发生,相互依存
②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
1、氧化还原反应中电子转移的表示方法(双线桥法)书写要求
①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
②一定要标出得、失电子的总数,并且数值相等《第二单元钠、镁及其化合物》导学【学海导航】
一、钠的原子结构及性质结构钠原子最外层只有一个电子,化学反应中易失去电子而表现出强还原性物理性质质软、银白色,有金属光泽的金属,具有良好的导电导热性,密度比水小,比煤油大,熔点较低化学性质与非金属单质钠在常温下切开后表面变暗4Na+O2=2Na2O(灰白色)钠在氯气中燃烧,黄色火焰,白烟2Na+Cl2====2NaCl与化合物与水反应,现象浮、游、球、鸣、红2Na+2H2O=2NaOH+H2↑与酸反应,现象与水反应相似,更剧烈,钠先与酸反应,再与水反应与盐溶液反应钠先与水反应,生成NaOH,H2,再考虑NaOH与溶液中的盐反应如钠投入CuSO4溶液中,有气体放出和蓝色沉淀2Na+2H2O+CuSO4===CuOH2↓+Na2SO4+H2↑与某些熔融盐4Na+TiCl4========4NaCl+Ti存在自然界中只能以化合态存在保存煤油或石蜡中,使之隔绝空气和水制取2NaCl熔融====2Na+Cl2↑用途钠的化合物
2、钠钾合金常温为液体,用于快中子反应堆热交换剂
3、作强还原剂
4、作电光源
二、碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较碳酸钠(Na2CO3)碳酸氢钠(NaHCO3)俗名纯碱、苏打小苏打溶解性易溶(同温下,溶解度大于碳酸氢钠)易溶热稳定性稳定2NaHCO3△Na2CO3+CO2↑+H2O碱性碱性(相同浓度时,碳酸钠水溶液的PH比碳酸氢钠的大)碱性与酸盐酸Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑碳酸Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3不能反应与碱NaOH不能反应NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OCaOH2Na2CO3+CaOH2=CaCO3+2NaOH产物与反应物的量有关
三、镁的性质物理性质银白色金属,密度小,熔沸点较低,硬度较小,良好的导电导热性化学性质与O22Mg+O2====2MgO与其他非金属Mg+Cl2====M__l2,3Mg+N2====Mg3N2与氧化物2Mg+CO2====2MgO+C与酸Mg+2HCl=M__l2+H2↑制取M__l2+CaOH2=MgOH2↓+CaCl2MgOH2+2HCl=M__l2+2H2OM__l2•6H2O====M__l2+6H2O↑M__l2熔融=====Mg+Cl2↑
四、侯氏制碱法向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,然后在加压下通入CO2,利用NaHCO3溶解度较小,析出NaHCO3,将析出的NaHCO3晶体煅烧,即得Na2CO3
五、电解质和非电解质电解质非电解质定义溶于水或熔化状态下能导电的化合物溶于水和熔化状态下都不能导电的化合物物质种类大多数酸、碱、盐,部分氧化物大多数有机化合物,CO
2、SO
2、NH3等能否电离能不能实例H2SO
4、NaOH、NaCl、HCl等酒精,蔗糖,CO2,SO3等
六、离子方程式的书写方法写——写出反应的化学方程式;拆——把易溶于水,易电离的物质拆成离子形式删——将不参加反应的离子从方程式两端删去查——检查方程式两端各元素的原子个数和电荷数是否相等专题3从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金学海导航化学研究和应用的一个重要目标就是__和利用自然界中一切可能的物质资源,为人类生存和社会发展提供必要的物质基础本专题以自然界的一些矿物为例,介绍了如何利用化学变化实现物质间的转化,并介绍了这些产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用让我们从科学、技术和社会相互影响的角度,体会化学在综合利用自然资源中的作用1.氧化铝Al2O3典型的两性氧化物,既能溶于强酸,又能溶于强碱Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O用途
(1)耐火材料Al2O3熔点高
(2)冶炼金属铝2.氢氧化铝AlOH3典型的两性氢氧化物,既能溶于强酸,又能溶于强碱 AlOH3+3H+=Al3++3H2O AlOH3+OH-=AlO2-+2H2O Al3+、AlO2-、AlOH3之间的关系可用下式表示 从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式
①Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②NaAlO2+CO2+2H2O=AlOH3+NaHCO3
③2AlOH3=====Al2O3+3H2O
④2Al2O3=====4Al+3O2↑3.硫酸铝钾
(1)明矾化学式KAlSO42·12H2O(十二水合硫酸铝钾),无色晶体,易溶于水
(2)明矾净水原理明矾溶于水发生水解反应,生成AlOH3胶体,吸附水中的杂质,使水澄清4.铝
(1)铝在常温下能很快被氧化,形成致密的氧化膜,因而具有一定的抗腐蚀性
(2)跟酸的反应非氧化性酸2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑强氧化性酸常温下铝遇浓硫酸或浓硝酸,会在铝表面生成致密的氧化膜而发生钝化
(3)跟碱的反应 铝能和强碱溶液反应该反应可理解为铝先和强碱溶液中的水反应生成氢氧化铝,氢氧化铝再和强碱反应生成偏铝酸盐 2Al+6H2O=2AlOH3+3H2↑ AlOH3+NaOH=NaAlO2+2H2O 简写为2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑
(4)与氧化物的反应 铝热反应2Al+Fe2O3====Al2O3+2Fe 2Al+Cr2O3====Al2O3+2Cr特点放出大量热,使生成的金属呈液态本质铝从金属氧化物中夺取氧,表现出很强的还原性应用焊接钢轨和冶炼某些难熔金属(如V、Cr、Mn等)第二单元铁、铜的获取及应用学海导航本单元是在学生已有的一些有关铁和铜知识的基础上,结合氧化还原反应、离子反应、电化学腐蚀等知识进一步学习铁、铜及它们的一些重要化合物的化学性质本节某些内容我们在以前的学习中可能已有所涉猎,但还应通过阅读教材、认真观察教师的演示实验,在增强感性认识的同时积极思考,运用前面学过的理论知识理解有关物质的性质,并对自己的结论进行验证铁、亚铁盐、铁盐之间的关系,是较为重要的“铁三角”关系我们可在借助教材演示实验的帮助下理解该内容,并注意分析三者之间转换的条件
1.炼铁1反应原理在高温下,用还原剂主要是CO把铁从铁矿石里还原出来2原料铁矿石、焦炭、石灰石和空气3设备高炉4生产过程
①还原剂的生成C+O2=====CO2CO2+C=====2CO
②铁矿石还原成铁Fe2O3+3CO=====2Fe+3CO2↑
③除脉石、炉渣的形成CaCO3=====CaO+CO2↑SiO2+CaO=====CaSiO
32.铁的性质1物理性质银白色光泽、密度大,熔沸点高,延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引2化学性质铁是较活泼的金属,常显+
2、+3价,且通常Fe3+比Fe2+稳定
①铁三角(见右图)
②Fe2+与Fe3+离子的检验;1溶液是浅绿色2与KSCN溶液作用不显红色,再滴氯水则变红3加NaOH溶液现象白色沉淀灰绿色红褐色1与无色KSCN溶液作用显红色2溶液显黄色或棕黄色3加入NaOH溶液产生红褐色沉淀3.铜的物理性质铜是一种紫红色的金属,具有良好的导电导热性和延展性4.铜的冶炼1高温冶炼黄铜矿CuFeS2,得粗铜(
99.5%~
99.7%);2电解精炼,得纯度较高的铜(
99.95%~
99.98%)5.金属的腐蚀金属腐蚀的实质金属原子失去电子被氧化而消耗的过程金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀实质金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀其腐蚀过程没有电流产生电化学腐蚀实质不纯金属或合金在电解质溶液中发生化学反应,过程有电流产生习题精练第三单元含硅矿物与信息材料本单元有较多与生产和生活实际相__的内容以及新的科学技术知识,因此在学习硅和二氧化硅性质的同时,注意__生产和生活中常见的物质和现象,了解与我们生活密切相关的硅酸盐产品,以及广泛应用于各领域的含硅材料1.二氧化硅的化学性质1酸性氧化物SiO2是酸性氧化物,是H2SiO3的酸酐,但不溶于水SiO2+CaO======CaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+4HF===SiF4+2H2O2弱氧化性SiO2+2C======Si+2CO2.二氧化硅的用途1SiO2是制造光导纤维的主要原料2石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等3水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等4石英砂常用作制玻璃和建筑材料3.硅酸钠Na2SiO3固体俗称泡花碱,水溶液俗称水玻璃,是无色粘稠的液体,常作粘合剂、防腐剂、耐火材料放置在空气中会变质,发生反应方程式为Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3+Na2CO34.硅酸盐硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,种类很多,结构复杂,常用氧化物的形式来表示组成其表示方式活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水如滑石Mg3Si4O10OH2可表示为3MgO·4SiO2·H2O5.硅酸盐工业简介以含硅物质为原料,经__制得硅酸盐产品的工业称硅酸盐工业主要包括陶瓷工业、水泥工业和玻璃工业,其反应包含复杂的物理、化学变化水泥的原料是黏土和石灰石,在水泥回转窑里高温煅烧后,再加入石膏,磨细玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英,普通玻璃的大致成分为Na2O·CaO·6SiO26.硅的工业制法SiO2+2C======Si+2CO↑Si+2Cl2======SiCl4SiCl4+2H2======Si+4HCl7.硅的主要物理性质晶体硅是灰黑色,有金属光泽,硬而脆的固体,它的结构类似于金刚石,熔沸点较高,是良好的半导体材料TiCl4Ti造纸、制肥皂等快中子反应堆热交换剂熔融电解NaOHK.Na合金食卤Br2MgO富集的方法CaO贝壳焰火,照明弹高温MgOH2M__l2Cl2Mg电解NaHCO3H2ONH
3、CO2食盐饱和食盐水水电解海水日晒KNaCl2Cl2H2Na2CO3△△耐火材料熔融过滤CaCO3通电通电灼烧通电高温高温高温高温高温高温Fe2+Fe3+高温高温高温高温高温。