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以食盐为原料的化工产品


第一课时

海水利用 ?有人比喻在地球这个大水缸里可用的
淡水只有一汤匙。 ?合理节约用水是可持续发展的重要课 题。然而,节水并不能增加淡水的总 量。大量地利用海水自然而然地就成 为21世纪解决淡水缺乏的主要途径。 ?海水利用包括海水直接利用,海水淡 化和海水综合利用,以及海水农业等。

海洋中有哪些宝藏?
1、海洋

拥有140亿亿吨海水,它既是资源, 也是能源,又是水源。 2、鱼类5000多种,虾、蟹、贝、藻几千种。 3、海水是化学元素的宝库,含有80多种元 素,除氢、氧外,氯、钠、镁、硫、钙、 钾、碳、锶(Sr)、溴(Br) 、硼(B)、 氟(F)占99.9%。

4、海水中所含有的元素大部分以盐的形式 存在。整个海洋中,溶解的盐类物质达

5×1016t。如果把这些盐类物质全部提取
出来,均匀地铺在陆地表面,会形成150

米厚的盐层。(其中氯化钠占80%以上) 5、每立方公里的海水,含有37500吨以上
矿物,价值十亿美元。

6、海洋还储存2100万吨镁、137亿吨铁和 钼、50亿吨铀、4亿吨银、500万吨金 和大量的钾、溴、碘等。铀总储量相 当于陆地上铀储量的4500倍。 7、镇海四宝:石油、锰结核,多金属矿 泥,海水提铀。 8、近海石油储量100多亿吨,其他海洋能 源储量约9亿千瓦。

海洋从 “原始猎场”、 “农场” 逐渐成为现今硝烟弥漫的“战

海水中主要元素的含量(除H、O)
元素 锂Li 硼B 钠Na 镁Mg 硫S 氯Cl 钾K 浓度(mg/L) 0.17 4.6 10770 1290 885 19350 380 元素 钴Co 镍Ni 溴Br 铷Rb 锶Sr 钼Mo 银Ag 浓度(mg/L) 0.0005 0.002 67 0.12 8 0.01 0.00004 元素 碘I 铯Cs 钡Ba 金Au 汞Hg 铀U 浓度(mg/L) 0.06 0.0005 0.03 0.000004 0.00003 0.003

钙Ca

400

镉Cd

0.00011

2.1 以食盐为原料的化工产品
一、海水中的主要元素及其含量
海水中含量最多的是什么元素?

首先是 O、H, 其次是 Cl、Na。 1、此外含量较多的有哪些元素? Mg、 S、 Ca、 K 2、海水中含量最多的盐类是什么? 氯化钠

二、食盐在自然界里的存在和用途

1、存在:食盐主要分布在海水、盐湖、盐井和盐矿中。

2、用途:食盐对于人类生活有着极其重要的作用,人必须吃盐 才能进行正常的新陈代谢。人和哺乳动物血清中含盐量高达 0.9%,故生理盐水就是0.9%的食盐溶液。 在历史上很多地方把食盐当作非常珍贵的财产,有的用来最为 重要奖品,有的用它来支付工资。在古代,用盐砖当作通用 货币,用3—5块盐砖可买回一个奴隶。 食盐在工业上用途更大,用量也更大。它是基本化学工业中 的烧碱、 纯碱、盐酸的基本原料,化学生产肥料氯化铵也 离不开它。此外,肥皂、燃料、矿业、皮革制造等方面,食盐 都有着很大的用途。 溶于海水的食盐是非常丰富的,总量约4亿亿吨,如何提取?

海水晒盐

三、海水晒盐
《说文解字》中记载: 古宿沙初作,煮海为盐。
太阳能蒸发法(又称盐田法)
将海水引入盐田,利用日光、风力 方法: 蒸发浓缩海水,使其饱和,并进一 步使食盐结晶出来。

粗盐的主要成分:不溶性泥沙、氯化钠

海水在浓缩过程中析出盐的种类和质量 (单位:g/L)
海水密度(g/ml) CaSO4
1.13 1.20 1.21 1.22 1.26 0.56 0.91 0.05 0.015 0.01 3.26 9.65 2.64 0.004 0.01 0.02 0.008 0.04 0.02 0.04

NaCl

MgCl2

MgSO4

NaBr

1.31

1.40

0.54

0.03

0.06

思考: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 水称为卤水)的密度应控制在什么范围?

考虑到要使杂质的含量较小,而氯化钠的含 量较高,应将海水的密度控制在1.21g/ml- 1.26g/ml

思考:粗盐中食盐约占78%,还含有其它一 些盐类(如MgCl2、MgSO4、KCl、CaCl2等) 和泥沙等难溶性物质。 如何通过除去其中难溶性和可溶性杂质来提 纯粗盐?
通过过滤除去难溶性杂质。

实验目的:

1、将Ca2+、Mg2+、 SO42- 、 K+和不溶物除去。
2、不引入新的杂质,最后得到纯净的NaCl。

目的:

选择适当的试 剂使离子转化 为沉淀,从而 除去。

溶解、 过滤、 蒸发

1、将Ca2+、Mg2+、SO42-、K+和难溶性物质
除去。

2、不引入新的杂质,最后得到纯净的NaCl。

四、粗盐提纯——精制食盐
溶解 过滤 蒸发 思考: 10g粗盐要量取多少毫升的水来溶解? (粗盐中氯化钠的含量约占78%)
氯化钠的溶解度如下表所示: 0 温度(℃) 35.7 溶解度 (g/100gH2O) 10 35.8 20 35.9

常温下粗盐中氯化钠的含量约占78%。10g粗盐中氯化钠 约为7.8克,根据氯化钠在20℃下的溶解度,可知至少需 水21.73克。

思考:过滤操作中要注意什么?

一贴: 滤纸紧贴漏斗内壁。
滤纸的边缘略低于漏斗口; 二低:
滤液低于滤纸边缘。

三靠: 烧杯口紧靠玻璃棒;
玻璃棒轻靠三层滤纸; 漏斗下端管口紧靠烧杯内壁。

思考:蒸发到即将干时, 为什么要停止加热或用 小火加热?
一是为了防止暴沸。 二是为了防止杂质一起析出。

思考:粗盐提纯中几次用到玻璃棒? 每次使用的作用各是什么?
1、搅拌使固体充分溶解; 2、引流; 3、搅拌以防止局部过热引起暴沸。

粗盐
Ca2+、

溶解

粗盐溶液
SO42- 、 K+

Mg2+、

CaCO3

Mg(OH)2

BaSO4

Na2CO3

NaOH

BaCl2

粗食盐

溶解

粗盐溶液

加过量的( BaCl2)溶液

Ca2+、Mg2+、 SO42- 、 K+

沉淀(BaSO4)
加过量的(NaOH )溶液

沉淀〔Mg(OH)2〕 滤液

滤液
沉淀(BaCO3 滤液

(Na2CO3) 加过量的 溶液

CaCO3)

过滤

NaCl

少量水 洗涤晶体

(HCl) 过量 溶液 加热、蒸发、结晶

(注:不能蒸发干)

1、为什么BaCl2,Na2CO3要略微过 量,如何控制过量程度? 2、为了除尽碳酸根离子,怎样控 制盐酸的用量? 3、原食盐溶液中的K+跟上述沉淀 剂都不起反应,仍留在溶液中, 最后怎样得到纯净的氯化钠?

讨论

结晶
利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度 1、原理: 不同,可以使被提纯物质从过饱和溶液 中析出。而让杂质全部或大部分仍留在 溶液中,从而达到提纯的目的。

蒸发结晶
2、结晶方法:

冷却结晶

蒸发结晶
具体操作: 通过蒸发或气化,减少一部分溶剂 使溶液达到饱和而析出晶体。 此法主要用于溶解度随温度改变 适用物质: 而变化不大的物质。 (如氯化钠)

冷却结晶
通过降低温度,使溶液冷却达到饱 具体操作: 和而析出晶体。重结晶指的是重复 冷却结晶。
此法主要用于溶解 适用物质: 度随温度下降而明 显变小的物质。 (如硝酸钾)
S
KNO3

NaCl

T
返回

1、为什么10g粗盐要量取30mL左右水来溶解?

2、过滤操作中要注意些什么?
3、为何不能蒸发干? 4、为何要用少量水洗涤晶体? 5、玻璃棒共用了几次?作用分别是什么? 6、为什么粗盐容易潮解?

第 二 课 时

粗食盐

溶解

食盐溶液

加过量的( BaCl2)溶液 过滤 沉淀

沉淀 加过量的( Na2CO3)溶液

滤液

过滤

滤液

加过量的(

HCl

) NaCl

加热、蒸发、结晶

四、中国现代化工之母——氯碱工业

我国氯碱工业的发展
我国最早的氯碱工厂是吴蕴初先生创办的在 1930年投产的上海天原电化厂(现上海天原化工厂 的前身),日产烧碱2t。到1949年解放时,全国只 有少数几家氯碱厂,烧碱年产量仅1.5万吨,氯碱 产品只有盐酸、液氯、漂白粉等几种。 近年来,我国的氯碱工业在各方面都得到很大 发展。到1990年,烧碱产量达331万吨,仅次于美 国和日本,位于世界第三位。2000年,烧碱年产量 将达540万吨,其中用离子膜电解法生产的达180万 吨,占33.3%。

四、中国现代化工之母——氯碱工业
我们的实验 —— 电解饱和食盐水

1.电解饱和食盐水

【演示实验】
① 现象:两极都有气泡放出。 阳极: 氯气—— 使湿润的淀粉 碘化钾试纸变蓝 阴极: 氢气—— 能燃烧或爆鸣
OH 阴极区: NaOH—— Cl阴极周围的溶液使酚酞变红。

Na+

H+
-

② 氯碱工业的基本反应原理
2NaCl + 2H2O
通电



2NaOH + H2↑+ Cl2↑
阴极区 阴极 阳极

如何将实验原理应用于实际生

产,采用何种设备?

隔膜电解法
利用多孔渗透性材料作 为电解槽内的隔层,以分隔 阳极产物和阴极产物的电解 方法。氯碱工业利用隔膜电 解槽电解食盐水溶液生产烧 碱、氯气和氢气。

离子膜电解法
是利用阳离子交换膜 将单元电解槽分隔为 阳极室和阴极室,使 电解产品分开的方法。

五、重要的化工基本原料
1. 氢氧化钠(俗称火碱、烧碱、苛性钠) 有强腐蚀性,万一沾到皮肤上,立 即用水冲洗,后用2%硼酸洗涤 (1)实验室制法 Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3↓+ 2NaOH

(2)工业制法

饱和食盐水电解后,溶液中主要含两种溶质: NaCl和NaOH,怎样从该溶液中分离出产品NaOH固体? 温度 10? C 35.8 98 20? C 35.9 109 30? C 36.1 119 40? C 36.4 129 60? C 37.1 174

S(NaCl)
[g/100g水]

S(NaOH)
[g/100g水]

(2)物理性质: 白色固体,极易溶解于水,
并放出大量的热。氢氧化钠固体易潮解, 有强吸水性,可用于干燥气体。(与生石灰 按一定比例熔和制成碱石灰)。

练习
下列哪些气体可用氢氧化钠固体干燥? H2、Cl2、O2、HCl、SO2、 NH3、 √ √ √ CO2、H2S

写出NaOH、Ba(OH)2、HCl、H2SO4的电离方程式 NaOH → Na+ + OHBa(OH)2 →Ba 2 ++2OHHCl → H+ + ClH2SO4 → 2H+ + SO4 2(有碱的通性)

(有酸的通性)

电离方程式中,阳离子带的正电荷总数 和阴离子带的负电荷总数的绝对值相同.

(3)化学性质:

具有碱的通性

[1] 与酸碱指示剂反应

[2]与酸反应 [3] 与酸性氧化物反应

2NaOH + SiO2 →Na2SiO3 + H2O
[4] 与盐反应

(4)保存:密封保存在塑料瓶。 短期可保存在玻璃瓶中,必须 使用橡皮塞。

(5)用途:是重要的化工原料,在造纸、
制皂、纺织、印染、精炼石 油等工业上都有广泛的用途。

五、重要的化工基本原料
2.盐酸 (1)工业制法:

工业制取氯化氢
2NaCl ? 2H 2 O ??? 2NaOH ? H 2 ? ? Cl 2 ? ?
通电

H 2 ? Cl 2 ??? 2HCl ?
点燃

工业上常用氯气在氢气中燃烧的方法来制取氯化氢 气体,HCl气体冷却后被水吸收成为氢氯酸,俗称

盐酸。

有毒的氯气在过量的 氢气包围中燃烧,使 氯气充分反应,防止 了对空气的污染。
在生产上,往往采用 使用一种过量的原料 而使有害的或价格较 昂贵的原料充分反应。

(2)氯化氢的物理性质:
氯化氢是无色有刺激性气味的气体,
36.5 =1.63g/L 密度比空气大 ( ρ= 22.4 D空气 = 36.5 =1.26 ), 29

极易溶解于水( 0℃时,1体积水 约溶解500体积氯化氢)。

氯化氢在空气中易形成白雾——盐酸的酸雾,

喷泉实验
石蕊试液喷入烧瓶后,为什么会变红? 有盐酸生成 烧杯中的溶液为什么会喷入烧瓶? 烧瓶内压强减小

为什么烧瓶内外的压强相差很大,氯化氢哪里去了? 氯化氢溶解在水里 为什么烧瓶内最终仍有少量气体? 氯化氢中混有空气 什么情况下烧瓶中会充满液体? 怎样才能使喷泉实验做得成功? 氯化氢很纯 烧瓶要干燥,气密 性好, 充满氯化氢气 体。

(3)盐酸的物理性质:
氯化氢的水溶液叫盐酸,纯净的盐酸是无色 液体,工业盐酸含Fe3+而呈黄色。常用的浓盐 酸浓度为37%,密度为1.19g/cm3,有腐蚀性、 挥发性和刺激性气味。

(4)盐酸的化学性质:
①具有酸的通性 (与碱、碱性氧化物、
盐、金属、酸碱指示剂的反应)。

HCl → ②盐酸的特性(Cl-): AgNO3 + HCl → AgCl↓+ HNO3

H+ +

Cl

讨论: 盐酸和氯化氢的性质有何区别?
氯化氢
颜色、状态 无色有刺激性气味的气体

盐酸
无色液体,氯化氢的水溶液

石蕊试纸
构成

不能使干燥的石蕊试纸变红 能使干燥的石蕊试纸变红

热稳定性
溶解性

纯净物,只含有HCl分子 对热稳定,温度高于 1000℃开始分解 溶解度大(1:500)

混合物,含H2O、H+、Cl化学性质很活泼,有酸 的通性,是一种强酸 能和水以任意比混合

清除金属表面的氧化物,制 (5)盐酸的用途: 氯化物、塑料、染料、橡胶、药剂等。

讨论:
1、如改用CO2代替氯化氢,其余不变,能否 进行喷泉实验?为何?如把水改成 NaOH 溶液,能进行喷泉实验?

2、如何用一个简易实验证明氯化氢气体 极易溶于水?
3、求喷泉实验后所得盐酸的物质的量浓 度。若水未充满烧瓶,结果是否相同? V 22.4 V 1 = 22.4 = 0.045mol/L

C=

练习
求标准状况下,1∶500溶于水所得盐酸的c%(列 出计算式)。能否求物质的量浓度?为何? 500 22.4 ×36.5 × 100% HCl% = 500 ×36.5 + 1000 22.4

常见气体的水溶性
HCl
体积比 1∶500
水溶性 极易溶于水

Cl2
1∶2

CO2
1∶1

O2
1∶0.03

H2

能溶于水

不易溶于水 难溶于水


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