【精选】沪科版化学高一上2.1《以食盐为原料的化工产品》学案-化

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以食盐为原料的化工产品

I.相关知识回顾

1.化学基本概念和基本理论 （1）原子结构示意图和电子式

（2）无机物的分类：单质、酸、碱、盐、氧化物 2.化学实验技能

氧气、氢气、二氧化碳等实验室制法

制取氧气选取用图（1）装置，制取氢气选用图（2）装置，制取二氧化碳选用图（3）装置 3.化学反应的类型

从化学反应的形式分类：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应 从化合价变化分类：氧化—还原反应，非氧化—还原反应 II新知识点 一、海水晒盐

1.食盐在自然界里的存在形式

食盐主要分布在海水、盐湖、盐井和盐矿中。

海水中含量最多的矿物质是食盐.我国是海水晒盐产量最多的国家。世界原盐产量中，海眼只占20%多一点，80%左右是用工业化工方法生产的矿盐。而我国产海盐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

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。随着溶剂的量的不断减少，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。而其他杂质由于含量远远少于食盐，故它们大部分仍留在溶液中。具体步骤是:①海水引入盐田——②利用日光、风力蒸发、浓缩海水，使其达到饱和——③使食盐结晶出来。

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”。在制卤的流程中，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，再从中提取镁盐和钾盐等其他矿物质。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%，目前医学上使用的生理盐水就是浓度为0.9%的食盐溶液。人必须吃盐才能进行正常的新城代谢。

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

4.粗盐提纯的实验室方法

探究：设计一个提纯粗盐的食盐方案。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、可溶性的其他盐等杂质。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，可除去其他可溶性盐。

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：

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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35g／100g水，故每溶解10g食盐需加入30mL左右的水。

②过滤操作中要注意：一角（漏斗要与滤纸的角度吻合）、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。

④要用少量水洗涤得到精盐。这是因为得到的精盐中可能含有像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。 思考题

-2+2+

如何除去食盐中的泥沙、SO4、Ca和Mg等杂质？

先将此食盐溶解，依次加入稍过量的BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液，待完全反应后过滤，在得到的滤液中加入稍过量的盐酸，最后蒸发得到纯净的固定食盐。

想一想：如果用BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液和盐酸除去上述杂质离子，加入试剂的正确顺序还有哪些可能？

为什么食盐容易潮解？

纯净的食盐在空气中不潮解。粗盐中含有氯化镁、氯化钙等杂质，由于氯化镁、氯化钙等易吸收空气中的水分，因而在潮湿的空气中，粗盐容易潮解。

二、中国现代化工之母——氯碱工业

氯碱工业是指生产氯气和烧碱。其方法是电解饱和食盐水。 探究：电解饱和食盐水的原理

电解饱和食盐水的原理可用有图表示：

按右图装置进行电解，我们会看到如下现象：

饱和的食盐水（滴有酚酞）

① 在阴极附近容易变红； ② 阴极和阳极分别产生气体。

我们已经知道，溶液遇酚酞变红表明有碱性物质生成，根据溶液中存在的元素分析，生成的碱性物质应该是氢氧化钠。阴极和阳极分别产生气体，它们可能是氢气、氧气或氯气。 那么，如何知道阴、阳两极产生的何种气体呢？ ⑴理论推理

溶液中存在的阴离子是氯离子和氢氧根离子，由异性相吸原理可知，它们在直流电的作用下移向阳极，因此阳极产生的气体可能是氯气、氧气或由氯气和氧气组成的混合气体。

溶液中存在的阳离子是钠离子和氢离子，由异性相吸原理可知，它们在直流电的作用下移向阴极，由于钠是金属，不可能存在于气体中，因此阴极产生的气体应该是氢气。

如果阴极产生的气体是氢气的结论正确的，那么在阴极附近氢离子大量减少，必然导致该极附近氢氧根离子大量增加，使该电极附近的溶液呈碱性。这已推断与上述阴极附近溶液遇酚酞变红的事实完全吻合。 ⑵实验检验

检验氢气的方法通常用爆鸣法。用小试管收集阴极产生的气体，移近火焰，如产生尖锐的爆鸣声，表明阴极产生的气体确实氢气。

检验氯气通常用湿润的碘化钾-淀粉试纸。用湿润的碘化钾-淀粉试纸检验阳极产生的气体，如该试纸变蓝，表明阳极生成的气体是氯气的成分。

检验氧气通常用带火星的小木条。用小试管收集阳极产生的气体，用带火星的小木条插入到该试管内，如带火星的木条复燃，则阳极生成的气体中含有较多的氧气。

本试验中，经检验，阴极产生的气体是氢气，阳极产生的气体是氯气。

实验事实告诉我们，电解饱和的食盐水时，阴极产生的气体是氢气，阳极产生的气体是氯气，生成的氢氧化钠主要集中在阴极附近。

电解饱和食盐水的方程式如下：

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直流电

2NaCl + 2H2O————2NaOH + H2↑ + Cl2↑ ↓ ↓ 阴极 阳极

在工业上，电解饱和的食盐水时电解槽内设有隔膜，以避免阴、阳两极的产物发生反应。 思考题：

仔细观察电解饱和食盐水的实验，发现阴极上逸出气泡比阳极上逸出气泡快，为什么？ 解答：

因为阴极上产生的气体是氢气，阳极上产生的气体是氯气，由于氢气与氯气在水中溶解度是不同的（氯气能溶于谁，在通常情况下，1体积的水能溶解约2体积氯气，而氢气难溶于水），且氯气还能与水、氢氧化钠等反应，，故阳极上逸出气体的速率要慢一些。

按上图电解一段时间后，在阴极附近会出现浑浊，为什么？ 解答：

2+2+

由于精制的食盐中仍含有少量的Ca、Mg等杂质离子，电解饱和食盐水一段时间后，随着溶液中阴极附近氢氧根离子浓度的增大，氢氧根离子易与这些离子结合成氢氧化物沉淀，所以阴极出现浑浊。 三、重要的化工基本原料——盐酸和烧碱 1.盐酸

概念：氯化氢的水溶液称盐酸（氢氯酸）。盐酸是一种易挥发性的酸。 酸的定义：在水溶液中电离出的阳离子全部是氢离子的物质。

工业制盐酸原理：氯气在过量的氢气中燃烧生成氯化氢气体，氯化氢气体冷却后被水吸收即得盐酸。

点燃

H2 + Cl2 2HCl （苍白色火焰）

① 氯气有毒，被过量的氢气所包围，使氯气得到充分反应，防止了对空气的污染; ② 制取氯气的成本较昂贵，不宜浪费。 2、盐酸

①浓盐酸是无色、极易挥发的液体。 ②是一元强酸，具有酸的通性。

+ —

HCl → H+ Cl ③电离方程式

Ⅰ、表示酸、碱、盐在溶液中或熔融状态下电离成自由移动的离子的式子。 Ⅱ、书写电离方程式应注意的原则： a．原子个数守恒；

b．阴阳离子所带的电荷总数相等。

思考：不同的酸都是具有酸性，酸性是指哪些微粒的性质？

+

解析：所谓酸性是指H离子所具有的性质，主要指下面五点： ①使酸碱指示剂变色；

②与活泼金属反应生成氢气；

③与某些金属氧化物反应生成盐和水； ④与碱反应生成盐和水；

⑤与某些盐反应生成另一种酸和另一种盐； 思考题：

仔细观察工业上合成氯化氢的合成塔示意图，氢气在外面，氯气在内管，为什么？ 解析：

氯气是一种重要的化工原理，但又是一种有毒气体。因此，工业上不仅要使氯气充分利用，又不能让它逸散到空气中污染环境。氯气在内管，氢气在外管，使氯气在过量氢气包围下燃烧，既保证氯气充分转化为氯化氢，又不污染空气。

+-

如何证明盐酸中存在H和Cl？

+-解析：证明H的最常用方法是用酸碱指示剂，证明Cl的常用方法是用AgNO3溶液。

在两支洁净的试管内分别注入2ml盐酸，一支试管中加入2~3滴紫色石蕊试液，看溶液是否变红色，若呈红

+

色，表明溶液中存在较多的H；另一支试管中加入数滴的AgNO3溶液，观察是否产生白色沉淀，若有白色沉

-淀，即证明有Cl存在。

为什么能用氯化氢气体做喷泉实验？

氯化氢气体极易溶于水。当做喷泉实验时，用胶头滴管注入少量的水到盛满氯化氢的烧瓶中，烧瓶内的氯化氢迅速溶解于这些水中，使瓶内的压强迅速减小，因而把大烧杯中的水“吸”上来。 2.烧碱 氢氧化钠

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①俗称：烧碱、火碱、苛性钠——具有极强的腐蚀性 ②白色固体，极易溶于水；

中性气体：H2、O2等 ③易潮解—— 可用做干燥剂

碱性气体：NH3

+ —

④具有碱的通性： NaOH → Na+ OH⑤氢氧化钠的用途：重要的化工原料。在纺织、印染、造纸、石油精练等均有广泛应用 烧碱的电离方程式如下：

+ -

NaOH——>Na+ OH

-碱的定义：在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子（OH）的物质 思考：

碱有哪些通性？

-解析：碱的通性是指OH离子的性质，主要指下述四点： ①使酸碱指示剂变色；

②与酸性氧化物反应生成盐和水； ③与酸反应生成盐和水；

④与某些盐反应生成另一种碱和另一种盐；

烧碱的用途：烧碱是一种极其重要的化工产品，用于造纸、制皂、精炼石油、印染、纺织等工业。

我国目前生产烧碱的主要方法是电解饱和食盐水。此外，苛化法也是一种生成烧碱的方法，此法用碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙（可重复使用）和烧碱。 Ca(OH) 2 + Na2CO3— ———> CaCO3 ↓ + NaOH 四、实验与设计

探究：实验室里是怎样制取氯化氢气体的？

氯化氢物理性质①无色有刺激性气味的气体；密度比空气大；②极易溶于水。 思考：写出你学过的得到氯化氢的化学方程式。 我们学习到的能生成HCl的方法主要有： 光或者点燃 ①H2 + Cl2 ——> 2HCl

②H2SO4（稀）+ BaCl2———>BaSO4↓+2HCl 推测上述方法在实验室制取气体的可行性。

①中所用的反应物是气体。实验室制取气体时，所用的反应物不会选择气体的。因为现成的气体反应物在实验室里是没有的，你要用这种方法制取气体，就必须先制取反应物气体。这样，制取气体就显得太繁了。

②中得到的不是氯化氢气体而是稀盐酸。从稀盐酸中得到氯化氢。是需要较多的能源，且得到的氯化氢含有较多的水分。因而实际制取氯化氢时不会采用。 实验室制取氯化氢通常用如下反应：

③NaCl+ H2SO4（浓）———>NaHSO4 + HCl ↑ 试根据已知的化学方程式设计制取氯化氢的装置。

（1）.学习到的制取气体的发生装置汇总如下：

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思考：

当制取氯化氢的反应进行中，用上述装置中的分液漏斗不易将盐酸滴入反应的圆底烧瓶中，你认为应该做怎么样的改进?

解析：上述装置中，当反应正在进行时，由于烧瓶内有大量氯化氢生成，气体压强很大，故分液漏斗中的液体不易滴下。如果在分液漏斗的下端接上一支细玻璃管，或在圆底烧瓶的上口接上一支导管，幷与分液漏斗的上口连接，使产生的压强将分液漏斗中的液体压下去，都能使分液漏斗中的液体顺利地滴入圆底烧瓶中。（见图）

(2)净化装置。

气体的净化是指除去杂质气体和水蒸气。选用净化装置是根据净化所用试剂的状态和反应的条件决定。 ①选用试剂是液体，不加热——洗气瓶

如除去CO2中的HCl（用饱和的碳酸钠溶液），H2中的水蒸气（用浓硫酸）等 ②用试剂是固体，不加热——干燥管或U型管

选用的试剂常用碱石灰、无水氯化钙（不嫩干燥NH3）、五氧化二磷等。 ③选用的试剂是固体，需要加热——石英玻璃管 如除去N2中的O2，CO2中的CO等。 常用的净化装置如下：

（3）收集装置

收集气体的方法有排空气法和排液法。

不与空气反应，密度比空气密度大——向上排空气法。 排空气法

不与空气反应，密度比空气密度小——向下排空气法 与空气密度相近的气体一般不用排空气法

排水法：气体难溶于水，且不与发生反应 排液法

拍溶液法：气体能溶于水，但难溶于某溶液中如用排饱和食盐水法收集Cl2,用排饱和碳酸氢钠溶液收集CO2

思考：

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右图所示的装置，怎样通入气体时是向上排空气集气法，怎样通入气体时是向下排空气集气法，怎样改动时即为排液集气法？

解析：

向下排空气法是b口通入气体；向上排空气法是a口通入气体；排液法必须将该瓶内盛满液体。作上述改动后，当气体从a口进入时，很难将瓶内的液体排出来，故应当让气体从b口进入。

（4）.尾气处理装置

①易被溶液吸收：用溶液吸收（酸性气体一般用氢氧化钠溶液吸收，如Cl2、H2S） ②不易被溶液吸收：用燃烧法； 思考：

氯化氢气体极易溶于水，用水吸收时往往会发生倒吸现象。下列装置中，有哪些能有效防止氯化氢气体吸收时倒吸现象的发生？

解析：

图（A）中，氯化氢气体溶于水后，引起倒流的水进入到反应发生器中，故会发生倒吸。

图（B）中，当烧杯里的水吸上去时，达不到漏斗的颈部，若液体继续进入漏斗中，漏斗口将脱离烧杯中的液面，由于重力的作用，水又进去烧杯中，故烧杯中的水不能倒流入反应发生器（注意：漏斗口不能伸入水面较下的位置）。

图（C）中，一旦小试管中的液体倒吸，将进入空的广口瓶中，该广口瓶阻止了液体进一步倒流，化学上将它称作为安全瓶，液体不会流入到反应发生器中。 图（D）中，U形管比较粗，水很难倒流。

图（E）中，长颈漏斗的作用与图（B）中倒置的漏斗的作用相同。液体进去长颈漏斗的球体后，不会再继续倒吸过去。

图（F）中CCl4是一种密度比水大，且不容于水的液体，氯化氢气体难溶于其中。当氯化氢气体进入CCl4后，迅速扩散到水中，达到吸收氯化氢的目的。又由于氯化氢难溶于CCl4，因此不会发生倒吸现象。 归纳：

防倒吸的方法 ⑴切断法

将倒吸赖以产生的系统切断法。如实验室里制取氧气用排水法收集时，当反应结束时，先将水槽中的导气管移出水面，再停止加热。 ⑵间接法

利用气体溶解度的关系，将导气管插入该气体难溶解的液体中，再让气体进入易溶解的液体中。如将氯化氢气体的吸收，在烧杯中加入CCl4和水的混合物，然后将导管插入CCl4层的液体中。 ⑶化解法

在可能发生倒吸的源头用特殊装置化解倒吸。如让导气管稍离液面或在接近液面处的导管中连接一个具有充分蓄液能力的仪器（如干燥管、漏斗等） ）安全瓶法

当倒吸发生时，倒吸的液体被预先设置的蓄液仪器贮存，从而达到保护受热的气体发生装置。 《以食盐为原料的化工产品》练习 一、选择题

1、海水中含量最多的离子是 （ ） A、钠离子 B、氯离子 C、钙离子 D、镁离子 2、除去KCl溶液中少量的K2SO4，加入试剂和顺序均正确的是

A.过量BaCl2—过量K2CO3—HCl B. 过量Ba(NO3)2—过量K2CO3—HCl C.过量BaCl2—过量Na2CO3—HCl D. 过量Ba(NO3)2—过量Na2CO3—HCl

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