新教材2023年高中化学第8章化学与可持续发展实验活动与科学探究课件新人教版必修第二册

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第八章　化学与可持续发展实验活动与科学探究一、经典实验观摩领悟实验活动——铝热反应1．铝热反应中利用了铝的哪些性质？提示：还原性、反应放出大量的热及铝的熔点低。2．金属铝可用于还原哪些金属？能否利用铝热反应冶炼镁？提示：能冶炼活动性比铝差的难熔金属。不能利用铝热反应冶炼镁，原因是Mg比Al活泼。3．什么是铝热剂？镁条和KClO3的作用是什么？提示：铝热剂是铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。镁条和KClO3的作用分别是引燃剂、助燃剂。4．引发铝热反应的操作是什么？提示：在铝热剂上放KClO3，插上镁条并将镁条点燃。5．铝热反应有何应用？提示：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。二、鲁科版新教材章末“微项目”探究体验微项目——海带提碘与海水提溴(体验元素性质递变规律的实际应用)项目学习目标1．通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计，建立真实复杂系统中物质富集、分离、提取的基本思路。2．通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计，体会元素周期律、元素周期表在分析、解决实际问题中的价值。一、海带提碘1．碘单质是紫黑色固体，微溶于水，易溶于四氯化碳，易升华。自然界中没有游离态的碘。碘元素以碘化物的形式在海带、紫菜等藻类植物中有富集。其中海带产量高、价格低，常用作提取碘单质的原料。2．分离和提纯物质常用的方法有：过滤法、萃取法、升华法和化学转化法等。萃取法是利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同，用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法，使用的仪器为分液漏斗。3．海带提碘(1)实验用品①仪器：瓷坩埚(或铁坩埚)、坩埚钳、酒精灯、托盘天平、泥三角、100 mL烧杯(2只)、铁架台(带铁圈)、玻璃棒、漏斗、滤纸、试管、分液漏斗、剪刀、火柴。②试剂：氯水(新制)、1%淀粉溶液、四氯化碳、干海带。(2)实验装置(3)操作过程1．海带中提取碘的基本化学原理是什么？除了上述实验中用氯水作氧化剂外，还可以用其他试剂作氧化剂吗？提示：原理：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。除氯水外，还可以选择双氧水、高锰酸钾、溴水等氧化性大于碘单质的试剂作氧化剂，但是实验室很少使用双氧水或高锰酸钾，究其原因：①H2O2价格相对较贵；②双氧水的量不容易控制，容易过量：5H2O2＋I2===2HIO3＋4H2O，而高锰酸钾做氧化剂因为颜色较深，不便于后期的观察和提纯，所以实验室一般选择的是氯水。2．实验中将海带灼烧成灰的作用是什么？提示：通过灼烧将海带中的碘元素转化为溶于水的I－，从而便于后续的溶解除杂等分离操作。3．如何检验滤液中含有I－？在检验滤液中的微量I－时，能不能先加氯水，再加淀粉溶液检验？提示：用试管取少量滤液，加2滴淀粉溶液，再逐滴加入氯水，若观察到试管内溶液变蓝，说明滤液中有I－。不能先加氯水，因为过量的氯水会把单质碘氧化成无色的碘酸：I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl，若后加淀粉溶液会无法准确的判定氯水什么时候将I－完全氧化为I2。4．用分液漏斗来进行萃取或分液时要注意些什么？提示：分液漏斗内加入的液体量不能超过容积的3/4。分液漏斗不能加热。5．为什么能用四氯化碳来萃取碘水中的碘，其作用是什么？提示：四氯化碳和水互不相溶，且碘在四氯化碳中的溶解度比在水中的溶解度大很多，其作用是萃取提纯碘单质。6．如何从碘的四氯化碳溶液中提取碘单质？提示：反萃取法：利用化学转化法将富集在四氯化碳中的碘单质重新富集在水中的方法。具体步骤是：也可用蒸馏法：利用碘(沸点184.4 ℃)和四氯化碳(沸点76.8 ℃)的沸点不同，通过加热和冷凝的方法将碘和四氯化碳分离。二、海水提溴1．溴是海水中重要的非金属元素，地球上99%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以人们也把溴称为“海洋元素”。苦卤(海水晒盐后得到的母液)中Br－的含量高，因此常用作提取溴单质的主要原料。2．溴单质在常温、常压下是有挥发性的深红棕色液体，有刺激性气味；可溶于水，易溶于乙醇、四氯化碳等。少量的溴单质可以用水封法保存。3．海水提溴的流程设计1．每升海水中溴的含量是0.067 g，海水中溴元素的浓度比较低，怎么办？提示：海水浓缩晒盐后的苦卤中Br－的含量高，可用于进行溴的提取。2．如何将海水中的Br－转变为溴单质？提示：海水提溴中常选用氯气作为氧化剂。发生反应：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。3．海水呈碱性，在通氯气前应对海水做怎样的处理？如果直接通氯气会怎样呢？提示：在通入氯气之前需要用硫酸酸化，否则通入氯气后氯气会和溶液中的氢氧根反应(Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O)，从而造成氯气损耗，原料利用率下降。4．得到的单质溴仍然溶解在海水中，如何将溴从海水中提取出来呢？提示：利用溴的挥发性，常采用通入热空气或水蒸气吹出的方法，将溴从海水中分离出来。5．溴的沸点是58.78 ℃，吹出溴蒸气时，往往将出口温度控制在70～80 ℃，这样做的目的是什么？温度过高或过低会有什么影响？提示：为了使溴蒸气尽可能的蒸出。温度过低，不能让溴充分地挥发，降低产率。温度过高，大量的水蒸气也随溴一起挥发，产品的纯度下降。6．为什么不直接用含溴的海水进行蒸馏得到液溴，而要经过“空气吹出，SO2吸收、氯化”？提示：①氯化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，耗时耗能，成本高。②“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程。