从海水中提取溴和碘
一、教学目标
1、知道海水提溴的基本原理和主要方法。
2、知道海带提碘的基本原理和实验操作流程。
3、知道几种分离物质的方法
4、认识溴、碘在生产和生活中的重要应用。
5、通过海水提溴和海带提碘的学习，认识生活和生产实际中物质制备和提取的一些过程和方法。认识到海水是人类的宝贵自然资源，培养与大自然友好相处的情感。
二、教学重点
从海水或海产品中提取溴、碘单质的基本原理和方法。
教学难点:
掌握物质分离提纯的方法。
三、教学方法：
通过分析、讲解、对比等方法，让学生进一步学会综合运用知识解决问题。
四、教学过程
1、新课过程
[情境创设]：通过前面的学习我们知道，在海洋中蕴藏着丰富的的资源，我们目前已经掌握了从海洋中提取氯的方法，但海洋还有大量的资源等着我们去开发。虽然在海水中几乎存在所有的常见元素，海水中除了H2O外含量最高、最容易获得的物质是食盐。大多数的元素含量较低。但目前从海水中提取的两类物质已经形成产业。
分析表中数据：
一类是海水中含量较高提取容易的物质如镁、钾等；
另一类是陆地含量极少，只能从海水中提取的物质，如溴、碘等。
(一) 从海水中提取的元素-溴
引言：
溴在科学研究、人们的日常生活及工农业生产中有很多用途 。陆地上溴的储量只占地球上溴的总储量的1%，剩余99% 的溴分布在海洋中。溴在人类日常生活中的用量很大，然而我国溴的年产量仅数千吨，远不能满足需求，因此，需要大力开展海水提溴的研究和开发。
1) 提问溴的用途：学生回答不全面
教师总结：被称为“海洋元素”的溴也被广泛的运用于生产和生活中，它可以用于生产多种药剂，例如熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等等。
2) 介绍提溴方法的发展历史和现状
1) 早在19世纪初，法国化学家就发明了提取溴的传统方法(以中度卤水和苦卤为原料的空气吹出制溴工艺)，这也是目前工业规模海水提溴的惟一成熟方法。
2) 此外，树脂法、溶剂萃取法和空心纤维法提溴新工艺正在研究中。随着新方法的不断出现，人们不仅能从海水中提取溴，还能从天然卤水及制钾母液中获取溴，溴的产量也大大增加了。
3) 我国1967年开始用“空气吹出法”进行海水直接提溴，1968年获得成功。现在青岛、连云港、广西的北海等地相继建立了提溴工厂，进行试验生产。“树脂吸附法”海水提溴也于1972年试验成功。
[学生阅读]
请同学们认真阅读课本P44，了解如何从海水中提取溴单质，思考下列问题。
问题：
1) 海水中溴的浓度比较低，怎么办？ 浓缩
2) 海水中的溴是以什么形态存在的？ Br-
3) 如何从海水中获得单质溴? 氧化、提取
教师归纳：
海水中溴的浓度很低，必须先进行浓缩，我国目前采用从制取食盐的母液中提取溴。海水中的溴是以Br-形态存在，常用氧化剂Cl2将Br-氧化成溴单质。
这样得到的单质溴仍旧在海水中，如何从海水中提取出来呢？从海水中得到的单质溴为粗溴，如何将其精制得到高纯度溴呢？
4) 请同学们自己设计海水提溴的工艺流程方案。
小结：海水中提取溴，一般要经过浓缩、氧化和提取三个步骤。
3.海水提取溴的流程
海水（蒸发浓缩）→苦卤（通入氯气）→Br2（通入热空气或水蒸气）→粗溴→Br-（稀H2SO4）→Br2（通入热空气或水蒸气）→高纯度溴
请同学回答流程图括号内的具体方案。
分析：通入热空气或水蒸气的意义？
溴的沸点比水低，通入热空气或水蒸气可以使它和水蒸气一起蒸发出来。冷凝后得到粗溴。
4.总结海水提溴的步骤
1) 富集：蒸发浓缩，制取海盐所得苦卤中溴离子浓度可达 6g/L。
2) 氧化：通入氯气，使溴离子氧化成单质。Cl2 + 2Br-→ 2Cl- + Br2
3) 提取粗溴：向苦卤中吹入热空气或水蒸气，使溴挥发，冷凝后即得粗溴。
4) 粗溴提纯：Br2 → Br -→ Br2；
通入SO2： Br2+SO2+2H2O → 2HBr+H2SO4 ；
再次用Cl2 氧化，热空气或水蒸气吹，即可制得高纯溴:Cl2 + 2Br -→ 2Cl- + Br2
(二) 从海水中提取的元素-碘
1、 讨论并设计：
1）食盐为什么要加碘？
日常生活中人从食物中摄取的碘不能满足身体的需要，盐中加碘可以补充人体所需要的碘，预防因缺碘而甲状腺肿大，俗称“大脖子病”，预防因缺碘而影响智力发育。
2）从哪里获得碘呢？能否直接从海水中提取？
碘在海水中含量太低,仅有0.06g/L。目前还不能直接从海水中提取碘。海洋植物,如海
带、马尾藻等有吸附碘离子的特殊能力,它们能把海水中的碘富集到是海水中的10万倍以上。所以通常从海带或马尾藻中提取碘。
3）碘元素在海带中的存在方式？
碘化物
4）灼烧干海带得到干海带灰，目的是什么？
使其中的有机物烧成CO2和H2O,留下无机物，同时使碘的有机化合物变成无机的碘化物。
5）设计从海带中提取碘的实验方案。
教师总结：人体中含有一定量的碘元素，通常是30~50mg,，虽然很少，但是对人的身体是否健康却起到了相当重要的作用。人要是缺了碘就会得“大脖子”病，也就是我们所说的甲亢，为了遏制这种病的发生，我们国家已经明文规定要将碘元素加入食盐中，大家不要误以为就是直接将碘单质直接加入食盐中，其实我们加入食盐中的是碘的一种化合物—碘酸钾。碘在地球上的分布与溴相似,地球上的碘元素绝大部分分布在海洋里，但海水中的碘元素的含量比溴还小得多，我们不能象从海水中提取溴一样也通过蒸发浓缩海水、氧化和提取的方法提取碘。海洋中有些植物具有富集碘的能力，如海带，灼烧干的海带能使其中的有机物变为二氧化碳和水，留下的无机物中含有碘化物。
2、海带提碘流程图
主要方程式：Cl2 ＋ 2KI → I2 ＋ 2KCl
3、萃取的原理
萃取——利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同的性质，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。萃取是一种常用的分离物质的方法。
注意：
①用于萃取的溶剂必须与水不相溶。
②用于萃取的溶剂必须与水有较大的溶解度差异。
③萃取方法：用分液漏斗，反复振荡后，静置后，下层从下口先放出，再从上口倒掉上层。
④分离液体与液体用分液漏斗。
4、蒸馏的原理
蒸馏是一种分离方法，它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分先蒸发再冷凝达到分离混合物的方法，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。
优点：不需使用其它试剂,从而保证不会引入新的杂质
5、物质分离的几种方法
1）过滤 过滤是除去溶液中混有不溶于溶剂的杂质的方法。即一种易溶，一种难溶，用过滤法，如NaCl中混有泥沙
2）蒸发和结晶 蒸发是将溶剂气化、使溶液浓缩从而使溶质析出的方法。结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程，可以用来分离和提纯几种可溶性固体但其溶解度随温度的影响不同的混合物。例如用结晶的方法将NaCl和KNO3分离。
3）蒸馏 蒸馏是提纯或分离沸点不同的液体混合物的方法。用蒸馏原理进行多种混合液体的分离，叫分馏。例如将石油蒸馏可以得到煤油、汽油、柴油等等。
4）萃取 利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同的性质，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。
5）加热法 对于固体与固体的混合物：杂质易分解、易升华时，用加热法，如碳酸钠中混有NaHCO3
课堂练习
1、下列物质与其用途相符合的是
①Cl2—做消毒剂 ②AgBr—制胶卷、感光纸 ③AgI—人工降雨 ④碘—预防甲状腺肿大 ⑤淀粉—检验I2的存在 ⑥NaClO—漂白纺织物
A．②③④⑤⑥ B．①②③④⑤ C．②③④⑤ D．全部
2、海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①通入足量Cl2；②将海带焙烧成灰后加水搅拌；③加CCl4振荡；④用分液漏斗分液；⑤过滤。合理的操作顺序是
A．①②③④⑤ B．②⑤①③④ C．①③⑤②④ D．②①③⑤④
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