立志当早，存高远
铀的提取
一、“分散元素”——铀
铀矿物具有放射性和荧光性两大特性。此外四价铀矿物和六价铀矿物具有不同特征色泽，四价铀多呈黑色、灰黑色；六价铀矿物颜色十分鲜艳。
几种铀矿石
铀在地壳中平均含量为2.5×10-6，总埋藏量虽然比金、银、水银还要多，但是铀在地下的埋藏十分分散，被称做“分散元素”。并且，铀的化学性质很活泼，喜欢和其他元素合道，形成复合矿，已发现的铀矿物约有近200 种，铀矿的特点是品位低、矿体分散、规模小，找到高品位的铀矿相当不容易，品位高于万分之五就有开采价值。
铀矿的开采，过去主要用地下开采或露天开采。找矿、采矿和选矿，都会产生很多的废矿渣石。一般，挖出1 吨铀矿石往往拿不到1 千克铀。还有，铀衰变的子体镭和氡，是高毒性的放射性核素，必须做好防护工作。我国对治理废渣石，总结了“拦、护、填、封、疏、盖、植”七字治理方法，有效减少了空气中氡的析出率和水中铀和镭的浓度。
二、地浸办法好
近年来开发的地浸法，对砂岩型铀矿，不必将铀矿石挖出来，省去运输、磨碎矿石等许多工序，只要打几口井，往地下注酸（或碱）液，在地下把铀溶解出来。然后，将铀矿浆从地下抽上来，直接输运到水冶厂去加工。这样，把采矿、选矿和水冶连成一体，不会产生很多污染环境的废石和尾矿砂。地浸确实是个好办法，但是，目前找到适用于地浸的铀矿床还不算多。
除了地浸外，还有堆浸法、原地爆破浸出法、细菌浸出法等。堆浸法就是把
静电纺丝法制备海水提铀用纳米纤维吸附材料及其性能研究 偕胺肟基对铀酰离子具有很强的络合能力及较高的选择性，是良好的铀酰离子吸附官能团，而通过偕胺肟基改性的高分子纤维吸附材料具有较高的吸附选择性、良好的机械性能、适宜自然海域现场吸附作业等优点，是目前海水提铀用吸附材料研究的热点。降低纤维尺寸能够有效提高材料的比表面积进而提升材料的 吸附性能，因此本论文的研究重点在于制备纳米级纤维吸附材料以使其兼具纤维 材料良好的机械性能及纳米材料较大的比表面积。 本论文通过静电纺丝的方法制备新型海水提铀用偕胺肟基纳米纤维吸附材 料，并进一步构建了含二元配位体系的纳米纤维吸附材料。主要研究了静电纺丝得到的纳米纤维吸附材料的机械性能，吸附性能及二元配位体系的铀酰离子协同吸附效应。 具体研究内容包括以下三个方面：利用静电纺丝-混溶法将聚丙烯腈（Polyacrylonitrile, PAN）的偕肟胺化产物——偕胺肟化聚丙烯腈（Polyamidoxime, PAO）与低分子量的交联剂——聚乙二醇二丙烯酸酯（Polyethylene glycol diacrylate, PGDA）的混合溶液纺丝成纳米尺度的纤维毡，再经辐射交联处理，得到具有一定力学强度的偕胺肟基纳米纤维吸附材料。BET测试结果显示，该材料的比表面积远大于偕胺肟基改性的聚乙烯无纺布。 铀酰离子的吸附结果也表明，该材料的吸附性能明显大于偕胺肟基聚乙烯无纺布的吸附性能。说明通过静电纺丝法制得纳米级纤维，可有效增大材料的比表面积，进而增强材料的吸附性能。 研究证明，低分子量的交联剂的引入能够增强PAO基材的机械性能，但效果有限。而PAO的相容性较差，难以与其他高分子混溶，利用混溶-静电纺丝法制
专题二 从海水中提取的化学物质 第一单元 氯 溴 碘及其化合物（第一课时） 知识导航 本课时学习的主要内容有： 1．海水的成分 2．氯气的工业生产原理 3．氯气的实验室制法 一、海水的介绍 1．海水中氯化物含量由高到低的顺序： 2．海洋元素： 3．海水晒盐的过程： 4．NaCl 的用途： 二．氯气的生产原理 1．氯气的工业制法（P 39：实验图2—2） 工业上制取氯气大多采用 的方法，以此为基础的工业称 为 ，它是化学工业的一 个重要支柱。 （1）工业上制取氯气的实验原理： 。 （2）工业上制取氯气的实验原料： 。 （3）工业上装置设备： 。 （4）离子交换膜的作用： a 。 ， b 、 。 （4）阴极的产物为： 和 ；阳极的产 物为： 。 2．氯气的实验室制法（P 40：实验图2—4） （1）原理： （2）装置： （3）收集方法： （4）检验（验满）方法： （5）除杂： （6）尾气处理： （7）实验室制法中的需注意的问题： 。 巩固练习 1．检验氯化氢气体中是否混有Cl 2 ,可采用的方法是 （ ）。 A ．用干燥的蓝色石蕊试纸 B ．用干燥有色布条 C ．将气体通入硝酸银溶液 D ．用湿润的淀粉碘化钾试纸 2．实验室用下列两种方法制取Cl 2，所得Cl 2的质量 （ ）。 b
①用含HCl 146g的盐酸与足量的MnO2固体反应 ②用87g MnO2固体与足量的浓盐酸反应 A．①比②多 B．①比②少 C．一样多 D．无法比较 3．将0．2molMn02和50mL、l2mol·L-1盐酸混合后缓缓加热，反应完全后向留下的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成AgCl沉淀物质的量为(不考虑盐酸的挥发) （）。 A．等于0．3 mol B．小于0．3mol C．大于0．3mol、小于0．6mol D．以上结论都不正确 4．将20mL 10mol/L的浓盐酸缓缓滴入盛有足量MnO2固体的烧瓶中，并加热，若不考虑HCl的挥发，则被氧化的HCl的物质的量是（）。 A．＜0.1mol B．＝0.1moL C．＞0.1mol D．＝0.2mol 5、某课外活动小组利用下列装置迅速制备少量氯气。提供的试剂有：浓盐酸、饱和食盐 水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体。（2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O） 试回答： ⑴装置H中盛放的试剂是。 ⑵尾气处理时关闭弹簧夹a和弹簧夹，打开弹簧夹。 ⑶处理尾气时，发生反应的化学方程式是。 ⑷此反应不需要加热，而且对盐酸的浓度要求不高。此反应中的氧化剂是____________，若参加反应的氧化剂的物质的量是1mol，则产生的氯气在标准状况下的体积为________，被氧化的还原剂的物质的量为___________。 【答案】 1.D 2．B 3．C 4．C 5.⑴饱和食盐水⑵b，c⑶2NaOH +Cl2 == NaCl + NaClO+H2O ⑷KMnO456 L 5 mol
掌门1对1教育高中化学 从海水中提取溴和碘 知识精要 1. 从海水中提取溴和碘 （1）海水提溴：溴单质的氧化性介于氯和碘之间，因此海水提溴可以选取氯气作氧化剂。大体分为三个步骤： ①浓缩（富集）：海水中的Br-的浓度很小，大约0.067g/L,海水晒盐剩下的苦卤中的Br-浓度较大，可作提取溴的原料。 ②氧化：向苦卤入氯气。Cl2+2Br－=2Cl－+Br2 ③提取粗溴：向溶有溴的苦卤中鼓入热空气或水蒸气，使溴挥发而分离出来。 ④粗溴提纯：通入SO2: Br2 +SO2+2H2O 2HBr+2H2SO4，再次用Cl2氧化，热空气或水蒸气吹出，即可得高纯液溴。简单表示为：Br2 Br－Br2 。 海水提溴的流程图如下： （2）海洋植物中提取碘： ①从海洋植物中得到碘离子：将海带晒干，灼烧成灰，用水溶液浸泡，使I－进入水中， 过滤，除灰渣。 ②氧化：通入氯气，使I－转化为I2 。 ③提取碘：用四氯化碳（CCl4）萃取，得到碘的四氯化碳溶液，再蒸馏除去四氯化碳得到粗碘，利用升华法得到纯净的碘单质 （3）萃取：利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另 一溶剂所组成的溶液中提取出来的分离方法叫萃取。萃取所用的仪器是分液漏斗（见右 图）。萃取剂的要与原溶剂互不相溶、溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原 溶剂中的溶解度、与溶质不发生反应。 （4）分液：利用液体间不相溶解的性质，将液体混合物分离的操作。 2. 溴单质和碘单质的物理性质（重点色、态、味及溶解性） 物理性质溴单质碘单质 颜色深红棕色紫黑色 状态液体固体
小结：① ② 溴是常温下唯一呈液态的非金属，且液溴极易挥发，保存时应盛放在棕色瓶中，表面覆盖一层水， 形成水封，减少挥发。且液溴会使橡胶老化，试剂瓶不能用橡皮塞，应该用磨砂玻璃塞。 ③碘易升华，遇淀粉变蓝，这是碘的特性。 3. 氯、溴、碘单质之间的置换反应（体现在氧化性的强弱） 补充： ① 碘的氧化性较弱，遇变价金属得低价化合物。如碘与铁反应生成FeI 2 ② 氯、溴、碘的单质都能与H 2反应，生成HX 。HCl 、HBr 、HI 都易溶于水，且都是强酸。 ③ 氯、溴、碘的单质都能与水反应：X 2＋H 2O=HX+HXO ，但反应程度依次减弱。 ④ AgBr 为浅黄色难溶物；AgI 为黄色难溶物。二者见光都易分解。 热身练习 1.常温下，溴是 色、密度比空气 ，状态为 ，易 ，实验室保存 溴的方法是 。 2.常温下，碘是 色，状态为 ，几乎不溶于水，但易能溶于 酒精 形成碘酒，碘受热 易 。检验碘的方法为 。 3.海带提碘一般要经过 、 、 、 、 ，常用 做氧化剂，反 应的方程式为 。 4. 海水中提取碘的过程如下： 海带 海带灰 滤液 碘水 碘的CCl 4溶液 单质碘 灼烧 1 A CCl 4 3
131：我国最大的半岛是 70.世界最长的跨海大桥全长多少？于哪一年建成通车？ 我国的杭州湾跨海大桥全长36千米，是目前世界上最长的跨海大桥，于2008年建成通车。 71.《无居民海岛保护与利用管理规定》于何时正式施行？ 2003年7月1日。 72.《中华人民共和国渔业法》颁布于什么时间？ 1986年。 73.我国最大的半岛是哪个半岛？ 山东半岛。 74.我国岛屿数最多的群岛是哪一个？ 舟山群岛。 75.到目前为止，我国哪个海区赤潮发生最为频繁？ 东海。 76.被海员们称为“中国的好望角”的岬角是哪一个？ 成山头。 77.我国什么时候将指南针应用于航海活动中？ 北宋。 132：海区跨越的气候带 78.我国自行设计建造的第一艘海洋调查实习船的名字是？ “东方红”号。 79.我国第一条水下电报电缆开通于哪一年？ 1871年。 80.中国海区共跨越哪几个气候带？ 温带、亚热带和热带。 81.1990年我国批准的第一批国家级海洋自然保护区有几个？ 5个，为河北昌黎黄金海岸自然保护区、广西山口红树林生态自然保护区、海南大洲岛海洋生态自然保护区、海南三亚珊瑚礁自然保护区和浙江南麂列岛海洋自然保护区。 82.我国可管辖的海域有哪些？ 内水、领海、毗连区、用于国际航行的海峡、群岛水域、200海里专属经济区和大陆架。 83.我国海域划界遵循什么基本原则？ 海域划界要遵循国际法基本原则、公平原则；自然延伸是划定大陆架界限的主导原则。 84.我国沿海地区有哪些富有海洋特色的民俗节？ 山东荣成中国渔民节、海南国际椰子节、青岛海洋节、浙江象山开渔节。 133：第一个填海机场是 85.我国渤海、黄海、东海和南海的分界线在哪里？ 渤海和黄海的分界线是：辽东半岛南端老铁山角与山东半岛北岸蓬莱角的连线；长江口北岸的启东角与韩国济州岛西南角的连线是黄海和东海的分界线；东海和南海的分界线是广东南澳岛与台湾岛南端的鹅銮鼻连线。 86.我国第一代潮汐预报机于哪一年研制成功？ 1999年。
南京田家炳高级中学张玉清 2006-5-9 教学目标： 通过生网上查资料、讨论、实验方案的设计等方式，使学生掌握从海水中提取化学物质的一般方法，提高知识的综合应用能力、实验设计能力和科学素养，形成可持续发展、资源综合利用的价值观。 重点：从海水中提取化学物质的一般方法 难点：方案的设计和方法的选择教学过程： 问：为什么日韩在独岛问题上互不相让？ 问：海水资源主要分为几大类？海水中含有多少种元素？ 问：如何提取海水中有用的化学资源 1?海水淡化 讨论、交流有关海水淡化的方法 归纳有关方法 2?从海水中提取氯化钠 交流、展示学生的预习作业，教师点评归纳有关方法 3?从海水中提取碘 、＞ A -A- 讨论有关万案 分组探究实验：从海带中提取碘 归纳有关方法 归纳小结：从海水中提取化学物质的一般方法 4 ?从海水中提取镁 作业：根据课本资料和网上资料，设计从海水中提取溴的实验方案。
［课前准备］ 1 .将海带（约20g）烧成灰，上课时带来。 2.（上网）查找资料： 日本和韩国最近的热点冲突事件是什么? 海水中蕴含的资源主要有______________ 大类： ________________________________________ 海水淡化的方法有：_________________________________________________________________ 如何利用太阳能淡化海水_____________________________________________________________ 海水中约含有_________ 种元素，海水中碘元素的总储量为_______________________________ , 海水中碘元素的含约是______________ ，海带中碘元素的含量约是海水中碘元素含量的_倍 海水中溶解的碘的矿物质中主要含有_______________ 离子。 全世界金属镁的年产量是____________ 万吨，目前世界上___________ %的镁是从海水中提取的。 3?如何将海水中的食盐提取出来，并制备纯净的氯化钠？（填写下列框图，写出有关化学反应的离子方程式）注：卤水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl—、SO42—、Br—、I—等离子。 有关离子方程式:
从海水中提取碘 实验步骤： 实验现象 1、取样：3g 干海带，刷掉表面的附着物（不要用水洗，有 于灼烧）后，放在坩埚中。 使灰分中的碘元素以碘离子的形式 进入 溶液 2I - + H 2O 2 + 2H + = I 2 + 2HQ 淀粉遇碘显蓝色 萃取剂的条件： 1、 萃取剂与水不互溶、不反应 2、 溶质在萃取剂中的溶解度更大 打开 活塞，液体不能顺利流下原因： 玻璃塞未打开，或塞上凹槽未对准漏 斗上的小孔，而使漏斗内外空气不想 通 海带变成黑色粉末或小颗粒, 期产生大量白烟 将海带中的碘离子转化为可溶于水 的无机碘化物 7、蒸馏分离得12 解释 I-），将海带剪碎（便于灰化），用酒精润湿（便 4、氧化 溶液变成棕黄色 2I - +CI 2 = 2Cl - + I 2 变蓝色 溶液分两层，上层近无色，下层 紫红色；下层液体送下放出，上 层液体从上倒出。 1ml 新制氯水，或者 1m 硫酸 +5ml H2O2
、某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。 二L的的宀沁仏;證标准溶液装入滴定管，取'海带浸取原液至滴定池，用电势滴定法测定碘含量。测的的电动势 | 反映溶液中欣二科的变化，部分数据如下表: V(Ag?COs) mL15.0019 0015.S01工 98 20. K20.0221.0023.00氏00 E mV■225-200-t50-10050.0175275300325 实验（二）碘的制取 另制海带浸取原液，甲、乙两种实验方案如下: （1 ）实验（一）中的仪器名称：仪器 A ，仪器B （2 ）①根据表中数据绘制滴定曲线：350——:————:————:————:————=————：————:————:———— 实验（一）碘含量的测定 W QQ| 畫鬲-ms.猜 移- 含【w躅 CtS)浸馭暉莊別沁 请回 ■ = - -SL
离子交换法提铀 离子交换法提铀(extraction of uranium bv ion exchange) 用离子交换树脂从铀浸出液中富集、提纯铀和制取纯铀化合物的过程。这是一种既常用于铀富集，也常用于铀提纯的方法。其工艺过程主要包括铀的吸附、铀的淋洗、离子交换树脂的再生等。 20世纪50年代南非的铀厂，加拿大80％的铀厂，美国和澳大利亚50％左右的铀厂都采用离子交换法提取铀。到20世纪90年代韧，采用离子变换法的工厂约占所有铀提取厂的1／2(包括占1／4的淋萃法)。中国于20世纪50年代、60年代相继建成矿浆吸附法和青液吸附法的铀提取厂。 离子变换树脂铀工业常用的离于交换树脂是强碱性阴离子交换树脂，其骨架由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成，球体是多孔或大孔的、凝胶的，带有季铵基活性功能基([R4N]+X–)。这类离子交换树脂的性质稳定，机械强度高，对铀的选择性和吸附性能都好，每克干离子交换树脂的总吸附容量为3.5～4.5毫克当量。此离子交换树脂的氯型结构式为
这是一种空间网状结构，离子交换树脂功能基中的可交换离子，均 匀地分布在网状空间的内部。国际上常用的离子交换树脂有安伯莱特(A mberlite)IRA–400、IRA–425，道埃克斯(Dowex)21K，神胶808和AB –17等。中国产的型号为201×7。 铀吸附在硫酸浸出液中，铀常以[UO2]2+、UO2SO4、[UO2(SO4)2]2–和[UO2(SO4)3]4–四种形态存在。此外，浸出液中还有大量Fe3+、Al3+、Ca 2+，但吸附选择性2+、Mg2+等杂质阳离子。阳离子交换树脂虽能吸附[UO 2] 差，在吸附[UO2]2+的同时还吸附大量杂质阳离子，从而降低了铀的吸附容量，故难以采用。强碱性阴离子交换树脂吸附[UO2(SO4)2]2–和[UO2(SO 4–配阴离子的效果较好。 4)3] 在碳酸盐浸出液中，六价铀的存在形态为三碳酸铀酰配阴离子([UO 4–)。因此，强碱性阴离子交换树脂既能从硫酸浸出液中吸附铀，2(CO3)3] 又能从碳酸盐浸出液中吸附铀。其吸附反应为：
从海水中提取碘 海带灰 煮沸、冷却 30ml蒸馏水 1ml硫酸+5ml H2O2 、检验：加淀粉 7、
的标准溶液装入滴定管，取 碘含量。测的的电动势反映溶液中的变化，部分数据如下表： 已知： （2）①根据表中数据绘制滴定曲线：
②该次滴定终点时用去溶液的体积为，计算得海带中碘的百分含量 为。 （3）①分液漏斗使用前须检漏，检漏方法为： ②步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是： ③下列有关步骤Y的说法，正确的是： A．应控制溶液的浓度和体积 B．将碘转化成离子进入水层 C．主要是除去海带浸取原液中的有机杂质 D．溶液可以由乙醇代替 ④实验（二）中操作Z的名称是： （4）方案甲中采用蒸馏不合理，理由是：
二、空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下： （1）溴在周期表中位于_________周期，_________族。 （2）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，为什么 （3）步骤④的离子方程式：________________________________________ （4）步骤⑥的蒸馏过程中，溴出口温度为何要控制在80—900C。温度过高或过低都不利于 生产，请解释原因__________________________________________ 。（5）步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是_____________，分离时液溴从分离器的_____(填“上口”或“下口”)排出。 （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”__ _ 。
导学案装订线
探究案 探究点：金属镁的还原性和氯、溴、碘单质的氧化性强弱比较(育人立意：通过实验，提高动手操作能力、观察能力和主动探究能力。) 【方法导引1】可从运用观察、分类、实验、比较的方法来预测金属Mg的化学性质，然后设计实验进行预测。认真阅读课本99页“观察·思考”，完成探究实验，仔细观察记录Mg的化学性质，并分析出现此现象的原因。 课题一：金属镁的还原性 【小结】镁的化学性质 【拓展应用】请写出你学过的所有置换反应（以化学方程式表示） 【针对训练】 1. 将点燃的镁条伸入盛有下列气体的集气瓶中，能继续燃烧的是（） ① O2②Cl2 ③CO2④水蒸气 A．① B. ①②C．①③④ D．①②③【方法导引2】我们已经认识了氯气的强氧化性，溴单质和碘单质的氧化性如何？根据氧化还原反应中氧化剂氧化性大于氧化产物氧化性的原理，设计实验进行比较。 课题二、设计实验比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱 试剂：氯水、溴水、碘水，氯化钠溶液，溴化钠溶液，碘化钾溶液，四氯化碳。 【小结】氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序 【拓展应用】总结试剂保存的方法，并举例说明。 【针对训练】 2.把少量溴水滴加到过量的碘化钾溶液中，再加CCl4，振荡后静置，下列现象中正确的是（） A．得到均匀的紫色溶液 B. 无色水层下有橙红色液体 C. 无色水层下有紫红色油状液体 D. 无色水层上有紫色油状液体 3.下列储存化学试剂的方法正确的是（） A．新制的氯水保存在棕色广口瓶中，并放在阴凉处B．少量的金属钠应保存在煤油中C．Br2单质放在橡胶塞的细口试剂瓶中D．用作感光片的溴化银储存在无色试剂瓶中【身边的化学】变色镜片与人工降雨 变色镜片是在普通玻璃中加入了适量的溴化银和氧化铜的微晶粒。当强光照射时，溴化银分 解为银和溴.分解出的银的微小晶粒，使玻璃呈现暗棕色。当光线变暗时，银和溴在氧化铜的 催化作用下，重新生成溴化银.于是，镜片的颜色又变浅了。2AgBr 2Ag+Br2 碘化银（AgI）为碘和银的化合物，黄色粉末，见光分解，并大量吸热，先变灰后变黑，由 于吸收大量的热，能使空气中的水蒸气凝结形成降雨，因此碘化银也被应用于人工降水。 光照
从海水中提取溴和碘 第二课时 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： 通过翻转课堂的模式，学生前一晚上学习和消化第一课时，第二天课堂上分小组上台展示、分析、讲解从海水中提取溴和碘的方法，让学生进一步学会综合运用知识解决问题。 四、教学过程 1、晚修学习微课 [微课学习]：在晚修时利用20分钟学习含有第一课时内容的微课，再利用20分钟完成学案，并讨论出最终答案（不
给学生发放任何答案，全靠学生小组合作推导）。 2.课堂上组长展示讲题，老师协助解答。（40分钟） (一) 【微课内容】 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
班级：小组：姓名： 第4节海水中的元素-----第1课时 课前预习学案 【预习目标】 1、了解海水中含有的微量元素和常量元素。 2、简述海水中提取镁的过程以及镁金属的化学性质。 【预习内容】 1、海水—元素的宝库 （1）常量元素 ．．．．：在每升海水中的含量的元素称为常量元素，包括11种：。海水中所含有的常量元素大部分是以的形式存在，其中氯化钠占以上，食盐对人体的和都有着重要作用，人体缺盐会使人，降低，长期缺盐甚至会导致，然而过多的摄入食盐又可能引发和等，健康成年人摄入的食盐量以每天g为宜。 （2）微量元素 ．．．．：在每升海水中含量的元素称为微量元素，其中重要的三种元素是、、。锂是的重要材料之一，也是制造和的原料；碘在人体中主要存在于里，人体缺碘容易得病，所以我国政府规定在食盐中加入一定量的；铀元素可用做燃料。 2、镁与海水提镁 （1）海水提镁 ．．．．：最基本方法是向海水里加，得到沉淀；将沉淀分离出来后再加入把它变成氯化镁；之后经过、、、电解，即可得到金属镁。 （2）镁的物理性质 ．．．．．．：色金属光泽，密度，镁合金强度高、机械性能好，是制造、、的重要材料，镁有“”的美誉。 （3）镁的化学性 ．．．．．质．：金属镁容易（填失电子或得电子），是较活泼的金属，具有较强的性（填氧化性或还原性），能与和等反应；在冶金工业上，常用做剂和剂。 课内探究学案 【学习目标】 1、了解海水中含有的微量元素和常量元素。 2、描述海水中提取镁的过程，并写出其中的化学反应。 3、描述镁与氧气、二氧化碳及盐酸反应的现象，会书写反应方程式。 【学习重点】海水提镁，镁单质的还原性 【学习难点】镁单质的还原性
专题3从海水中获得的化学物质 第三单元海洋化学资源的综合利用 第2节从海水中提取镁从海带中提取碘 本节课学习内容是苏教版高中化学必修1专题3第三单元海洋化学资源的综合利用。镁都是典型的金属元素，而且它们的单质和化合物在生产生活中都具有重要作用，通过对其性质的学习，可以为将来有关其他金属的学习起到很好的铺垫作用。探究碘的性质及从海水中提取碘的原理和方法，从而得到卤素性质相似性及其变化规律的感性认知。引导学生形成物质的结构决定物质的性质的认识，为以后学习和研究其它同族元素性质变化规律以及物质结构和元素周期律的理论知识打下坚实的基础。 1．通过实验探究镁的化学性质，初步形成基于物质类别、元素价态和原子结构对物质性质进行预测和检验的认识模型。 2．通过制取镁的生产流程，进一步学习从经济角度、绿色化学角度考虑问题的方法； 3．通过海水中化学资源的进一步开发和镁的用途介绍，将化学理论学习和工业生产、生活相结合，提高开发海洋资源的兴趣和探索精神，在进一步感悟到人类在享受大自然赋予的财富的同时，应该树立环保责任意识，感悟人与自然和谐相处的重要性。 4．进一步认识氧化还原反应的重要意义。 5．学会从海水中提取碘的反应原理。结合反应原理分析提取碘的过程，体会实验设计的方法，提高思维的发散性。 镁的化学性质；从海水中提取镁的步骤和原理 提取碘的反应原理及工业生产流程 1．教学幻灯片 2．镁的化学性质实验、碘的提取反应原理实验
【讲述】在上一节课，我们学习了溴的提取，总结【讲述】大家总结的很好，碘在海洋中的含量也是 价离子的 结合演示实验，通过阅读教材中有关从海带中提取碘单质的文字，运用反应原理解释生产流程图中提供的各种信息，并能分析每一步操作的方法、解释 的形式存在。已知在酸性条件 我们可以用实验可选物质有：自来水，碘化钾淀粉试纸，白糖， 【过渡】镁在我们生活中应用非常广泛，大家可以看看这些图片。同学们知道生活中的哪些接触到镁 【提问】那我们前面学习过哪些金属的提取？其在 我们已经知道如何从海水中提取氯、溴、碘的单质，这些物质的制备都依赖于从海水中提取的氯化钠，我们来回顾一下海水中含有的主要四种盐类，浓度仅次于氯化钠的是氯化镁，从海水中提取氯化钠后 ，氯气 设计实验方案 镁合金、镁门 钠、化合物， 电解熔融氯化钠。
1 海洋中存在的一些气体，如氧气、一氧化二氮、一氧化碳、甲烷等，会因为人类活动或其他生物地球化学过程的影响而偏离保守行为，故将其称为非保守的活性气体。氮气、氩气、氙气等则不受人类活动或生物地球化学过程的影响而偏离保守行为。 2 化学耗氧量（Chemical Oxygen Demand，简称COD）是以化学方法氧化水样中的还原性物质，主要是有机物，所消耗的氧化剂以氧表示的量。 3 生物需氧量（Biochemical Oxygen Demand，简称BOD）是指在一定期间内，微生物分解一定体积水样中的某些可生化降解的物质，所消耗的溶解氧的量。 4 从质量的角度来说，海洋中含量最多的元素是氧，约占海水总质量的85.79％。 5 溶解氧在水中的溶解度随温度的升高而降低。表层海水温度自赤道向两极高纬度地区呈逐渐降低的变化趋势，对溶解氧含量产生显著影响。 6 在水体稳定度比较好且生物光合作用较强烈的海区真光层内，在海洋表面以下数十米深度，可观察到由浮游生物光合作用所形成的溶解氧极大值，其出现深度通常与初级生产力最高的层次相一致。 7 溶解氧和pH 都是反映水环境健康的主要指标。当前低氧已经成为世界范围内沿岸物理 交换不良水域的一个主要环境问题。伴随低氧现象而出现的近海局部季节性酸化现象，与开阔大洋相比危害更加显著。典型的例子如墨西哥湾、长江口、珠江口、渤海湾季节性大范围底层酸化现象。 8
pH 指溶液中氢离子的活度的负对数值，海水pH 常用实用标度表示。在天然海水正常pH范围内，其酸碱缓冲容量的约95％是由二氧化碳碳酸盐体系所贡献。在几千年以内的短时间尺度上，海水的pH 主要受控于该体系。 9 海水的pH 一般在7.5～8.2 变化，属于弱碱性范围。 10 通常海洋表层水为弱碱性，pH 在8.0～8.2。工业革命以来海洋吸收了人类排放二氧化碳总量的1/3，对减缓全球变暖具有重要作用，但海洋持续吸收大气二氧化碳会导致pH 下降，即海洋酸化。 11 海洋生物的钙化过程吸收海水中的碳酸盐，这个过程并不移除二氧化碳，却导致海水pH降低和游离二氧化碳浓度升高，反而促进海洋酸化。 12 近岸上升流是海洋中重要的高生产力区，其共有的环境特征（相对于其邻近海区）是温 度和溶解氧含量较低、营养盐含量较高、盐度也较高。 13 海洋是地球上最大的碳库，比大气二氧化碳储库大得多。海洋对气候变化的影响不仅在 于海气间热量和其他能量的交换，而且海气间物质（二氧化碳、甲烷等）的交换同样起着重要作用，因此海洋碳储库的各种微小变化可能对大气二氧化碳产生很大的影响。 14 溶解无机碳是海水中最大的碳储库，溶解有机碳是海水第二大碳储库。 15 全球大洋最强的二氧化碳吸收区域位于北大西洋。 16 温室气体是指大气中那些能够吸收地球表面放射的长波红外辐射、对
海水提铀无限的资源还是不可能的愿望? 一。前言 海水中的铀的含量比陆地铀要多数百倍。但是由于海水铀的低浓度（约十亿分之三）和高盐度，提取铀用于核能发电面临着挑战。当前基于吸附材料的方法由于其表面物理化学吸附的性质而受到限制。 近期《自然˙能源》杂志发表一篇文章《基于半波整流交流电的电化学方法进行海水提铀的研究》，可从海水中高效提取铀，较之传统的物理化学吸附法，提取能力提升了9倍，速度提升了4倍。 二。技术发展 ▲图1|物理化学和HW-ACE提取方法原理图 传统的物理化学吸附方法有哪些局限性？ 首先，由于海水中铀浓度较低，吸附剂表面上的铀酰离子扩散速度很慢。 其次，吸附的阳离子是带正电的，由于库仑排斥力的影响，因此会拒绝吸入的铀酰离子，很大一部分的表面活性位点将无法进入（图1a）。 最后，其他的阳离子，如钠和钙，浓度比铀的高多个量级，这导致了对吸附活性位点的强烈竞争。当不需要的化合物被吸附在吸附剂表面时，将会阻止活性位点从而减少铀聚集的能力（图1b）。 半波整流交流电的电化学（HW-ACE）方法有哪些优点？（图1c）显示，使用该种方法铀提取过程的五个步骤： 在步骤1中，所有离子随机分布在水溶液中。 在步骤2中，当负偏压被应用时，阳离子和阴离子开始在外部电场的影响下迁移，并在偕胺肟电极表面形成一个双电荷层（EDL）。双电荷层内层的铀酰离子可以形成对电极表面的螯合。 在步骤3中，铀化合物进一步减少，电沉积为电中性铀化合物，如UO2。 在步骤4中，当移除偏压时，只有铀酰离子和电沉积的UO2附着在电极表面上。其他没有特定结合的离子在电极表面重新分布，并释放表面活性位点。 在步骤5中，随着重复循环，进一步的铀酰离子附着在电极表面上，而沉积的UO2可以生成更大的颗粒。
海水资源的开发利用 一、选择题（每题有1-2个选项符合题意） 1．下列说法中不正确的是（） A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库 B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低 C．从海水中可以提取铀和重水等核原料 D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值 2．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是（） A．海水中含有溴元素，只需经过化学变化就可以得到高纯度的溴 B．海水淡化涉及到了化学变化 C．从海水中可以得到NaCl，除了食用外，还可以用于工业制氯气 D．海水中含有丰富的钠、镁、碘、金 3．许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是（） A．氯、溴、碘B．钠、镁、铝C．烧碱、氢气D．食盐、淡水 4．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示： 下列有关叙述正确的是（） A．碘元素在海水中也有大量游离态存在 B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2 C．操作A是结晶 D．B是提纯操作，常用蒸馏 5．海水中提取溴的反应原理是5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2O，下列反应的原理与上述反应最相似的是（） A．2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2 B．2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S＋2HCl C．2H2S＋SO2===3S＋2H2O D．AlCl3＋3NaAlO2＋6H2O===4Al(OH)3＋3NaCl 6．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤； ⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是（） A．②④⑤③①B．③②④①⑤ C．③④②⑤①D．②④③⑤① 7．向NaBr和KI混合溶液中通入足量氯气后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是（） A．NaBr和KI B．NaBr和KCl C．NaCl和KCl D．NaCl、KCl和I2 8．从海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入氯气后用升华方法将置换出来的碘提纯。但向浸取液中通入氯气时会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr。为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，需要加入适量的（） A．NaCl B．KI C．NaBr D．Cl2 9．下列有关海水综合利用的说法正确的是（） A．电解饱和食盐水可制得金属钠 B．海水提溴涉及到氧化还原反应 C．海带提碘只涉及物理变化 D．海水提镁不涉及复分解反应 10．从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是（） A．镁B．氯化钠C．溴D．钾 11．下列各组元素中既包括海水中的常量元素，又包括海水中的微量元素的是（） A．Cl、Na、C、F B．S、Ca、U、I C．B、F、H、Sr D．Cl、Na、Li 12．水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是（） A．蒸馏法是海水淡化的方法之一
铀的提取和纯化 铀的提取和纯化是指从铀矿石中提取铀直到制成核纯（见放射性核素纯度）铀化合物的工艺过程，是天然铀生产的重要步骤。 1正文 主要产品有重铀酸铵(俗称黄饼)和三碳酸铀酰铵等。纯化（又称精制）后的铀化合物产品，必须达到核纯的要求。精制的产品进一步干燥、煅烧，加工成二氧化铀或八氧化三铀,供制作反应堆元件或六氟化铀（用于铀235的同位素分离）用。整个过程须经下述单元操作：铀矿石的破碎和磨细、铀矿石的浸取、矿浆的固液分离、离子交换和溶剂萃取法提取铀浓缩物、溶剂萃取法纯化铀浓缩物。可根据矿石种类、产品要求等不同情况，选择由上述单元操作所组成的适当流程。 破碎和磨细破碎是将矿石经颚式破碎机、圆维破碎机或锤式破碎机粗碎、中碎和细碎以达到所要求的粒度。然后进行细磨，以达到浸取工序所要求的粒度。 浸取用溶剂将矿石中的铀选择性地溶解。铀矿石经浸取后，铀与大部分脉石分离，浸取液中铀与杂质的比例比原矿石中约提高10～30倍，因此，浸取过程也是铀与杂质初步分离的过程。 铀矿石浸取方法一般有酸法和碱法两种。多数铀水冶厂采用酸浸取法,少数厂用碱浸取法,只有个别厂同时采用酸、碱两种浸取流程。酸浸取法一般用硫酸作浸取剂，矿石中的铀和硫酸反应,生成可溶的铀酰离子(UO卂)和硫酸铀酰离子【UO(SO)】;浸取时常加入氧化剂（常用二氧化锰、氯酸钠），以保持适宜的氧化还原电势（约450毫伏），使四价铀氧化成六价,以提高铀的浸出率。含碳酸盐的铀矿石主要用碱法浸取，常用的浸取剂为碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液，在鼓入空气的条件下，矿石中的铀与碳酸钠生成碳酸铀酰钠Na 【UO(CO)】,溶于浸取液。 矿浆的固液分离矿石浸取后所得到的酸性或碱性矿浆（包括含铀溶液、部分杂质及固体矿渣）中的溶液和矿渣须经分离。根据需要也可进行粗矿分级，以除去+200～40目的粗砂,得到细泥矿浆。常用的固液分离设备有过滤机、沉降槽（浓密机）；分级设备有螺旋分级机、水力旋流器。中国还采用流态化塔进行分级和洗涤。 分离出的溶液可用离子交换法分离铀，也可用溶剂萃取法分离和纯化铀，或将铀从含铀溶液中沉淀出来。 离子交换法提取铀固液分离后的浸取液中八氧化三铀的含量大致为500～1000毫克/升。对于含铀浓度低的浸取液采用离子交换法提取铀较为合宜。离子交换法一般采用强碱性阴离子交换树脂吸附铀。按吸附液含固量的多少，吸附可分为清液吸附、混浊液吸附和矿浆吸附。当树脂吸咐饱和后，经水洗，再用淋洗剂（硫酸－氯化钠、硫酸－氯化铵、硝酸－硝酸钠、硝酸－硝酸铵、稀硫酸或稀硝酸）将铀从树脂上淋洗下来。 萃取法提取和精制铀铀水冶厂处理的溶液是体积大、铀浓度低、杂质含量高的稀溶液，须将铀与杂质分离并初步使铀浓缩，而在精制工艺中，处理的是高浓度的含铀溶液，产品质量要求达到核纯。在铀的萃取工艺中常用的有机膦与烷基胺类萃取剂有磷酸三丁酯(TBP)、
第4节海水中的元素 课时1海水中的元素海水提镁 目标与素养：1.了解海水中微量元素的存在和应用，认识海洋对人类的重要性。(宏观辨识)2.掌握镁及其重要化合物的主要性质及应用，掌握如何从海水中提取镁。(变化观念) 一、海水——元素宝库 1．常量元素 在每升海水里，含量大于1 mg的元素共有11种，分别是Cl、Na、Mg、S、Ca、K、C、Sr、Br、B、F(写元素符号)，主要以盐的形式存在，在这些盐中，NaCl占80%以上。 2．微量元素及其作用 在每升海水里，含量低于1 mg的元素称为海水中的微量元素。如锂：热核反应的重要材料之一；铀：可作为核燃料；碘：用于制药，如碘酒，人缺碘易患甲状腺肿瘤，我国政府规定食盐中加入碘酸钾。 二、镁与海水提镁 1．镁的提取 (1)生产流程 (2)主要化学反应 ①Mg(OH)2的生成(写离子方程式)： Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。 ②MgCl2的生成(写化学方程式)：
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O 。 ③镁的制取：MgCl 2=====通电Mg ＋Cl 2↑。 2．镁的性质 (1)物理性质 颜色 状态 密度 熔沸点 银白色 固体 较小 较低 (2)化学性质() 微点拨：镁在空气中燃烧会得到MgO 、Mg 3N 2的混合物。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)微量元素含量太小，无多大用途。 ( ) (2)有80多种元素能在海水中找到，海水被称为“化学元素的宝库”。 ( ) (3)微量元素铀可做核燃料，人们越来越重视对海水提铀的研究。 ( ) (4)镁是一种活泼金属，所以镁不耐腐蚀。 ( ) (5)CO 2是一种灭火剂，所以CO 2不能支持燃烧。 ( ) [答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× 2．下列元素属于海水中的常量元素的是( ) ①H ②O ③Na ④Cl ⑤Li ⑥I ⑦Au(金) ⑧Ca ⑨K ⑩Br ?F A ．①②③④⑧⑨⑩? B ．③④⑧⑨⑩?
立志当早，存高远 铀的主要来源 铀作为一种放射性化学元素在国防、工业、科研中有着极其重要的地位。由于其核裂解时能释放巨大的能量，从而成为核武器的主要原料。随着人们对于铀的认识由过去的单一性向多元化转变，从而更加重视起了对铀的开发和利用。目前全世界拥有核武器的国家很少，而核工业国家却不断地发展，核能也由单纯的军事型转变为民用型，核电站就是这种转化的典型代表。目前世界上各国的核电站原料能源大都采用铀。因而人们从以往的淘金热，变成了淘铀热。据科学家分析，全球陆地上的铀矿总和约可产铀250 万吨，也就是说，如果全世界都采用铀为原料制造核武器、核电站以及航天、航海中应用核燃料的话，那么用不了多长时间，大陆上的铀矿就会被开采一空，而为之所建立的一切设施将变成一堆废钢铁。当然，这种想法确实有点悲观。专家们又提出，铀在海水中的总量超过陆地总量的1500 多倍，这无疑为有核武器、核工业的国家注入了一针强心剂，于是人们便开始了海中寻铀的艰难工作。在人们头脑一阵发热之后，才慢慢地发现，这是一场多么艰难的工作呀!铀在海水中的浓度仅为十亿分之三，也就是说，1 咖吨海水中仅含有3 克铀，铀存在于海水中的三碳酸盐复合物中。人们在处理了大量海水之后才发现，从海水中提取的铀所能释放的能量仅仅相当于或略高于将其从海水提取过程中所消耗的能量，这未免有些得不偿失了。于是科学家们又开始探讨新的方法，以减少耗能而获取更多的铀。美国科学家们用有机树9 盼离海水中的铀与几种其他金属，在实验室研究中获得了成功，但是由于有机树脂的吸附率较低而大量生产成本较高，很难在实际工业中应用。后来，又经过长期的探索，终于发瑰了一种较为理想的新的铀吸附剂——水合二氧化钛，并且就此而 研制出了一套以二氧化钛为基础的海水采铀的技术。在这众多的研究大
1.知识点：化学耗氧量是以化学方法氧化水样中的还原性物质，主要是有机物，所消耗的氧化剂以氧表示的量。即Chemical Oxygen Demand，简称为COD。 2.知识点：生物需氧量是指在一定期间内，微生物分解一定体积水样中的某些可生化降解的物质，所消耗的溶解氧的数量。即Biochemical oxygen demand，简称BOD。 3.知识点：溶解氧和pH都是水环境健康的主要指标。当前低氧已经成为世界范围内沿岸物理交换不良水域的一个主要环境问题。伴随低氧现象而出现的近海局部季节性酸化现象，与开阔大洋相比危害更加显著。典型的例子如墨西哥湾、长江口、珠江口、渤海湾季节性大范围底层酸化现象。 4.知识点：溴在自然界中和其他卤素一样，基本没有单质状态存在。它的化合物常常和氯的化合物混杂在一起，但是数量少得多，在一些矿泉水、盐湖水（如死海）和海水中含有溴。盐卤和海水是提取溴的主要来源。从制盐工业的废盐汁直接电解可得。整个大洋水体的溴储量可达100万亿吨。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“。 5.知识点：金属镁(Mg)与战争有着密切的关系。除了照明弹里有镁粉外，燃烧弹里也装有镁粉。每架飞机的外表，是用耗费近半吨镁的铝镁合金制成的。海水中也含有大量的镁，现人们常从海水中提取镁。 6.知识点：天然气水合物是在一定条件下由轻烃、二氧化碳及硫化氢等小分子气体与水结合形成的白色固态结晶物质，是一种非化学计量型晶体化合物，或称笼形水合物、气体水合物，因其可以燃烧，俗称可燃冰。自然界中存在的天然气水合物的主要成分为甲烷（＞90%），所以又常称为甲烷水合物，纯天然气水合物 7.知识点：二氧化碳的温室效应为世人熟知并引起重视，但其资源效应却常被忽视。如同天然气一样，二氧化碳也可实现工业开采，二氧化碳气田中产出的高纯度二氧化碳用途广泛，可用于食品工业，生产碳酸饮料；干冰用于人工降雨、灭火，作为清洗剂用于汽车工业、电子工业、船舶业、核工业、印刷业等、；与其他化工原料合成尿素；用途广泛，不胜枚举。 8.知识点：海水中铀浓度很低，但蕴藏量巨大，约45亿吨，是陆地上已探明的铀矿储量的2000倍。日本是世界上第一个开发海水铀源的国家。日本是一个贫铀国，铀埋藏量仅有8000吨，因此日本把目光瞄向海洋。从1960年起，日本加快研究从海水中提取铀的方法。1971年，日本试验成功了一种新的吸附剂。除了氢氧化钛之外，这种吸附剂还包括有活性碳。这种新型吸附剂1克可以得到1毫克铀，因而用它从海水中提取铀远比从一般矿石