高中化学 专题2 从海水中获得的化学物质 第一单元 氯溴碘及其化合物 第5课时 溴碘的.docx
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高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元氯溴碘及其化合物第5课时溴碘的
第5课时 溴、碘的提取
[学习目标定位] 1.了解溴、碘单质的物理性质。
2.知道氯、溴、碘单质的性质及相互转化。
3.了解从海水或海产品中提取溴、碘单质的基本原理和方法。
4.了解检验Br-、I-的常用方法。
一、氯、溴、碘的性质比较
1.物理性质
性质
氯气(Cl2)
溴(Br2)
碘(I2)
颜色
黄绿色
深红棕色
紫黑色
状态
气体
液体
固体
溶解性
能溶于水,易溶于有机溶剂
溴和碘在水中的溶解度很小,但易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂
溶液
颜色
水中黄绿色,CCl4中黄绿色
水中黄→橙,
CCl4中橙→橙红
水中棕→褐,
CCl4中紫→紫红
2.氧化性强弱比较
(1)NaBr溶液
溶液由无色变为橙色
溶液分层,下层液体呈橙红色。
化学方程式为2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2。
结论:
氧化性:
Cl2>Br2。
(2)KI溶液
溶液由无色变为褐色
溶液分层,下层液体呈紫红色。
化学方程式为2KI+Cl2===2KCl+I2。
结论:
氧化性:
Cl2>I2。
(3)KI溶液
溶液由无色变为褐色
溶液分层,下层液体呈紫红色。
化学方程式为2KI+Br2===2KBr+I2。
结论:
氧化性:
Br2>I2。
3.卤素离子的检验
实验现象
滴入几滴AgNO3溶液
加入少量稀硝酸
①NaCl溶液
有白色沉淀生成
沉淀不溶解
②NaBr溶液
有淡黄色沉淀生成
沉淀不溶解
③NaI溶液
有黄色沉淀生成
沉淀不溶解
(1)请写出实验中的化学方程式:
①NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3;
②NaBr+AgNO3===AgBr↓+NaNO3;
③NaI+AgNO3===AgI↓+NaNO3。
(2)卤化银(AgCl、AgBr、AgI)沉淀的颜色不同,可用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验卤素离子。
(1)卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是Cl2>Br2>I2;
卤素离子的还原性由强到弱的顺序是I->Br->Cl-。
(2)卤素离子的检验
①AgNO3溶液—稀HNO3法
②氯水—CCl4法
③氯水—淀粉法
溶液变蓝色…I-
例1
甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),往甲中加入淀粉溶液和氯水,则溶液变为橙色,再往此溶液中加入丙溶液,颜色无明显变化。
则甲、乙、丙依次含有( )
A.Br-、I-、Cl-B.Br-、Cl-、I-
C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-
答案 A
解析 由题目给定条件“往甲中加入淀粉溶液和氯水,则溶液变为橙色”知:
甲溶液中只有Br-,且加入氯水后,生成Br2使溶液显橙色。
显然,若把此溶液加到含I-的溶液中,将会因生成碘单质而使溶液变蓝色(因为第一步往溶液中加了淀粉溶液)。
再往此溶液中加入丙溶液,颜色没有明显变化,说明丙中无I-。
例2
鉴别Cl-、Br-、I-三种离子,宜选用的试剂组是( )
①溴水和淀粉溶液②AgNO3溶液和稀硝酸
③氯水和CCl4④氯水和KI淀粉溶液
A.①②B.②③C.①③D.③④
答案 B
解析 区别这三种离子可用AgNO3/HNO3法和氯水/CCl4法。
二、从海水或海产品中提取溴和碘
1.从海水中提取溴
在海水中溴以溴化镁和溴化钠的形式存在。
经过晒盐后的卤水中,溴的含量提高了100倍左右。
只要把卤水加入反应塔中,通过氯气和水蒸气蒸馏,就可以把“溴”蒸出来。
也可以借助煤油从海水中提取溴,煤油用过之后,还可以回收。
(1)从海水中提取溴,一般要经过浓缩、氧化和提取三个步骤。
其流程为
(2)卤水中通入Cl2时发生反应的化学方程式为2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2。
(3)通过水蒸气就可把溴蒸出来的原因是溴单质易挥发。
(4)借助煤油从海水中提取溴是利用了溴易溶于有机溶剂的性质。
2.从海产品中提取碘
海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,燃烧的灰烬中碘元素以I-的形式存在。
实验室里从海藻中提取碘的流程如下:
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称:
①____________;③____________;写出实验②中有关反应的化学方程式(设含I-的溶液为NaI溶液):
______________________________________________________________________。
(2)提取碘的过程中,可供选择的有机试剂是______(填字母)。
A.苯、酒精B.四氯化碳、苯
C.汽油、乙酸D.汽油、甘油
(3)为使海藻灰中I-转化为碘的有机溶液,实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品,尚缺少的玻璃仪器是____________________。
答案
(1)过滤 萃取分液 2NaI+Cl2===2NaCl+I2
(2)B (3)分液漏斗、漏斗
(1)海水提溴
(2)海产品提碘
干海带→灼烧
浸泡液
滤液
粗碘
碘单质
例3
某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答下列问题。
(1)第1步:
灼烧。
操作是将足量海带灼烧成灰烬,该过程中将使用到的瓷质或玻璃质实验仪器有__________________________(填字母,限填3项)。
A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三脚架
E.泥三角F.酒精灯G.烧杯H.量筒
(2)第2步:
I-溶液的获取。
操作是_____________________________________________。
(3)第3步:
氧化。
操作是依次加入合适的试剂,下列氧化剂最好选用________(填字母)。
A.浓硫酸B.新制氯水
C.KMnO4溶液D.H2O2
理由是________________________________________________________________________。
(4)碘单质的检验。
操作是________________________________________________________。
答案
(1)BEF
(2)将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,煮沸,过滤
(3)D 过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质、不产生污染(不会进一步氧化单质碘)
(4)取少量第3步后的溶液,滴加淀粉溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中含碘
解析
(1)灼烧操作需用到的仪器有酒精灯、瓷坩埚、铁三脚架、泥三角、坩埚钳等,其中瓷质和玻璃质实验仪器是酒精灯、瓷坩埚和泥三角。
(2)应用适量蒸馏水溶解,充分搅拌,再过滤即可。
(3)主要从氧化过程中不引进杂质、不产生污染,以及不能氧化碘等角度考虑,如新制氯水虽然能氧化I-,但只能适量,过量的氯水会继续氧化单质碘。
1.下列说法正确的是( )
A.碘易升华,可保存在酒精中
B.液溴应保存在棕色磨口玻璃塞的试剂瓶中,并加少量水进行水封
C.新制的氯水长期保存在无色玻璃瓶中
D.用酒精可以从碘水中萃取碘
答案 B
解析 碘易溶于酒精,所以不能保存在酒精中;新制氯水应保存在棕色瓶内,且不能长期保存;酒精易溶于水,不能从碘水中萃取出碘。
2.向某无色溶液中通入一定量的氯气后,溶液变成橙黄色,再向溶液中滴加一定量的四氯化碳溶液后,充分振荡,溶液分层,下层呈橙红色,则原溶液中一定含有的离子为( )
A.Cl-B.Br-C.I-D.Fe2+
答案 B
解析 此题是对Cl2的强氧化性和Br2、I2的物理性质的综合性考查。
解题过程中一定要明确四氯化碳溶液的作用和Br2、I2在四氯化碳溶液中的不同颜色,防止因混淆而错解。
值得注意的是,Fe3+的水溶液也为黄色,但Fe3+不溶于四氯化碳溶液,且Fe2+的水溶液为浅绿色。
3.海带中含有丰富的碘,有人设计如下步骤:
①将海带灼烧成灰,在灰中加水搅拌;②加四氯化碳充分振荡静置;③通入氯气;④过滤;⑤用分液法分离液体混合物。
合理操作的先后顺序是( )
A.①②③④⑤B.①④②③⑤
C.①②④③⑤D.①④③②⑤
答案 D
解析 海带灼烧成灰后,有不溶性的物质,需经过滤,过滤之后,需通入适量氯气将I-氧化为I2,再萃取分液。
4.将适量的Cl2通入溴化钠溶液中,等反应停止后,实验室从该溶液中提取溴通常所需的主要仪器和方法是( )
A.蒸发皿:
蒸发后灼烧
B.烧杯:
冷却、结晶、过滤
C.分液漏斗:
分液
D.分液漏斗:
加萃取剂,振荡静置分层后分液
答案 D
解析 反应停止后,溶液中存在Br2、NaCl等溶质,需采用合适的有机溶剂(如苯、CCl4等)来萃取Br2,采用分液操作来完成溴的提取。
5.(2018·温州市高一期末)从海带中提取碘的工业生产过程如下:
下列说法不正确的是( )
A.为保证I-完全被氧化,应通入过量Cl2
B.试剂R可以为NaOH溶液
C.H2SO4溶液作用之一是使滤液酸化
D.提纯晶体碘采用升华法
答案 A
解析 为保证I-完全被氧化,应通入稍过量Cl2,但如果Cl2过量较多,将会继续氧化I2,A错误。
6.海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有H2、__________、__________或H2、__________。
(2)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,可制得HBr和硫酸,该反应中,氧化剂是____________(填化学式,下同),氧化产物是____________。
(3)写出步骤Ⅲ反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
答案
(1)Cl2 NaOH NaClO
(2)Br2 H2SO4
(3)Cl2+2HBr===2HCl+Br2
[对点训练]
题组一 卤素单质的性质
1.在盛有溴水的三支试管中分别加入苯、四氯化碳和酒精,振荡后静置,出现如图所示现象。
正确的结论是( )
A.①加入的是四氯化碳,②加入的是苯,③加入的是酒精
B.①加入的是酒精,②加入的是四氯化碳,③加入的是苯
C.①加入的是苯,②加入的是四氯化碳,③加入的是酒精
D.①加入的是苯,②加入的是酒精,③加入的是四氯化碳
答案 C
解析 四氯化碳的密度比水大,苯的密度比水小,酒精与水以任意比互溶。
据此可判断①加入的是苯,②加入的是四氯化碳,③加入的是酒精。
2.欲将食盐固体与碘的混合物分开,最好的方法是( )
A.溶解、过滤
B.溶解、过滤、蒸发
C.溶液、加AgNO3溶液、过滤
D.加热使碘升华
答案 D
3.关于某无色溶液中所含离子的鉴别,下列判断正确的是( )
A.加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,加盐酸沉淀不消失,则原溶液中有Cl-存在
B.加入Ba(NO3)2溶液,生成白色沉淀,加盐酸沉淀不消失,则原溶液中有SO
存在
C.先通入Cl2,溶液变成棕黄色,再滴入淀粉溶液后,溶液又变蓝,则原溶液中有I-存在
D.加入盐酸,生成了能使澄清石灰水变浑浊的气体,则原溶液中有CO
存在
答案 C
解析 A中不能判断原溶液中是否有Cl-存在,因为加入的盐酸本身会引入Cl-;B中若存在SO
也会有此现象;D中可能存在HCO
、SO
、HSO
离子。
4.(2017·东阳联考)适量的下列物质中,不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的是( )
A.氯气B.碘水
C.氯化钠溶液D.溴水
答案 C
解析 A、D中氯气、溴水均能与KI反应置换出单质碘,B中碘水本身含有单质碘,淀粉遇碘变蓝。
氯化钠与KI不反应,故选C。
5.向含有KBr、NaI的混合溶液中通入过量的Cl2充分反应后,将溶液蒸干并进行灼烧,最后所得的固体物质是( )
A.NaCl和KClB.KCl和NaBr
C.NaCl和KID.NaCl、KCl和I2
答案 A
解析 通入过量的氯气先后发生反应:
Cl2+2NaI===2NaCl+I2,Cl2+2KBr===2KCl+Br2;蒸干并灼烧后,单质溴和碘均逸出,所得固体为NaCl和KCl。
6.已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按下图进行卤素的性质实验。
玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是( )
选项
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
白色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
无色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
答案 A
解析 Cl2是黄绿色气体,故①处呈黄绿色;
②处反应:
Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,溴水呈橙色;
③处反应:
Cl2+2KI===2KCl+I2,淀粉遇I2变蓝色;
④处反应:
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,棉球仍呈白色。
7.已知Br2跟NaOH溶液的反应类似于Cl2跟NaOH溶液的反应。
用溴水作试剂可以将下列各组中的溶液鉴别出来的是( )
①水、汽油、酒精 ②AgNO3、NaOH、KI ③NaCl、NaBr、NaI ④汽油、酒精、NaOH
A.①②B.②③
C.①③D.②④
答案 D
解析 汽油能萃取溴水中的溴,出现分层现象,且上层呈橙色,下层几乎无色;酒精与水互溶,不能萃取溴水中的溴,得到的溶液显橙黄色。
NaOH与Br2反应使溶液为无色;在①④两组中,①组不能区别水和酒精,④组能用溴水区别。
②组三种溶液均能与溴水反应,且出现三种不同的现象,即浅黄色沉淀、溴水褪色、溶液显褐色,故②组能区别。
③组前两种与溴水均不反应,现象相同,故不能区别。
题组二 溴、碘的提取
8.从海水中可以提取溴,但得到的液溴中常常溶有少量氯气,除去氯气应该采用的方法是( )
A.加入适量的Na2CO3溶液
B.通入溴蒸气
C.加入适量的NaOH溶液
D.加入适量的NaBr溶液
答案 D
解析 Na2CO3溶液和NaOH溶液都能与溴反应,不能用于除杂。
9.从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作,其中正确的是( )
答案 D
解析 海带灼烧成灰应在坩埚中进行;过滤时应用玻璃棒引流;碘的苯溶液在分液漏斗中位于上层,应待下层液体放出后从上口倒出;分离碘并回收苯应用蒸馏的方法,用水浴加热能控制温度不至于太高而防止碘的升华。
[综合强化]
10.某学生往一支试管里按一定次序分别加入下列几种物质:
A.KI溶液,B.淀粉溶液,C.NaOH溶液,D.氯水。
发现溶液颜色按下面次序变化:
①无色→②棕色→③蓝色→④无色。
依据溶液颜色的变化回答下列问题:
(1)加入以上药品的顺序是________________________________________________(填字母)。
(2)写出①→②反应的化学方程式,若为氧化还原反应,请用双线桥法标明电子转移的方向和数目:
___________________________________________________________________。
(3)写出③→④反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
答案
(1)A、D、B、C
(2)2KI+Cl2===I失2×e-2+2KC得2×e-l
(3)I2+2NaOH===NaI+NaIO+H2O
11.溴的氧化性介于氯和碘之间,利用这一性质解决下面的问题。
(1)你认为:
将含有下列分子或离子的试剂加入到含有Br-的溶液中,可以将Br-氧化为Br2的是________(填字母)。
A.I2B.I-C.Cl2D.Cl-
(2)如果把氯气缓慢地通入含有相同物质的量浓度的Br-、I-的混合溶液中,________先被氧化,原因是___________________________________________________________________。
(3)把滤纸用淀粉和碘化钾的混合溶液浸泡,晾干后就是实验室常用的淀粉KI试纸。
这种试纸润湿后遇到少量氯气发生的变化是_____________________________________________,原因是________________________________________________________________________。
答案
(1)C
(2)I- 还原性I->Br- (3)变蓝色 Cl2将I-氧化成了I2,I2使淀粉变蓝色
解析
(1)因为氧化性Cl2>Br2,所以Cl2可以氧化Br-。
(2)因为氧化性Cl2>Br2>I2,所以还原性Cl-
(3)湿润的淀粉KI试纸遇到Cl2发生反应:
2KI+Cl2===2KCl+I2,I2使淀粉变蓝。
12.某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料:
Br2的沸点为59℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。
他们参观生产过程后,绘制了如下装置简图:
请你参与分析讨论:
(1)图中仪器B的名称为________。
(2)整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因为______________________。
(3)实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件:
________________________________________________________________________。
(4)C中液体产物颜色为________,为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是___________________________________________。
(5)D装置的作用是____________________________________________________________。
答案
(1)冷凝管
(2)Br2腐蚀橡胶 (3)控制温度计b的温度、并收集59℃时的馏分 (4)深红棕色 萃取、分液(或蒸馏) (5)除去少量有毒性的溴蒸气,防止污染空气
解析 图中从工业溴中提纯溴的方法是蒸馏法,先将烧瓶在热水浴中加热到59℃,此时液溴变成溴蒸气,经过冷凝管冷却得到液溴。
因为溴有强腐蚀性,所以装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管;因为溴易挥发而且有毒性,所以D装置是尾气吸收装置,目的是除去少量有毒性的溴蒸气,防止污染空气。
向残留少量Cl2的液溴中加入NaBr溶液,发生反应:
Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,然后加入苯或四氯化碳等有机溶剂萃取、分液即可得到溴的有机溶剂溶液,然后用图中的装置再进行一次蒸馏,将溴和有机溶剂分离,这样得到的溴纯度更高。
13.海洋植物如海带和海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。
实验室里从海洋中提取碘的流程如下:
―→
某化学兴趣小组将上述流程②③设计成如下图所示操作。
回答下列问题:
(1)写出提取过程①③中实验操作的名称:
①________,③________。
(2)写出过程②中发生反应的化学方程式:
_________________________________________。
(3)四氯化碳是________色、密度比水________的液体。
F中下层液体的颜色为________色,上层液体中溶质的主要成分为________。
(4)从F中得到固态碘还需进行的操作是________。
(5)在灼烧过程中,使用到的实验仪器有(除泥三角外)________(填序号)。
①试管 ②瓷坩埚 ③坩埚钳 ④蒸发皿 ⑤酒精灯
答案
(1)过滤 萃取
(2)Cl2+2KI===2KCl+I2 (3)无 大 紫红(或紫) KCl (4)分液、蒸馏 (5)②③⑤
解析
(1)从实验流程看①操作为过滤,③操作为萃取。
(3)CCl4萃取碘水中的碘后,上层液体为KCl溶液,注意不含Cl2和I2。
(4)对F中的两种液体进行分液,然后用蒸馏的方法得到I2。
(5)给固体物质加热灼烧时用到坩埚、坩埚钳和酒精灯。
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