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富集在海水中的元素
富集在海水中的元素
【错题回顾】
1.根据装置及实验目的填写试剂和实验现象
装置
试剂
实验现象
实验目的
A
验证干燥的氯气无漂白作用,湿润的氯气有漂白作用
B
C
D
验证氯气具有强氧化性,可与金属及还原性物质反应
E
F
G
吸收多余的氯气
[最新考纲]
1.了解卤族元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解溴、碘的提取原理和方法。
考点一 氯、溴、碘单质的提取
【知识讲解】
1.氯的提取——氯碱工业
海水―→粗盐
饱和食盐水
化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
2.海水提取溴
(1)流程
(2)发生反应的化学方程式
①2NaBr+Cl2===Br2+2NaCl;
②Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4;
③2HBr+Cl2===2HCl+Br2。
3.海带中提取碘
(1)流程
(2)发生反应的化学方程式:
Cl2+2I-===I2+2Cl-。
【互动思考】
1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)碘是人体必需的微量元素,所以要多吃富含高碘酸的食物( )
(2)实验室从海带提取单质碘的方法是:
取样→灼烧→溶解→过滤→萃取( )
(3)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现( )
2.海水提溴的过程中,为什么对初次所得的含Br2溶液用空气或水蒸气将Br2吹出后,再用SO2溶液吸收并用Cl2氧化?
[示向题组]
1.(2013·上海,五)溴主要以Br-形式存在于海水中,海水呈弱碱性。
工业上制备Br2的操作步骤为
①一定条件下,将Cl2通入浓缩的海水中,生成Br2
②利用热空气将Br2吹出,并用浓Na2CO3溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3等
③用硫酸酸化步骤②得到的混合物
完成下列填空:
(1)Cl2氧化Br-应在__________条件下进行,目的是为了避免
(2)Br2可用热空气吹出,其原因是
(3)写出步骤③所发生的化学反应方程式
用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是________________。
步骤②的产品有时运输到目的地后再酸化,主要是因为
(4)为了除去工业Br2中微量的Cl2,可向工业Br2中
a.通入HBr
b.加入Na2CO3溶液
c.加入NaBr溶液
d.加入Na2SO3溶液
2.(2014·江苏化学,19)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为________________________________________________________________________;
该操作将I2还原为I-的目的是
(2)操作X的名称为________。
(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40℃左右反应(实验装置如图所示)。
实验控制在较低温度下进行的原因是________________________;锥形瓶里盛放的溶液为________。
(4)已知:
5SO
+2IO
+2H+===I2+5SO
+H2O。
某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO
中的一种或两种。
请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO
的实验方案:
取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在;
实验中可供选择的试剂:
稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
【考向揭示】
由以上题组训练,可得出本考点的常见命题方向有:
1.以海水或海带为原料提取溴或碘的工艺流程及原理
2.以工业废液为原料回收溴或碘的流程分析
[跟进题组]
1.从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如下,下列关于海带制碘的说法,不正确的是( )。
干海带
海带灰
悬浊液
滤液
碘水
I2的CCl4溶液
I2
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应
C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
D.碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”
2.海水是巨大的资源宝库,在海水淡化及综合利用方面,天津市位居全国前列。
从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请列举海水淡化的两种方法:
________________、________________。
(2)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、________。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为________________________________________________________________________,
由此反应可知,除环境保护外,在工业生产中应解决的主要问题是________________________________________________________________________。
(5)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:
________________。
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:
________________________________________________________________________。
④C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
【反思归纳】
海水中富含卤素,一般以卤离子形式存在。
工业生产中一般采用化学反应获得相应的单质,然后再用物理的方法进行提纯。
如海水中的Br-、海带中的I-,一般要加入氧化剂氧化使其生成Br2、I2,然后再采用萃取法或蒸馏法提纯物质。
考点二 卤素性质的递变规律及卤素离子的检验
【知识讲解】
1.卤素单质性质的递变性、相似性
(1)递变性
F2 Cl2 Br2 I2
颜色:
颜色加深
熔、沸点:
逐渐升高
密度:
逐渐增大
水溶性:
逐渐减小
氧化性:
逐渐减弱
还原性(X-):
―――――――――――――――――――――――――→逐渐增强
(2)相似性
①都能与大多数金属反应:
2Fe+3Br2===2FeBr3;
I2+Fe===FeI2;
②都能与H2反应:
H2+X2===2HX;
③都能与H2O反应:
X2+H2OHX+HXO(F2例外);
④都能与碱液反应:
X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O(F2例外)。
2.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
未知液
生成
(2)置换——萃取法
未知液
(3)氧化——淀粉法检验I-
未知液
蓝色溶液,表明有I-
【互动思考】
1.下列事实或实验能说明氧化性:
Cl2>Br2>I2的是________。
①氯水分别滴入KBr、NaI溶液中颜色加深,而溴水滴入NaCl溶液中无明显变化,滴入KI淀粉溶液中,溶液变蓝
②H2和Cl2的混合气体光照爆炸,H2和Br2的混合气体加热才能反应,而H2和I2反应更困难
③Fe分别与Cl2、Br2、I2反应生成的化合物中铁的化合价
④HCl、HBr、HI的热稳定性越来越差
⑤Cl2、Br2、I2在水中的溶解度逐渐减小
2.氧化性强的卤素单质一定可以把氧化性弱的卤素从它们的盐中置换出来吗?
3.淀粉KI试纸常用于检验哪些物质?
[示向题组]
1.(2012·新课标全国,7)下列叙述中正确的是( )。
A.液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封
B.能使润湿的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
C.某溶液加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
D.某溶液加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液一定含有Ag+
2.(2014·福建理综,23)元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
(1)与氯元素同族的短周期元素的原子结构示意图为________。
(2)能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子能力)递变规律的判断依据是________(填序号)。
a.Cl2、Br2、I2的熔点
b.Cl2、Br2、I2的氧化性
c.HCl、HBr、HI的热稳定性
d.HCl、HBr、HI的酸性
(3)工业上,通过如下转化可制得KClO3晶体:
NaCl溶液
NaClO3溶液
KClO3晶体
①完成Ⅰ中反应的总化学方程式:
NaCl+ H2O
NaClO3+ ________。
②Ⅱ中转化的基本反应类型是________,该反应过程能析出KClO3晶体而无其他晶体析出的原因是
【考向揭示】
由以上题组训练,可得出本考点的常见命题方向有:
1.卤素的相似性和递变性
2.卤素单质的特性
3.卤素离子的检验
4.卤素单质及其化合物的实验探究
[跟进题组]
1.下列有关卤素的说法错误的是( )。
A.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强
C.淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝,4I-+O2+2H2O===2I2+4OH-
D.碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
2.碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在,在海水中主要以I-的形式存在,几种粒子之间的转化关系如图所示。
下列说法中不正确的是( )。
A.用淀粉KI试纸和食醋检验加碘盐时淀粉KI试纸会变蓝
B.足量Cl2能使湿润的、已变蓝的淀粉KI试纸褪色的原因可能是5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl
C.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IO
D.途径Ⅱ中若生成1molI2,则反应中转移的电子数为10NA
3.某学生做如下实验:
第一步,在淀粉KI溶液中滴入少量NaClO溶液,并加入少量稀硫酸,溶液立即变蓝;第二步,在上述蓝色溶液中,滴加足量的Na2SO3溶液,蓝色逐渐消失。
下列叙述中该同学对实验原理的解释和所得结论不正确的是( )。
A.第一步反应的离子方程式为:
ClO-+2I-+2H+===I2+Cl-+H2O
B.淀粉KI溶液变蓝是因为I-被氧化为I2,I2遇淀粉变蓝色
C.蓝色逐渐消失的原因是Na2SO3溶液具有漂白性
D.微粒的氧化性由强到弱的顺序是:
ClO->I2>SO
【归纳总结】
F2、Br2、I2的特殊性
1.Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,通常用水封来保存。
2.I2易升华,I2使淀粉变蓝色。
3.Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油、苯)萃取。
4.氟元素无正价,F2与H2O发生置换反应生成O2(2F2+2H2O===4HF+O2),F2与Xe、Kr等稀有气体可反应生成白色氟化物。
5.I2易与Na2S2O3溶液反应:
I2+2S2O
===2I-+S4O
,用于通过滴定(以淀粉为指示剂)来定量测定碘的含量。
【课后练习】
1.如果实行海水淡化来供应居民饮用水,下列方法中在原理上完全不可行的是( )。
A.加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化
B.利用太阳能使海水升温,通过蒸馏而使其淡化
C.将海水缓慢降温凝固以获取淡水
D.将海水通过离子交换树脂以除去金属阳离子及酸根阴离子
2.下列关于卤素的叙述正确的是( )。
①卤素的钾盐中,最易被氧化的是氟化钾 ②溴中溶有少量氯气,可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ③溴化银具有感光性,碘化银不具有感光性 ④某溶液与淀粉KI溶液反应出现蓝色,则证明该溶液是氯水或溴水 ⑤氟气跟氯化钠水溶液反应,一定有氟化氢和氧气生成 ⑥氯气跟水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂
A.①③⑤ B.②③⑥
C.②⑤⑥ D.①③④
3.海水是一个巨大的化学资源宝库,下列有关海水综合利用的说法正确的是( )。
A.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Cl2
B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质
D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
4.溴化碘(IBr)的化学性质与卤素单质相似,能与大多数金属反应生成金属卤化物,和某些非金属单质反应生成相应的卤化物,跟水反应的方程式为IBr+H2O===HBr+HIO,下列有关IBr的叙述中,不正确的是( )。
A.IBr是双原子分子
B.在很多反应中,IBr是强氧化剂
C.和NaOH溶液反应生成NaBr和NaIO
D.和水反应时,既是氧化剂又是还原剂
5.溴是海水中重要的非金属元素,地球上90%的溴元素以Br-的形式存在于海水中,所以人们称溴为“海洋元素”。
下列有关说法中正确的是( )。
A.从海水中提取溴时,不涉及氧化还原反应
B.苯与溴水反应生成溴苯
C.可以用CCl4萃取溴水中的溴
D.向FeBr2溶液中通入Cl2时,一定会发生如下反应:
2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-
6.粗碘中通常含ICl和IBr,称为卤素互化物,其性质和卤素单质相似,都是较强的氧化剂,而且受热时ICl和IBr皆可像I2一样升华,在粗碘中加入以下选项中的一种物质后,再进行升华可制得精碘,应加入的物质是( )。
A.H2O B.Zn
C.KI D.KCl
7.从淡化海水中提取溴的流程如图所示,下列有关说法错误的是( )。
A.X为SO2气体,也可为Na2SO3溶液
B.设备Y为蒸馏塔
C.在提取溴的过程中一定有Br-被氧化
D.工业上每获得1molBr2,需要消耗Cl2的体积最多为44.8L(标准状况下)
8.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。
玻璃管内分别装有滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部分颜色描述正确的是( )。
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
9.下列实验现象描述正确的是( )。
A.碘水中加入少量汽油振荡,静置后上层颜色变浅,下层颜色变为紫红色
B.红热的铜丝在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟雾
C.电解氯化钠饱和溶液,将阴极气体产物通入碘化钾淀粉溶液中,溶液变蓝
D.溴化钠溶液中加入少量新制的氯水振荡,再加入少量四氯化碳振荡,静置后上层颜色变浅,下层颜色变为橙红色
10.下列能够检验出KI中是否含有Br-的实验是( )。
A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有Br-
B.加入酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色是否褪去
C.加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层有色,则有Br-
D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,取无色的水层并加入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,则含有Br-
11.氯气是氯碱工业的主要产品之一,是一种常用的消毒剂,其消毒原理是与水反应生成了次氯酸:
Cl2+H2OHCl+HClO
次氯酸的强氧化性能杀死水中的病菌(不直接用次氯酸为自来水消毒是因为次氯酸易分解,且毒性较大)。
但是由于氯气贮运不方便,且具有一定的危险性,目前正逐渐被其他性能优越的消毒产品所替代。
请回答:
(1)氯碱工业生产氯气的化学方程式为
(2)84消毒液与氯气相比具有贮运方便等优点,用氯气与烧碱溶液反应制备84消毒液的离子方程式为
(3)二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的最新一代的高效、广谱、安全的杀菌、保鲜剂。
我国科学家研发了用氯气氧化亚氯酸钠(NaClO2)固体制备二氧化氯的方法,其化学方程式为__________________________________________________________________________。
(4)一位同学设计了一套用浓盐酸和KMnO4固体制取少量氯气并比较氯气与碘单质的氧化性强弱的微型装置(如图所示)。
①下列溶液能吸收Cl2的是
A.饱和食盐水B.饱和Na2SO3溶液C.饱和NaOH溶液D.浓硫酸
②能说明Cl2的氧化性强于I2的实验现象是
12.某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现,在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色。
(1)提出问题:
Fe3+、Br2谁的氧化性更强?
(2)提出猜想:
①甲同学认为氧化性:
Fe3+>Br2,故上述实验现象不是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是因为含有________(填化学式,下同)。
②乙同学认为氧化性:
Br2>Fe3+,故上述实验现象是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是因为含有________。
(3)设计实验并验证:
丙同学为验证乙同学的观点,选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点是正确的。
供选用的试剂:
a.酚酞试液 b.四氯化碳 c.无水酒精
d.硫氰化钾溶液
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象(试剂填序号)。
选用试剂
实验现象
方案1
方案2
(4)应用与拓展:
①在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,溶液呈黄色,所发生的反应的离子方程式为
②在100mLFeBr2溶液中通入2.24LCl2(标准状况),溶液中有
的Br-被氧化成Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为________。
13.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:
海水
(1)步骤③的离子方程式:
(2)步骤⑤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________。
(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯气,因此在步骤⑤中可将蒸馏产生的气体通过________(填试剂名称)溶液,以除去氯气。
(4)步骤⑤的蒸馏过程中,温度应控制在80~90℃。
温度过高或过低都不利于生产,请解释原因:
(5)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是
(6)提取溴单质,采用蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”,请说明原因:
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- 富集 海水 中的 元素