2024届高中化学一轮复习课件：卤素 海水资源的开发和利用 课件(共46张PPT)
文档属性
| 名称 | 2024届高中化学一轮复习课件：卤素 海水资源的开发和利用 课件(共46张PPT) |
|
|
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-13 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共46张PPT)
卤素 海水资源的开发和利用
1.卤素单质的物理性质
[提醒] Br2具有较强的挥发性,I2受热易升华。
F2 Cl2 Br2 I2
状态 气态 气态 液态 固态
颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色
密度 小 →大
熔沸点 低 →高
溶解性 在水中溶解度(或反应)由大到小
2. 卤素单质的化学性质
(1)相似性(F2、Cl2、Br2具有强氧化性,I2具有弱氧化性)
[提醒] 最高价氧化物对应的水化物(除F外)都符合HXO4形式,都是强酸,HClO4是酸性最强的酸。
物质 具体性质
单质 从F2→I2,与H2反应越来越难
与变价金属(如Fe、Cu)反应,F2、Cl2、Br2生成高价金属卤化物,I2生成低价金属卤化物
氢化物 稳定性:HF>HCl>HBr>HI
还原性:HF 酸性:HF最高价氧化物对应的水化物 酸性:HClO4>HBrO4>HIO4(F无最高价含氧酸)
(2)递变规律
3.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
(2)置换——萃取法
未知液(无色)
白色
淡黄色
黄色
Br-
I-
(3)氧化——淀粉法检验I-
未知液(无色)
色溶液,表明有I-。
蓝
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)卤素单质都能与铁反应生成FeX3(X=F、Cl、Br、I) ( )
(2)向无色溶液中滴加氯水和CCl4,振荡,静置,下层溶液显紫色说明原溶液中有I- ( )
×
[解析]除F2之外的卤素单质X2与水反应都生成HX和HXO,F2与水反应生成HF和O2。
√
(3)卤素单质都能与水反应,生成HX和HXO(X=F、Cl、Br、I) ( )
×
(4)CCl4萃取碘水中的I2,先从分液漏斗下口放出有机层,后从上口倒出水层( )
(5)实验室从海带提取单质碘的方法:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取 ( )
√
×
(6)浓硫酸不能干燥HBr、HI,因为HBr、HI还原性较强,能与浓硫酸发生氧化还原反应( )
√
[解析]海带中含有I-,要加入氧化剂将I-氧化成I2,再加入萃取剂萃取。
(7)加碘盐中含有碘酸钾,能使淀粉变蓝( )
×
[解析]淀粉遇到碘单质变蓝。
1.下列关于卤素的叙述正确的是 ( )
A.卤素的钾盐中,最易被氧化的是KF
B.溴中溶有少量氯气,可加入溴化钠再用裂化汽油萃取提纯
C.氟气跟氯化钠水溶液反应,一定有NaF和Cl2生成
D.氯气跟水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂
题组一 卤素的性质及递变规律
D
[解析]还原性:F-裂化汽油中烃类含有不饱和碳碳键,可与Br2发生加成反应,应用CCl4或苯等萃取,B错误;
F2极易与水反应,不能与NaCl发生置换反应生成NaF和Cl2,C错误;
Cl2与水反应时,只有Cl元素价态变化,故水既不是氧化剂也不是还原剂,D正确。
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述错误的是 ( )
A.卤素单质与水反应均可用反应X2+H2O HXO+HX表示
B.HX的热稳定性随X的核电荷数的增大而减小
C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深
D.X-的还原性由弱到强为F-A
[解析]卤素单质中,氟气和水反应生成HF和O2,不符合X2+H2O HXO+HX,故A错误;
卤素原子得电子的能力越强,HX的热稳定性越强,卤素原子的得电子能力随X的核电荷数的增大而减小,所以HX的热稳定性随X的核电荷数的增大而减小,故B正确;
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述错误的是 ( )
A.卤素单质与水反应均可用反应X2+H2O HXO+HX表示
B.HX的热稳定性随X的核电荷数的增大而减小
C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深
D.X-的还原性由弱到强为F-A
卤素单质的颜色从上到下逐渐加深,由F2→I2依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色,故C正确;
卤素单质的氧化性从上到下逐渐减弱,对应离子的还原性依次增强:F-题组二 卤素单质间的置换反应
1. 某同学进行如下实验:
下列分析不正确的是 ( )
A.Ⅰ中CCl4层显橙色,说明CCl4层含Br2
B.Ⅱ中的现象说明I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度
C.Ⅲ中CCl4层显紫色,说明Cl2的氧化性强于I2
D.Ⅲ中CCl4层变为橙色时,水层中仍含有大量I-
D
实验 操作和现象
Ⅰ 向溴水中滴加少量CCl4,振荡,CCl4层显橙色
Ⅱ 向碘水中滴加少量CCl4,振荡,CCl4层显紫色
Ⅲ 向KBr、KI的混合液中加入CCl4,滴加氯水,振荡后CCl4层显紫色;再滴加氯水,振荡后紫色褪去;继续滴加氯水,振荡后CCl4层变为橙色
[解析] CCl4是无色液体,Ⅰ中CCl4层显橙色,说明CCl4层含Br2,A正确;
碘水中滴加少量CCl4,振荡,CCl4层显紫色,说明I2从水中转移到CCl4中,则I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,B正确;
Ⅲ中CCl4层显紫色,说明Cl2将I-氧化为I2,则Cl2的氧化性强于I2,C正确;
CCl4层显紫色后再滴加氯水,振荡后紫色褪去,则I2被氯水氧化生成I,继续滴加氯水,振荡后CCl4层变为橙色,则Br-被氯水氧化为Br2,故水层中不含I-,含有I,D错误。
2. 碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、
染料等方面。回答下列问题:
(1)I2的一种制备方法如图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为
___________________________,生成的沉淀与硝酸反应,生成_______ 后可循环使用。
2AgI+Fe 2Ag+Fe2++2I-
AgNO3
[解析] 由流程图可知悬浊液中含AgI,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆写为离子形式,故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe 2Ag+Fe2++2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环。
②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为 ;若反应物用量比=1.5时,氧化产物为 ;当>1.5后,单质碘的收率会降低,原因是 。
FeI2+Cl2 I2+FeCl2
I2、FeCl3
[解析] 通入Cl2的过程中,因I-还原性强于Fe2+,Cl2先氧化还原性强的I-,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是I2,故反应的化学方程式为FeI2+Cl2 I2+FeCl2;
若反应物用量比=1.5时,先氧化完I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3,
当>1.5,即Cl2过量,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低。
I2被进一步氧化
(2)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2,若生成1 mol I2,消耗的KI至少为
_____mol。I2在KI溶液中可发生反应:I2+I- 。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是 。
4
防止单质碘析出
[解析] KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2,化学方程式为4KI+2CuSO4
2CuI↓ +I2+2K2SO4,若生成1 mol I2,则消耗的KI至少为4 mol;反应中加入过量KI,I-浓度增大,可逆反应I2+I- 平衡右移,增大I2的溶解度,防止蒸馏时单质碘析出。
题组三 卤素离子的检验
1.下列叙述中正确的是 ( )
A.能使润湿的淀粉-KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
B.用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
C.向某溶液中加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
D.某浅黄色的溴水,加入CCl4振荡静置后,上层显橙红色
B
[解析]还有很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I-氧化为I2,A项错误;
碘单质的CCl4溶液显紫色,而非I-,C项错误;
CCl4的密度比水大,应下层显橙红色,D项错误。
提升关键能力
2.鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯
④稀硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥FeCl3溶液、CCl4
A.①②④ B.②③⑥ C.②④⑤ D.④⑤⑥
C
[解析] ①NaCl、NaBr、NaI中加碘水和淀粉溶液均变蓝色,无法鉴别;
②氯水加入NaBr、NaI中后,再加CCl4萃取,下层分别为橙红色和紫红色,加入NaCl中不发生反应,可以鉴别;
③溴水与NaCl、NaBr不反应,与NaI反应生成I2,用苯萃取后,前两种上层均为橙红色,无法鉴别;
2.鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯
④稀硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥FeCl3溶液、CCl4
A.①②④ B.②③⑥ C.②④⑤ D.④⑤⑥
C
④NaCl、NaBr、NaI与AgNO3溶液反应分别生成AgCl、AgBr、AgI沉淀,且均不溶于稀HNO3,沉淀颜色依次为白色、淡黄色、黄色,可以鉴别;
⑤与②的原理相似,只是有色层在上层,可以鉴别;
⑥FeCl3溶液只能氧化I-生成I2,不能鉴别。
1.海水资源的利用
2.氯碱工业
(1)流程
海水→粗盐 饱和食盐水
(2)电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为 。
淡化
蒸馏
反渗透
Cl2
H2、NaOH
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
3.从海水中提取溴的方法
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
Cl2+2Br- =Br2+2Cl-
Br2+SO2+2H2O =4H++2Br-+S
2HBr+Cl2 =2HCl+Br2
4.从海带中提取碘
(1)实验流程
(2)两种原理
①主要的化学原理:Cl2+2KI =2KCl+I2。
②主要的物理原理:单质碘用苯萃取,分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
(3)海水呈弱碱性 ( )
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)从海水中提取溴的工艺流程中两次出现Br- Br2的过程,其目的是对海水中的溴元素进行富集( )
(2)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现 ( )
√
[解析]海水晒盐是物理变化。
×
√
(5)蒸发海水制成饱和食盐水,将其电解可制得金属钠 ( )
(4)实验室从海带中提取单质碘的方法:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取( )
×
×
[解析]缺少了氧化过程。
[解析]电解饱和食盐水得到的是NaOH、氢气和氯气。
2.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.“吹出法”主要包括氧化、
吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
B.海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集
C.“吸收塔”内反应的化学方程式:SO2+Br2+2H2O =H2SO4+2HBr
D.“吸收塔”内也可用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2:Br2+2Na2CO3+H2O= NaBr+NaBrO3+2NaHCO3
D
[解析]由图可知,向浓缩、酸化后的海水中通入氯气,氯气与海水中的溴离子发生置换反应生成溴,用空气将溴从“吹出塔”中吹出,向“吸收塔”中通入二氧化硫气体和水,二氧化硫与溴反应生成硫酸和氢溴酸,向“蒸馏塔”中通入氯气,氯气与氢溴酸发生置换反应生成溴,蒸馏出的溴经冷凝、精馏得到产品。“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节,A正确;
海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集,B正确;
“吸收塔”中发生的反应为二氧化硫与溴、水反应生成硫酸和氢溴酸,反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O =H2SO4+2HBr,C正确;
若“吸收塔”内用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2,该化学方程式中氧原子、得失电子都不守恒,D错误。
1.欲从含Br-的海水中提取溴单质,需要经过一系列操作,实验装置及物质的性质如下:
题组一 从海水中提取溴
物质 Br2 CCl4 正十二烷
密度/(g·cm-3) 3.12 1.59 0.753
沸点/℃ 58.78 76.8 215~217
下列说法中正确的是 ( )
A.可用装置甲氧化海水中的Br-
B.装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的密度更小
C.用装置丙进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2
D.可用装置丁长期贮存液溴
D
[解析]装置甲通入的氯气会将液体压入氢氧化钠溶液中,不能用装置甲氧化海水中的Br-,A错误;
装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的沸点高,便于使用蒸馏法分离溶于正十二烷中的溴,B错误;
用装置丙进行蒸馏, Br2的沸点比正十二烷低,所以先收集到的是溴,C错误。
2.工业上从海水中提取液溴的流程图如下:
已知:溴的沸点为58.78 ℃,微溶于水,有毒性。请回答:
(1)某同学利用如图所示装置进行步骤①至步骤④的实验,当进行步骤①时,应关闭活塞 , 打开活塞 。
bd
ac
[解析]进行步骤①的目的是通入氯气氧化溴离子,应关闭b、d,打开a、c,进行反应和尾气处理。
(2)步骤②中可根据 ,简单判断热空气的流速。
(3)步骤③中简单判断反应完全的依据是 。
A中气泡产生的快慢
B中溶液褪色
[解析] (2)步骤②是利用溴单质易挥发的性质,关闭a、c,打开b、d,通入热空气将生成的溴单质赶进装置B,和通入的二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和氢溴酸,根据A中气泡冒出的快慢判断热空气的流速。
(3)步骤③中是二氧化硫和溴单质发生氧化还原反应生成氢溴酸和硫酸,因此简单判断反应完全的依据是溴水由橙色变为无色,即B中橙色刚好褪去。
[解析] 海水中Br-浓度低,从“溴与水的混合物Ⅰ”到“溴与水的混合物Ⅱ”的过程,目的是增大溴单质的浓度,富集溴元素。
(4)从“溴与水的混合物Ⅰ”到“溴与水的混合物Ⅱ”的目的是 。
浓缩Br2(或富集溴)
[解析] 蒸馏装置中温度计测定的是馏出成分的蒸气温度,蒸馏烧瓶中安装温度计时应注意温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处;为提供稳定的加热温度,避免温度过高,装置C应改为水浴加热;装置E可冷凝溴蒸气得到液溴;溴有毒,装置F中的氢氧化钠溶液用于吸收溴蒸气,防止污染空气。
(5)步骤⑤用如图所示装置进行蒸馏,蒸馏烧瓶中尚未安装温度计,安装时应注意 ,直接加热装置C不合理,应改为 ,图中E、F的作用分别是 、 。
温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口附近
水浴加热
收集溴
吸收尾气
题组二 从海带中提取碘
1.下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是 ( )
A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2
D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气
B
[解析]灼烧碎海带应在坩埚中进行,不能用烧杯,装置甲不能达到实验目的,A错误;
用装置乙过滤海带灰浸泡液能达到实验目的,B正确;
用浓盐酸和MnO2制取氯气需要加热,装置丙不能达到实验目的,C错误;
吸收Cl2应用NaOH溶液,装置丁不能达到实验目的,D错误。
2.从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如下,下列关于海带提碘的说法不正确的是 ( )
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.在含I-的滤液中加入稀硫酸和H2O2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.在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为萃取
A
[解析]灼烧干海带应在坩埚中进行,而不应在蒸发皿中灼烧,A错误;
在含I-的滤液中加入稀硫酸和H2O2,发生反应2I-+H2O2+2H+ =I2+2H2O,I元素被氧化,B正确;
淀粉溶液遇单质I2变蓝色,C正确;
CCl4萃取碘水中的碘单质,D正确。
3.碘元素是人体的必需微量元素之一。某学习小组在实验室进行海带提碘的探究,实验过程如下。
Ⅰ.海带中碘元素的确定
海带 海带灰 海带灰浸取液
(1)取海带灰浸取液1~2 mL,加入稀硫酸约0.5 mL、5%的H2O2溶液约0.5 mL,然后加入CCl4约0.5 mL,振荡后静置,可以观察到 ,证明海带中含有碘元素,该反应的离子方程式为 。
液体分层,上层接近无色,下层为紫色
2I-+H2O2+2H+ =I2+2H2O
[解析]海带中碘主要以I-的形式存在,过氧化氢是一种常用的氧化剂,发生反应2I-+H2O2+2H+ =I2+2H2O;碘单质易溶于有机溶剂,加入四氯化碳后,发生萃取分层,由于四氯化碳的密度大于水,故液体分层,上层接近无色,下层为紫色,可以证明含碘元素。
Ⅱ.海带提碘
海带灰浸取液 含I2的水溶液 碘的有机溶液 晶体碘
(2)若向100 mL碘水中加入20 mL CCl4,充分振荡、静置,此时碘在CCl4中的物质的量浓度是水中的86倍,则萃取效率为 %(结果保留到小数点后两位,萃取效率= ×100%)。
94.51
[解析]设碘单质在水中的浓度为x mol·mL-1,则碘单质在四氯化碳中的浓度为86x mol·mL-1,所以总物质的量n1=100 mL×x mol·mL-1+20 mL×86x mol·mL-1=1820x mol;在四氯化碳中的物质的量n2=20 mL×86x mol·mL-1=1720x mol;所以萃取效率为×100%=×100%≈94.51%。
(3)萃取实验中,若要使碘尽可能地完全转移到CCl4中,可以采取的操作是 。
(4)某同学采取减压蒸馏(装置如图),可以很快完成
碘和四氯化碳的分离,减压蒸馏时使用了克氏蒸馏
头,克氏蒸馏头比普通蒸馏头增加了一个弯管,弯管
的主要作用是
。
将一次萃取改为分多次萃取
[解析] (3)萃取实验中,若要使碘尽可能地完全转移到CCl4中,可以采取的操作是将一次萃取改为分多次萃取。
(4)克氏蒸馏头比普通蒸馏头增加了一个弯管,主要是防止减压蒸馏过程中液体因剧烈沸腾而溅入冷凝管。
防止减压蒸馏过程中液体因剧烈沸腾而溅入冷凝管
Ⅲ.海带中碘含量的测定
(5)若称取干海带10.0 g,经灼烧、浸取、H2O2氧化等过程后配制成100 mL溶液,移取25.00 mL于锥形瓶中,用0.01 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,待溶液由黄色变为浅黄色时,滴加两滴淀粉指示剂,继续滴定至蓝色刚好褪去,且半分钟内无变化,即为终点,平行滴定3次,记录所消耗的Na2S2O3溶液的平均体积为10.00 mL,计算海带中含碘的质量分数为
%(结果保留到小数点后两位,已知2S2+I2 =S4+2I-)。
0.51
[解析]用0.01 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定消耗10.00 mL,故参与反应的Na2S2O3的物质的量为0.01 mol·L-1×0.01 L=10-4 mol,根据离子方程式,碘单质的物质的量为5×10-5 mol,故海带中含碘的质量分数为×100%≈0.51%。
卤素 海水资源的开发和利用
1.卤素单质的物理性质
[提醒] Br2具有较强的挥发性,I2受热易升华。
F2 Cl2 Br2 I2
状态 气态 气态 液态 固态
颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色
密度 小 →大
熔沸点 低 →高
溶解性 在水中溶解度(或反应)由大到小
2. 卤素单质的化学性质
(1)相似性(F2、Cl2、Br2具有强氧化性,I2具有弱氧化性)
[提醒] 最高价氧化物对应的水化物(除F外)都符合HXO4形式,都是强酸,HClO4是酸性最强的酸。
物质 具体性质
单质 从F2→I2,与H2反应越来越难
与变价金属(如Fe、Cu)反应,F2、Cl2、Br2生成高价金属卤化物,I2生成低价金属卤化物
氢化物 稳定性:HF>HCl>HBr>HI
还原性:HF
(2)递变规律
3.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
(2)置换——萃取法
未知液(无色)
白色
淡黄色
黄色
Br-
I-
(3)氧化——淀粉法检验I-
未知液(无色)
色溶液,表明有I-。
蓝
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)卤素单质都能与铁反应生成FeX3(X=F、Cl、Br、I) ( )
(2)向无色溶液中滴加氯水和CCl4,振荡,静置,下层溶液显紫色说明原溶液中有I- ( )
×
[解析]除F2之外的卤素单质X2与水反应都生成HX和HXO,F2与水反应生成HF和O2。
√
(3)卤素单质都能与水反应,生成HX和HXO(X=F、Cl、Br、I) ( )
×
(4)CCl4萃取碘水中的I2,先从分液漏斗下口放出有机层,后从上口倒出水层( )
(5)实验室从海带提取单质碘的方法:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取 ( )
√
×
(6)浓硫酸不能干燥HBr、HI,因为HBr、HI还原性较强,能与浓硫酸发生氧化还原反应( )
√
[解析]海带中含有I-,要加入氧化剂将I-氧化成I2,再加入萃取剂萃取。
(7)加碘盐中含有碘酸钾,能使淀粉变蓝( )
×
[解析]淀粉遇到碘单质变蓝。
1.下列关于卤素的叙述正确的是 ( )
A.卤素的钾盐中,最易被氧化的是KF
B.溴中溶有少量氯气,可加入溴化钠再用裂化汽油萃取提纯
C.氟气跟氯化钠水溶液反应,一定有NaF和Cl2生成
D.氯气跟水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂
题组一 卤素的性质及递变规律
D
[解析]还原性:F-
F2极易与水反应,不能与NaCl发生置换反应生成NaF和Cl2,C错误;
Cl2与水反应时,只有Cl元素价态变化,故水既不是氧化剂也不是还原剂,D正确。
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述错误的是 ( )
A.卤素单质与水反应均可用反应X2+H2O HXO+HX表示
B.HX的热稳定性随X的核电荷数的增大而减小
C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深
D.X-的还原性由弱到强为F-
[解析]卤素单质中,氟气和水反应生成HF和O2,不符合X2+H2O HXO+HX,故A错误;
卤素原子得电子的能力越强,HX的热稳定性越强,卤素原子的得电子能力随X的核电荷数的增大而减小,所以HX的热稳定性随X的核电荷数的增大而减小,故B正确;
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述错误的是 ( )
A.卤素单质与水反应均可用反应X2+H2O HXO+HX表示
B.HX的热稳定性随X的核电荷数的增大而减小
C.卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深
D.X-的还原性由弱到强为F-
卤素单质的颜色从上到下逐渐加深,由F2→I2依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色,故C正确;
卤素单质的氧化性从上到下逐渐减弱,对应离子的还原性依次增强:F-
1. 某同学进行如下实验:
下列分析不正确的是 ( )
A.Ⅰ中CCl4层显橙色,说明CCl4层含Br2
B.Ⅱ中的现象说明I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度
C.Ⅲ中CCl4层显紫色,说明Cl2的氧化性强于I2
D.Ⅲ中CCl4层变为橙色时,水层中仍含有大量I-
D
实验 操作和现象
Ⅰ 向溴水中滴加少量CCl4,振荡,CCl4层显橙色
Ⅱ 向碘水中滴加少量CCl4,振荡,CCl4层显紫色
Ⅲ 向KBr、KI的混合液中加入CCl4,滴加氯水,振荡后CCl4层显紫色;再滴加氯水,振荡后紫色褪去;继续滴加氯水,振荡后CCl4层变为橙色
[解析] CCl4是无色液体,Ⅰ中CCl4层显橙色,说明CCl4层含Br2,A正确;
碘水中滴加少量CCl4,振荡,CCl4层显紫色,说明I2从水中转移到CCl4中,则I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,B正确;
Ⅲ中CCl4层显紫色,说明Cl2将I-氧化为I2,则Cl2的氧化性强于I2,C正确;
CCl4层显紫色后再滴加氯水,振荡后紫色褪去,则I2被氯水氧化生成I,继续滴加氯水,振荡后CCl4层变为橙色,则Br-被氯水氧化为Br2,故水层中不含I-,含有I,D错误。
2. 碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、
染料等方面。回答下列问题:
(1)I2的一种制备方法如图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为
___________________________,生成的沉淀与硝酸反应,生成_______ 后可循环使用。
2AgI+Fe 2Ag+Fe2++2I-
AgNO3
[解析] 由流程图可知悬浊液中含AgI,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆写为离子形式,故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe 2Ag+Fe2++2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环。
②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为 ;若反应物用量比=1.5时,氧化产物为 ;当>1.5后,单质碘的收率会降低,原因是 。
FeI2+Cl2 I2+FeCl2
I2、FeCl3
[解析] 通入Cl2的过程中,因I-还原性强于Fe2+,Cl2先氧化还原性强的I-,若氧化产物只有一种,则该氧化产物只能是I2,故反应的化学方程式为FeI2+Cl2 I2+FeCl2;
若反应物用量比=1.5时,先氧化完I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3,
当>1.5,即Cl2过量,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低。
I2被进一步氧化
(2)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2,若生成1 mol I2,消耗的KI至少为
_____mol。I2在KI溶液中可发生反应:I2+I- 。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是 。
4
防止单质碘析出
[解析] KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2,化学方程式为4KI+2CuSO4
2CuI↓ +I2+2K2SO4,若生成1 mol I2,则消耗的KI至少为4 mol;反应中加入过量KI,I-浓度增大,可逆反应I2+I- 平衡右移,增大I2的溶解度,防止蒸馏时单质碘析出。
题组三 卤素离子的检验
1.下列叙述中正确的是 ( )
A.能使润湿的淀粉-KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
B.用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
C.向某溶液中加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
D.某浅黄色的溴水,加入CCl4振荡静置后,上层显橙红色
B
[解析]还有很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I-氧化为I2,A项错误;
碘单质的CCl4溶液显紫色,而非I-,C项错误;
CCl4的密度比水大,应下层显橙红色,D项错误。
提升关键能力
2.鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯
④稀硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥FeCl3溶液、CCl4
A.①②④ B.②③⑥ C.②④⑤ D.④⑤⑥
C
[解析] ①NaCl、NaBr、NaI中加碘水和淀粉溶液均变蓝色,无法鉴别;
②氯水加入NaBr、NaI中后,再加CCl4萃取,下层分别为橙红色和紫红色,加入NaCl中不发生反应,可以鉴别;
③溴水与NaCl、NaBr不反应,与NaI反应生成I2,用苯萃取后,前两种上层均为橙红色,无法鉴别;
2.鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯
④稀硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥FeCl3溶液、CCl4
A.①②④ B.②③⑥ C.②④⑤ D.④⑤⑥
C
④NaCl、NaBr、NaI与AgNO3溶液反应分别生成AgCl、AgBr、AgI沉淀,且均不溶于稀HNO3,沉淀颜色依次为白色、淡黄色、黄色,可以鉴别;
⑤与②的原理相似,只是有色层在上层,可以鉴别;
⑥FeCl3溶液只能氧化I-生成I2,不能鉴别。
1.海水资源的利用
2.氯碱工业
(1)流程
海水→粗盐 饱和食盐水
(2)电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为 。
淡化
蒸馏
反渗透
Cl2
H2、NaOH
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
3.从海水中提取溴的方法
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
Cl2+2Br- =Br2+2Cl-
Br2+SO2+2H2O =4H++2Br-+S
2HBr+Cl2 =2HCl+Br2
4.从海带中提取碘
(1)实验流程
(2)两种原理
①主要的化学原理:Cl2+2KI =2KCl+I2。
②主要的物理原理:单质碘用苯萃取,分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
(3)海水呈弱碱性 ( )
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)从海水中提取溴的工艺流程中两次出现Br- Br2的过程,其目的是对海水中的溴元素进行富集( )
(2)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现 ( )
√
[解析]海水晒盐是物理变化。
×
√
(5)蒸发海水制成饱和食盐水,将其电解可制得金属钠 ( )
(4)实验室从海带中提取单质碘的方法:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取( )
×
×
[解析]缺少了氧化过程。
[解析]电解饱和食盐水得到的是NaOH、氢气和氯气。
2.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.“吹出法”主要包括氧化、
吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
B.海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集
C.“吸收塔”内反应的化学方程式:SO2+Br2+2H2O =H2SO4+2HBr
D.“吸收塔”内也可用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2:Br2+2Na2CO3+H2O= NaBr+NaBrO3+2NaHCO3
D
[解析]由图可知,向浓缩、酸化后的海水中通入氯气,氯气与海水中的溴离子发生置换反应生成溴,用空气将溴从“吹出塔”中吹出,向“吸收塔”中通入二氧化硫气体和水,二氧化硫与溴反应生成硫酸和氢溴酸,向“蒸馏塔”中通入氯气,氯气与氢溴酸发生置换反应生成溴,蒸馏出的溴经冷凝、精馏得到产品。“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节,A正确;
海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集,B正确;
“吸收塔”中发生的反应为二氧化硫与溴、水反应生成硫酸和氢溴酸,反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O =H2SO4+2HBr,C正确;
若“吸收塔”内用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2,该化学方程式中氧原子、得失电子都不守恒,D错误。
1.欲从含Br-的海水中提取溴单质,需要经过一系列操作,实验装置及物质的性质如下:
题组一 从海水中提取溴
物质 Br2 CCl4 正十二烷
密度/(g·cm-3) 3.12 1.59 0.753
沸点/℃ 58.78 76.8 215~217
下列说法中正确的是 ( )
A.可用装置甲氧化海水中的Br-
B.装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的密度更小
C.用装置丙进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2
D.可用装置丁长期贮存液溴
D
[解析]装置甲通入的氯气会将液体压入氢氧化钠溶液中,不能用装置甲氧化海水中的Br-,A错误;
装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的沸点高,便于使用蒸馏法分离溶于正十二烷中的溴,B错误;
用装置丙进行蒸馏, Br2的沸点比正十二烷低,所以先收集到的是溴,C错误。
2.工业上从海水中提取液溴的流程图如下:
已知:溴的沸点为58.78 ℃,微溶于水,有毒性。请回答:
(1)某同学利用如图所示装置进行步骤①至步骤④的实验,当进行步骤①时,应关闭活塞 , 打开活塞 。
bd
ac
[解析]进行步骤①的目的是通入氯气氧化溴离子,应关闭b、d,打开a、c,进行反应和尾气处理。
(2)步骤②中可根据 ,简单判断热空气的流速。
(3)步骤③中简单判断反应完全的依据是 。
A中气泡产生的快慢
B中溶液褪色
[解析] (2)步骤②是利用溴单质易挥发的性质,关闭a、c,打开b、d,通入热空气将生成的溴单质赶进装置B,和通入的二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和氢溴酸,根据A中气泡冒出的快慢判断热空气的流速。
(3)步骤③中是二氧化硫和溴单质发生氧化还原反应生成氢溴酸和硫酸,因此简单判断反应完全的依据是溴水由橙色变为无色,即B中橙色刚好褪去。
[解析] 海水中Br-浓度低,从“溴与水的混合物Ⅰ”到“溴与水的混合物Ⅱ”的过程,目的是增大溴单质的浓度,富集溴元素。
(4)从“溴与水的混合物Ⅰ”到“溴与水的混合物Ⅱ”的目的是 。
浓缩Br2(或富集溴)
[解析] 蒸馏装置中温度计测定的是馏出成分的蒸气温度,蒸馏烧瓶中安装温度计时应注意温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处;为提供稳定的加热温度,避免温度过高,装置C应改为水浴加热;装置E可冷凝溴蒸气得到液溴;溴有毒,装置F中的氢氧化钠溶液用于吸收溴蒸气,防止污染空气。
(5)步骤⑤用如图所示装置进行蒸馏,蒸馏烧瓶中尚未安装温度计,安装时应注意 ,直接加热装置C不合理,应改为 ,图中E、F的作用分别是 、 。
温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口附近
水浴加热
收集溴
吸收尾气
题组二 从海带中提取碘
1.下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是 ( )
A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2
D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气
B
[解析]灼烧碎海带应在坩埚中进行,不能用烧杯,装置甲不能达到实验目的,A错误;
用装置乙过滤海带灰浸泡液能达到实验目的,B正确;
用浓盐酸和MnO2制取氯气需要加热,装置丙不能达到实验目的,C错误;
吸收Cl2应用NaOH溶液,装置丁不能达到实验目的,D错误。
2.从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如下,下列关于海带提碘的说法不正确的是 ( )
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.在含I-的滤液中加入稀硫酸和H2O2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.在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为萃取
A
[解析]灼烧干海带应在坩埚中进行,而不应在蒸发皿中灼烧,A错误;
在含I-的滤液中加入稀硫酸和H2O2,发生反应2I-+H2O2+2H+ =I2+2H2O,I元素被氧化,B正确;
淀粉溶液遇单质I2变蓝色,C正确;
CCl4萃取碘水中的碘单质,D正确。
3.碘元素是人体的必需微量元素之一。某学习小组在实验室进行海带提碘的探究,实验过程如下。
Ⅰ.海带中碘元素的确定
海带 海带灰 海带灰浸取液
(1)取海带灰浸取液1~2 mL,加入稀硫酸约0.5 mL、5%的H2O2溶液约0.5 mL,然后加入CCl4约0.5 mL,振荡后静置,可以观察到 ,证明海带中含有碘元素,该反应的离子方程式为 。
液体分层,上层接近无色,下层为紫色
2I-+H2O2+2H+ =I2+2H2O
[解析]海带中碘主要以I-的形式存在,过氧化氢是一种常用的氧化剂,发生反应2I-+H2O2+2H+ =I2+2H2O;碘单质易溶于有机溶剂,加入四氯化碳后,发生萃取分层,由于四氯化碳的密度大于水,故液体分层,上层接近无色,下层为紫色,可以证明含碘元素。
Ⅱ.海带提碘
海带灰浸取液 含I2的水溶液 碘的有机溶液 晶体碘
(2)若向100 mL碘水中加入20 mL CCl4,充分振荡、静置,此时碘在CCl4中的物质的量浓度是水中的86倍,则萃取效率为 %(结果保留到小数点后两位,萃取效率= ×100%)。
94.51
[解析]设碘单质在水中的浓度为x mol·mL-1,则碘单质在四氯化碳中的浓度为86x mol·mL-1,所以总物质的量n1=100 mL×x mol·mL-1+20 mL×86x mol·mL-1=1820x mol;在四氯化碳中的物质的量n2=20 mL×86x mol·mL-1=1720x mol;所以萃取效率为×100%=×100%≈94.51%。
(3)萃取实验中,若要使碘尽可能地完全转移到CCl4中,可以采取的操作是 。
(4)某同学采取减压蒸馏(装置如图),可以很快完成
碘和四氯化碳的分离,减压蒸馏时使用了克氏蒸馏
头,克氏蒸馏头比普通蒸馏头增加了一个弯管,弯管
的主要作用是
。
将一次萃取改为分多次萃取
[解析] (3)萃取实验中,若要使碘尽可能地完全转移到CCl4中,可以采取的操作是将一次萃取改为分多次萃取。
(4)克氏蒸馏头比普通蒸馏头增加了一个弯管,主要是防止减压蒸馏过程中液体因剧烈沸腾而溅入冷凝管。
防止减压蒸馏过程中液体因剧烈沸腾而溅入冷凝管
Ⅲ.海带中碘含量的测定
(5)若称取干海带10.0 g,经灼烧、浸取、H2O2氧化等过程后配制成100 mL溶液,移取25.00 mL于锥形瓶中,用0.01 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,待溶液由黄色变为浅黄色时,滴加两滴淀粉指示剂,继续滴定至蓝色刚好褪去,且半分钟内无变化,即为终点,平行滴定3次,记录所消耗的Na2S2O3溶液的平均体积为10.00 mL,计算海带中含碘的质量分数为
%(结果保留到小数点后两位,已知2S2+I2 =S4+2I-)。
0.51
[解析]用0.01 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定消耗10.00 mL,故参与反应的Na2S2O3的物质的量为0.01 mol·L-1×0.01 L=10-4 mol,根据离子方程式,碘单质的物质的量为5×10-5 mol,故海带中含碘的质量分数为×100%≈0.51%。
同课章节目录