第4节 海水中的元素
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[课标要求]
1.了解海水中元素的存在形式和用途,认识海水综合开发利用的意义。
2.了解海水提镁的过程和原理,认识镁单质的性质。
3.了解溴、碘及其化合物的性质和主要用途。
4.以海水提溴为例,了解化学方法在实现物质间转化中的作用。,
1.食盐是常用调味剂,加碘食盐中含KIO3。
2.海水提镁流程:海水Mg(OH)2MgCl2Mg。
3.镁单质具有金属的通性,其特性为2Mg+CO22MgO+C。
4.液溴易挥发,固体碘易升华,I2遇淀粉变蓝色;用苯、CCl4萃取溴(碘)水中的溴(碘)。
5.X-(Cl-、Br-、I-)的检验:向待测液中滴入AgNO3溶液,再滴入稀硝酸,看是否出现沉淀,AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)。
6.主要的离子方程式:Cl2+2Br-===Br2+2Cl-
Br2+2I-===I2+2Br-,Cl2+2I-===I2+2Cl-。
7.氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2>S。
1.海水中的元素
(1)常量元素(即每升海水中的含量均大于1_mg的元素)有:氯、钠、镁、硫、钙、钾、碳、锶、溴、硼、氟,共11种。【来源:21·世纪·教育·网】
(2)微量元素:锂、碘等元素。
2.海水元素对人体的重要性
(1)食盐:人体的必需物质,并对人体的血液循环和新陈代谢都有着重要作用。
(2)锂:可作为热核反应的重要材料。
(3)铀:可作为核燃料。
(4)碘:可用于制药,如碘酒,人体缺碘易患甲状腺肿大,加碘食盐中添加的是KIO3。
3.海水的应用
(1)海水应用广泛,如海水晒盐、海水淡化不经化学变化就能进行。
(2)食盐大多数用于化工生产,如氯碱工业。
1.下列关于海水中元素的描述中,不正确的是( )
A.锂可以作为热核反应的重要材料
B.碘可以用于医药制碘酒
C.铀可以用于制造氢弹
D.镁合金可以用于制造飞机、汽车
解析:选C 铀用作核燃料,可用于制造原子弹。
2.许多国家十分重视海水资源的综合利用。下列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
解析:选D 海水中不含氯、溴、碘、钠、镁、氢气等单质以及烧碱,必须通过化学变化从海水中获得,食盐可通过蒸发结晶得到,淡水可通过蒸馏得到。
1.海水提镁
(1)原料
苦卤(晒盐后的母液)、贝壳、盐酸。
(2)生产流程
(3)反应的化学方程式或离子方程式
①制碱:CaCO3CaO+CO2↑,
CaO+H2O===Ca(OH)2。
②沉淀:Mg2++Ca(OH)2===Ca2++Mg(OH)2↓。
③酸化:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O。
④蒸发、结晶、脱水:
MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O。
⑤电解熔融MgCl2:MgCl2Mg+Cl2↑。
2.镁
(1)物理性质
镁是一种重要的银白色金属材料,密度较小,熔沸点较低,具有良好的导电性和导热性,镁的硬度和强度都较小。21cnjy.com
(2)化学性质
①与非金属单质反应:
②与酸反应:Mg+2H+===Mg2++H2↑
③与CO2反应
现象:Mg在盛有CO2的集气瓶中剧烈燃烧,发出耀眼的白光,生成白色粉末和黑色颗粒。
化学反应方程式:2Mg+CO22MgO+C
[特别提醒]
(1)镁在空气中燃烧会得到MgO、Mg3N2的混合物,由于空气中CO2含量很低,不需考虑Mg与CO2的反应。
(2)CO2不燃烧、不助燃,常用于灭火。但不能用于镁等活泼金属的灭火。
(3)用途
镁合金被大量用于制造火箭、导弹和飞机的部件等,在国防工业中有重要应用,被誉为“国防金属”。
1.从海水中提取镁,正确的方法是( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水MgCl2溶液―→MgCl2晶体Mg
C.海水Mg(OH)2MgOMg
D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→
MgCl2(熔融)Mg
解析:选D 海水中的镁以化合态存在,提取镁时应先加碱形成Mg(OH)2沉淀,然后加酸溶解Mg(OH)2得到MgCl2,电解MgCl2制取Mg。
2.正在燃烧的镁条,放入下列气体中时,不能继续燃烧的是( )
A.CO2 B.Cl2
C.O2 D.He
解析:选D He是稀有气体,与镁条不反应。
1.Cl2、Br2、I2性质的比较
(1)物理性质
氯单质
溴单质
碘单质
颜色
黄绿色
深红棕色
紫黑色
状态
气体
液体
固体
溶液
颜色
水中
黄绿色
黄→橙色
深黄→褐色
酒精中
橙红色
褐色
四氯化碳中
橙→橙红色
紫→紫红色
[特别提醒]
(1)常温下溴单质是一种易挥发的液体,保存时常用水封防止溴挥发。
(2)碘易升华,碘遇淀粉变蓝色。
(3)常用苯、CCl4等不溶于水的有机溶剂萃取溴(碘)水中的单质溴(碘),萃取操作在分液漏斗中进行,并且先萃取后分液。2-1-c-n-j-y
(2)化学性质(写出相应反应的离子方程式)
①向NaBr溶液中滴入氯水:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-;
②向KI溶液中滴入氯水:2I-+Cl2===I2+2Cl-;
③向KI溶液中滴入溴水:2I-+Br2===I2+2Br-。
氧化性:Cl2>Br2>I2。
[特别提醒]
(1)Cl、Br、I原子最外层电子数均为7,化学性质相似,又称卤素。
(2)X2(Cl2、Br2、I2)化学性质的相似性:
①2Fe+3X22FeX3(I2除外:Fe+I2FeI2);
②X2+H2O===HX+HXO(从Cl2→Br2→I2,和水反应程度减弱);
③X2+2OH-===X-+XO-+H2O。
2.海水提溴
(1)海水中提溴
①原料:苦卤和Cl2。
②反应原理:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2。
③步骤:海水―→浓缩―→氧化―→提取。
④提取方法:利用Br2的挥发性,鼓入热空气或水蒸气,就可将溴分离出来。
(2)溴及其化合物的用途
Cl-、Br-、I-的检验
[问题思考]
1.图①、图②操作产生的实验现象是什么?
提示:图①溶液由无色变为橙色,滴加CCl4,振荡后,液体分层,下层液体呈橙红色。图②溶液由无色变为褐色,滴加CCl4,振荡后,液体分层,下层液体呈紫色。
2.图①、图②操作能否用于检验Br-、I-的存在?
提示:能。Br2、I2的CCl4溶液均有特征颜色,故图①②操作可用于Br-、I-的检验。
3.你还有其他检验Br-、I-的方法吗?(联想Cl-的检验)
提示:向待测液中滴加AgNO3溶液,再滴加稀HNO3,产生沉淀。Br-+Ag+===AgBr↓(浅黄色)、Ag++I-===AgI↓(黄色)。21世纪教育网版权所有
1.沉淀检验法
(1)试剂:AgNO3溶液和稀硝酸。
(2)方法:向待测液中滴加AgNO3溶液后,再滴加稀硝酸,观察生成沉淀的颜色。
(3)现象及结论:若生成白色沉淀,则原溶液可能含有Cl-;若生成浅黄色沉淀,则原溶液含有Br-;若生成黄色沉淀,则原溶液含有I-。2·1·c·n·j·y
(4)反应原理:Cl-+Ag+===AgCl↓,Br-+Ag+===AgBr↓,I-+Ag+===AgI↓。
2.氧化检验法
(1)试剂:氯水或者氯气。
(2)方法:向待测液中滴加氯水后,再滴加四氯化碳(密度大于水),静置,分层后观察下层液体的颜色。
(3)现象及结论:若溶液颜色无明显变化,则原溶液可能含有Cl-;若下层得到橙红色液体,则原溶液含有Br-;若下层得到紫红色液体,则原溶液含有I-。
(4)反应原理:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,Cl2+2I-===2Cl-+I2。
1.分离NaCl与I2的混合物所用的最简单方法是( )
A.溶解、过滤 B.加热升华
C.溶解、萃取 D.加入AgNO3溶液、过滤
解析:选B I2易升华,加热时固体I2转化成蒸气,冷却后又变为固体碘。
2.已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按如图所示装置进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别沾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( )21*cnjy*com
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
蓝色
橙色
白色
D
黄绿色
白色
紫色
白色
解析:选C Cl2与NaBr反应生成Br2,变为橙色;Cl2与KI反应生成I2,I2遇淀粉变蓝;Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO。④处使用NaOH溶液是为了防止污染,没有明显颜色变化,仍为白色。【来源:21cnj*y.co*m】
3.鉴别NaCl、NaBr、NaI可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、四氯化碳 ③溴水、汽油 ④AgNO3溶液、稀硝酸
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
解析:选D 三者中加入氯水、四氯化碳,振荡后四氯化碳层呈现不同的颜色;三者与AgNO3反应分别生成白色沉淀,淡黄色沉淀,黄色沉淀。【版权所有:21教育】
[三级训练·节节过关]
1.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.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质
B.海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融的NaCl可制备Na
D.利用潮汐发电是将化学能转化为电能
解析:选C 钾在海水中以离子形式存在,需要通过化学反应才能得到钾单质;海水蒸发属于物理变化;利用潮汐发电是将机械能转化为电能。21*cnjy*com
2.下列有关镁的叙述中,正确的是( )
A.镁条燃烧引起的火灾可用CO2扑灭
B.镁不能与盐酸反应
C.镁制容器可以贮存、运输浓硫酸
D.镁在CO2中燃烧的产物不全为MgO
解析:选D Mg可与CO2、盐酸、H2SO4反应,故A、B、C错误;Mg在CO2中燃烧产物中还有炭,D项正确。www-2-1-cnjy-com
3.下列各组混合物中,能用分液漏斗分离的是( )
A.酒精和水 B.碘和四氯化碳
C.水和四氯化碳 D.汽油和植物油
解析:选C A项,酒精和水互溶不分层;B项,碘易溶于CCl4,不分层;C项,水和CCl4分层,可用分液漏斗分离;D项,汽油和植物油互溶。
4.从海水中可以提取溴,主要反应为2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,下列说法正确的是( )
A.溴离子具有氧化性
B.氯气是还原剂
C.该反应属于复分解反应
D.氯气的氧化性比溴单质强
解析:选D 溴元素化合价升高,Br-作还原剂,具有还原性,氯元素化合价降低,氯气作氧化剂,该反应为置换反应,说明氯气的氧化性比溴单质强。21教育网
5.实验探究是体验知识产生或形成过程的基本途径。下面是某同学探究实验报告的一部分,请填空:
实验名称:氯、溴、碘的氧化性强弱比较
实验药品:NaCl溶液、KBr溶液、KI溶液、氯水、溴水、碘水、四氯化碳、淀粉碘化钾试纸
实验步骤
实验结论
①NaCl溶液+氯水+1 mL CCl4,振荡,静置,观察四氯化碳层颜色
氧化性从强到弱的顺序:氯、溴、碘
②NaBr溶液+氯水+1 mL CCl4,振荡,静置,观察四氯化碳层颜色
③KI溶液+氯水+1 mL CCl4,振荡,静置,观察四氯化碳层颜色
(1)完成该实验需用到的仪器是___________________________________________。
(2)CCl4在实验中所起的作用是______________________________________________。
(3)在实验②中四氯化碳层颜色变化过程为__________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该同学的实验缺陷是_________________________________________,
改进的方法是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验③中的现象是什么?
________________________________________________________________________。
解析:根据反应原理判断反应产物,并通过在萃取剂CCl4中的颜色验证,溴在CCl4中显橙红色,碘在CCl4中显紫色。实验③说明Cl2与I2的氧化性强弱,但整个实验中没有比较Br2与I2的氧化性强弱,在实验③中应改用溴水。
答案:(1)试管、(胶头)滴管
(2)萃取剂 (3)从无色变到橙色(或橙红色或红棕色)
(4)没有比较Br2和I2的氧化性强弱 将实验③中的氯水改成溴水(或将溴水滴在淀粉KI试纸上,观察试纸是否变蓝色)
(5)溶液分层,上层无色,下层紫色
1.海水中含量最多的离子是( )
A.钠离子 B.氯离子
C.钙离子 D.镁离子
解析:选B 由海水的化学组成示意图可知:1 000 g海水中含氯离子19.10 g,含钠离子10.62 g,含镁离子1.28 g,含钙离子0.40 g。
2.如果食用花生油不小心混入了大量的水,利用你所学的知识,最简便的分离方法是( )
解析:选B 花生油与水互不相溶,可用分液法分离。
3.盛液溴的试剂瓶中加入一定量的水,其目的是( )
A.制得溴水 B.比较溴和水的密度
C.将液溴隔离空气 D.防止液溴挥发
解析:选D 因为溴易挥发,且溴在水中溶解度不大,在保存溴时为防止溴挥发常加入少量水形成水封。
4.从海水中提取镁时,涉及不到的化学反应是( )
A.MgCl2+Ca(OH)2===CaCl2+Mg(OH)2↓
B.Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
C.Mg(OH)2+H2SO4===MgSO4+2H2O
D.MgCl2Mg+Cl2↑
解析:选C 海水中镁元素的主要存在形态为MgCl2,工业制备Mg的步骤为:①用熟石灰将Mg2+变成Mg(OH)2沉淀,将镁元素进一步富集,发生的反应为MgCl2+Ca(OH)2===CaCl2+Mg(OH)2↓;②用盐酸将Mg(OH)2溶解,发生的反应为Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;③将溶液蒸发结晶变成MgCl2·6H2O晶体,电解MgCl2得到Mg单质:MgCl2Mg+Cl2↑,涉及不到的化学反应为C。
5.下列制取单质的反应中,化合物作还原剂的是( )
A.用溴与碘化钠反应制碘
B.用锌和稀硫酸反应制取氢气
C.镁在点燃的条件下与CO2反应生成单质C
D.铝和二氧化锰反应冶炼锰
解析:选A 溴与碘化钠反应制碘时,碘化钠作还原剂,A项正确;锌和稀硫酸反应制取氢气,锌作还原剂,锌为单质,B项错误;镁在点燃的条件下与CO2反应生成单质C,镁作还原剂,镁为单质,C项错误;铝和二氧化锰反应冶炼锰,铝作还原剂,铝为单质,D项错误。21教育名师原创作品
6.在盛有溴水的三支试管中分别加入少量苯、四氯化碳和酒精,振荡后静置,出现下列现象,正确的结论是( )【出处:21教育名师】
A.①加CCl4 ②加苯 ③加酒精
B.①加酒精 ②加CCl4 ③加苯
C.①加苯 ②加CCl4 ③加酒精
D.①加苯 ②加酒精 ③加CCl4
解析:选C 所加三种有机溶剂在水中的溶解性和密度分别为:苯不溶于水,密度比水小;CCl4不溶于水,密度比水大;酒精易溶于水,而溴单质易溶于有机溶剂,难溶于水,结合萃取原理分析图示现象可知正确选项为C。
7.a、b、c、d四个集气瓶中装有Cl2、H2、HCl、HBr中的任一种气体。若a、d两瓶气体混合见光爆炸,a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴。则c瓶装的气体是( )
A.HBr B.HCl
C.Cl2 D.H2
解析:选B a、d两瓶气体混合见光爆炸,为H2和Cl2,a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴(液溴),为Cl2和HBr(发生了Cl2+2HBr===2HCl+Br2的反应),则c中盛有HCl,同时推出a中为Cl2,b中为HBr,d中为H2。
8.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,再加丙溶液,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-
解析:选A 向甲中加入淀粉和氯水,溶液变为橙色,应为溴水的颜色,则甲中必含有Br-,再加丙溶液,颜色无明显变化,说明丙溶液中不含I-,否则加入的I-会被Br2置换生成I2,溶液显蓝色,与题中所给的条件不符,则丙溶液只能含有Cl-,I-必在乙溶液中,因此,甲、乙、丙溶液依次含有Br-、I-、Cl-。
9.海水中有非常丰富的化学资源,从海水中可提取多种化工原料。下图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。
试回答下列问题:
(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO等杂质,精制后可得饱和NaCl溶液,精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液,过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性。请写出加入盐酸后可能发生反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)海水提取食盐后的母液中有K+、Na+、Mg2+等阳离子。从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳起什么作用?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2,应该怎样除去?写出实验步骤:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)海水中的镁元素处于游离态还是化合态?________;从海水中提取MgCl2的反应是不是氧化还原反应?________(填“是”或“不是”,下同);用电解法冶炼金属镁的反应是不是氧化还原反应?____________。
(4)电解无水氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁。请思考镁蒸气可以在下列哪种气体氛围中冷却?________。
A.H2 B.CO2 C.空气 D.O2 E.Ar
解析:(1)精制时,向溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液,过滤后的滤液中含有氢氧化钠、碳酸钠,因此向滤液中加入盐酸的目的是除去剩余的氢氧化钠和碳酸钠,反应的离子方程式为OH-+H+===H2O、CO+2H+===H2O+CO2↑。(2)加入石灰乳的作用是沉淀海水中的Mg2+,离子反应为Mg2++2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+2Ca2+;相同温度下,Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2的溶解度,因此可向混合物中加入MgCl2溶液,充分搅拌过滤,沉淀用蒸馏水洗涤即可除去Ca(OH)2。(3)从海水中提取氯化镁的反应为Mg2++2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+2Ca2+,Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O,反应中没有元素的化合价变化,因此不是氧化还原反应;电解法冶炼金属镁的反应为MgCl2Mg+Cl2,该反应为氧化还原反应。(4)电解无水氯化镁所得的镁蒸气易与CO2、O2,空气中的N2、O2发生反应,不与氢气、氩气反应。
答案:(1)OH-+H+===H2O、CO+2H+===H2O+CO2↑
(2)使Mg2+转化为Mg(OH)2 加MgCl2溶液充分搅拌,过滤,用蒸馏水洗涤沉淀
(3)化合态 不是 是
(4)A、E
10.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:_____________________________________
________________________________________________________________________。
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
解析:(1)在碱性条件下,Cl2、Br2可与碱反应生成卤化物和次卤酸盐,因此Cl2氧化Br-应在酸性条件下进行。(2)Br2易挥发,可用热空气加热,使溶液中的Br2变为溴蒸气,再冷凝可得液溴。(3)在酸性条件下,NaBr和NaBrO3可反应生成单质溴。(4)除去工业Br2中微量的Cl2,可利用Cl2与Br-的反应。
答案:(1)酸性 Cl2发生自身氧化还原反应(或Br2发生自身氧化还原反应)(合理说法即可)
(2)Br2易挥发(或Br2沸点低)
(3)5NaBr+NaBrO3+3H2SO4===3Br2+3Na2SO4+3H2O 溴具有强氧化性(或强腐蚀性)
(4)AC
1.下列各项中的两种物质,能用KI-淀粉试纸鉴别的是( )
A.溴水和碘水 B.溴水和氯水
C.NO2和溴蒸气 D.溴水和稀硫酸
解析:选D Br2、Cl2、HNO3均能把I-氧化成I2,稀硫酸与I-不反应。
2.在盛有KI溶液的试管中滴入氯水充分反应后,再加四氯化碳溶液振荡,静置后观察到的现象是( )
A.上层紫红色,下层接近无色
B.均匀、透明、紫红色
C.均匀、透明、无色
D.上层接近无色,下层紫红色
解析:选D 滴入氯水后发生反应:2KI+Cl2===2KCl+I2,加入CCl4后,I2被萃取到CCl4中,使上层的水层几乎无色,下层呈紫红色。21·cn·jy·com
3.将浸湿了溴水的橙红色滤纸挂在含二氧化硫的容器里,滤纸退色了,这是因为( )
①二氧化硫具有漂白作用 ②溴因挥发而退色 ③二氧化硫具有还原作用 ④溴被还原成Br-
A.③和④ B.只有①
C.②和③ D.只有②
解析:选A 二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,溴被还原而使滤纸的橙红色退去。
4.向NaBr、NaI、Na2SO3的混合溶液中通入过量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到剩余固体物质的组成可能是( )
A.NaCl Na2SO4 B.NaCl NaBr Na2SO4
C.NaCl Na2SO4 I2 D.NaCl NaI Na2SO4
解析:选A 向NaBr、NaI、Na2SO3的混合溶液中通入过量氯气后,先后发生反应:Na2SO3+Cl2+H2O===Na2SO4+2HCl,2NaI+Cl2===2NaCl+I2,2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2。将溶液蒸干并充分灼烧,HCl、Br2挥发,I2升华,剩余的物质为NaCl、Na2SO4。
5.已知某溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比为2∶3∶4,现欲使溶液中Cl-、Br-、I-物质的量之比为4∶3∶2,则要通入Cl2的物质的量是原溶液中I-的物质的量的( )
A. B.
C. D.
解析:选C 设原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量分别为2 mol、3 mol、4 mol,则根据离子方程式Cl2+2I-===I2+2Cl-可知,只要通入1 mol Cl2,就可使溶液中的I-由4 mol降到2 mol,而Cl-由2 mol增至4 mol,Br-的物质的量保持不变,仍为3 mol。所以通入的Cl2与原溶液中I-的物质的量之比为。21·世纪*教育网
6.海水中含有的氯化镁是镁的重要资源之一,从海水中提取镁,可按如下步骤进行:①把贝壳制成石灰乳;②在引入的海水中加入石灰乳,沉降,过滤,洗涤沉淀物;③将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物;④将产物熔融后电解。关于提取镁,下列说法中不正确的是( )
A.此方法的优点之一是原料的来源丰富
B.进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2
C.第④步通电时会产生氯气
D.涉及的反应有化合反应、复分解反应和置换反应
解析:选D 海水提镁的反应有:CaCO3高温,CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2、MgCl2+Ca(OH)2===CaCl2+Mg(OH)2↓、Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O、MgCl2通电,Mg+Cl2↑。上述反应中没有置换反应。
7.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,能与水反应,反应方程式为IBr+H2O===HBr+HIO。下列有关叙述中不正确的是( )
A.IBr是双原子分子
B.与水反应时,IBr既是氧化剂,又是还原剂
C.在很多化学反应中IBr作氧化剂
D.IBr与NaOH溶液反应可生成NaBr和NaIO
解析:选B IBr中碘、溴元素的化合价分别为+1、-1,HBr中溴元素的化合价为-1,HIO中碘元素的化合价为+1,因此该反应不是氧化还原反应。
8.某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:
①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐退去;③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快退去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是( )
A.镁粉只直接与溴水中的溴反应
B.镁粉只与溴水中的酸反应
C.产生极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到
D.镁粉在水的催化下与溴发生反应
解析:选D 由①、③知Mg与冷水、液溴混合无现象发生,说明不反应;镁粉在溴水中有极少量气泡生成,是Mg与极少量酸反应生成H2而且溴水颜色退去说明Mg与Br2发生反应;由④知水是镁粉与溴反应的催化剂。
9.海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行了以下实验:
请填写下列空白:
(1)步骤⑤所用的主要仪器是__________。
(2)步骤③的实验操作名称是____________________;步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出单质碘和回收苯,该步骤的实验操作名称是______________________________。
(3)步骤④反应的离子方程式是________________。
(4)步骤⑤中,某学生选择用苯来提取碘的理由是____________________________
________________________________________________________________________。
(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还有单质碘的简单方法:________________________________________________________________________。
解析:(1)分液的主要仪器为分液漏斗。(2)物质分离的方法有:固液分离用过滤,液液不互溶用分液,液液互溶用蒸馏。(3)I-的还原性比Cl-强,MnO2具有强氧化性,酸性条件下能氧化Cl-,因此也能氧化I-。(5)检验单质碘可以利用碘的特性:遇淀粉变蓝色。
答案:(1)分液漏斗 (2)过滤 蒸馏
(3)2I-+MnO2+4H+===Mn2++I2+2H2O
(4)苯与水互不相溶,碘在苯中溶解度比在水中的大
(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中,加入几滴淀粉溶液,观察是否出现蓝色,如变蓝,说明有单质碘
10.现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)。已知实验中可能会发生下列反应:www.21-cn-jy.com
①2Mg+O22MgO;②3Mg+N2Mg3N2;
③2Mg+CO22MgO+C;
④Mg+H2OMgO+H2↑;
⑤Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑
可供选择的装置和药品如图所示(镁粉、还原铁粉均已干燥,装置内所发生的反应是完全的,整套装置的末端与干燥管相连)。
回答下列问题:
(1)在设计实验方案时,除装置A、E外,还应选择的装置(填字母代号)及其目的分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)连接并检查实验装置的气密性。实验开始时,打开自来水的开关,将空气从5升的储气瓶压入反应装置,则气流流经导管的顺序是(填字母代号)____________。
(3)通气后,如果同时点燃A、F装置的酒精灯,对实验结果有何影响?________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)请设计一个实验,验证产物是氮化镁:_____________________________。
解析:由题目所提供的信息可知:Mg能与O2、CO2、H2O反应,空气中含有这些气体,所以在Mg与N2反应前先除去以上三种气体,顺序为先除CO2(D装置),再除H2O(B装置),最后除O2(F装置)。在连接装置时,要注意气体流向(长进短出)。Fe与O2反应时应在加热条件(或温度较高)下进行,铁粉没有达到反应温度,不能与O2反应,导致O2除不尽。根据反应⑤可知Mg3N2的水解产物有NH3,可通过测定水解的产物中NH3的存在推出产物是Mg3N2。
答案:(1)选择B,目的:除去空气中的水蒸气;选择D,目的:除去空气中的CO2;选择F,目的:除去空气中的O2
(2)j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)
(3)使氮化镁不纯 如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度,氧气不能除尽,导致氧同镁反应,而使氮化镁中混入氧化镁
(4)取适量产物放入试管中,滴加蒸馏水,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,如果试管中的溶液出现浑浊,红色石蕊试纸变蓝,则可以证明有氮化镁生成
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“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(二十二)”
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课时跟踪检测(二十二) 海水中的元素
1.海水中含量最多的离子是( )
A.钠离子 B.氯离子
C.钙离子 D.镁离子
解析:选B 由海水的化学组成示意图可知:1 000 g海水中含氯离子19.10 g,含钠离子10.62 g,含镁离子1.28 g,含钙离子0.40 g。21教育名师原创作品
2.如果食用花生油不小心混入了大量的水,利用你所学的知识,最简便的分离方法是( )
解析:选B 花生油与水互不相溶,可用分液法分离。
3.盛液溴的试剂瓶中加入一定量的水,其目的是( )
A.制得溴水 B.比较溴和水的密度
C.将液溴隔离空气 D.防止液溴挥发
解析:选D 因为溴易挥发,且溴在水中溶解度不大,在保存溴时为防止溴挥发常加入少量水形成水封。
4.从海水中提取镁时,涉及不到的化学反应是( )
A.MgCl2+Ca(OH)2===CaCl2+Mg(OH)2↓
B.Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
C.Mg(OH)2+H2SO4===MgSO4+2H2O
D.MgCl2Mg+Cl2↑
解析:选C 海水中镁元素的主要存在形态为MgCl2,工业制备Mg的步骤为:①用熟石灰将Mg2+变成Mg(OH)2沉淀,将镁元素进一步富集,发生的反应为MgCl2+Ca(OH)2===CaCl2+Mg(OH)2↓;②用盐酸将Mg(OH)2溶解,发生的反应为Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;③将溶液蒸发结晶变成MgCl2·6H2O晶体,电解MgCl2得到Mg单质:MgCl2Mg+Cl2↑,涉及不到的化学反应为C。2-1-c-n-j-y
5.下列制取单质的反应中,化合物作还原剂的是( )
A.用溴与碘化钠反应制碘
B.用锌和稀硫酸反应制取氢气
C.镁在点燃的条件下与CO2反应生成单质C
D.铝和二氧化锰反应冶炼锰
解析:选A 溴与碘化钠反应制碘时,碘化钠作还原剂,A项正确;锌和稀硫酸反应制取氢气,锌作还原剂,锌为单质,B项错误;镁在点燃的条件下与CO2反应生成单质C,镁作还原剂,镁为单质,C项错误;铝和二氧化锰反应冶炼锰,铝作还原剂,铝为单质,D项错误。www-2-1-cnjy-com
6.在盛有溴水的三支试管中分别加入少量苯、四氯化碳和酒精,振荡后静置,出现下列现象,正确的结论是( )21*cnjy*com
A.①加CCl4 ②加苯 ③加酒精
B.①加酒精 ②加CCl4 ③加苯
C.①加苯 ②加CCl4 ③加酒精
D.①加苯 ②加酒精 ③加CCl4
解析:选C 所加三种有机溶剂在水中的溶解性和密度分别为:苯不溶于水,密度比水小;CCl4不溶于水,密度比水大;酒精易溶于水,而溴单质易溶于有机溶剂,难溶于水,结合萃取原理分析图示现象可知正确选项为C。
7.a、b、c、d四个集气瓶中装有Cl2、H2、HCl、HBr中的任一种气体。若a、d两瓶气体混合见光爆炸,a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴。则c瓶装的气体是( )
A.HBr B.HCl
C.Cl2 D.H2
解析:选B a、d两瓶气体混合见光爆炸,为H2和Cl2,a、b两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴(液溴),为Cl2和HBr(发生了Cl2+2HBr===2HCl+Br2的反应),则c中盛有HCl,同时推出a中为Cl2,b中为HBr,d中为H2。21*cnjy*com
8.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,再加丙溶液,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-
解析:选A 向甲中加入淀粉和氯水,溶液变为橙色,应为溴水的颜色,则甲中必含有Br-,再加丙溶液,颜色无明显变化,说明丙溶液中不含I-,否则加入的I-会被Br2置换生成I2,溶液显蓝色,与题中所给的条件不符,则丙溶液只能含有Cl-,I-必在乙溶液中,因此,甲、乙、丙溶液依次含有Br-、I-、Cl-。
9.海水中有非常丰富的化学资源,从海水中可提取多种化工原料。下图是某工厂对海水资源综合利用的示意图。
试回答下列问题:
(1)粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO等杂质,精制后可得饱和NaCl溶液,精制时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液,过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性。请写出加入盐酸后可能发生反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)海水提取食盐后的母液中有K+、Na+、Mg2+等阳离子。从离子反应的角度思考,在母液中加入石灰乳起什么作用?________________________________________________
________________________________________________________________________。
Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2,应该怎样除去?写出实验步骤:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)海水中的镁元素处于游离态还是化合态?________;从海水中提取MgCl2的反应是不是氧化还原反应?________(填“是”或“不是”,下同);用电解法冶炼金属镁的反应是不是氧化还原反应?____________。【出处:21教育名师】
(4)电解无水氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁。请思考镁蒸气可以在下列哪种气体氛围中冷却?________。
A.H2 B.CO2 C.空气 D.O2 E.Ar
解析:(1)精制时,向溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液,过滤后的滤液中含有氢氧化钠、碳酸钠,因此向滤液中加入盐酸的目的是除去剩余的氢氧化钠和碳酸钠,反应的离子方程式为OH-+H+===H2O、CO+2H+===H2O+CO2↑。(2)加入石灰乳的作用是沉淀海水中的Mg2+,离子反应为Mg2++2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+2Ca2+;相同温度下,Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2的溶解度,因此可向混合物中加入MgCl2溶液,充分搅拌过滤,沉淀用蒸馏水洗涤即可除去Ca(OH)2。(3)从海水中提取氯化镁的反应为Mg2++2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+2Ca2+,Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O,反应中没有元素的化合价变化,因此不是氧化还原反应;电解法冶炼金属镁的反应为MgCl2Mg+Cl2,该反应为氧化还原反应。(4)电解无水氯化镁所得的镁蒸气易与CO2、O2,空气中的N2、O2发生反应,不与氢气、氩气反应。
答案:(1)OH-+H+===H2O、CO+2H+===H2O+CO2↑
(2)使Mg2+转化为Mg(OH)2 加MgCl2溶液充分搅拌,过滤,用蒸馏水洗涤沉淀
(3)化合态 不是 是
(4)A、E
10.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:_____________________________________
________________________________________________________________________。
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
解析:(1)在碱性条件下,Cl2、Br2可与碱反应生成卤化物和次卤酸盐,因此Cl2氧化Br-应在酸性条件下进行。(2)Br2易挥发,可用热空气加热,使溶液中的Br2变为溴蒸气,再冷凝可得液溴。(3)在酸性条件下,NaBr和NaBrO3可反应生成单质溴。(4)除去工业Br2中微量的Cl2,可利用Cl2与Br-的反应。21世纪教育网版权所有
答案:(1)酸性 Cl2发生自身氧化还原反应(或Br2发生自身氧化还原反应)(合理说法即可)
(2)Br2易挥发(或Br2沸点低)
(3)5NaBr+NaBrO3+3H2SO4===3Br2+3Na2SO4+3H2O 溴具有强氧化性(或强腐蚀性)
(4)AC
1.下列各项中的两种物质,能用KI-淀粉试纸鉴别的是( )
A.溴水和碘水 B.溴水和氯水
C.NO2和溴蒸气 D.溴水和稀硫酸
解析:选D Br2、Cl2、HNO3均能把I-氧化成I2,稀硫酸与I-不反应。
2.在盛有KI溶液的试管中滴入氯水充分反应后,再加四氯化碳溶液振荡,静置后观察到的现象是( )
A.上层紫红色,下层接近无色
B.均匀、透明、紫红色
C.均匀、透明、无色
D.上层接近无色,下层紫红色
解析:选D 滴入氯水后发生反应:2KI+Cl2===2KCl+I2,加入CCl4后,I2被萃取到CCl4中,使上层的水层几乎无色,下层呈紫红色。【版权所有:21教育】
3.将浸湿了溴水的橙红色滤纸挂在含二氧化硫的容器里,滤纸退色了,这是因为( )
①二氧化硫具有漂白作用 ②溴因挥发而退色 ③二氧化硫具有还原作用 ④溴被还原成Br-
A.③和④ B.只有①
C.②和③ D.只有②
解析:选A 二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,溴被还原而使滤纸的橙红色退去。
4.向NaBr、NaI、Na2SO3的混合溶液中通入过量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到剩余固体物质的组成可能是( )
A.NaCl Na2SO4 B.NaCl NaBr Na2SO4
C.NaCl Na2SO4 I2 D.NaCl NaI Na2SO4
解析:选A 向NaBr、NaI、Na2SO3的混合溶液中通入过量氯气后,先后发生反应:Na2SO3+Cl2+H2O===Na2SO4+2HCl,2NaI+Cl2===2NaCl+I2,2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2。将溶液蒸干并充分灼烧,HCl、Br2挥发,I2升华,剩余的物质为NaCl、Na2SO4。
5.已知某溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比为2∶3∶4,现欲使溶液中Cl-、Br-、I-物质的量之比为4∶3∶2,则要通入Cl2的物质的量是原溶液中I-的物质的量的( )
A. B.
C. D.
解析:选C 设原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量分别为2 mol、3 mol、4 mol,则根据离子方程式Cl2+2I-===I2+2Cl-可知,只要通入1 mol Cl2,就可使溶液中的I-由4 mol降到2 mol,而Cl-由2 mol增至4 mol,Br-的物质的量保持不变,仍为3 mol。所以通入的Cl2与原溶液中I-的物质的量之比为。21教育网
6.海水中含有的氯化镁是镁的重要资源之一,从海水中提取镁,可按如下步骤进行:①把贝壳制成石灰乳;②在引入的海水中加入石灰乳,沉降,过滤,洗涤沉淀物;③将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物;④将产物熔融后电解。关于提取镁,下列说法中不正确的是( )
A.此方法的优点之一是原料的来源丰富
B.进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2
C.第④步通电时会产生氯气
D.涉及的反应有化合反应、复分解反应和置换反应
解析:选D 海水提镁的反应有:CaCO3高温,CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2、MgCl2+Ca(OH)2===CaCl2+Mg(OH)2↓、Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O、MgCl2通电,Mg+Cl2↑。上述反应中没有置换反应。21cnjy.com
7.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,能与水反应,反应方程式为IBr+H2O===HBr+HIO。下列有关叙述中不正确的是( )
A.IBr是双原子分子
B.与水反应时,IBr既是氧化剂,又是还原剂
C.在很多化学反应中IBr作氧化剂
D.IBr与NaOH溶液反应可生成NaBr和NaIO
解析:选B IBr中碘、溴元素的化合价分别为+1、-1,HBr中溴元素的化合价为-1,HIO中碘元素的化合价为+1,因此该反应不是氧化还原反应。2·1·c·n·j·y
8.某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:
①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐退去;③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快退去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是( )
A.镁粉只直接与溴水中的溴反应
B.镁粉只与溴水中的酸反应
C.产生极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到
D.镁粉在水的催化下与溴发生反应
解析:选D 由①、③知Mg与冷水、液溴混合无现象发生,说明不反应;镁粉在溴水中有极少量气泡生成,是Mg与极少量酸反应生成H2而且溴水颜色退去说明Mg与Br2发生反应;由④知水是镁粉与溴反应的催化剂。【来源:21cnj*y.co*m】
9.海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行了以下实验:
请填写下列空白:
(1)步骤⑤所用的主要仪器是__________。
(2)步骤③的实验操作名称是____________________;步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出单质碘和回收苯,该步骤的实验操作名称是______________________________。
(3)步骤④反应的离子方程式是________________。
(4)步骤⑤中,某学生选择用苯来提取碘的理由是____________________________
________________________________________________________________________。
(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还有单质碘的简单方法:________________________________________________________________________。
解析:(1)分液的主要仪器为分液漏斗。(2)物质分离的方法有:固液分离用过滤,液液不互溶用分液,液液互溶用蒸馏。(3)I-的还原性比Cl-强,MnO2具有强氧化性,酸性条件下能氧化Cl-,因此也能氧化I-。(5)检验单质碘可以利用碘的特性:遇淀粉变蓝色。
答案:(1)分液漏斗 (2)过滤 蒸馏
(3)2I-+MnO2+4H+===Mn2++I2+2H2O
(4)苯与水互不相溶,碘在苯中溶解度比在水中的大
(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中,加入几滴淀粉溶液,观察是否出现蓝色,如变蓝,说明有单质碘
10.现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)。已知实验中可能会发生下列反应:21·cn·jy·com
①2Mg+O22MgO;②3Mg+N2Mg3N2;
③2Mg+CO22MgO+C;
④Mg+H2OMgO+H2↑;
⑤Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑
可供选择的装置和药品如图所示(镁粉、还原铁粉均已干燥,装置内所发生的反应是完全的,整套装置的末端与干燥管相连)。www.21-cn-jy.com
回答下列问题:
(1)在设计实验方案时,除装置A、E外,还应选择的装置(填字母代号)及其目的分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)连接并检查实验装置的气密性。实验开始时,打开自来水的开关,将空气从5升的储气瓶压入反应装置,则气流流经导管的顺序是(填字母代号)____________。
(3)通气后,如果同时点燃A、F装置的酒精灯,对实验结果有何影响?________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)请设计一个实验,验证产物是氮化镁:_____________________________。
解析:由题目所提供的信息可知:Mg能与O2、CO2、H2O反应,空气中含有这些气体,所以在Mg与N2反应前先除去以上三种气体,顺序为先除CO2(D装置),再除H2O(B装置),最后除O2(F装置)。在连接装置时,要注意气体流向(长进短出)。Fe与O2反应时应在加热条件(或温度较高)下进行,铁粉没有达到反应温度,不能与O2反应,导致O2除不尽。根据反应⑤可知Mg3N2的水解产物有NH3,可通过测定水解的产物中NH3的存在推出产物是Mg3N2。【来源:21·世纪·教育·网】
答案:(1)选择B,目的:除去空气中的水蒸气;选择D,目的:除去空气中的CO2;选择F,目的:除去空气中的O221·世纪*教育网
(2)j→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)
(3)使氮化镁不纯 如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度,氧气不能除尽,导致氧同镁反应,而使氮化镁中混入氧化镁
(4)取适量产物放入试管中,滴加蒸馏水,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,如果试管中的溶液出现浑浊,红色石蕊试纸变蓝,则可以证明有氮化镁生成