第1章 微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用 课件（43张ppt）
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| 名称 | 第1章 微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用 课件（43张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-01-06 11:47:31 | ||
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文档简介
课件43张PPT。微项目 海带提碘与海水提溴 ——体验元素性质递变规律的实际应用知识铺垫新知预习1.卤族元素化学性质的递变规律(F→I)
(1)相似性。卤素原子最外层电子数都为7,都能形成气态氢化物(通式为HX),最高价氧化物对应的水化物化学式为HXO4(F除外),单质具有氧化性。
(2)递变性。
①单质氧化性逐渐减弱。
②卤素离子还原性逐渐增强。
③气态氢化物稳定性逐渐减弱。
④单质与氢气反应的能力逐渐减弱。
2.卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。知识铺垫新知预习1.海带提碘
(1)Cl2的氧化性比I2强,Cl2+2KI=2KCl+I2。
(2)淀粉遇I2显蓝色,可利用该特性来检验碘是否存在。
2.从海水中提取碘
海水中碘的总储量很大,但由于其浓度很低,因此,目前工业生产中并不是直接由海水提取碘。海洋中的某些植物具有富集碘的能力,如海带。从海产品中提取碘是工业上获取碘的一种途径。
3.萃取与分液
(1)萃取原理。
利用某溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法叫作萃取。将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作,叫作分液。知识铺垫新知预习(2)实验步骤。
加萃取剂(如图Ⅰ)——振荡萃取(如图Ⅱ)——静置分层(如图Ⅲ)——分液(如图Ⅳ):4.实验室里,从海带灰中提取碘单质包括浸取、过滤、氧化、萃取四个步骤。
其中将碘离子氧化为碘单质是提取的关键步骤,所选择的氧化剂的氧化性应强于碘单质,氯水、溴水均可以用作提取碘单质实验中的氧化剂。知识铺垫新知预习5.分离和提纯的一般方法
(1)物理方法:过滤、蒸发结晶、蒸馏或分馏、萃取、分液、升华等。
(2)化学方法:沉淀法、洗气法、转化法等。
6.海水提溴
从海水中提取溴,一般要经历浓缩、氧化和提取三个步骤。在海水提溴的化工生产中,常选用氯气作为氧化剂,反应原理为
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2。知识铺垫新知预习【微思考1】可否用酒精萃取溴水中的溴?
提示:不能。酒精与水混溶。选择萃取剂需要遵循三个原则:①与原溶剂不互溶,②与原溶剂、原溶质不发生反应;③溶解溶质的能力有明显差异(远远大于原溶剂溶解能力)。
【微思考2】灼烧海带时用到哪些仪器?
提示:坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、酒精灯。任务一任务二随堂检测 从海带中提取碘
问题探究
(1)海带中的碘元素主要以I-的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。可用什么氧化剂?
(2)画出从海带中提取碘的简单流程图。
(3)若要分离碘的CCl4溶液分别得到碘和CCl4,应采用什么方法?(已知四氯化碳的沸点是 77 ℃,碘单质的沸点是184.35 ℃)任务一任务二随堂检测提示:可用H2O2做氧化剂,反应的离子方程式是2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O。也可用氯水做氧化剂,反应的离子方程式为2I-+Cl2=I2+2Cl-。
(2)(3)将碘的四氯化碳溶液进行蒸馏。 任务一任务二随堂检测知识归纳
1.海带提碘 任务一任务二随堂检测任务一任务二随堂检测2.物质的分离与提纯
(1)分离和提纯的原则。
①“不增”——不能引入新的杂质;
②“不减”——不能减少被提纯物质;
③“易分”——杂质或反应后的杂质易与被提纯物质分离;
④“易复原”——被提纯的物质要容易复原。
(3)注意事项。
①为除尽杂质,除杂试剂需过量。
②加入试剂的原则:后面的试剂要把前面过量的试剂除尽。
③沉淀完全的判断方法是在上层清液中(或取少量上层清液置于小试管中)滴加沉淀剂,如果不再产生沉淀,说明沉淀已经完全。任务一任务二随堂检测典例剖析
例1某同学取海带灰加蒸馏水煮沸2~3 min,冷却、过滤后获得含I-的溶液,并设计以下实验方案,从溶液中提取I2。任务一任务二随堂检测(1)反应1中硫酸的作用是提供酸性环境,则试剂a的作用是 。?
(2)试剂b应选择 (填序号)。?
A.CCl4 B.苯 C.酒精 D.醋酸
(3)操作1的名称是 。实验室里进行操作1需要的玻璃仪器除烧杯外,还需要 。?
(4)反应2的化学方程式为3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O,此反应中的氧化剂是 ,氧化产物是 。?
(5)反应3的离子方程式是 。?答案:(1)将I-氧化成I2(或做氧化剂) (2)A
(3)萃取、分液 分液漏斗
(4)I2 NaIO3 (5)5I-+I +6H+=3I2+3H2O任务一任务二随堂检测解析:(1)反应1中硫酸的作用是提供酸性环境,试剂a用来氧化碘离子,则其作用是将I-氧化成I2(或做氧化剂)。
(2)结合后续实验操作可知向含I2的有机溶液中加入氢氧化钠溶液发生反应生成碘化钠、碘酸钠。分液后碘单质最终在上层溶液中生成,则b为萃取剂且密度大于水,所以试剂b应选择四氯化碳。
(3)操作1是萃取分液得到含碘单质的有机溶液,操作的名称是萃取、分液,实验室里进行操作1需要的玻璃仪器除烧杯外,还需要分液漏斗。
(4)反应2的化学方程式为3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O,此反应的氧化剂是I2,氧化产物是NaIO3。
(5)反应3是碘离子与碘酸根离子在酸性溶液中发生归中反应生成碘单质,该反应的离子方程式为5I-+I +6H+=3I2+3H2O。任务一任务二随堂检测变式训练1-1从海带中提取碘单质的工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法,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.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.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”
答案:A
解析:灼烧固体应在坩埚中进行,蒸发溶液在蒸发皿中进行,A错误;碘离子被过氧化氢氧化为碘单质,发生氧化反应,B正确;淀粉遇到碘单质变蓝是碘单质的特性,C正确;碘单质在水中的溶解度不大,易溶于四氯化碳等有机溶剂,可以用四氯化碳萃取碘水中的碘单质,D正确。任务一任务二随堂检测变式训练1-2(2018江苏化学,5)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( )任务一任务二随堂检测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
答案:B
解析:不能在烧杯中高温灼烧固体,固体的灼烧应在坩埚中进行,故A项错误;用MnO2和浓盐酸制取Cl2,需要加热,丙装置缺少加热仪器,C项错误;Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,不能用饱和NaCl溶液吸收Cl2,可使用NaOH溶液来吸收Cl2,D项错误。任务一任务二随堂检测 海水提溴
问题探究
(1)海水中的溴元素主要以Br-的形式存在,苦卤是从海水中提取溴的主要原料。可用何种氧化剂将溴离子氧化?
(2)海水提溴的步骤有哪些?
提示:(1)溴单质的氧化性介于氯单质和碘单质之间,因此海水提溴可以选取氯气做氧化剂。
(2)从海水中提溴大体分为三个步骤:
①浓缩:海水中的Br-的浓度很小,大约为0.067 g·L-1,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:向苦卤中通入氯气,反应原理为Cl2+2Br-=2Cl-+Br2。
③提取:向溶有溴的苦卤中鼓入热空气和水蒸气,将溴单质吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO2发生反应转化为氢溴酸,然后用氯气将其氧化得到溴单质。任务一任务二随堂检测知识归纳
海水提溴流程图任务一任务二随堂检测典例剖析
例2目前海水提溴的主要方法是空气吹出法工艺,其流程图如下。以下推断不合理的是( )A.热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质
B.SO2吸收溴的化学方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr
C.流程中只涉及溴元素被氧化的过程
D.没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质溴的主要原因是为了节能任务一任务二随堂检测答案:C
解析:用热空气从含Br2的海水中将Br2吹出得到含Br2的空气,用二氧化硫吸收,得到吸收液,发生反应的化学方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr,然后将吸收液氯化,发生反应的化学方程式为2HBr+Cl2=Br2+2HCl,得到溴水混合物,然后采用蒸馏的方法得到液溴。溴易挥发,所以热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质,故A正确;二氧化硫具有还原性,溴具有强氧化性,二者能发生氧化还原反应,反应的化学方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr,故B正确;流程中SO2吸收溴的过程是溴元素被还原的过程,故C错误;海水中溴的含量很低,如果直接采用蒸馏法从含溴海水得到溴单质会消耗更多能量,将海水中的溴还原的目的是富集溴,故D正确。任务一任务二随堂检测变式训练2-1利用“空气吹出法”从海水提溴的工艺流程如下: 下列说法正确的是( )
A.进入吹出塔前,Br-被还原成了Br2
B.从吹出塔进入吸收塔的物质只有Br2
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中只发生了物理变化任务一任务二随堂检测答案:C
解析:进入吹出塔之前,发生反应Cl2+2Br-=2Cl-+Br2,Br的化合价升高,被氧化,故A错误;根据流程,进入吸收塔的物质除Br2外,还含有空气、水蒸气、过量的氯气等,故B错误;吸收塔中发生的反应是SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,因为海水中Br-浓度很小,因此在吸收塔中溴元素得到了富集,故C正确;蒸馏塔中发生反应Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,故D错误。任务一任务二随堂检测变式训练2-2海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:任务一任务二随堂检测(1)步骤①反应的离子方程式是 。?
(2)步骤③反应的化学方程式是 。从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是 。?
A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O
(3)步骤⑤蒸馏的过程中,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 。?
(4)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴? 。?任务一任务二随堂检测答案:(1)2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr ABC
(3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低
(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了
解析:(1)(2)2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4;只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、S 具有强还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,用水不能将Br2充分吸收。(3)温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低。(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。经过“空气吹出、SO2吸收、Cl2氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。任务一任务二随堂检测1.海带中含碘元素,有人设计如下步骤来提取碘:①通足量氯气 ②将海带烧成灰,向海带灰中加水搅拌 ③加入CCl4振荡 ④过滤 ⑤用分液漏斗分液。合理的操作顺序是( )
A.②—④—①—③—⑤ B.②—①—③—④—⑤
C.①—③—⑤—②—④ D.③—①—②—⑤—④
答案:A
解析:根据海带提取碘的一般过程,先将海带烧成灰,然后向海带灰中加水并搅拌,再过滤,向滤液通入足量氯气进行氧化,然后加入CCl4振荡,最后用分液漏斗分液。即合理的操作顺序为②—④—①—③—⑤。任务一任务二随堂检测2.实验室从海带中提取碘的实验中包括以下步骤,其中仪器选用不合理的是( )答案:B
解析:A项称量药品质量可以使用托盘天平;B项灼烧海带需在坩埚中进行,而蒸发皿是用来蒸发液体的仪器;C项过滤需使用漏斗、玻璃棒和滤纸等;D项萃取过程是在分液漏斗中实现的。任务一任务二随堂检测3.下列制取Cl2、用氯气氧化含I-废液、回收并提纯I2的装置和原理能达到实验目的的是( )任务一任务二随堂检测答案:D
解析:稀盐酸与二氧化锰不反应,应选用浓盐酸和二氧化锰加热制备Cl2,选项A错误;导管应长进短出,选项B错误;少量碘溶于水,不能用过滤的方法分离,应选择萃取法,选项C错误;加热时碘易升华,冷却时变为固体碘,图中装置可提纯碘,选项D正确。任务一任务二随堂检测4.从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,也可将SO2换成Na2SO3
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1 mol Br2,需要消耗Cl2的体积最多为22.4 L(标准状况下)任务一任务二随堂检测答案:D
解析:亚硫酸钠与二氧化硫都具有还原性,A正确;设备Y就是用来蒸馏溴的,B正确;要想得到溴单质,一定要将溴离子氧化为溴单质,C正确;因为溴离子要经过二次氧化,因此工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2的体积最少为44.8 L(标准状况下),D错误。任务一任务二随堂检测5.溴、碘主要存在于海水中,溴有“海洋元素”的美称。从海水中提取碘的途径如下所示:下列叙述正确的是( )
A.碘元素在海水中也有游离态存在
B.在提取的过程中用到的氧化剂可以是H2O2
C.操作A是结晶或重结晶
D.操作B是提纯,常用升华法任务一任务二随堂检测答案:B
解析:碘元素在海水中只有化合态,没有游离态,故A错误;双氧水是绿色氧化剂,可以将碘离子氧化为碘单质,在提取碘的过程中用的氧化剂可以是H2O2,故B正确;从碘的水溶液中获得碘单质可以用萃取的方法,即操作A是萃取,故C错误;碘易升华,但操作B是通过蒸馏法分离出碘单质,故D错误。任务一任务二随堂检测6.海洋是生命的摇篮,海水不仅是宝贵的水资源,而且蕴藏着丰富的化学资源。
Ⅰ.(1)海水中所得粗盐中通常含Ca2+、Mg2+、 等杂质,为了得到精盐,下列试剂加入的先后顺序正确的是 。?
A.BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl
B.NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl
C.BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl
D.Na2CO3→NaOH→BaCl2→HCl
(2)为了检验精盐中是否含有 ,正确的方法是 。?任务一任务二随堂检测Ⅱ.海藻中提取碘的流程如图所示 (3)灼烧过程中,需用到的实验仪器(除泥三角外)有 。?
A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.蒸发皿 E.酒精灯 F.三脚架
(4)指出提取碘的过程中有关实验操作的名称:① ;③ ;④ 。?任务一任务二随堂检测(5)步骤②反应的离子方程式为 ,该过程中氧化剂也可以用H2O2,将等物质的量的I-转化为I2,所需Cl2和H2O2的物质的量之比为 。?
(6)下列关于海藻提取碘的说法,正确的是 。?
A.含碘的有机溶剂呈现紫红色
B.操作③中先放出下层液体,然后再从下口放出上层液体
C.操作④时,温度计的水银球应伸入液面以下但不能触碰到蒸馏烧瓶的底部答案:(1)ABC (2)取少量精盐溶于水,先加入稀盐酸,观察现象,再向其中加入氯化钡溶液,观察是否产生沉淀 (3)BCEF
(4)过滤 萃取分液 蒸馏 (5)Cl2+2I-=Cl-+I2 1∶1 (6)A 任务一任务二随堂检测解析:Ⅰ.(1)根据不能产生新杂质、前面加入的过量试剂应在后续操作中除去的原则确定除杂顺序,所以碳酸钠必须在氯化钡后面加入,过滤后再加盐酸除去过量的NaOH和碳酸钠,选项A、B、C正确。
(2)检验是否含有硫酸根离子,应该先取样溶解,然后加入盐酸观察现象,排除其他杂质离子的干扰,再加入氯化钡溶液,观察是否产生白色沉淀。
Ⅱ.将海藻晒干,放到坩埚中灼烧得到海藻灰,将海藻灰悬浊液过滤除掉残渣,得到含碘离子的溶液,通入氯气将碘离子氧化为碘单质,加入有机试剂苯或四氯化碳将碘单质萃取到有机层中,分液得含I2的有机溶液,再蒸馏得到晶态碘。
(3)灼烧固体用到的仪器有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架和酒精灯。任务一任务二随堂检测(4)将海藻灰悬浊液过滤除掉残渣,得到含碘离子的溶液,通入氯气将碘离子氧化为碘单质,加入有机溶剂苯或四氯化碳将碘单质萃取到有机层中,分液得含I2的有机溶液,再蒸馏含I2的有机溶液得到晶态碘。
(5)Cl2+2I-=2Cl-+I2,2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O,将等物质的量的I-转化为I2,所需Cl2和H2O2的物质的量之比1∶1。
(6)碘单质在有机溶剂中呈现紫红色,故A正确。分液时下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出,故B不正确。温度计的水银球应该在蒸馏烧瓶支管口附近测量蒸气的温度,故C不正确。任务一任务二随堂检测7.海水是自然赐给人类的宝藏,海水的综合利用是全世界研究的重点。完成下列问题:
(1)粗盐中除了含有泥沙之外还含有Ca2+、Mg2+、 等杂质,由粗盐获得精盐的一般步骤如下:加入的试剂①②分别是: 、 (写化学式)。?任务一任务二随堂检测(2)某学生在实验室中模拟海水提取溴的步骤为:取25 L除去悬浮杂质后的海水,浓缩至2 L,向其中通入足量氯气。
①氧化步骤中生成Br2的离子方程式为 。?
②将吹出的Br2(g)用纯碱溶液全部吸收,发生反应3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑,产生的CO2通入足量澄清石灰水中,得到1 g白色沉淀。计算海水中Br-的浓度为 g·L-1。?
③实验室中若用CCl4提取少量的溴,向溴水中加入CCl4振荡、静置……得溴的四氯化碳溶液,该分离提纯溴的方法叫 ;用到的玻璃仪器为 。?
(3)实验证明金属制品在海水中更容易生锈,铜锈的化学式为 。?任务一任务二随堂检测答案:(1)BaCl2 Na2CO3
(2)①Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 ②0.064 ③萃取、分液 分液漏斗、烧杯 (3)Cu2(OH)2CO3
解析:(1)粗盐提纯实验中先加入氯化钡,后加纯碱,可分别生成硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡等沉淀,以达到除去杂质离子的目的。
(2)①氯气可氧化溴离子:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2;②根据各步反应,可确定如下关系:2Br-~Br2~CO2~CaCO3,根据CaCO3的质量可求出原25 L海水中Br-的质量为2×80 g·mol-1×1 g÷100 g·mol-1=1.6 g,则海水中Br-的浓度为1.6 g÷25 L=0.064 g·L-1;③溴易溶于四氯化碳,溶液分层,该过程为萃取、分液操作,可用分液漏斗进行分离。
(3)铜锈的主要成分为碱式碳酸铜,其化学式为Cu2(OH)2CO3。
(1)相似性。卤素原子最外层电子数都为7,都能形成气态氢化物(通式为HX),最高价氧化物对应的水化物化学式为HXO4(F除外),单质具有氧化性。
(2)递变性。
①单质氧化性逐渐减弱。
②卤素离子还原性逐渐增强。
③气态氢化物稳定性逐渐减弱。
④单质与氢气反应的能力逐渐减弱。
2.卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。知识铺垫新知预习1.海带提碘
(1)Cl2的氧化性比I2强,Cl2+2KI=2KCl+I2。
(2)淀粉遇I2显蓝色,可利用该特性来检验碘是否存在。
2.从海水中提取碘
海水中碘的总储量很大,但由于其浓度很低,因此,目前工业生产中并不是直接由海水提取碘。海洋中的某些植物具有富集碘的能力,如海带。从海产品中提取碘是工业上获取碘的一种途径。
3.萃取与分液
(1)萃取原理。
利用某溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法叫作萃取。将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作,叫作分液。知识铺垫新知预习(2)实验步骤。
加萃取剂(如图Ⅰ)——振荡萃取(如图Ⅱ)——静置分层(如图Ⅲ)——分液(如图Ⅳ):4.实验室里,从海带灰中提取碘单质包括浸取、过滤、氧化、萃取四个步骤。
其中将碘离子氧化为碘单质是提取的关键步骤,所选择的氧化剂的氧化性应强于碘单质,氯水、溴水均可以用作提取碘单质实验中的氧化剂。知识铺垫新知预习5.分离和提纯的一般方法
(1)物理方法:过滤、蒸发结晶、蒸馏或分馏、萃取、分液、升华等。
(2)化学方法:沉淀法、洗气法、转化法等。
6.海水提溴
从海水中提取溴,一般要经历浓缩、氧化和提取三个步骤。在海水提溴的化工生产中,常选用氯气作为氧化剂,反应原理为
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2。知识铺垫新知预习【微思考1】可否用酒精萃取溴水中的溴?
提示:不能。酒精与水混溶。选择萃取剂需要遵循三个原则:①与原溶剂不互溶,②与原溶剂、原溶质不发生反应;③溶解溶质的能力有明显差异(远远大于原溶剂溶解能力)。
【微思考2】灼烧海带时用到哪些仪器?
提示:坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、酒精灯。任务一任务二随堂检测 从海带中提取碘
问题探究
(1)海带中的碘元素主要以I-的形式存在,提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。可用什么氧化剂?
(2)画出从海带中提取碘的简单流程图。
(3)若要分离碘的CCl4溶液分别得到碘和CCl4,应采用什么方法?(已知四氯化碳的沸点是 77 ℃,碘单质的沸点是184.35 ℃)任务一任务二随堂检测提示:可用H2O2做氧化剂,反应的离子方程式是2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O。也可用氯水做氧化剂,反应的离子方程式为2I-+Cl2=I2+2Cl-。
(2)(3)将碘的四氯化碳溶液进行蒸馏。 任务一任务二随堂检测知识归纳
1.海带提碘 任务一任务二随堂检测任务一任务二随堂检测2.物质的分离与提纯
(1)分离和提纯的原则。
①“不增”——不能引入新的杂质;
②“不减”——不能减少被提纯物质;
③“易分”——杂质或反应后的杂质易与被提纯物质分离;
④“易复原”——被提纯的物质要容易复原。
(3)注意事项。
①为除尽杂质,除杂试剂需过量。
②加入试剂的原则:后面的试剂要把前面过量的试剂除尽。
③沉淀完全的判断方法是在上层清液中(或取少量上层清液置于小试管中)滴加沉淀剂,如果不再产生沉淀,说明沉淀已经完全。任务一任务二随堂检测典例剖析
例1某同学取海带灰加蒸馏水煮沸2~3 min,冷却、过滤后获得含I-的溶液,并设计以下实验方案,从溶液中提取I2。任务一任务二随堂检测(1)反应1中硫酸的作用是提供酸性环境,则试剂a的作用是 。?
(2)试剂b应选择 (填序号)。?
A.CCl4 B.苯 C.酒精 D.醋酸
(3)操作1的名称是 。实验室里进行操作1需要的玻璃仪器除烧杯外,还需要 。?
(4)反应2的化学方程式为3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O,此反应中的氧化剂是 ,氧化产物是 。?
(5)反应3的离子方程式是 。?答案:(1)将I-氧化成I2(或做氧化剂) (2)A
(3)萃取、分液 分液漏斗
(4)I2 NaIO3 (5)5I-+I +6H+=3I2+3H2O任务一任务二随堂检测解析:(1)反应1中硫酸的作用是提供酸性环境,试剂a用来氧化碘离子,则其作用是将I-氧化成I2(或做氧化剂)。
(2)结合后续实验操作可知向含I2的有机溶液中加入氢氧化钠溶液发生反应生成碘化钠、碘酸钠。分液后碘单质最终在上层溶液中生成,则b为萃取剂且密度大于水,所以试剂b应选择四氯化碳。
(3)操作1是萃取分液得到含碘单质的有机溶液,操作的名称是萃取、分液,实验室里进行操作1需要的玻璃仪器除烧杯外,还需要分液漏斗。
(4)反应2的化学方程式为3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O,此反应的氧化剂是I2,氧化产物是NaIO3。
(5)反应3是碘离子与碘酸根离子在酸性溶液中发生归中反应生成碘单质,该反应的离子方程式为5I-+I +6H+=3I2+3H2O。任务一任务二随堂检测变式训练1-1从海带中提取碘单质的工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法,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.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.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”
答案:A
解析:灼烧固体应在坩埚中进行,蒸发溶液在蒸发皿中进行,A错误;碘离子被过氧化氢氧化为碘单质,发生氧化反应,B正确;淀粉遇到碘单质变蓝是碘单质的特性,C正确;碘单质在水中的溶解度不大,易溶于四氯化碳等有机溶剂,可以用四氯化碳萃取碘水中的碘单质,D正确。任务一任务二随堂检测变式训练1-2(2018江苏化学,5)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( )任务一任务二随堂检测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
答案:B
解析:不能在烧杯中高温灼烧固体,固体的灼烧应在坩埚中进行,故A项错误;用MnO2和浓盐酸制取Cl2,需要加热,丙装置缺少加热仪器,C项错误;Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,不能用饱和NaCl溶液吸收Cl2,可使用NaOH溶液来吸收Cl2,D项错误。任务一任务二随堂检测 海水提溴
问题探究
(1)海水中的溴元素主要以Br-的形式存在,苦卤是从海水中提取溴的主要原料。可用何种氧化剂将溴离子氧化?
(2)海水提溴的步骤有哪些?
提示:(1)溴单质的氧化性介于氯单质和碘单质之间,因此海水提溴可以选取氯气做氧化剂。
(2)从海水中提溴大体分为三个步骤:
①浓缩:海水中的Br-的浓度很小,大约为0.067 g·L-1,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:向苦卤中通入氯气,反应原理为Cl2+2Br-=2Cl-+Br2。
③提取:向溶有溴的苦卤中鼓入热空气和水蒸气,将溴单质吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO2发生反应转化为氢溴酸,然后用氯气将其氧化得到溴单质。任务一任务二随堂检测知识归纳
海水提溴流程图任务一任务二随堂检测典例剖析
例2目前海水提溴的主要方法是空气吹出法工艺,其流程图如下。以下推断不合理的是( )A.热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质
B.SO2吸收溴的化学方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr
C.流程中只涉及溴元素被氧化的过程
D.没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质溴的主要原因是为了节能任务一任务二随堂检测答案:C
解析:用热空气从含Br2的海水中将Br2吹出得到含Br2的空气,用二氧化硫吸收,得到吸收液,发生反应的化学方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr,然后将吸收液氯化,发生反应的化学方程式为2HBr+Cl2=Br2+2HCl,得到溴水混合物,然后采用蒸馏的方法得到液溴。溴易挥发,所以热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质,故A正确;二氧化硫具有还原性,溴具有强氧化性,二者能发生氧化还原反应,反应的化学方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr,故B正确;流程中SO2吸收溴的过程是溴元素被还原的过程,故C错误;海水中溴的含量很低,如果直接采用蒸馏法从含溴海水得到溴单质会消耗更多能量,将海水中的溴还原的目的是富集溴,故D正确。任务一任务二随堂检测变式训练2-1利用“空气吹出法”从海水提溴的工艺流程如下: 下列说法正确的是( )
A.进入吹出塔前,Br-被还原成了Br2
B.从吹出塔进入吸收塔的物质只有Br2
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中只发生了物理变化任务一任务二随堂检测答案:C
解析:进入吹出塔之前,发生反应Cl2+2Br-=2Cl-+Br2,Br的化合价升高,被氧化,故A错误;根据流程,进入吸收塔的物质除Br2外,还含有空气、水蒸气、过量的氯气等,故B错误;吸收塔中发生的反应是SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4,因为海水中Br-浓度很小,因此在吸收塔中溴元素得到了富集,故C正确;蒸馏塔中发生反应Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,故D错误。任务一任务二随堂检测变式训练2-2海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:任务一任务二随堂检测(1)步骤①反应的离子方程式是 。?
(2)步骤③反应的化学方程式是 。从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是 。?
A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O
(3)步骤⑤蒸馏的过程中,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 。?
(4)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴? 。?任务一任务二随堂检测答案:(1)2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr ABC
(3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低
(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了
解析:(1)(2)2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4;只从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、S 具有强还原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度较小,用水不能将Br2充分吸收。(3)温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率太低。(4)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高。经过“空气吹出、SO2吸收、Cl2氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。任务一任务二随堂检测1.海带中含碘元素,有人设计如下步骤来提取碘:①通足量氯气 ②将海带烧成灰,向海带灰中加水搅拌 ③加入CCl4振荡 ④过滤 ⑤用分液漏斗分液。合理的操作顺序是( )
A.②—④—①—③—⑤ B.②—①—③—④—⑤
C.①—③—⑤—②—④ D.③—①—②—⑤—④
答案:A
解析:根据海带提取碘的一般过程,先将海带烧成灰,然后向海带灰中加水并搅拌,再过滤,向滤液通入足量氯气进行氧化,然后加入CCl4振荡,最后用分液漏斗分液。即合理的操作顺序为②—④—①—③—⑤。任务一任务二随堂检测2.实验室从海带中提取碘的实验中包括以下步骤,其中仪器选用不合理的是( )答案:B
解析:A项称量药品质量可以使用托盘天平;B项灼烧海带需在坩埚中进行,而蒸发皿是用来蒸发液体的仪器;C项过滤需使用漏斗、玻璃棒和滤纸等;D项萃取过程是在分液漏斗中实现的。任务一任务二随堂检测3.下列制取Cl2、用氯气氧化含I-废液、回收并提纯I2的装置和原理能达到实验目的的是( )任务一任务二随堂检测答案:D
解析:稀盐酸与二氧化锰不反应,应选用浓盐酸和二氧化锰加热制备Cl2,选项A错误;导管应长进短出,选项B错误;少量碘溶于水,不能用过滤的方法分离,应选择萃取法,选项C错误;加热时碘易升华,冷却时变为固体碘,图中装置可提纯碘,选项D正确。任务一任务二随堂检测4.从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,也可将SO2换成Na2SO3
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1 mol Br2,需要消耗Cl2的体积最多为22.4 L(标准状况下)任务一任务二随堂检测答案:D
解析:亚硫酸钠与二氧化硫都具有还原性,A正确;设备Y就是用来蒸馏溴的,B正确;要想得到溴单质,一定要将溴离子氧化为溴单质,C正确;因为溴离子要经过二次氧化,因此工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2的体积最少为44.8 L(标准状况下),D错误。任务一任务二随堂检测5.溴、碘主要存在于海水中,溴有“海洋元素”的美称。从海水中提取碘的途径如下所示:下列叙述正确的是( )
A.碘元素在海水中也有游离态存在
B.在提取的过程中用到的氧化剂可以是H2O2
C.操作A是结晶或重结晶
D.操作B是提纯,常用升华法任务一任务二随堂检测答案:B
解析:碘元素在海水中只有化合态,没有游离态,故A错误;双氧水是绿色氧化剂,可以将碘离子氧化为碘单质,在提取碘的过程中用的氧化剂可以是H2O2,故B正确;从碘的水溶液中获得碘单质可以用萃取的方法,即操作A是萃取,故C错误;碘易升华,但操作B是通过蒸馏法分离出碘单质,故D错误。任务一任务二随堂检测6.海洋是生命的摇篮,海水不仅是宝贵的水资源,而且蕴藏着丰富的化学资源。
Ⅰ.(1)海水中所得粗盐中通常含Ca2+、Mg2+、 等杂质,为了得到精盐,下列试剂加入的先后顺序正确的是 。?
A.BaCl2→Na2CO3→NaOH→HCl
B.NaOH→BaCl2→Na2CO3→HCl
C.BaCl2→NaOH→Na2CO3→HCl
D.Na2CO3→NaOH→BaCl2→HCl
(2)为了检验精盐中是否含有 ,正确的方法是 。?任务一任务二随堂检测Ⅱ.海藻中提取碘的流程如图所示 (3)灼烧过程中,需用到的实验仪器(除泥三角外)有 。?
A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.蒸发皿 E.酒精灯 F.三脚架
(4)指出提取碘的过程中有关实验操作的名称:① ;③ ;④ 。?任务一任务二随堂检测(5)步骤②反应的离子方程式为 ,该过程中氧化剂也可以用H2O2,将等物质的量的I-转化为I2,所需Cl2和H2O2的物质的量之比为 。?
(6)下列关于海藻提取碘的说法,正确的是 。?
A.含碘的有机溶剂呈现紫红色
B.操作③中先放出下层液体,然后再从下口放出上层液体
C.操作④时,温度计的水银球应伸入液面以下但不能触碰到蒸馏烧瓶的底部答案:(1)ABC (2)取少量精盐溶于水,先加入稀盐酸,观察现象,再向其中加入氯化钡溶液,观察是否产生沉淀 (3)BCEF
(4)过滤 萃取分液 蒸馏 (5)Cl2+2I-=Cl-+I2 1∶1 (6)A 任务一任务二随堂检测解析:Ⅰ.(1)根据不能产生新杂质、前面加入的过量试剂应在后续操作中除去的原则确定除杂顺序,所以碳酸钠必须在氯化钡后面加入,过滤后再加盐酸除去过量的NaOH和碳酸钠,选项A、B、C正确。
(2)检验是否含有硫酸根离子,应该先取样溶解,然后加入盐酸观察现象,排除其他杂质离子的干扰,再加入氯化钡溶液,观察是否产生白色沉淀。
Ⅱ.将海藻晒干,放到坩埚中灼烧得到海藻灰,将海藻灰悬浊液过滤除掉残渣,得到含碘离子的溶液,通入氯气将碘离子氧化为碘单质,加入有机试剂苯或四氯化碳将碘单质萃取到有机层中,分液得含I2的有机溶液,再蒸馏得到晶态碘。
(3)灼烧固体用到的仪器有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架和酒精灯。任务一任务二随堂检测(4)将海藻灰悬浊液过滤除掉残渣,得到含碘离子的溶液,通入氯气将碘离子氧化为碘单质,加入有机溶剂苯或四氯化碳将碘单质萃取到有机层中,分液得含I2的有机溶液,再蒸馏含I2的有机溶液得到晶态碘。
(5)Cl2+2I-=2Cl-+I2,2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O,将等物质的量的I-转化为I2,所需Cl2和H2O2的物质的量之比1∶1。
(6)碘单质在有机溶剂中呈现紫红色,故A正确。分液时下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出,故B不正确。温度计的水银球应该在蒸馏烧瓶支管口附近测量蒸气的温度,故C不正确。任务一任务二随堂检测7.海水是自然赐给人类的宝藏,海水的综合利用是全世界研究的重点。完成下列问题:
(1)粗盐中除了含有泥沙之外还含有Ca2+、Mg2+、 等杂质,由粗盐获得精盐的一般步骤如下:加入的试剂①②分别是: 、 (写化学式)。?任务一任务二随堂检测(2)某学生在实验室中模拟海水提取溴的步骤为:取25 L除去悬浮杂质后的海水,浓缩至2 L,向其中通入足量氯气。
①氧化步骤中生成Br2的离子方程式为 。?
②将吹出的Br2(g)用纯碱溶液全部吸收,发生反应3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑,产生的CO2通入足量澄清石灰水中,得到1 g白色沉淀。计算海水中Br-的浓度为 g·L-1。?
③实验室中若用CCl4提取少量的溴,向溴水中加入CCl4振荡、静置……得溴的四氯化碳溶液,该分离提纯溴的方法叫 ;用到的玻璃仪器为 。?
(3)实验证明金属制品在海水中更容易生锈,铜锈的化学式为 。?任务一任务二随堂检测答案:(1)BaCl2 Na2CO3
(2)①Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 ②0.064 ③萃取、分液 分液漏斗、烧杯 (3)Cu2(OH)2CO3
解析:(1)粗盐提纯实验中先加入氯化钡,后加纯碱,可分别生成硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡等沉淀,以达到除去杂质离子的目的。
(2)①氯气可氧化溴离子:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2;②根据各步反应,可确定如下关系:2Br-~Br2~CO2~CaCO3,根据CaCO3的质量可求出原25 L海水中Br-的质量为2×80 g·mol-1×1 g÷100 g·mol-1=1.6 g,则海水中Br-的浓度为1.6 g÷25 L=0.064 g·L-1;③溴易溶于四氯化碳,溶液分层,该过程为萃取、分液操作,可用分液漏斗进行分离。
(3)铜锈的主要成分为碱式碳酸铜,其化学式为Cu2(OH)2CO3。