2027年高考化学一轮总复习 第17讲 卤族元素 溴、碘的提取 专项练习（含解析）

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1.利用高分子吸附树脂吸附I2来提取卤水中的碘(以I-形式存在)的工艺流程如下。下列说法不正确的是( )
A.经过步骤①~④所得溶液中,I-物质的量浓度增大
B.步骤②中Cl2不宜过量太多,以防止Cl2进一步氧化I2
C.步骤④的作用是将吸附的碘还原而脱离高分子树脂
D.步骤⑤的离子方程式:ClO3-+6I-+3H2OCl-+3I2+6OH-
2.(2024·南京模拟)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A.ClO2具有强氧化性,可用作自来水消毒
B.Cl2易液化,可用于生产漂白液
C.AgBr呈淡黄色,可用作感光材料
D.KIO3易溶于水,可用于食盐中加碘
(2024·徐州检测)阅读下列资料,回答第3~4题。
海水提盐后的母液中含有Cl-、Br-、Na+、K+等,为获得Br2,可进行如下操作:制取Cl2,向母液中通入Cl2,向反应后的溶液中鼓入热空气并用Na2CO3溶液吸收(所得吸收液中含Br-、BrO3-等),向溶液中滴加稀硫酸酸化,蒸馏后获得Br2。
3.下列海水提溴过程中涉及的实验装置或原理能达到实验目的的是( )
4.下列海水提溴过程中反应的离子方程式,书写不正确的是( )
A.用MnO2和浓盐酸制氯气:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
B.母液中通入Cl2:Cl2+2Br-Br2+2Cl-
C.用Na2CO3溶液吸收Br2:Br2+3CO32-Br-+BrO3-+3CO2↑
D.向吸收液中滴加稀硫酸:5Br-+BrO3-+6H+3Br2+3H2O
5.(2024·南通海安月考)下列物质的制备与工业生产实际相符合的是( )
A.海带提碘:干海带浸出液粗碘碘单质
B.海水提镁:海水Mg(OH)2MgOMg
C.制纯碱:饱和NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
D.制漂白粉:NaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s)
6.(2024·苏州八校联考三模)元素周期表中ⅦA族元素及其化合物应用广泛。氢氟酸可用作雕刻玻璃;SOCl2可溶于苯、CCl4等有机溶剂,极易水解;加碘盐中主要添加的是KIO3;卤素互化物(如ICl、IF3)具有强氧化性;卤化银具有感光性。下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.HF具有酸性,可用于雕刻玻璃
B.KIO3受热可分解,可用作食盐碘添加剂
C.AgI具有感光性,可用于人工降雨
D.ClO2有强氧化性,可用作水体杀菌消毒剂
7.(2025·淮安高三一模)为回收利用含Br2的CCl4废液,某化学兴趣小组设计方案如下所示,下列说法不正确的是( )
A.试剂X可用硫酸
B.步骤Ⅱ操作可为蒸馏
C.步骤Ⅰ中,分液时从分液漏斗下口放出溶液A
D.步骤Ⅰ中,加入足量Na2CO3溶液充分反应后,上下两层均为无色
8.(13分)(2024·盐城东台期末)卤族元素的化合物在生活、医药、化工中有着重要的用途。
Ⅰ.过氧化氢氧化法制备碘酸钾(KIO3)的方法如图所示:
(1)“合成”步骤的加热方法为 ,发生反应的化学方程式为 。
(2)当合成温度高于70 ℃,碘酸钾产率会降低,写出可能的两种原因: 。
Ⅱ.ClO2和Cl2都可以用于自来水消毒杀菌,可以通过下列方法制取:2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。
(3)该反应的氧化产物为 ,若反应过程中有4 ml HCl参与反应,则转移电子的数目为 。
Ⅲ.目前从海水中提溴(Br2)大致有“浓缩”“氧化”“提取”等步骤。
(4)向浓缩的海水中通入Cl2,将海水中的Br-氧化为Br2,再用热空气将Br2从溶液中吹出,并由浓Na2CO3溶液吸收,转变为NaBr、NaBrO3和CO2,吸收反应的离子方程式为 。
9.(14分)(2024·扬州检测)碘及其化合物广泛应用于医药、染料等领域。I2的一种制备方法如下。
步骤1:向净化除氯后的海水中加入硝酸银溶液,得到AgI的悬浊液,静置,过滤。
步骤2:过滤后的沉淀与适量铁粉混合,加水搅拌,充分反应,静置,过滤。
步骤3:向滤液中通入适量氯气,得到含I2的溶液。
(1)加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为 , “转化”步骤提高转化速率的方法为 (写一种即可)。
(2)“氧化”时,理论上n(FeI2)n(Cl2)= 。若氯气过量,单质碘的回收率会降低,原因是 。
(3)“氧化”后溶液中的溶质可以制备FeCl3。FeCl3在蒸气状态下以双聚分子形式存在,其结构中含有四元环结构,画出该双聚分子的结构: 。
(4)已知:IO3-、I2均可氧化HSO3-。酸性条件下,IO3-也可氧化I-。以NaIO3为原料制备I2的实验方案为 ,得到含I2的溶液(可选用试剂:120 mL 0.1 ml·L-1 NaIO3溶液、0.1 ml·L-1 NaHSO3溶液、0.1 ml·L-1 H2SO4溶液)
参考答案
1.D 解析:卤水中含碘离子,酸化后,通入氯气可氧化碘离子生成碘单质,高分子树脂吸附碘单质,然后碘单质与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成NaI和硫酸钠,氧化时,氯酸钾可氧化NaI反应生成碘单质,升华可得到粗产品。由分析可知,经过步骤①~④,所得溶液中I-的物质的量浓度增大,A正确;由于Cl2的氧化性强于I2,故步骤②中Cl2不宜过量太多,以防止Cl2进一步氧化I2,B正确;步骤④的作用是将吸附的碘单质还原成I-而脱离高分子树脂,C正确;由于溶液呈酸性,故产物不能有OH-,步骤⑤的离子方程式为ClO3-+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O,D错误。
2.A 解析:ClO2具有强氧化性,能够使蛋白质变性,所以可用于自来水消毒,A正确;Cl2能与NaOH反应生成NaClO,NaClO具有强氧化性、漂白性,可作漂白剂,与Cl2易液化无关,B错误;AgBr光照下易分解,因此可作感光材料,与其颜色无关,C错误;KIO3性质较稳定,可用于食盐中加碘,与其溶解性无关,D错误。
3.C 解析:二氧化锰与浓盐酸反应制取Cl2,需要加热,A错误;Cl2中含有的杂质HCl应通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去,碱石灰与Cl2反应而使Cl2的量减少,B错误;含Br2溶液中鼓入热空气,可以使Br2从溶液中挥发出来,再用Na2CO3溶液吸收,C正确;采用蒸馏法回收Br2时,温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处,D错误。
4.C 解析:用MnO2和浓盐酸制氯气,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,A正确;母液中含有Br-,通入Cl2反应的离子方程式为Cl2+2Br-Br2+2Cl-,B正确;用Na2CO3溶液吸收Br2,反应的离子方程式为3Br2+3CO32-5Br-+BrO3-+3CO2↑,C错误;向吸收液中滴加稀硫酸,反应的离子方程式为5Br-+BrO3-+6H+3Br2+3H2O,D正确。
5.C 解析:海带提碘的过程为干海带浸取液滤液粗碘碘单质,A错误;海水提镁的过程为海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2·6H2OMgCl2(熔融)Mg,B错误;制纯碱的过程为饱和NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s),C正确;制漂白粉的过程为NaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s),D错误。
6.D 解析:HF为弱酸,但能与二氧化硅反应,则可用于雕刻玻璃,与其呈酸性无关,A错误。KIO3中含有I元素,所以可用作食盐碘添加剂,与KIO3受热可分解无关,B错误。碘化银用于人工降雨的主要原理是冷凝催化机制。碘化银在高空中分解生成银单质和碘单质,形成人工冰核,这些冰核通过水汽凝聚形成冰晶,冰晶增大到一定程度融化成雨滴,与感光性无关,C错误。ClO2具有强氧化性,使蛋白质变性,所以可以用于自来水消毒杀菌,D正确。
7.C 解析:由题给流程可知,向Br2的四氯化碳溶液中加入碳酸钠溶液,碳酸钠溶液与Br2反应得到含有溴化钠和溴酸钠的混合溶液,分液得到四氯化碳和溶液A;向溶液A中加入硫酸,溴化钠和溴酸钠在硫酸中发生归中反应生成硫酸钠(溶液B)和溴单质。由分析可知,向溶液A中加入硫酸的目的是使溴化钠和溴酸钠在硫酸中发生归中反应生成硫酸钠和溴单质,则试剂X可用硫酸,A正确;溴单质沸点低,可以通过蒸馏从混合液中分离出溴单质,步骤Ⅱ操作可为蒸馏,B正确;四氯化碳的密度大于水,加入足量碳酸钠溶液充分反应后,上层为含有溴化钠和溴酸钠的混合溶液,下层为四氯化碳,则分液时应从分液漏斗上口倒出溶液A,C错误;步骤Ⅰ中,加入足量碳酸钠溶液发生的反应为碳酸钠与溴单质反应得到含有溴化钠和溴酸钠的混合溶液,充分反应后,上层为含有溴化钠和溴酸钠的混合溶液,下层为四氯化碳,上下两层均为无色,D正确。
8.(1)水浴加热 I2+5H2O22HIO3+4H2O
(2)H2O2受热易分解、I2受热易升华、催化剂活性降低等(任写两点)
(3)Cl2 1.204×1024(或2NA)
(4)3Br2+3CO32-5Br-+BrO3-+3CO2↑
解析:将粉碎的I2与H2O2在催化剂存在条件下加热到70 ℃,发生反应:I2+5H2O22HIO3+4H2O,然后加入K2CO3溶液调至中性,结晶得到KIO3。(1)“合成”步骤的加热温度为70 ℃,加热方法为水浴加热;化学方程式为I2+5H2O22HIO3+4H2O。(2)当合成温度高于70 ℃时碘酸钾产率会降低,可能的原因有H2O2受热易分解、I2受热易升华、催化剂活性降低等。(3)在反应2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O中,Cl元素化合价由反应前HCl中的-1价变为反应后Cl2中的0价,化合价升高,失去电子被氧化,所以HCl是还原剂,Cl2是氧化产物;Cl元素化合价由反应前NaClO3中的+5价变为反应后ClO2中的+4价,化合价降低,得到电子被还原,所以NaClO3是氧化剂,ClO2是还原产物;在反应中若有4 ml HCl参加反应,转移电子的物质的量是2 ml,则转移的电子数目是1.204×1024(或2NA)。(4)吹出的Br2用Na2CO3溶液吸收,生成溴化钠、溴酸钠和二氧化碳,反应的离子方程式为3Br2+3CO32-5Br-+BrO3-+3CO2↑。
9.(1)2AgI+Fe2Ag+Fe2++2I- 适当提高反应温度(或适当提高搅拌速度,合理即可)
(2)1 多余的氯气会与Fe2+以及生成的单质碘继续发生氧化还原反应
(3)
(4)先向NaIO3溶液中加入过量0.1 ml·L-1NaHSO3溶液,生成碘化物(即含I-的物质),再向混合溶液中(含I-)加入NaIO3溶液,反应得到I2
解析:(1)由步骤可知悬浊液中含AgI,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe2Ag+Fe2++2I-;提高反应温度或搅拌速度可以使反应速率加快。(2)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+Cl2I2+FeCl2,则“氧化”时,理论上n(FeI2)n(Cl2)=1;若Cl2过量,多余的氯气会与Fe2+以及生成的单质碘继续发生氧化还原反应,单质碘的回收率会降低。(3)氯化铁的双聚体,就是两个氯化铁连接在一起,已知氯化铁的化学键有明显的共价性,所以仿照共价键的形式将两个氯化铁连接在一起,即结构式为。(4)先向NaIO3溶液中加入0.1 ml·L-1NaHSO3溶液,生成碘化物(即含I-的物质),再向混合溶液中(含I-)加入NaIO3溶液,反应得到I2。A.制Cl2
B.除杂
C.吹出并吸收Br2
D.蒸馏回收