高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用学案设计

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——体验元素性质递变规律的实际应用


海带提碘





1．I2的物理性质及检验方法


常温下，碘是紫黑色固体，微溶于水，易溶于有机溶剂，易升华。检验碘单质可以用淀粉溶液，淀粉遇碘单质变蓝色，也可以用四氯化碳溶液，碘单质溶于四氯化碳，溶液呈紫红色。


2．萃取和分液


(1)萃取：利用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)把溶质从原溶剂里提取出来的方法。


(2)分液：萃取后，将两种液体用分液漏斗分开，从而达到提取物质的目的。


(3)分液操作注意的问题：①分液漏斗使用前要检验是否漏水；②下层液体要从下口放出，上层液体要从上口倒出。


3．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I－氧化为I2是提取的关键步骤。由元素周期表中元素性质的递变规律可知，为了将I－氧化成I2，可以加入氯水、溴水等氧化剂。


海带提碘的流程可表示如下：





4．反萃取法：将富集在有机溶剂中的单质利用化学转化法重新富集在水中的方法。


5．物质分离提纯的基本思路








1．(2019·南京高一检测)选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来，这种萃取剂应具备的性质是( )


A．不溶于水，且必须易与碘发生化学反应


B．不溶于水，且比水更容易使碘溶解


C．不溶于水，且必须比水密度大


D．不溶于水，且必须比水密度小


解析：选B。萃取剂与原溶剂不互溶，且更易溶解溶质。


2．(2019·邢台一中高一期中)海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：


eq \a\vs4\al(干海带\(――→,\s\up7(焙烧))海带灰\(――→,\s\up7(水),\s\d5(过滤))水溶液\(――→,\s\up7(氧化)) \(――→,\s\up7(\x(A) )) \(――→,\s\up7(\a\vs4\al(B))) ―→ 碘单质)


下列有关叙述正确的是( )


A．碘元素在海水中也有游离态


B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2


C．操作A是结晶或重结晶


D．B是提纯操作，常用蒸馏或分馏


解析：选B。碘元素在海水中只有化合态，没有游离态，A错误；双氧水是绿色氧化剂，可以将碘离子氧化为碘单质，在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2，B正确；操作A是萃取，操作B是分液，然后才是利用蒸馏等操作来得到碘单质，C、D错误。


3．(2019·安徽高一期末)海带中含碘元素，从海带中提取碘有如下步骤：①加入足量双氧水(含稀硫酸)；②将海带焙烧成灰后加水搅拌；③加CCl4振荡；④用分液漏斗分液；⑤过滤。合理的操作顺序是( )


A．①②③④⑤ B．①③⑤②④


C．②⑤①③④ D．②①③⑤④


解析：选C。海带中提取碘：先将海带焙烧成灰，向海带灰中加水搅拌，再过滤，向滤液中加入足量氧化剂(如H2O2等)，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②⑤①③④。


4．(2019·惠州高一检测)为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如下实验方案：





下列说法正确的是( )


A．①中反应的离子方程式：2I－＋H2O2===I2＋2OH－


B．②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出


C．③操作使用的是反萃取法，得到的上层溶液中含有I－和IOeq \\al(－,3)


D．操作Z的名称是加热


解析：选C。A项中加入稀硫酸，环境为酸性，不能生成OH－，故A错误；四氯化碳的密度比水大，②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口放出，故B错误；I2和浓NaOH溶液反应生成NaI和NaIO3，NaI和NaIO3的水溶液的密度比四氯化碳小，③操作是反萃取法，得到的上层溶液中含有I－和IOeq \\al(－,3)，故C正确；从含I2的悬浊液中得到I2固体，应该采用过滤的方法，故D错误。


5．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：





(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：①____________，③__________；写出②的离子方程式：__________________________________________________________


________________________________________________________________________。


(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是________。


A．酒精 B．四氯化碳


C．醋酸 D．甘油


(3)为使海藻中I－转化为碘的有机溶液，实验室里有坩埚、烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器，还缺少的仪器是________________________________________________________________________。


解析：(1)为了从悬浊液中分离出I－，应采用过滤的方法；从I2的水溶液中把它提取出来，应采用萃取的方法。


(2)酒精、醋酸、甘油都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。


(3)萃取分液所缺少的仪器是分液漏斗，过滤所缺少的仪器是普通漏斗。


答案：(1)过滤 萃取 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－


(2)B (3)分液漏斗、普通漏斗


海水提溴





1．溴是海水中非常重要的非金属元素，地球上99%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以人们也把溴称为“海洋元素”。


2．常温常压下，溴是有挥发性的深红棕色液体，有刺激性气味；可溶于水，易溶于乙醇、四氯化碳等有机溶剂。


3．从海水中提取溴


(1)步骤：浓缩、氧化和提取。


(2)反应原理：离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。


(3)空气吹出法：利用Br2的挥发性，通入空气和水蒸气，就可将Br2吹出。





海水提溴的流程








1．从海水中提取的溴约占世界溴年产量的1/3，从海水中提取溴的主要步骤可表示为( )


A．氧化→吸收→吹出


B．氧化→吹出→吸收


C．吹出→氧化→吸收


D．吹出→吸收→氧化


解析：选B。从海水中提取溴，先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质，再用空气和水蒸气吹出后用溶有二氧化硫的溶液吸收。所以主要步骤是氧化→吹出→吸收，B项正确。


2．下列说法不正确的是( )





A．图Ⅰ振荡后静置，上层溶液颜色变浅或消失


B．图Ⅱ所示装置为用酒精提取溴水中的溴


C．可用CCl4提取溴水中的Br2


D．检验Br－的存在时，在溶液中先加入氯水再加入CCl4，振荡、静置，观察下层溶液是否显橙红色


解析：选B。A正确，Br2能与NaOH反应：Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O，上层溶液颜色变浅或消失；B不正确，酒精易溶于水，不能用酒精萃取溴水中的溴；C正确，可以用CCl4萃取溴水中的溴；D正确，2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，CCl4密度比水大，Br2溶于CCl4，所以下层显橙红色。


3．从海水中提取部分物质的过程如图所示：





下列有关说法正确的是( )


A．过程①中除去粗盐中的SOeq \\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入药品的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸


B．由“母液→Mg”一系列变化中未涉及氧化还原反应


C．工业上一般用金属钠与无水MgCl2反应制取Mg单质


D．反应③和⑤均可由下列反应实现：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，该反应属于置换反应


解析：选D。A不正确， Na2CO3溶液应在BaCl2溶液的后面加入，因为加入过量的BaCl2溶液后，过量的Ba2＋需用COeq \\al(2－,3)除去；B不正确，由无水MgCl2制取镁的反应是氧化还原反应；C不正确，工业上用电解熔融MgCl2的方法制取镁；D正确，采用Cl2做氧化剂氧化Br－提取Br2。


4．空气吹出法是目前海水提溴的主要方法之一。海水提溴的流程如图所示：





(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_________________________


________________________________________________________________________。


(2)步骤⑥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：_____________________________________________________


________________________________________________________________________。


(3)步骤⑧中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。所用主要仪器的名称是________。


(4)步骤①②之后并未直接用含Br2的海水进行蒸馏得到液溴，而是经过步骤③④⑤后再蒸馏，这样操作的原因是______________________________________________________


________________________________________________________________________。


解析：(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，是因为在酸性溶液中Cl2、Br2与水的反应受到抑制。(2)步骤⑥的蒸馏过程中，温度过高，会产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出。(3)根据信息，步骤⑧得到液溴和溴水的混合物，且它们的相对密度相差很大，因此采用分液的方法进行分离，所用的主要仪器是分液漏斗。(4)步骤③④⑤的过程实际上是Br2的浓缩富集过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比，富集后再蒸馏含溴的溶液效率更高，消耗能量更少，成本降低。


答案：(1)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应


(2)温度过高，产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气增多；温度过低，溴不能完全蒸出


(3)分液漏斗


(4)步骤③④⑤实际上是Br2的浓缩富集过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比，富集后再蒸馏含溴的溶液效率更高，消耗能量更少，成本降低学习


目标
1.通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计，建立真实复杂系统中物质富集、分离、提取的基本思路。


2．通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计，体会元素周期律、元素周期表在分析、解决实际问题中的价值。