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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示范课课件ppt
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这是一份高中化学鲁科版 (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示范课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了深红棕，易挥发，易升华，互不相溶，2操作步骤，提取流程，稀硝酸，Na2SiO3溶液，实验现象与结论，有气泡产生等内容，欢迎下载使用。
1.同周期同主族元素性质的递变规律。(1)同周期元素从左到右,金属性逐渐_____,非金属性逐渐_____。(2)同主族元素从上到下,金属性逐渐_____,非金属性逐渐_____。
2.Br2、I2的性质。(1)Br2、I2的物理性质
(2)溴、碘及其化合物的性质①溴单质具有氧化性,能将碘化钾溶液中的碘置换出来,反应的化学方程式为__________________。
Br2+2KI====2KBr+I2
②在水溶液中,溴离子能与银离子反应,生成难溶于水和稀硝酸的_____色溴化银沉淀。反应的离子方程式为_________________,实验室常用硝酸银溶液和稀硝酸来检验Br-。
Br-+Ag+====AgBr↓
③在水溶液中,碘离子能与银离子反应,生成难溶于水和稀硝酸的___色碘化银沉淀。反应的化学方程式为________________________,实验室常用硝酸银溶液和稀硝酸来检验I-。④淀粉遇I2变_____,该性质可用于检验I2。
NaI+AgNO3====AgI↓+NaNO3
3.物质分离的一种方法:萃取和分液。(1)萃取①利用某种溶质在两种_________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萃取。②萃取后,可以用分液漏斗把_________的两种液体分开,从而达到分离的目的。
(3)注意事项①萃取剂必须具备的三个条件:萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;萃取剂和溶质互不发生反应;溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。②萃取和分液的主要仪器是分液漏斗。
4.物质分离提纯的基本思路。
【情境·思考】很多家庭都有如图这样的瓶子,这是把人参、枸杞、灵芝、鹿茸等中药材放在酒中进行泡制,一段时间以后倒出饮用,有舒筋活血之功效,你知道药材放在酒中泡制的原理吗?
提示:泡制药酒从化学上解释实际上属于固液萃取,中药材中的有效成分在泡制过程中转移到酒精中,通过饮用药酒达到一定药效。
项目活动1:海带提碘碘单质在日常生产和生活中有非常重要的应用,其中碘酒、碘伏等均是应用广泛的消毒剂。碘酒的主要成分是碘、乙醇、碘化钾,是一种外用的药,可以对皮肤进行消毒处理。碘伏的主要成分是单质碘与聚乙烯吡咯
酮(Pvidne)的不定型结合物,能够杀灭芽孢、原虫、病毒、真菌、细菌,挫伤、擦伤、切割伤、冻伤、烧伤等各种外伤都可以利用碘伏进行处理。
既然碘的用途这么广泛,那么碘是从哪种物质中提取的呢?如何提取碘?
【活动探究】1.实验药品碘化钾溶液、氯水、溴水、四氯化碳
2.实验方案:(1)在一支试管中加入2～3 mL KI溶液,滴加少量新制氯水,再滴加少量CCl4,振荡,静置。
现象及结论:液体分层,上层为无色溶液,下层为紫红色液体。反应的化学方程式为Cl2+2KI====2KCl+I2。
(2)在一支试管中加入2～3 mL KI溶液,滴加少量新制溴水,再滴加少量CCl4,振荡,静置。
现象及结论:液体分层,上层为无色溶液,下层为紫红色液体。反应的化学方程式为Br2+2KI====2KBr+I2。(3)结论:通过以上两个实验可以说明非金属性大小关系为Cl2>I2,Br2>I2,所以从海带中提取碘单质,选用氯水、溴水作氧化剂均可以。
【思考讨论】(1)通过什么反应可证明氧化性Br2>I2?写出化学方程式。提示:Br2+2KI====2KBr+I2。
(2)如何证明溶液中含有I-?提示:取溶液加入AgNO3溶液和稀HNO3或加入氯水和淀粉溶液或加入氯水和CCl4溶液。
(3)通过什么反应证明还原性I->Cl-?提示:Cl2+2KI====I2+2KCl。
【探究总结】1.萃取和分液的原理和操作注意事项(1)原理利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解性不同,用一种溶剂把溶质从另一种溶剂里提取出来。
(2)分液操作的注意问题。①分液漏斗使用前要检验是否漏水。②倒转分液漏斗时,应关闭玻璃塞和活塞,防止液体流出,并且要不时旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强过大引起危险。
③分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开,或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔,保证漏斗内与外界大气相通,同时漏斗下端管口要紧贴烧杯内壁,从而使液体顺利流下。④下层液体要从下口放出,上层液体要从漏斗上口倒出。
2.海带提碘的流程如下
3.反萃取法:将富集在有机溶剂中的单质利用化学方法重新富集在水中的方法。
【迁移应用】1.下列各项操作,错误的有( )A.用乙醇萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗B.进行分液时,分液漏斗中的下层液体,从下端流出,上层液体则从上口倒出C.萃取、分液前需对分液漏斗检漏D.为保证分液漏斗内的液体顺利流出,需将上面的塞子拿下
【解析】选A。乙醇与水互溶,因此不能用乙醇萃取溴水中的溴。
2.(原创题)下列关于从海带中提取碘单质的说法中正确的是( )A.海带中提碘包括浸取、过滤、氧化三个步骤B.海带提碘选取的氧化剂可以是溴单质
C.反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶于水的过程D.反萃取法中碘单质与浓氢氧化钠反应的化学方程式为I2+2NaOH====NaI+NaIO+H2O
【解析】选B。A中缺少萃取的步骤;由于溴单质的氧化性强于碘单质,所以海带提碘选取的氧化剂可以是溴单质,B正确;C中反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶于NaOH等发生化学反应变成含碘化合物溶解在水中的过程;D中碘单质与浓氢氧化钠反应的化学方程式为3I2+6NaOH====5NaI+NaIO3+3H2O。
3.某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答相关问题:(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的实验仪器有哪些?(请从以下仪器中选择)A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三角架E.泥三角 F.酒精灯 G.烧杯
提示:根据灼烧时需要的仪器可以分析,使用的仪器主要有BCDEF。
(2)第2步:I-溶液的获取,操作是什么?提示:将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,过滤。
(3)第3步:氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_____________(从浓H2SO4、新制氯水、KMnO4、H2O2四种试剂中选择)。理由是什么?
提示:选择H2O2。原因是过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引入杂质,不产生污染(不会进一步氧化单质碘)。
(4)第4步:碘单质的检验。请说出检验碘单质的具体操作。提示:取少量第3步的溶液,滴加淀粉溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中有碘。
【补偿训练】 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__________, 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.甲苯、酒精B.四氯化碳、苯C.汽油、乙酸D.汽油、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-,采用过滤的实验操作方法;从I2的水溶液中把它提取出来,采用萃取的实验操作方法。(2)A中酒精,C中乙酸,D中甘油,都是易溶于水的物质,所以不能用于萃取碘。(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗,过滤时所需仪器必有普通漏斗。
答案:(1)过滤 萃取 2I-+Cl2====I2+2Cl- (2)B(3)分液漏斗、普通漏斗
项目活动2:海水提溴溴及其化合物可被用来作为阻燃剂、净水剂、杀虫剂、染料等。常用消毒药剂的红药水中含有溴和汞。在照相技术中,溴和碘与银的化合物担任感光剂的角色。
溴又被称之为“海洋元素”,海水中含有大量的溴,请根据元素周期律的相关知识设计实验探究从海水中提取溴的主要流程。
【活动探究】【实验用品】溴化钠溶液、氯水、四氯化碳
【实验步骤】(1)在一支试管中加入2～3 mL NaBr溶液,滴加少量新制氯水。现象及结论:溶液由无色变成橙色。反应的化学方程式为Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2。
(2)向上述试管中再滴加少量CCl4,振荡,静置。现象及结论:液体分成两层,上层为无色溶液,下层为橙红色液体。
(3)海水中提取溴的原理分析。根据以上实验和同主族元素性质递变可知,由于氯气的氧化性强于溴单质的氧化性,所以可以用氯气氧化溴单质然后再用有机溶剂萃取的方式从海水中提取溴单质。
【思考讨论】(1)从海水中提取溴、碘和海水中提取食盐的原理相同吗?为什么?提示:不同。海水提取食盐为物理变化,而溴、碘的提取为化学变化。
(2)从海水中提取溴的过程中,为什么往溴水中鼓入热空气或水蒸气可获得粗溴?在实验室中怎样从溴水中提取溴?提示:溴具有很强的挥发性,往溴水中鼓入热空气或水蒸气,溴即可挥发出来。在实验室中可以采用萃取的方法提取溴。
(3)写出海水中的Br-和海植物中I-提取的化学方程式。提示:2NaBr+Cl2====2NaCl+Br2;2NaI+Cl2====2NaCl+I2。
(4)从海水中提取溴和碘时操作对象有何不同?为什么?
提示:海水中溴元素(Br-)的含量丰富,从海水中提取溴是直接利用提取粗盐后的母液通入氯气进行处理,而海水中含碘总量虽大,但浓度较低,这给提取带来了麻烦,某些海藻具有富集碘的能力,如海带,因此,利用浸泡液浸泡海带可富集碘,或将干海带灼烧后的灰烬作为提取碘的原料。
【探究总结】1.从海水中提取溴(1)步骤:浓缩、氧化、富集、提取。(2)反应原理:离子方程式为Cl2+2Br-====2Cl-+Br2。(3)提取方法:利用Br2的挥发性,鼓入热空气或水蒸气,就可将Br2分离出来。
【迁移应用】1.溴与氯同属“卤族”元素,其单质在性质上具有很大的相似性,但Cl2比Br2的活泼性强,下面是根据氯气的性质,对溴单质性质的预测,其中不正确的是( )
A.溴单质溶于水得到溴水B.溴单质与烧碱溶液不反应C.溴单质与氢气反应的产物为溴化氢D.溴离子可以用硝酸酸化过的AgNO3溶液来检验
【解析】选B。由于氯气溶于水可以得到氯水,所以溴溶于水也可以得到溴水;氯气能与烧碱反应,溴也可以与烧碱反应;氯气可与氢气反应生成氯化氢,所以溴单质与氢气可以反应生成溴化氢;根据Cl-的检验方法可推出溴离子可以用硝酸酸化的硝酸银溶液进行检验。
2.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、NaBr溶液、KI溶液、氯水、溴水、碘水、四氯化碳、淀粉碘化钾试纸
(1)完成该实验需用到的仪器有哪些?提示:试管、胶头滴管。(2)CCl4在实验中所起的作用是什么?提示:萃取。
(3)在实验②中四氯化碳层颜色变化过程是什么?提示:从无色变到橙色(或橙红色或红棕色)。
(4)该同学的实验缺陷有哪些?改进的方法有哪些?提示: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)实验③中的现象是什么?提示:溶液分层,上层无色,下层紫色。
3.空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下:
(1)步骤②发生反应的离子方程式为__________。 (2)步骤④利用了SO2的还原性,反应的离子方程式: __________________。 (3)从含溴海水中吹出的溴也可用纯碱吸收,纯碱吸收溴的主要反应是3Na2CO3+3Br2====NaBrO3+5NaBr+3CO2;吸收1 ml Br2时,转移的电子数为______ml。纯碱吸收后再用硫酸酸化,单质溴又从溶液中析出。
【解析】(1)步骤②发生的反应是氯气把溴置换出来,反应的离子方程式为Cl2+2Br-====2Cl-+Br2。(2)步骤④利用了SO2的还原性,反应的离子方程式是Br2+2H2O +SO2====S +4H++2Br-。(3)根据反应方程式可知每吸收3 ml的Br2,转移电子5 ml,所以吸收1 ml Br2时,转移的电子数为 ml。
答案:(1)Cl2+2Br-====2Cl-+Br2 (2)Br2+2H2O+SO2====S +4H++2Br- (3)
课题任务:探究同周期、同主族元素性质周期性变化规律
【情境创设】 元素周期律指元素的性质随着元素的原子序数(即原子核外电子数或核电荷数)的递增呈周期性变化的规律。元素周期律的发现是化学系统化过程中的一个重要里程碑。
元素周期表是学习和研究化学的一种重要工具。元素周期表是元素周期律的具体表现形式,它反映了元素之间的内在联系,是对元素的一种很好的自然分类。我们可以利用元素的性质、元素在周期表中的位置和元素的原子结构三者之间的密切关系来指导我们对化学的学习研究。
了解同周期和主族元素性质的递变规律,体会元素周期律(表)在学习元素及其化合物知识及科学研究中的重要作用,是高中化学的重要任务。
【素养解读】1.核心素养:宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识物质的多样性,并对物质进行分类;能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.素养目标:通过该探究课题的学习,认识元素周期律的基本内容,激发学生的科学探究精神,认识化学对创造物质世界的巨大贡献,增强社会责任感。
【素养探究】【探究一】实验探究同周期、同主族元素性质递变规律某同学为了探究元素非金属性递变规律,设计了如下实验。根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证明同族元素性质递变规律,又能证明同周期元素性质递变规律。
所给试剂(供选择):稀盐酸、稀硝酸(易挥发)、稀硫酸、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3、CaCO3、Na2SiO3溶液、Ca(ClO)2溶液。
查阅资料:(1)较强酸与较弱酸的盐反应生成较弱酸和较强酸盐。(2)H2SiO3是一种白色胶状沉淀。(3)硝酸易挥发出HNO3气体。请你帮他完成实验的探究过程。
1.实验目的的确立由信息“根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证明同族元素性质递变规律,又能证明同周期元素性质递变规律”可知。实验目的:__________________________________________。
探究同周期、同主族元素非金属性的递变
2.探究实验设计思路分析
3.实验装置的选择该同学所选装置如图所示:装置a中所盛溶液是_______,装置d中所盛溶液是___________。
2H++CaCO3====
Ca2++CO2↑+H2O
CO2+Si +H2O
5.质疑硝酸具有挥发性,挥发出的硝酸会干扰装置d中反应,应如何改进?画出装置图,并指明所用试剂。(试剂任选)
【探究二】探究实验反思1.该同学进行上述实验后,觉得选用稀盐酸、CaCO3、Na2SiO3溶液,也可以达到实验目的,利用盐酸的酸性>碳酸>硅酸,则同周期非金属性:SiSi。请阐述该同学选择这组试剂错误的原因。
提示:利用稀盐酸和CaCO3反应产生CO2,将CO2通入Na2SiO3溶液,产生白色胶状沉淀,可证明同主族非金属性递变规律;但盐酸不是最高价氧化物的水化物,其酸性比硅酸强,不能用于判断非金属性Si
提示:同周期中C、N原子电子层数相同,最外层电子数增多,半径减小,原子核对核外电子的吸引能力增强,原子获得电子的能力增强,元素非金属性增强;同主族中C、Si原子的最外层电子数相同,电子层数增多,半径增大,原子核对核外电子的吸引能力减弱,原子获得电子的能力减弱,元素非金属性减弱。
【素养评价】1.宏观辨识——水平1:能从物质的类别入手,结合判断非金属性强弱的方法,确立实验目的,选择所用试剂。2.科学探究——水平2:能根据实验原理设计简单实验,客观记录实验现象,并作出解释。
1.同周期同主族元素性质的递变规律。(1)同周期元素从左到右,金属性逐渐_____,非金属性逐渐_____。(2)同主族元素从上到下,金属性逐渐_____,非金属性逐渐_____。
2.Br2、I2的性质。(1)Br2、I2的物理性质
(2)溴、碘及其化合物的性质①溴单质具有氧化性,能将碘化钾溶液中的碘置换出来,反应的化学方程式为__________________。
Br2+2KI====2KBr+I2
②在水溶液中,溴离子能与银离子反应,生成难溶于水和稀硝酸的_____色溴化银沉淀。反应的离子方程式为_________________,实验室常用硝酸银溶液和稀硝酸来检验Br-。
Br-+Ag+====AgBr↓
③在水溶液中,碘离子能与银离子反应,生成难溶于水和稀硝酸的___色碘化银沉淀。反应的化学方程式为________________________,实验室常用硝酸银溶液和稀硝酸来检验I-。④淀粉遇I2变_____,该性质可用于检验I2。
NaI+AgNO3====AgI↓+NaNO3
3.物质分离的一种方法:萃取和分液。(1)萃取①利用某种溶质在两种_________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萃取。②萃取后,可以用分液漏斗把_________的两种液体分开,从而达到分离的目的。
(3)注意事项①萃取剂必须具备的三个条件:萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;萃取剂和溶质互不发生反应;溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。②萃取和分液的主要仪器是分液漏斗。
4.物质分离提纯的基本思路。
【情境·思考】很多家庭都有如图这样的瓶子,这是把人参、枸杞、灵芝、鹿茸等中药材放在酒中进行泡制,一段时间以后倒出饮用,有舒筋活血之功效,你知道药材放在酒中泡制的原理吗?
提示:泡制药酒从化学上解释实际上属于固液萃取,中药材中的有效成分在泡制过程中转移到酒精中,通过饮用药酒达到一定药效。
项目活动1:海带提碘碘单质在日常生产和生活中有非常重要的应用,其中碘酒、碘伏等均是应用广泛的消毒剂。碘酒的主要成分是碘、乙醇、碘化钾,是一种外用的药,可以对皮肤进行消毒处理。碘伏的主要成分是单质碘与聚乙烯吡咯
酮(Pvidne)的不定型结合物,能够杀灭芽孢、原虫、病毒、真菌、细菌,挫伤、擦伤、切割伤、冻伤、烧伤等各种外伤都可以利用碘伏进行处理。
既然碘的用途这么广泛,那么碘是从哪种物质中提取的呢?如何提取碘?
【活动探究】1.实验药品碘化钾溶液、氯水、溴水、四氯化碳
2.实验方案:(1)在一支试管中加入2～3 mL KI溶液,滴加少量新制氯水,再滴加少量CCl4,振荡,静置。
现象及结论:液体分层,上层为无色溶液,下层为紫红色液体。反应的化学方程式为Cl2+2KI====2KCl+I2。
(2)在一支试管中加入2～3 mL KI溶液,滴加少量新制溴水,再滴加少量CCl4,振荡,静置。
现象及结论:液体分层,上层为无色溶液,下层为紫红色液体。反应的化学方程式为Br2+2KI====2KBr+I2。(3)结论:通过以上两个实验可以说明非金属性大小关系为Cl2>I2,Br2>I2,所以从海带中提取碘单质,选用氯水、溴水作氧化剂均可以。
【思考讨论】(1)通过什么反应可证明氧化性Br2>I2?写出化学方程式。提示:Br2+2KI====2KBr+I2。
(2)如何证明溶液中含有I-?提示:取溶液加入AgNO3溶液和稀HNO3或加入氯水和淀粉溶液或加入氯水和CCl4溶液。
(3)通过什么反应证明还原性I->Cl-?提示:Cl2+2KI====I2+2KCl。
【探究总结】1.萃取和分液的原理和操作注意事项(1)原理利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解性不同,用一种溶剂把溶质从另一种溶剂里提取出来。
(2)分液操作的注意问题。①分液漏斗使用前要检验是否漏水。②倒转分液漏斗时,应关闭玻璃塞和活塞,防止液体流出,并且要不时旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强过大引起危险。
③分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开,或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔,保证漏斗内与外界大气相通,同时漏斗下端管口要紧贴烧杯内壁,从而使液体顺利流下。④下层液体要从下口放出,上层液体要从漏斗上口倒出。
2.海带提碘的流程如下
3.反萃取法:将富集在有机溶剂中的单质利用化学方法重新富集在水中的方法。
【迁移应用】1.下列各项操作,错误的有( )A.用乙醇萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗B.进行分液时,分液漏斗中的下层液体,从下端流出,上层液体则从上口倒出C.萃取、分液前需对分液漏斗检漏D.为保证分液漏斗内的液体顺利流出,需将上面的塞子拿下
【解析】选A。乙醇与水互溶,因此不能用乙醇萃取溴水中的溴。
2.(原创题)下列关于从海带中提取碘单质的说法中正确的是( )A.海带中提碘包括浸取、过滤、氧化三个步骤B.海带提碘选取的氧化剂可以是溴单质
C.反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶于水的过程D.反萃取法中碘单质与浓氢氧化钠反应的化学方程式为I2+2NaOH====NaI+NaIO+H2O
【解析】选B。A中缺少萃取的步骤;由于溴单质的氧化性强于碘单质,所以海带提碘选取的氧化剂可以是溴单质,B正确;C中反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶于NaOH等发生化学反应变成含碘化合物溶解在水中的过程;D中碘单质与浓氢氧化钠反应的化学方程式为3I2+6NaOH====5NaI+NaIO3+3H2O。
3.某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答相关问题:(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的实验仪器有哪些?(请从以下仪器中选择)A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三角架E.泥三角 F.酒精灯 G.烧杯
提示:根据灼烧时需要的仪器可以分析,使用的仪器主要有BCDEF。
(2)第2步:I-溶液的获取,操作是什么?提示:将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,过滤。
(3)第3步:氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_____________(从浓H2SO4、新制氯水、KMnO4、H2O2四种试剂中选择)。理由是什么?
提示:选择H2O2。原因是过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引入杂质,不产生污染(不会进一步氧化单质碘)。
(4)第4步:碘单质的检验。请说出检验碘单质的具体操作。提示:取少量第3步的溶液,滴加淀粉溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中有碘。
【补偿训练】 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__________, 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.甲苯、酒精B.四氯化碳、苯C.汽油、乙酸D.汽油、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-,采用过滤的实验操作方法;从I2的水溶液中把它提取出来,采用萃取的实验操作方法。(2)A中酒精,C中乙酸,D中甘油,都是易溶于水的物质,所以不能用于萃取碘。(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗,过滤时所需仪器必有普通漏斗。
答案:(1)过滤 萃取 2I-+Cl2====I2+2Cl- (2)B(3)分液漏斗、普通漏斗
项目活动2:海水提溴溴及其化合物可被用来作为阻燃剂、净水剂、杀虫剂、染料等。常用消毒药剂的红药水中含有溴和汞。在照相技术中,溴和碘与银的化合物担任感光剂的角色。
溴又被称之为“海洋元素”,海水中含有大量的溴,请根据元素周期律的相关知识设计实验探究从海水中提取溴的主要流程。
【活动探究】【实验用品】溴化钠溶液、氯水、四氯化碳
【实验步骤】(1)在一支试管中加入2～3 mL NaBr溶液,滴加少量新制氯水。现象及结论:溶液由无色变成橙色。反应的化学方程式为Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2。
(2)向上述试管中再滴加少量CCl4,振荡,静置。现象及结论:液体分成两层,上层为无色溶液,下层为橙红色液体。
(3)海水中提取溴的原理分析。根据以上实验和同主族元素性质递变可知,由于氯气的氧化性强于溴单质的氧化性,所以可以用氯气氧化溴单质然后再用有机溶剂萃取的方式从海水中提取溴单质。
【思考讨论】(1)从海水中提取溴、碘和海水中提取食盐的原理相同吗?为什么?提示:不同。海水提取食盐为物理变化,而溴、碘的提取为化学变化。
(2)从海水中提取溴的过程中,为什么往溴水中鼓入热空气或水蒸气可获得粗溴?在实验室中怎样从溴水中提取溴?提示:溴具有很强的挥发性,往溴水中鼓入热空气或水蒸气,溴即可挥发出来。在实验室中可以采用萃取的方法提取溴。
(3)写出海水中的Br-和海植物中I-提取的化学方程式。提示:2NaBr+Cl2====2NaCl+Br2;2NaI+Cl2====2NaCl+I2。
(4)从海水中提取溴和碘时操作对象有何不同?为什么?
提示:海水中溴元素(Br-)的含量丰富,从海水中提取溴是直接利用提取粗盐后的母液通入氯气进行处理,而海水中含碘总量虽大,但浓度较低,这给提取带来了麻烦,某些海藻具有富集碘的能力,如海带,因此,利用浸泡液浸泡海带可富集碘,或将干海带灼烧后的灰烬作为提取碘的原料。
【探究总结】1.从海水中提取溴(1)步骤:浓缩、氧化、富集、提取。(2)反应原理:离子方程式为Cl2+2Br-====2Cl-+Br2。(3)提取方法:利用Br2的挥发性,鼓入热空气或水蒸气,就可将Br2分离出来。
【迁移应用】1.溴与氯同属“卤族”元素,其单质在性质上具有很大的相似性,但Cl2比Br2的活泼性强,下面是根据氯气的性质,对溴单质性质的预测,其中不正确的是( )
A.溴单质溶于水得到溴水B.溴单质与烧碱溶液不反应C.溴单质与氢气反应的产物为溴化氢D.溴离子可以用硝酸酸化过的AgNO3溶液来检验
【解析】选B。由于氯气溶于水可以得到氯水,所以溴溶于水也可以得到溴水;氯气能与烧碱反应,溴也可以与烧碱反应;氯气可与氢气反应生成氯化氢,所以溴单质与氢气可以反应生成溴化氢;根据Cl-的检验方法可推出溴离子可以用硝酸酸化的硝酸银溶液进行检验。
2.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、NaBr溶液、KI溶液、氯水、溴水、碘水、四氯化碳、淀粉碘化钾试纸
(1)完成该实验需用到的仪器有哪些?提示:试管、胶头滴管。(2)CCl4在实验中所起的作用是什么?提示:萃取。
(3)在实验②中四氯化碳层颜色变化过程是什么?提示:从无色变到橙色(或橙红色或红棕色)。
(4)该同学的实验缺陷有哪些?改进的方法有哪些?提示: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)实验③中的现象是什么?提示:溶液分层,上层无色,下层紫色。
3.空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工艺流程如下:
(1)步骤②发生反应的离子方程式为__________。 (2)步骤④利用了SO2的还原性,反应的离子方程式: __________________。 (3)从含溴海水中吹出的溴也可用纯碱吸收,纯碱吸收溴的主要反应是3Na2CO3+3Br2====NaBrO3+5NaBr+3CO2;吸收1 ml Br2时,转移的电子数为______ml。纯碱吸收后再用硫酸酸化,单质溴又从溶液中析出。
【解析】(1)步骤②发生的反应是氯气把溴置换出来,反应的离子方程式为Cl2+2Br-====2Cl-+Br2。(2)步骤④利用了SO2的还原性,反应的离子方程式是Br2+2H2O +SO2====S +4H++2Br-。(3)根据反应方程式可知每吸收3 ml的Br2,转移电子5 ml,所以吸收1 ml Br2时,转移的电子数为 ml。
答案:(1)Cl2+2Br-====2Cl-+Br2 (2)Br2+2H2O+SO2====S +4H++2Br- (3)
课题任务:探究同周期、同主族元素性质周期性变化规律
【情境创设】 元素周期律指元素的性质随着元素的原子序数(即原子核外电子数或核电荷数)的递增呈周期性变化的规律。元素周期律的发现是化学系统化过程中的一个重要里程碑。
元素周期表是学习和研究化学的一种重要工具。元素周期表是元素周期律的具体表现形式,它反映了元素之间的内在联系,是对元素的一种很好的自然分类。我们可以利用元素的性质、元素在周期表中的位置和元素的原子结构三者之间的密切关系来指导我们对化学的学习研究。
了解同周期和主族元素性质的递变规律,体会元素周期律(表)在学习元素及其化合物知识及科学研究中的重要作用,是高中化学的重要任务。
【素养解读】1.核心素养:宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识物质的多样性,并对物质进行分类;能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.素养目标:通过该探究课题的学习,认识元素周期律的基本内容,激发学生的科学探究精神,认识化学对创造物质世界的巨大贡献,增强社会责任感。
【素养探究】【探究一】实验探究同周期、同主族元素性质递变规律某同学为了探究元素非金属性递变规律,设计了如下实验。根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证明同族元素性质递变规律,又能证明同周期元素性质递变规律。
所给试剂(供选择):稀盐酸、稀硝酸(易挥发)、稀硫酸、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3、CaCO3、Na2SiO3溶液、Ca(ClO)2溶液。
查阅资料:(1)较强酸与较弱酸的盐反应生成较弱酸和较强酸盐。(2)H2SiO3是一种白色胶状沉淀。(3)硝酸易挥发出HNO3气体。请你帮他完成实验的探究过程。
1.实验目的的确立由信息“根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证明同族元素性质递变规律,又能证明同周期元素性质递变规律”可知。实验目的:__________________________________________。
探究同周期、同主族元素非金属性的递变
2.探究实验设计思路分析
3.实验装置的选择该同学所选装置如图所示:装置a中所盛溶液是_______,装置d中所盛溶液是___________。
2H++CaCO3====
Ca2++CO2↑+H2O
CO2+Si +H2O
5.质疑硝酸具有挥发性,挥发出的硝酸会干扰装置d中反应,应如何改进?画出装置图,并指明所用试剂。(试剂任选)
【探究二】探究实验反思1.该同学进行上述实验后,觉得选用稀盐酸、CaCO3、Na2SiO3溶液,也可以达到实验目的,利用盐酸的酸性>碳酸>硅酸,则同周期非金属性:Si
提示:利用稀盐酸和CaCO3反应产生CO2,将CO2通入Na2SiO3溶液,产生白色胶状沉淀,可证明同主族非金属性递变规律;但盐酸不是最高价氧化物的水化物,其酸性比硅酸强,不能用于判断非金属性Si
提示:同周期中C、N原子电子层数相同,最外层电子数增多,半径减小,原子核对核外电子的吸引能力增强,原子获得电子的能力增强,元素非金属性增强;同主族中C、Si原子的最外层电子数相同,电子层数增多,半径增大,原子核对核外电子的吸引能力减弱,原子获得电子的能力减弱,元素非金属性减弱。
【素养评价】1.宏观辨识——水平1:能从物质的类别入手,结合判断非金属性强弱的方法,确立实验目的,选择所用试剂。2.科学探究——水平2:能根据实验原理设计简单实验,客观记录实验现象,并作出解释。
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