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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备课课件ppt
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这是一份鲁科版 (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备课课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了知识铺垫，新知预习，任务一，任务二，随堂检测等内容，欢迎下载使用。
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。
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。
(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。
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。
【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。
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 ℃)
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。
知识归纳1.海带提碘
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。
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。
(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
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。
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。
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( )
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Cl2D.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。
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。
知识归纳海水提溴流程图
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+2HBrC.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
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。
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Br2B.从吹出塔进入吸收塔的物质只有Br2C.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
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。
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:
(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? 。
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。
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—⑤B.②—①—③—④—⑤C.①—③—⑤—②—④D.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。
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。
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( )
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。
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Na2SO3B.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 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最多为22.4 L(标准状况下)
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 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最少为44.8 L(标准状况下),D错误。
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H2O2C.操作A是结晶或重结晶D.操作B是提纯,常用升华法
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。
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→HClB.NaOH→BaCl2→Na2CO3→HClC.BaCl2→NaOH→Na2CO3→HClD.Na2CO3→NaOH→BaCl2→HCl(2)为了检验精盐中是否含有 ,正确的方法是 。
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 。
(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
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。
(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。
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)。
(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 。
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。
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。
(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。
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。
【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。
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 ℃)
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。
知识归纳1.海带提碘
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。
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。
(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
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。
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。
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( )
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Cl2D.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。
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。
知识归纳海水提溴流程图
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+2HBrC.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
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。
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Br2B.从吹出塔进入吸收塔的物质只有Br2C.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
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。
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:
(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? 。
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。
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—⑤B.②—①—③—④—⑤C.①—③—⑤—②—④D.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。
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。
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( )
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。
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Na2SO3B.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 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最多为22.4 L(标准状况下)
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 ml Br2,需要消耗Cl2的体积最少为44.8 L(标准状况下),D错误。
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H2O2C.操作A是结晶或重结晶D.操作B是提纯,常用升华法
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。
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→HClB.NaOH→BaCl2→Na2CO3→HClC.BaCl2→NaOH→Na2CO3→HClD.Na2CO3→NaOH→BaCl2→HCl(2)为了检验精盐中是否含有 ,正确的方法是 。
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 。
(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
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。
(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。
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)。
(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 。
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