新高考化学一轮复习课件第5章 第21讲 卤族元素 溴、碘单质的提取(含解析)
展开1.掌握卤素单质的性质及卤素离子的检验。2.掌握卤素单质的提取。
考点一 卤素单质的性质及X-的检验
考点二 从海水资源中提取卤素单质
真题演练 明确考向
卤素单质的性质及X-的检验
1.卤族元素卤族元素又称卤素,位于元素周期表的第ⅦA族,价电子排布为ns2np5。
2.溴、碘单质物理性质比较
3.氯、溴、碘单质化学性质比较
NaX+NaXO+H2O
4.氟的特殊性(1)氟无正化合价。(2)F2能与水反应放出O2,化学方程式:_______________________。(3)在HX中,HF的熔、沸点最高,氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃。
2H2O+2F2===4HF+O2
5.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法
色沉淀,则有Cl- 色沉淀,则有Br- 色沉淀,则有I-
红棕色或橙红色,表明有______紫色、浅紫色或紫红色,表明有___
(3)氧化——淀粉法检验I-
色溶液,表明有I-
鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是 (填序号)。①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯 ④硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥CCl4、淀粉溶液
1.卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液( )2.浓H2SO4能干燥HCl,所以浓硫酸也能干燥HBr( )3.加碘盐能使淀粉变蓝( )4.清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗( )5.液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封( )6.用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去( )7.可用F2与NaCl溶液反应产生Cl2,检证F2的氧化性大于Cl2( )
1.某小组用如图所示装置比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱(夹持仪器已略去,气密性已检查)。
一、Cl2、Br2、I2氧化性强弱的实验探究
实验过程:Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时,关闭活塞a。Ⅳ.……(1)A中产生黄绿色气体,其电子式是________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是______________________。(3)B中溶液发生反应的离子方程式是________________________。(4)为验证溴的氧化性强于碘,过程Ⅳ的操作和现象是_____________________________________________________________________________________。
湿润的淀粉-KI试纸变蓝
Cl2+2Br-===Br2+2Cl-
打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层变为紫红色
(5)过程Ⅲ实验的目的是___________________________________________________。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下,____________________,得电子能力逐渐减弱。
确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
A中滴加浓盐酸后,发生反应:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,生成黄绿色气体Cl2,在A、B、C中分别发生反应:Cl2+2KI===2KCl+I2、Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2、Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,由于B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色,打开活塞b,C中生成的Br2在D中发生反应:Br2+2KI===2KBr+I2。实验过程Ⅲ,当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时,溶液变为红棕色,以此为对照,说明C中黄色溶液无Cl2,从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
2.氰[(CN)2]的结构简式为N≡C—C≡N,其化学性质与卤素(X2)很相似,化学上称之为拟卤素,其氧化性介于Br2和I2之间。(1)写出(CN)2的电子式: _____________________。(2)写出(CN)2在常温下与烧碱溶液反应的化学方程式: __________________________________________。(3)在KBr、KI、KCN的混合溶液中通入少量氯气,发生反应的离子方程式为______________________。
二、拟卤素和卤素互化物的结构与性质
(CN)2+2NaOH===NaCN
Cl2===I2+2Cl-
3.一氯化碘(ICl)、三氯化碘(ICl3)是卤素互化物,它们的性质与卤素单质相似。(1)ICl3与水反应的产物可能为____________(填化学式)。(2)ICl在常温下与烧碱溶液反应的离子方程式为______________________________,该反应是否是氧化还原反应?____(填“是”或“否”)。
ICl+2OH-===Cl-+IO-+H2O
从海水资源中提取卤素单质
1.氯的提取——氯碱工业(1)工艺流程
阳极产物:____阴极产物:____________
(2)发生反应的化学方程式为 。
2.海水中提取溴(1)工艺流程
(2)发生反应的化学方程式① ;② ;③ 。
Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
2NaBr+Cl2===Br2+2NaCl
2HBr+Cl2===2HCl+Br2
3.海带中提取碘(1)工艺流程
(2)发生反应的离子方程式: 。
Cl2+2I-===I2+2Cl-
1.海水提溴两次使用氯气的目的是富集溴元素( )2.海带提碘过程,在蒸发皿中灼烧后再溶解( )3.在实验室做海带提碘的实验时可用H2SO4酸化后,用H2O2氧化I-,离子方程式为2I-+H2O2===I2+2OH-( )
1.用灼烧法证明海带中含有碘元素,各步骤选用的实验用品不必都用到的是
一、溴、碘单质提取中的仪器、装置及操作判断
氧化滤液中的I-用不到容量瓶,故选C。
2.欲从含Br-的废液中提取溴单质,需经过一系列操作,实验装置及物质的性质如下:
下列说法正确的是A.可用装置甲氧化废液中的Br-B.装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的密度更小C.用装置丙进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2D.用装置丁贮存液溴
装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的沸点高,便于使用蒸馏法分离溶于正十二烷中的溴,用装置丙进行蒸馏,先收集到的是Br2,故B、C错误;液溴的密度比水大,可以用水液封,故D正确。
3.从淡化海水中提取溴的流程如下:
二、提取溴、碘的流程分析
下列有关说法不正确的是A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2C.工业上每获得1 ml Br2,需要消耗Cl2 44.8 LD.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
Na2SO3与Br2发生反应的化学方程式为Na2SO3+Br2+H2O===Na2SO4+2HBr,可用Na2SO3饱和溶液吸收Br2,A正确;步骤Ⅲ根据氯的非金属性比溴的强,利用置换反应制取Br2,B正确;步骤Ⅰ和步骤Ⅲ均用到Cl2,故制取1 ml Br2消耗2 ml氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,无法计算Cl2的体积,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D正确。
4.为了从海带浸取液中提取碘,某同学设计了如图实验方案,解答下列问题:
(1)①中反应的离子方程式: ____________________________。
(2)②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗________(填“上口倒出”或“下口放出”)。
2I-+2H++H2O2===I2+2H2O
(3)③是将富集在CCl4中的碘单质利用化学转化重新富集在水中,称为反萃取,写出该反应的化学方程式: _____________________________________。(4)④中反应的离子方程式: ______________________________。(5)操作⑤的名称为________。
3I2+6NaOH===5NaI+NaIO3+3H2O
1.(2018·江苏,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
A项,灼烧碎海带应在坩埚中进行,不能用烧杯,装置甲不能达到实验目的;C项,用浓盐酸和MnO2制取氯气需要加热,装置丙不能达到实验目的;D项,吸收Cl2应用NaOH溶液,装置丁不能达到实验目的。
2.(2015·全国卷Ⅱ,12)海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
A项,向苦卤中通入Cl2 时发生反应:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,是为了提取溴,正确;B项,可将粗盐溶解、过滤除去难溶性杂质,然后向滤液中加入沉淀剂,过滤除去可溶性杂质,最后重结晶可得精盐,正确;C项,工业生产常选用廉价的Ca(OH)2作为沉淀剂,错误;D项,由于通入Cl2后所得溶液中Br2的浓度很小,因此利用Br2的挥发性,可先用热空气和水蒸气吹出Br2,再用SO2将其还原为HBr进行富集,正确。
3.[2021·全国甲卷,26(1)]碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:I2的一种制备方法如图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为____________________________________,生成的沉淀与硝酸反应,生成____________后可循环使用。
2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I-
由流程图可知悬浊液中含AgI,AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag,FeI2易溶于水,在离子方程式中能拆,故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I-,生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环。
②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为________________________;
若反应物用量比 =1.5时,氧化产物为______________;当 >1.5后,单质碘的收率会降低,原因是__________________________。
FeI2+Cl2===I2
I2被过量的Cl2进一步氧化
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+Cl2===I2+FeCl2;若反应物用量比 =1.5时,先氧化完全部I-再氧化Fe2+,恰好将全部I-和Fe2+氧化,故氧化产物为I2、FeCl3;当 >1.5即Cl2过量,多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应,单质碘的收率会降低。
1.下列关于卤素的叙述正确的是①卤素的钾盐中,最易被氧化的是氟化钾 ②溴中溶有少量氯气,可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ③溴化银具有感光性,碘化银不具有感光性 ④某溶液与淀粉-KI溶液反应出现蓝色,则证明该溶液是氯水或溴水 ⑤氟气跟氯化钠水溶液反应,一定有氟化氢和氧气生成 ⑥氯气跟水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂A.①③⑤ B.②③⑥C.②⑤⑥ D.①③④
2.下列有关卤素的说法错误的是A.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的 规律B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强C.淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝:4I-+O2+2H2O===2I2+4OH-D.碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关,A错误;
3.下列能够检验出KI中是否含有Br-的实验是A.加入足量的新制氯水,溶液变色则有Br-B.加入酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色是否褪去C.加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层有色,则有Br-D.加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后,取无色的水层并加入AgNO3溶液,有浅黄 色沉淀生成,则含有Br-
A项,在KI中加入足量新制氯水,也会置换出单质碘而使溶液变色,错误;B项,Br-和I-均能使酸性KMnO4溶液褪色,错误;C项,加入少量的碘水,再加入CCl4振荡,有机层因萃取I2而显色,并没有Br2产生,错误。
4.下列说法正确的是A.卤素单质(X2)跟水反应的通式是X2+H2O===HX+HXOB.液溴保存在煤油中C.漂白粉的有效成分是次氯酸钙D.光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
2F2+2H2O===4HF+O2,故A项错误;少量的液溴利用水封保存,故B项错误;光照氯水时:2HClO 2HCl+O2↑,产生的气体是O2,故D项错误。
5.如图是盛放液溴的试剂瓶剖面图,仔细观察发现其分成了明显的气相、溴溶液相和液溴相三相,下列说法错误的是
A.气相呈现红棕色,因为其中含有Br2的蒸气B.溴溶液相中显酸性,主要因为HBr电离出了H+C.液溴保存时加水形成水封的目的是减少Br2的挥发D.液溴保存时不可敞口放置,应保存在细口瓶中并 塞上橡胶塞
气相为空气和溴蒸气的混合相,因为其中含有Br2的蒸气,所以呈现红棕色,故A正确;溴溶液相中溴与水发生反应生成溴化氢和次溴酸,溴化氢为强酸,次溴酸为弱酸,溶液显酸性,主要因为HBr电离出了H+,故B正确;因为Br2容易挥发,所以液溴保存时加水形成水封,故C正确;溴具有强氧化性,能氧化橡胶,故D错误。
6.实验室中的碘水一般是将碘单质溶于KI溶液配制而成,发生反应:I-+I2 (主要溶质为KI3或KI·I2)。下列说法不正确的是A.淀粉遇该溶液显蓝色B.该溶液见光易变质,应用棕色试剂瓶密封保存C.采用此法配制碘水的目的是为了提高碘水的浓度D.该溶液中通入SO2后,溶液由中性变为强酸性
碘水中有碘单质,淀粉遇碘显蓝色,A正确;碘水不稳定,见光易变质,应用棕色试剂瓶密封保存,B正确;碘水显酸性,通入二氧化硫后与单质碘反应生成碘化氢和硫酸,溶液酸性增强,D错误。
7.某小组比较Cl-、Br-、I- 的还原性,实验如下:
下列对实验的分析不合理的是A.实验1中,白烟是NH4ClB.根据实验1和实验2判断还原性:Br->Cl-C.根据实验3判断还原性:I->Br-D.上述实验利用了浓H2SO4的氧化性、难挥发性等性质
实验1中,浓硫酸与氯化钠反应生成氯化氢气体,氯化氢与氨气反应生成NH4Cl固体,故A合理;实验1溶液颜色无明显变化说明浓硫酸不能氧化氯离子,实验2溶液变黄说明浓硫酸能氧化溴离子,所以判断还原性:Br->Cl-,故B合理;②中溶液含有浓硫酸和溴单质,均能将碘化钠氧化成碘单质,不能判断还原性:I->Br-,故C不合理;实验1体现浓硫酸的难挥发性,实验2体现浓硫酸的氧化性,故D合理。
8.I-具有还原性,含碘食盐中的碘元素以KIO3的形式存在,I-、I2、 在一定条件下可以发生如图转化关系,下列说法错误的是
A.由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2 > >I2B.用淀粉-KI试纸和白醋可检验食盐中是否加碘C.生产等量的碘,反应①和反应②转移电子数目之比为2∶5D.反应③的离子方程式:3Cl2+ I-+3H2O===6Cl- + +6H+
9.下列实验操作、现象和结论均正确的是
A项,淀粉-KI溶液一般作为指示剂,用双氧水滴定淀粉-KI溶液无法判定滴定终点,实验不合理,错误;B项,在酸性环境中,KIO3与KI反应生成I2,正确;C项,NO2溶于水生成硝酸,硝酸具有强氧化性,也可使淀粉-KI试纸变蓝,错误;D项,加入AgNO3溶液之前要用硝酸中和溶液中的碱,错误。
10.“吹出法”是工业上常用的一种海水提溴技术,该技术主要流程如下:
下列有关说法不正确的是A.氧化1所用的氯气可通过电解饱和NaCl溶液制得B.吹出后剩余溶液中可能大量存在的离子有Na+、Mg2+、Cl-、Br-C.吸收过程发生反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O===4H++2Br-+D.氧化2所得溶液可通过萃取分离出溴
11.(2023·烟台模拟)工业上用活性炭吸附海带提碘后废水中的I-制取I2,其流程如图:
下列说法错误的是A.NaNO2氧化I-时使溶液pH变大B.活性炭吸附是为了净化水溶液C.I2与NaOH(浓、热)反应的化学 方程式:3I2 +6NaOH(浓、热) ===5NaI+NaIO3+3H2OD.热空气能吹出I2,是因为I2在水中溶解度小、易升华
亚硝酸钠具有氧化性,碘离子具有还原性,酸性条件下,二者发生氧化还原反应生成一氧化氮和碘;利用活性炭吸附,然后加入热的浓氢氧化钠溶液吸收单质碘,最后加入HCl调节pH,碘离子和碘酸根离子在酸性溶液中发生归中反应生成单质碘: +5I-+6H+===3I2+3H2O,据此解答。
12.溴化碘(IBr)的化学性质类似卤素单质,它同水反应的化学方程式为IBr+H2O===HBr+HIO。下列有关IBr的叙述不正确的是A.在与水的反应中,IBr既不是氧化剂也不是还原剂B.在与水的反应中,IBr既是氧化剂又是还原剂C.在很多反应中,IBr是强氧化剂D.IBr跟NaOH稀溶液反应生成NaBr、NaIO和H2O
反应IBr+H2O ===HBr+HIO中,没有元素化合价变化,IBr既不是氧化剂也不是还原剂,故A正确、B错误;溴化碘(IBr)的化学性质类似卤素单质,在与金属反应时,IBr是氧化剂,故C正确;由氯气与NaOH的反应可知,IBr和NaOH稀溶液反应生成NaBr、NaIO和H2O,故D正确。
13.“XYn”表示不同卤素之间靠共用电子对形成的卤素互化物(非金属性:X
反应ICl+H2O===HCl+HIO中,没有元素化合价变化,是非氧化还原反应,A项错;XYn是不同卤素原子形成的化合物,若n=1,则一定是极性分子,D项错。
14.某化学课外小组为了探究卤素单质及其化合物的性质,选用以下仪器和药品进行实验,请你帮助完成实验仪器的组装并回答问题。
(1)比较卤素单质的氧化性强弱,各仪器的正确连接顺序(填各接口的字母符号)为:g接____,____接___,____接____。(2)装置④烧瓶中反应的化学方程式为_________________________________________。
c d a b e
(3)装置①中的现象是_____________,装置②中的现象是________________,装置③的作用是_______________。(4)装置②中反应的离子方程式为______________________。(5)若将反应后的②中的溶液滴入KI溶液中,产生的现象是______________。(6)向反应后的①中加入足量的NaOH溶液,产生的现象是______________,反应的化学方程式是____________________________________。
比较卤素单质的氧化性强弱,应该将Cl2通入NaBr和淀粉-KI溶液中,观察现象。实验中剩余的Cl2必须进行处理,故应用NaOH溶液吸收。根据反应原理知Cl2通入NaBr溶液中置换出Br2,溶液变为橙黄色,Cl2通入淀粉-KI溶液中置换出I2,溶液变蓝色。反应后的①中加入足量的NaOH溶液发生反应:3I2+6NaOH=== 5NaI+NaIO3+3H2O,会使溶液蓝色褪去。
15.用离子交换法从海带中提取碘是一种较为先进的制碘工艺应用技术。
(1)操作Ⅰ的正确图示为_____(填字母)。
操作Ⅰ是将清液分离的操作,有机杂质不溶于水,在清液的下方,所以使用倾倒的方法就可以将二者分离。
(2)在清液中加入H2SO4和NaClO溶液后,溶液最终变为红棕色,该步骤中NaClO的量要适中,请说明原因: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
第二步:取40 mL 10%的NaCl溶液注入上述交换柱中。氯化钠洗脱原理为R—I+Cl-===R—Cl+I-。再往氯化钠洗脱液中滴加H2SO4溶液使之酸化,再滴加NaNO2溶液,溶液由无色转变为棕黑色浑浊。
①根据交换吸附及洗脱过程可知强碱性阴离子交换树脂也可以对I-进行交换吸附,则实验中将I-转化成 的原因可能是_______________________________________________________。
强碱性阴离子交换树脂对 的吸附能力远大于对I-的吸附能力
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