高中化学必修1学案专题2第一单元第4课时溴碘的提取

第4课时溴、碘的提取一、卤素间的置换反应及现象1．在一支试管里加入约3mLKBr溶液，滴加少量新制的氯水，再滴加少量CCl4，振荡，静置，观察到液体分层，上层为无色，下层为橙色，反应的化学方程式为2KBr＋Cl2=2KCl＋Br2。2．在一支试管里加入约3mLKI溶液，滴加少量新制的氯水，再滴加少量CCl4，振荡，静置，观察到液体分层，上层为无色，下层为紫色，反应的化学方程式为2KI＋Cl2=2KCl＋I2。3．在一支试管里加入约3mLKI溶液，滴加少量溴水，再滴加少量CCl4，振荡，静置，观察到液体分层，上层为无色，下层为紫色，反应的化学方程式为2KI＋Br2=2KBr＋I2。二、溴、碘的物理性质和特性三、从海水中提取溴和碘1．溴的提取：通常将氯气通入提取粗食盐后的母液中，将溶液中的溴离子转化为溴单质，鼓入热空气或水蒸气，使溴从溶液中挥发出来，冷凝后得到粗溴，精制后可得高纯度的溴单质。2．海水中碘的总藏量很大，但浓度很低，目前工业上不直接由海水提取碘。海洋中的某些植物具有富集碘的能力，从海产品(如海带等)中提取碘是工业上获取碘的重要途径。从海带中获取碘的流程表示如下：eq\x(海带灰)eq\o(→,\s\up17(加水),\s\do15())浸泡液eq\o(→,\s\up17(通氯气),\s\do15())eq\o(→,\s\up17(过滤),\s\do15())eq\o(→,\s\up17(萃取分液),\s\do15())eq\o(→,\s\up17(蒸发或蒸馏),\s\do15())单质碘四、含溴、碘化合物的主要用途1．溴可用于生产多种药剂，如熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。溴化银是一种感光材料，制作照相用的感光片和制作变色眼镜片等。反应为：2AgBreq\o(=,\s\up17(光照))2Ag＋Br22．含碘的氨基酸(甲状腺激素)具有促进体内物质和能量代谢、促进身体生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。3．人体中如果缺碘，会造成甲状腺肿大(“大脖子病”)、痴呆症。为消除碘缺乏病，最经济最有效的方法是食用加碘食盐。我国采取在食用盐中加入一定量的KIO3的办法，食盐中添加KI不如加KIO3保存持久，原因是KI易被空气中的O2氧化成I2，降低效果。4．AgI用于人工降雨，见光也会分解：2AgIeq\o(=,\s\up17(光照))2Ag＋I2(AgI常保存在棕色试剂瓶中)。五、Cl－、Br－、I－的检验另外，由于置换反应和单质在有机溶剂(如CCl4：不溶于水，密度比水大)中溶解呈现不同的颜色，据此可用氯水和四氯化碳来检验卤离子的存在。在含有Cl－、Br－、I－的溶液中，分别滴加氯水，再加少量四氯化碳，四氯化碳层显橙红色的原溶液中存在Br－，显紫红色的原溶液中存在I－。探究点一卤素离子的检验1．溶液中Cl－的检验要排除其他离子的干扰，如COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)，但它们的银盐沉淀溶于稀硝酸。(1)一般先在被测液中加入稀硝酸酸化，以排除干扰离子。因为：加入AgNO3溶液，Ag＋＋Cl－=AgCl↓(白色)，AgCl沉淀是不溶于稀硝酸的，若在Na2CO3溶液中加入AgNO3溶液也会产生白色的Ag2CO3沉淀，此沉淀可溶于稀硝酸。2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2HNO3=2AgNO3＋H2O＋CO2↑。POeq\o\al(3－,4)也能与Ag＋发生反应生成Ag3PO4的黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。(2)若被检液中有SOeq\o\al(2－,4)存在，由于SOeq\o\al(2－,4)可以与Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，则在检验Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，再加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。2．F－、Br－、I－的检验(1)F－：加入浓硫酸，产生能腐蚀玻璃的气体。(2)Br－：①加入AgNO3，产生不溶于稀硝酸的浅黄色沉淀；②加入氯水和CCl4，振荡、静置，下层液体呈橙红色。(3)I－：①加入AgNO3产生不溶于稀硝酸的黄色沉淀；②加入氯水或溴水和CCl4，振荡、静置，下层呈紫红色；③加入氯水或溴水及淀粉溶液，溶液变蓝色。1．检验Cl－时，能用稀盐酸酸化吗？提示：不能，因为用稀盐酸酸化会引入Cl－，从而不能确定待检液中是否含有Cl－。2．检验Cl－时，为什么滴加AgNO3溶液后还要再加稀硝酸？提示：因为Ag＋与COeq\o\al(2－,3)可产生白色沉淀Ag2CO3，此沉淀可溶于稀硝酸。POeq\o\al(3－,4)也能与Ag＋反应产生沉淀，但Ag3PO4是黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。故一般滴加AgNO3溶液后再加稀硝酸，以排除COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)等离子的干扰。3．若待检液中有SOeq\o\al(2－,4)，应如何检验Cl－的存在？提示：由于SOeq\o\al(2－,4)可以与Ag＋反应生成白色微溶物Ag2SO4，且Ag2SO4不溶于稀硝酸，故在检验Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液检验Cl－的存在。【例1】下面是两位同学设计的证明碳酸钠样品中含氯化钠的实验方案。甲：取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水使之溶解，配成溶液，然后加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。乙：取样品少许加入试管中，加入适量的自来水使之溶解，配成溶液，然后滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。(1)两个方案均有不合理之处，请指出：甲___________________________________________________。乙___________________________________________________。(2)合理的实验方案为_______________________________。【思路分析】解答本题要注意杂质离子对Cl－检验的干扰。【解析】甲方案中没有用稀硝酸排除COeq\o\al(2－,3)的干扰，Ag2CO3也是白色沉淀。乙方案中用自来水配制溶液，自来水用氯气消毒，含有Cl－，影响检验。【答案】(1)AgNO3溶液没有用稀硝酸酸化，不能排除COeq\o\al(2－,3)的干扰用自来水配制溶液引入Cl－，影响检验(2)取样品少许加入试管中，加入适量的蒸馏水配成溶液，然后加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成有一包白色固体，它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：①溶于水，得无色溶液；②往溶液中滴加AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀减少但不完全消失，同时有气泡生成。根据上述现象判断：(1)白色固体一定含有的成分是KCl和K2CO3，可能含有的成分是KNO3。(2)写出上述实验中有关反应的离子方程式Ag＋＋Cl－=AgCl↓，2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑。解析：由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种；由③沉淀量减少且有气泡生成知，一定含有K2CO3；由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。探究点二卤素1．概念第ⅦA族的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)都能与Na、K、Ca、Mg等金属化合生成盐，所以统称为卤素(成盐元素之意)。2．原子结构①结构相似性：最外层电子数均为7。②结构与元素性质的递变性：从F→I，核电荷数逐渐增多，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。3．卤素单质的化学性质及递变规律(1)氧化性：F2>Cl2>Br2>I2。(2)与H2的反应：H2＋X2=2HX。氟气与H2在冷暗处即可剧烈化合爆炸；氯气与H2混合在强光照射或点燃时剧烈化合；溴加热时缓慢与H2化合；碘持续加热时与H2缓慢化合，同时又分解。(3)与H2O的反应，从F2→I2反应能力逐渐减弱：2F2＋2H2O=4HF＋O2(剧烈)Cl2＋H2OHCl＋HClOBr2、I2与水的反应比较微弱：X2＋H2OHX＋HXO(X＝Br或I)(4)与碱溶液的反应：X2＋2NaOH=NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I，反应能力逐渐减弱)(5)卤素单质间的置换反应：Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2Cl2＋2I－=2Cl－＋I2Br2＋2I－=2Br－＋I2氧化性：Cl2>Br2>I2，还原性：Cl－<Br－<I－。4．卤素单质的特性(1)液溴易挥发，应密封保存，试剂瓶中的溴常加水液封，盛溴的试剂瓶不可选用橡胶塞。(2)碘易升华，这是物理变化，可用于分离、提纯I2。(3)卤素单质不易溶于水，易溶于酒精、汽油、四氯化碳等有机溶剂。5．卤素的结构和性质的比较【例2】已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是()①②③④A黄绿色橙色蓝色白色B无色橙色紫色白色C黄绿色橙色蓝色无色D黄绿色无色紫色白色【思路分析】卤素单质的氧化性及特性是高考考查的热点，要掌握基础知识，然后加以综合应用。实验颜色变化反应向KBr溶液中滴加氯水无色→橙色Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－向KI溶液中滴加氯水无色→黄色Cl2＋2I－=I2＋2Cl－向KI溶液中滴加溴水无色→黄色Br2＋2I－=I2＋2Br－【解析】本题考查化学反应事实，情境新颖、简洁清晰，属于创新实验设计。该实验运用氧化还原反应及卤素单质的物理特性，考查卤素间的置换反应。由①处产生的Cl2通过②时发生Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，通过③时发生Cl2＋2KI=2KCl＋I2，通过④时发生Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。Cl2为黄绿色，Br2为橙色，I2使淀粉变蓝，Cl2遇碱产生无色的NaCl、NaClO，但棉球仍呈白色。故正确答案为A。【答案】A下列各组溶液中，用溴水作试剂不能将其鉴别出来的是(D)A．汽油、酒精、四氯化碳B．汽油、四氯化碳、水C．汽油、酒精、NaOH溶液D．汽油、苯、NaOH溶液解析：汽油、四氯化碳、苯等都可以将Br2从溴水中萃取出来，油层均显橙红色，分别在水层的上层、下层、上层；溴水在酒精中溶解扩散，使溶液呈橙黄色；溴水加入NaOH溶液中，因发生反应生成NaBr、NaBrO而使溶液呈无色。探究点三海水中提取溴碘1．海水中提取溴(1)流程(2)发生反应的化学方程式①2NaBr＋Cl2=Br2＋2NaCl②Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4③2HBr＋Cl2=2HCl＋Br22．海水中提取碘(1)流程(2)发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。1．海水提取溴、碘涉及的反应原理及分离操作。提示：海水中溴碘以Br－、I－存在，提取时用Cl2氧化剂氧化生成Br2、I2，用萃取分液法提纯，用分馏法分离。2．工业提溴时用通热空气法吹出溴，而不用萃取法，为什么？提示：用萃取法使有机溶剂污染，利用热空气法吹出法，可以利用溴挥发性。【例3－1】从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下：eq\x(干海带)eq\o(→,\s\up17(灼烧))eq\x(海带灰)eq\o(→,\s\up17(沸水),\s\do15(浸泡))eq\x(悬浊液)eq\o(→,\s\up17(过滤),\s\do15())eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up17(H＋),\s\do15(H2O2))eq\x(碘水)eq\o(→,\s\up17(CCl4))eq\x(I2的CCl4溶液)eq\o(→,\s\up17(蒸馏))eq\x(I2)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，碘离子发生氧化反应C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D．碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”【思路分析】坩埚用于固体的灼烧，蒸发皿用于溶液的蒸发、浓缩。【解析】A项，灼烧固体时一般选用坩埚，蒸发皿一般用于蒸发溶液。【答案】A【例3－2】溴元素主要以Br－形式存在于海水中，海水中呈弱碱性。工业上制备Br2的操作步骤为：①在一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2；②利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收生成NaBr、NaBrO3等；③用硫酸酸化步骤②得到的混合物。完成下列填空：(1)Cl2氧化Br－应在________条件下进行，目的是避免________。(2)Br2可用热空气吹出，其原因是________。(3)写出步骤③所发生的化学反应方程式________。用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是________。步骤②的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为________。(4)为了除去工业Br2中微量的Cl2，可向工业Br2中________。a．通入HBrb．加入Na2CO3溶液c．加入NaBr溶液 D．加入Na2SO3溶液【思路分析】该题中海水提取溴的过程为Br－→Br2→Br－、BrOeq\o\al(－,3)→Br2。【解析】(1)Cl2能与水发生可逆反应生成HCl和HClO，故Cl2氧化Br－应在酸性条件下进行。(3)步骤③所发生的反应是归中反应；盐酸有还原性，NaBrO3有氧化性，二者可发生氧化还原反应。【答案】(1)酸性Cl2歧化生成HClO和HCl(2)Br2易挥发(3)3H2SO4＋5NaBr＋NaBrO3=3Na2SO4＋3Br2＋3H2OBrOeq\o\al(－,3)能将氯离子氧化成氯气溴具有强氧化性(或强腐蚀性)(4)ac海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法：蒸馏法、离子交换法(其他合理答案也可，两空可互换)。(2)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的是富集溴元素。(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，由此反应可知，除保护环境外，在工业生产中应解决的主要问题是强酸对设备具有腐蚀性。(4)某化学研究性学习小组为了了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料如：Br2的沸点为59℃①图中仪器B的名称是冷凝管。②整套实验装置中仪器连接尽量不用橡胶塞和橡胶管，其原因是Br2腐蚀橡胶。③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件？控制温度计b的温度，并收集59_℃的馏分。④C中液体产物颜色为深红棕色。为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是分液或蒸馏。解析：(1)由海水制取淡水，有蒸馏法、反渗透法、离子交换法等。(2)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，目的是富集溴元素。(3)二氧化硫吸收溴单质发生反应SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr；除保护环境外，工业生产中应解决的主要问题是反应生成的两种强酸对设备的腐蚀问题。(4)①由装置图可知，提纯溴利用的原理是蒸馏，仪器B为冷凝管；②由于溴单质是一种强氧化剂，易腐蚀橡胶制品，所以整套装置尽可能不用橡胶塞和橡胶管；④该产物中仍残留的少量Cl2与加入的NaBr溶液发生反应：2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2，可以除去氯气，溴单质可以用蒸馏或分液的方法分离出来。1．实验室里保存下列试剂的方法，有错误的是(C)A．新制氯水盛放在棕色试剂瓶中，存放于低温避光的地方B．液溴易挥发，盛放在用水液封的棕色试剂瓶中C．碘易升华，盛放在有水的棕色广口试剂瓶中D．浓盐酸易挥发，盛装在无色密封的细口玻璃试剂瓶中解析：碘易升华，应低温密封保存。2．检验某溶液中是否含有Cl－，正确的操作是(D)A．取样，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B．取样，先加盐酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取样，加入少量AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再加稀HCl，看白色沉淀是否消失D．取样，先加稀HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成解析：检验Cl－时加盐酸酸化会引入Cl－干扰检验，常加稀HNO3酸化，主要是排除COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰。反之检验硫酸根时也需要排除氯离子的干扰。3．卤族元素及其化合物与社会、生活关系密切。下列有关说法不正确的是(B)A．加碘食盐中加入的是碘酸钾B．常用于杀菌消毒的“84”消毒液的主要成分是液氯C．可用硝酸银溶液来鉴别纯净水和自来