2024-2025学年新教材高中化学第1章原子结构元素周期律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教案鲁科版必修第二册

PAGE7-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，建立真实困难系统中物质富集、分别、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。[必备学问]1．Br2、I2的物理性质色、态密度溶解性特性CCl4溶液溴深红棕色液体均比水的大水中：微溶；有机溶液中：易溶易挥发橙红或红棕色碘紫黑色固体易升华紫红色2.萃取与分液(1)萃取①利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解实力的不同，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，可以用分液漏斗把互不相溶的两种液体分开，从而达到提取某物质的目的。(2)操作步骤(3)留意事项①萃取剂必需具备的三个条件：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。3．海带提碘(1)Cl2的氧化性比I2强，Cl2＋2KI=I2＋2KCl。(2)淀粉遇I2显蓝色，可利用该特性来检验碘是否存在。试验室里，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试验中的氧化剂。4．海水提溴从海水中提取溴，一般要经验浓缩、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－=Br2＋2Cl－。5．分别和提纯的一般方法(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。[项目活动1]海带提碘海带、紫菜等藻类植物中含丰富的碘元素。碘元素在海带中以碘化物的形式存在。[问题探究]1．预料海带中碘化物的水溶性。提示：易溶于水。依据同主族元素形成的结构类似的化合物，性质类似，大多数金属氯化物易溶于水，故预料海带中碘化物易溶于水。2．如何从干海带中获得碘化物？提示：先将干海带放在坩埚中灼烧成灰，将海带灰用水浸泡，过滤，得含碘化物的水溶液。3．如何将碘化物转化为单质碘？并用离子方程式表示。提示：向含碘化物的水溶液中加入氯水或溴水或在酸性条件下加入双氧水，可实现转化。离子方程式为Cl2＋2I－=I2＋2Cl－Br2＋2I－=I2＋2Br－H2O2＋2I－＋2H＋=2H2O＋I24．如何从含碘水溶液中获得纯净的单质碘？提示：向含碘水溶液中加入CCl4(或苯、汽油)进行萃取、分液，得到碘的四氯化碳(或苯、汽油)溶液，再用蒸馏法可获得碘。也可用反萃取法获得碘，步骤如下：碘与浓NaOH溶液的反应为3I2＋6NaOH=5NaI＋NaIO3＋3H2O，加H2SO4后的反应为5I－＋IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋6H＋=3I2↓＋3H2O。[探究总结]1．海带提碘流程2．物质的分别与提纯(1)分别和提纯的原则。①“不增”——不能引入新的杂质；②“不减”——不能削减被提纯物质；③“易分”——杂质或反应后的杂质易与被提纯物质分别；④“易复原”——被提纯的物质要简洁复原。(2)留意事项。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沉淀完全的推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，假如不再产生沉淀，说明沉淀已经完全。3．物质分别提纯的基本思路[项目活动2]海水提溴空气吹出法是目前用于从自然海水中提取溴的最成熟的工业方法，其流程如图所示。[问题探究]1．为什么选晒盐后的苦卤而不是海水作为提取溴单质的原料？提示：苦卤中Br－的浓度比海水大得多。2．向苦卤中通入Cl2继而通入热空气可得粗溴，在此过程中体现了溴的哪些性质？提示：(1)溴的氧化性不如氯气强，可用置换法制备溴单质；(2)溴易挥发，因此可用热空气从溶液中分别出来。3．试验室常用MnO2＋2NaBr＋3H2SO4eq\o(=,\s\up10(△))2NaHSO4＋MnSO4＋2H2O＋Br2↑来制备Br2。请比较试验室提取溴与工业提取溴有何异同？提示：试验室制备溴和工业制备溴的相同点：都是Br－被氧化得Br2；不同点：工业提取溴需经过困难的富集、分别、提纯等生产工艺流程。4．工业上常利用电解饱和食盐水的方法提取氯气，本项目中利用氧化剂来提取碘单质和溴单质。请结合元素周期律学问说明采纳不同方法提取氯、溴、碘单质的缘由。提示：依据周期表中元素性质递变规律知氯气的氧化性较强，须要氧化性更强，价格更贵的氧化剂才能制得，综合考虑获得多种物质，降低生产成本等因素，采纳电解的方法制备氯气更合适。而溴、碘单质的氧化性较弱，简洁被廉价的氧化剂——氯气氧化置换制得。1．欲将固体碘与食盐的混合物分别开，最好的方法是()A．溶解、过滤 B．溶解、结晶C．溶解、加AgNO3，过滤 D．加热升华D[固体碘加热可以升华，遇冷结晶。]2．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，且必需易与碘发生化学反应B．不溶于水，且比水更简洁使碘溶解C．不溶于水，且必需比水密度大D．不溶于水，且必需比水密度小[答案]B3．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逝B．图Ⅱ所示装置用酒精提取溴水中的溴C．用CCl4提取溴水中的Br2D．在溶液中先加入氯水再加入CCl4，振荡、静置、视察下层溶液显橙色，检验Br－的存在B[A正确，Br2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O，上层溶液颜色变浅或消逝；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比水密度大，Br2溶于CCl4，所以下层显橙色。]4．向NaI和NaBr的混合溶液中通入足量的Cl2，充分反应后将溶液蒸干，灼烧残余物，最终剩下的物质是()A．NaCl、I2、Cl2 B．NaCl、I2C．NaCl、NaBr D．NaClD[通入足量的Cl2，溶液中的NaI、NaBr均完全反应，2NaI＋Cl2=2NaCl＋I2，2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2，因为Br2易挥发，I2易升华，因此将溶液蒸干、灼烧后只剩下NaCl。]5．下列叙述不正确的是()A．仅用试管、胶头滴管、溴水、KI淀粉溶液比较Br2与I2的氧化性的强弱B．利用烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗及溴水和CCl4能除去NaBr溶液中的少量NaI(忽视夹持装置)C．在KI淀粉溶液中通入氯气，溶液变蓝，说明氯气能与淀粉发生显色反应D．向FeI2溶液中通入少量Cl2，再滴加少量CCl4，振荡、静置，下层液体为紫色C[KI淀粉溶液中通入Cl2，溶液变蓝，说明Cl2氧化了I－，生成I2。]6．海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某探讨性学习小组设计并进行了以下试验：请填写下列空白：(1)步骤①灼烧海带时，除须要三脚架、泥三角外，还须要用到的试验仪器是________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。A．烧杯B．表面皿C．坩埚 D．酒精灯E．干燥器(2)步骤④肯定发生的化学反应类型是________。A．化合反应B．分解反应C．氧化还原反应(3)步骤⑤所用的主要仪器是________。步骤③的试验操作名称是________。(4)①～⑥操作中，运用玻璃棒的是________(填序号)。(5)请设计简洁试验，验证⑤提取碘后的水溶液中是否含有碘单质。________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)灼烧固体时还用到坩埚和酒精灯。(2)经步骤④使碘离子变为碘单质，发生氧化还原反应。(3)分液的主要仪器是分液漏斗。分别固体和溶液用过滤的方法。(4)能运用玻璃棒的是①灼烧、②浸泡(溶解)和③过滤。(5)利用淀粉遇I2变蓝检验。[答案](1)CD(2)C(3)分液漏斗过滤(4)①②③(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，视察是否出现蓝色(假如变蓝，说明有单质碘)7．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___________________________，步骤③反应的化学方程式是______________________________。(2)从理论上考虑，下列物质也能汲取Br2的是________(填序号)。A．NaOH B．FeCl2C．Na2SO3 D．H2O(3)步骤③中氧化剂是________，若反应中生成2molHBr，则消耗________molSO2。(4)依据上述反应推断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的依次是________________。[解析](1)读懂流程图，可以写出2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－，SO2＋Br2＋2H2O=2HBr＋H2SO4。(2)只从理论上考虑，NaOH具有强碱性，能汲取Br2，Fe2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))具有还原性也能汲取Br2，但Br2在水中的溶解度较小，不能充分汲取。(3)Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成2molHBr，则消耗1molSO2。(4)最终再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。经过上述反应过程知氧化性由强到弱的依次为Cl2>Br2>SO2。[答案](1)2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr(2)ABC(3)Br21(4)Cl2>Br2>SO28．通过海水晾晒可得粗盐，粗盐中除含有NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。制备精盐的各步操作流程如下：(1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌，目的是___________________。(2)第②、④步操作的目的分别是除去粗盐中的Na2SO4和CaCl2，须要加入的试剂依次是________(填化学式)。(3)第⑥步操作中发生反应的化学方程式为______________________。(4)在第③步操作中，选择的除杂试剂不能是KOH溶液，理由是___________________________。(5)第⑤步操作中，须要的仪器有_________、_________、_________、_________。[解析](1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌，目的是防止液体局部受热温度过高，造成液滴飞溅。(2)第②步操作的目的是除去粗盐中的硫酸钠，则须要加入过量BaCl2溶液，第④步操作是为了除去CaCl2及过量的BaCl2，则须要