高中化學(xué)必修1學(xué)案專題2第一單元第4課時(shí)溴碘的提取

第4課時(shí)溴、碘的提取一、鹵素間的置換反應(yīng)及現(xiàn)象1．在一支試管里加入約3mLKBr溶液，滴加少量新制的氯水，再滴加少量CCl4，振蕩，靜置，觀察到液體分層，上層為無(wú)色，下層為橙色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KBr＋Cl2=2KCl＋Br2。2．在一支試管里加入約3mLKI溶液，滴加少量新制的氯水，再滴加少量CCl4，振蕩，靜置，觀察到液體分層，上層為無(wú)色，下層為紫色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KI＋Cl2=2KCl＋I(xiàn)2。3．在一支試管里加入約3mLKI溶液，滴加少量溴水，再滴加少量CCl4，振蕩，靜置，觀察到液體分層，上層為無(wú)色，下層為紫色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KI＋Br2=2KBr＋I(xiàn)2。二、溴、碘的物理性質(zhì)和特性三、從海水中提取溴和碘1．溴的提?。和ǔ⒙葰馔ㄈ胩崛〈质雏}后的母液中，將溶液中的溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)，鼓入熱空氣或水蒸氣，使溴從溶液中揮發(fā)出來(lái)，冷凝后得到粗溴，精制后可得高純度的溴單質(zhì)。2．海水中碘的總藏量很大，但濃度很低，目前工業(yè)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，從海產(chǎn)品(如海帶等)中提取碘是工業(yè)上獲取碘的重要途徑。從海帶中獲取碘的流程表示如下：eq\x(海帶灰)eq\o(→,\s\up17(加水),\s\do15())浸泡液eq\o(→,\s\up17(通氯氣),\s\do15())eq\o(→,\s\up17(過(guò)濾),\s\do15())eq\o(→,\s\up17(萃取分液),\s\do15())eq\o(→,\s\up17(蒸發(fā)或蒸餾),\s\do15())單質(zhì)碘四、含溴、碘化合物的主要用途1．溴可用于生產(chǎn)多種藥劑，如熏蒸劑、殺蟲(chóng)劑、抗爆劑等。溴化銀是一種感光材料，制作照相用的感光片和制作變色眼鏡片等。反應(yīng)為：2AgBreq\o(=,\s\up17(光照))2Ag＋Br22．含碘的氨基酸(甲狀腺激素)具有促進(jìn)體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝、促進(jìn)身體生長(zhǎng)發(fā)育、提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性等生理功能。3．人體中如果缺碘，會(huì)造成甲狀腺腫大(“大脖子病”)、癡呆癥。為消除碘缺乏病，最經(jīng)濟(jì)最有效的方法是食用加碘食鹽。我國(guó)采取在食用鹽中加入一定量的KIO3的辦法，食鹽中添加KI不如加KIO3保存持久，原因是KI易被空氣中的O2氧化成I2，降低效果。4．AgI用于人工降雨，見(jiàn)光也會(huì)分解：2AgIeq\o(=,\s\up17(光照))2Ag＋I(xiàn)2(AgI常保存在棕色試劑瓶中)。五、Cl－、Br－、I－的檢驗(yàn)另外，由于置換反應(yīng)和單質(zhì)在有機(jī)溶劑(如CCl4：不溶于水，密度比水大)中溶解呈現(xiàn)不同的顏色，據(jù)此可用氯水和四氯化碳來(lái)檢驗(yàn)鹵離子的存在。在含有Cl－、Br－、I－的溶液中，分別滴加氯水，再加少量四氯化碳，四氯化碳層顯橙紅色的原溶液中存在Br－，顯紫紅色的原溶液中存在I－。探究點(diǎn)一鹵素離子的檢驗(yàn)1．溶液中Cl－的檢驗(yàn)要排除其他離子的干擾，如COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)，但它們的銀鹽沉淀溶于稀硝酸。(1)一般先在被測(cè)液中加入稀硝酸酸化，以排除干擾離子。因?yàn)椋杭尤階gNO3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溶液也會(huì)產(chǎn)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)也能與Ag＋發(fā)生反應(yīng)生成Ag3PO4的黃色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。(2)若被檢液中有SOeq\o\al(2－,4)存在，由于SOeq\o\al(2－,4)可以與Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且不溶于稀硝酸，則在檢驗(yàn)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溶液檢驗(yàn)Cl－的存在。2．F－、Br－、I－的檢驗(yàn)(1)F－：加入濃硫酸，產(chǎn)生能腐蝕玻璃的氣體。(2)Br－：①加入AgNO3，產(chǎn)生不溶于稀硝酸的淺黃色沉淀；②加入氯水和CCl4，振蕩、靜置，下層液體呈橙紅色。(3)I－：①加入AgNO3產(chǎn)生不溶于稀硝酸的黃色沉淀；②加入氯水或溴水和CCl4，振蕩、靜置，下層呈紫紅色；③加入氯水或溴水及淀粉溶液，溶液變藍(lán)色。1．檢驗(yàn)Cl－時(shí)，能用稀鹽酸酸化嗎？提示：不能，因?yàn)橛孟←}酸酸化會(huì)引入Cl－，從而不能確定待檢液中是否含有Cl－。2．檢驗(yàn)Cl－時(shí)，為什么滴加AgNO3溶液后還要再加稀硝酸？提示：因?yàn)锳g＋與COeq\o\al(2－,3)可產(chǎn)生白色沉淀Ag2CO3，此沉淀可溶于稀硝酸。POeq\o\al(3－,4)也能與Ag＋反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，但Ag3PO4是黃色沉淀，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)等離子的干擾。3．若待檢液中有SOeq\o\al(2－,4)，應(yīng)如何檢驗(yàn)Cl－的存在？提示：由于SOeq\o\al(2－,4)可以與Ag＋反應(yīng)生成白色微溶物Ag2SO4，且Ag2SO4不溶于稀硝酸，故在檢驗(yàn)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溶液檢驗(yàn)Cl－的存在?！纠?】下面是兩位同學(xué)設(shè)計(jì)的證明碳酸鈉樣品中含氯化鈉的實(shí)驗(yàn)方案。甲：取樣品少許加入試管中，加入適量的蒸餾水使之溶解，配成溶液，然后加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成。乙：取樣品少許加入試管中，加入適量的自來(lái)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)兩個(gè)方案均有不合理之處，請(qǐng)指出：甲___________________________________________________。乙___________________________________________________。(2)合理的實(shí)驗(yàn)方案為_(kāi)______________________________。【思路分析】解答本題要注意雜質(zhì)離子對(duì)Cl－檢驗(yàn)的干擾?！窘馕觥考追桨钢袥](méi)有用稀硝酸排除COeq\o\al(2－,3)的干擾，Ag2CO3也是白色沉淀。乙方案中用自來(lái)水配制溶液，自來(lái)水用氯氣消毒，含有Cl－，影響檢驗(yàn)?！敬鸢浮?1)AgNO3溶液沒(méi)有用稀硝酸酸化，不能排除COeq\o\al(2－,3)的干擾用自來(lái)水配制溶液引入Cl－，影響檢驗(yàn)(2)取樣品少許加入試管中，加入適量的蒸餾水配成溶液，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體，它可能含有KCl、K2CO3、KNO3中的一種或幾種，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：①溶于水，得無(wú)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，沉淀減少但不完全消失，同時(shí)有氣泡生成。根據(jù)上述現(xiàn)象判斷：(1)白色固體一定含有的成分是KCl和K2CO3，可能含有的成分是KNO3。(2)寫(xiě)出上述實(shí)驗(yàn)中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式Ag＋＋Cl－=AgCl↓，2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑。解析：由②產(chǎn)生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一種或兩種；由③沉淀量減少且有氣泡生成知，一定含有K2CO3；由沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。探究點(diǎn)二鹵素1．概念第ⅦA族的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)都能與Na、K、Ca、Mg等金屬化合生成鹽，所以統(tǒng)稱為鹵素(成鹽元素之意)。2．原子結(jié)構(gòu)①結(jié)構(gòu)相似性：最外層電子數(shù)均為7。②結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變性：從F→I，核電荷數(shù)逐漸增多，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。3．鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及遞變規(guī)律(1)氧化性：F2>Cl2>Br2>I2。(2)與H2的反應(yīng)：H2＋X2=2HX。氟氣與H2在冷暗處即可劇烈化合爆炸；氯氣與H2混合在強(qiáng)光照射或點(diǎn)燃時(shí)劇烈化合；溴加熱時(shí)緩慢與H2化合；碘持續(xù)加熱時(shí)與H2緩慢化合，同時(shí)又分解。(3)與H2O的反應(yīng)，從F2→I2反應(yīng)能力逐漸減弱：2F2＋2H2O=4HF＋O2(劇烈)Cl2＋H2OHCl＋HClOBr2、I2與水的反應(yīng)比較微弱：X2＋H2OHX＋HXO(X＝Br或I)(4)與堿溶液的反應(yīng)：X2＋2NaOH=NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I，反應(yīng)能力逐漸減弱)(5)鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)：Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2Cl2＋2I－=2Cl－＋I(xiàn)2Br2＋2I－=2Br－＋I(xiàn)2氧化性：Cl2>Br2>I2，還原性：Cl－<Br－<I－。4．鹵素單質(zhì)的特性(1)液溴易揮發(fā)，應(yīng)密封保存，試劑瓶中的溴常加水液封，盛溴的試劑瓶不可選用橡膠塞。(2)碘易升華，這是物理變化，可用于分離、提純I2。(3)鹵素單質(zhì)不易溶于水，易溶于酒精、汽油、四氯化碳等有機(jī)溶劑。5．鹵素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的比較【例2】已知常溫下氯酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)放出氯氣，現(xiàn)按下圖進(jìn)行鹵素的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。玻璃管內(nèi)裝有分別滴有不同溶液的白色棉球，反應(yīng)一段時(shí)間后，對(duì)圖中指定部位顏色描述正確的是()①②③④A黃綠色橙色藍(lán)色白色B無(wú)色橙色紫色白色C黃綠色橙色藍(lán)色無(wú)色D黃綠色無(wú)色紫色白色【思路分析】鹵素單質(zhì)的氧化性及特性是高考考查的熱點(diǎn)，要掌握基礎(chǔ)知識(shí)，然后加以綜合應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)顏色變化反應(yīng)向KBr溶液中滴加氯水無(wú)色→橙色Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－向KI溶液中滴加氯水無(wú)色→黃色Cl2＋2I－=I2＋2Cl－向KI溶液中滴加溴水無(wú)色→黃色Br2＋2I－=I2＋2Br－【解析】本題考查化學(xué)反應(yīng)事實(shí)，情境新穎、簡(jiǎn)潔清晰，屬于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用氧化還原反應(yīng)及鹵素單質(zhì)的物理特性，考查鹵素間的置換反應(yīng)。由①處產(chǎn)生的Cl2通過(guò)②時(shí)發(fā)生Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，通過(guò)③時(shí)發(fā)生Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2，通過(guò)④時(shí)發(fā)生Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。Cl2為黃綠色，Br2為橙色，I2使淀粉變藍(lán)，Cl2遇堿產(chǎn)生無(wú)色的NaCl、NaClO，但棉球仍呈白色。故正確答案為A。【答案】A下列各組溶液中，用溴水作試劑不能將其鑒別出來(lái)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、苯等都可以將Br2從溴水中萃取出來(lái)，油層均顯橙紅色，分別在水層的上層、下層、上層；溴水在酒精中溶解擴(kuò)散，使溶液呈橙黃色；溴水加入NaOH溶液中，因發(fā)生反應(yīng)生成NaBr、NaBrO而使溶液呈無(wú)色。探究點(diǎn)三海水中提取溴碘1．海水中提取溴(1)流程(2)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式①2NaBr＋Cl2=Br2＋2NaCl②Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4③2HBr＋Cl2=2HCl＋Br22．海水中提取碘(1)流程(2)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。1．海水提取溴、碘涉及的反應(yīng)原理及分離操作。提示：海水中溴碘以Br－、I－存在，提取時(shí)用Cl2氧化劑氧化生成Br2、I2，用萃取分液法提純，用分餾法分離。2．工業(yè)提溴時(shí)用通熱空氣法吹出溴，而不用萃取法，為什么？提示：用萃取法使有機(jī)溶劑污染，利用熱空氣法吹出法，可以利用溴揮發(fā)性?！纠?－1】從海帶中提取碘單質(zhì)，成熟的工藝流程如下：eq\x(干海帶)eq\o(→,\s\up17(灼燒))eq\x(海帶灰)eq\o(→,\s\up17(沸水),\s\do15(浸泡))eq\x(懸濁液)eq\o(→,\s\up17(過(guò)濾),\s\do15())eq\x(濾液)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(蒸餾))eq\x(I2)下列關(guān)于海帶制碘的說(shuō)法，不正確的是()A．實(shí)驗(yàn)室在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶，并且用玻璃棒攪拌B．含I－的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后，碘離子發(fā)生氧化反應(yīng)C．在碘水中加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍(lán)色D．碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，該操作為“萃取”【思路分析】坩堝用于固體的灼燒，蒸發(fā)皿用于溶液的蒸發(fā)、濃縮。【解析】A項(xiàng)，灼燒固體時(shí)一般選用坩堝，蒸發(fā)皿一般用于蒸發(fā)溶液。【答案】A【例3－2】溴元素主要以Br－形式存在于海水中，海水中呈弱堿性。工業(yè)上制備Br2的操作步驟為：①在一定條件下，將Cl2通入濃縮的海水中，生成Br2；②利用熱空氣將Br2吹出，并用濃Na2CO3溶液吸收生成NaBr、NaBrO3等；③用硫酸酸化步驟②得到的混合物。完成下列填空：(1)Cl2氧化Br－應(yīng)在________條件下進(jìn)行，目的是避免________。(2)Br2可用熱空氣吹出，其原因是________。(3)寫(xiě)出步驟③所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式________。用硫酸而不用鹽酸酸化的原因可能是________。步驟②的產(chǎn)品有時(shí)運(yùn)輸?shù)侥康牡睾笤偎峄饕且驗(yàn)開(kāi)_______。(4)為了除去工業(yè)Br2中微量的Cl2，可向工業(yè)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】該題中海水提取溴的過(guò)程為Br－→Br2→Br－、BrOeq\o\al(－,3)→Br2。【解析】(1)Cl2能與水發(fā)生可逆反應(yīng)生成HCl和HClO，故Cl2氧化Br－應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行。(3)步驟③所發(fā)生的反應(yīng)是歸中反應(yīng)；鹽酸有還原性，NaBrO3有氧化性，二者可發(fā)生氧化還原反應(yīng)?！敬鸢浮?1)酸性Cl2歧化生成HClO和HCl(2)Br2易揮發(fā)(3)3H2SO4＋5NaBr＋NaBrO3=3Na2SO4＋3Br2＋3H2OBrOeq\o\al(－,3)能將氯離子氧化成氯氣溴具有強(qiáng)氧化性(或強(qiáng)腐蝕性)(4)ac海水是巨大的資源寶庫(kù)，從海水中提取食鹽和溴的過(guò)程如下：(1)請(qǐng)列舉海水淡化的兩種方法：蒸餾法、離子交換法(其他合理答案也可，兩空可互換)。(2)步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br－，其目的是富集溴元素。(3)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，由此反應(yīng)可知，除保護(hù)環(huán)境外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問(wèn)題是強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備具有腐蝕性。(4)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料如：Br2的沸點(diǎn)為59℃①圖中儀器B的名稱是冷凝管。②整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接盡量不用橡膠塞和橡膠管，其原因是Br2腐蝕橡膠。③實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵條件？控制溫度計(jì)b的溫度，并收集59_℃的餾分。④C中液體產(chǎn)物顏色為深紅棕色。為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應(yīng)后，再進(jìn)行的分離操作是分液或蒸餾。解析：(1)由海水制取淡水，有蒸餾法、反滲透法、離子交換法等。(2)步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br－，目的是富集溴元素。(3)二氧化硫吸收溴單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr；除保護(hù)環(huán)境外，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問(wèn)題是反應(yīng)生成的兩種強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的腐蝕問(wèn)題。(4)①由裝置圖可知，提純溴利用的原理是蒸餾，儀器B為冷凝管；②由于溴單質(zhì)是一種強(qiáng)氧化劑，易腐蝕橡膠制品，所以整套裝置盡可能不用橡膠塞和橡膠管；④該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2與加入的NaBr溶液發(fā)生反應(yīng)：2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2，可以除去氯氣，溴單質(zhì)可以用蒸餾或分液的方法分離出來(lái)。1．實(shí)驗(yàn)室里保存下列試劑的方法，有錯(cuò)誤的是(C)A．新制氯水盛放在棕色試劑瓶中，存放于低溫避光的地方B．液溴易揮發(fā)，盛放在用水液封的棕色試劑瓶中C．碘易升華，盛放在有水的棕色廣口試劑瓶中D．濃鹽酸易揮發(fā)，盛裝在無(wú)色密封的細(xì)口玻璃試劑瓶中解析：碘易升華，應(yīng)低溫密封保存。2．檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈蠧l－，正確的操作是(D)A．取樣，滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成B．取樣，先加鹽酸酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成C．取樣，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．取樣，先加稀HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成解析：檢驗(yàn)Cl－時(shí)加鹽酸酸化會(huì)引入Cl－干擾檢驗(yàn)，常加稀HNO3酸化，主要是排除COeq\o\al(2－,3)等離子的干擾。反之檢驗(yàn)硫酸根時(shí)也需要排除氯離子的干擾。3．鹵族元素及其化合物與社會(huì)、生活關(guān)系密切。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(B)A．加碘食鹽中加入的是碘酸鉀B．常用于殺菌消毒的“84”消毒液的主要成分是液氯C．可用硝酸銀溶液來(lái)鑒別純凈水和自來(lái)