第16講鹵族元素溴、碘的提取【課標(biāo)指引】

1.以鹵族元素為例,了解同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。2.以海水等的開發(fā)利用為例,了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源的方法。考點(diǎn)一鹵族元素考點(diǎn)二從海水中提取鹵素單質(zhì)目錄索引

素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階考點(diǎn)一鹵族元素必備知識(shí)?梳理1.鹵族元素鹵族元素又稱鹵素,位于元素周期表的第________族,包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)等,其基態(tài)原子的價(jià)電子排布均為________。

2.溴、碘單質(zhì)的物理性質(zhì)比較物質(zhì)Br2I2顏色深紅棕色紫黑色狀態(tài)液體

溶解性水中溶解度不大溶解度不大有機(jī)溶劑中

易溶特性易________、有毒

①易________②使淀粉溶液變________ⅦAns2np5固體

易溶揮發(fā)

升華

藍(lán)

3.氯、溴、碘的化學(xué)性質(zhì)比較

X2+H2OHX+HXOX2+2NaOH══NaX+NaXO+H2O>><<4.鹵素離子(X-)的檢驗(yàn)(1)AgNO3溶液——沉淀法(2)置換——萃取法

白

淡黃

黃

Br-I-(3)氧化——淀粉法檢驗(yàn)I-情境思考實(shí)驗(yàn)室有三瓶失去標(biāo)簽的無(wú)色溶液,分別盛有NaCl溶液、NaBr溶液和KI溶液,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行區(qū)分。藍(lán)

方案1:分別取少量三種溶液于三支試管中,并分別滴加AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀的是NaCl溶液,產(chǎn)生淡黃色沉淀的是NaBr溶液,產(chǎn)生黃色沉淀的是KI溶液。方案2:分別取少量三種溶液于三支試管中,分別滴加氯水再滴加CCl4,并振蕩試管,液體出現(xiàn)分層現(xiàn)象,下層呈橙紅色的是NaBr,下層呈紫紅色的是KI。關(guān)鍵能力?提升考向1鹵素單質(zhì)的性質(zhì)及變化例1某同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象Ⅰ向溴水中滴加少量CCl4,振蕩,CCl4層顯橙色Ⅱ向碘水中滴加少量CCl4,振蕩,CCl4層顯紫色Ⅲ向KBr、KI的混合液中加入CCl4,滴加氯水,振蕩后CCl4層顯紫色;再滴加氯水,振蕩后紫色褪去;繼續(xù)滴加氯水,振蕩后CCl4層變?yōu)槌壬铝蟹治霾徽_的是(

)A.Ⅰ中CCl4層顯橙色,說(shuō)明CCl4層含Br2B.Ⅱ中的現(xiàn)象說(shuō)明I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度C.Ⅲ中CCl4層顯紫色,說(shuō)明Cl2的氧化性強(qiáng)于I2D.Ⅲ中CCl4層變?yōu)槌壬珪r(shí),水層中仍含有大量I-D解析

CCl4是無(wú)色液體,Ⅰ中CCl4層顯橙色,說(shuō)明CCl4層含Br2,A正確;碘水中滴加少量CCl4,振蕩,CCl4層顯紫色,說(shuō)明I2從水中轉(zhuǎn)移到CCl4中,則I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,B正確;Ⅲ和Ⅱ的現(xiàn)象對(duì)比,說(shuō)明Cl2將I-氧化為I2,則Cl2的氧化性強(qiáng)于I2,C正確;CCl4層顯紫色,再滴加氯水,振蕩后紫色褪去,則I2被氯水氧化生成HIO3,繼續(xù)滴加氯水,振蕩后CCl4層變?yōu)槌壬?則Br-被氯水氧化為Br2,故水層中不含I-,含有,D錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2023·廣東廣州期末)某化學(xué)小組探究鹵族元素的性質(zhì),進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)(a~d中均為浸有相應(yīng)溶液的棉花,夾持裝置略)。下列說(shuō)法正確的是(

)A.具支試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaClO+2HCl(濃)═NaCl+Cl2↑+H2OB.若a處變?yōu)槌壬?b處變?yōu)樗{(lán)色,說(shuō)明氧化性:氯氣>溴>碘C.若c處褪色,說(shuō)明KMnO4有還原性D.若d處褪色,說(shuō)明Cl2具有漂白性A解析

具支試管產(chǎn)生的氯氣在a處與KBr發(fā)生置換反應(yīng)生成Br2,溶液變橙色,可得氧化性:Cl2>Br2,b處氯氣和KI反應(yīng)生成I2,淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán),可得氧化性:Cl2>I2,但I(xiàn)2與Br2的氧化性強(qiáng)弱未知,無(wú)法得到氧化性:氯氣>溴>碘,B錯(cuò)誤;濃鹽酸具有揮發(fā)性,HCl氣體也能與酸性KMnO4溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)使溶液褪色,說(shuō)明KMnO4有氧化性,C錯(cuò)誤;氯氣和NaOH溶液反應(yīng)生成NaCl和NaClO,溶液堿性變?nèi)?酚酞褪色,不是氯氣的漂白性造成的,D錯(cuò)誤。考向2擬鹵素和鹵素互化物例2擬鹵素[如(CN)2、(SCN)2等]、鹵素互化物(如IBr、IF5等)的化學(xué)性質(zhì)與鹵素單質(zhì)(X2)相似,能與大多數(shù)金屬、某些非金屬單質(zhì)、水等發(fā)生反應(yīng)。已知(SCN)2的氧化性介于Br2和I2之間,下列說(shuō)法中不正確的是(

)A.(CN)2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCN、NaCNO和H2OB.等濃度NaBr和NaI的混合液中加入少量(CN)2,發(fā)生反應(yīng):2I-+(CN)2═I2+2CN-C.BrCl與水生成HBrO和HCl,則1molBrCl反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移1mol電子D.IBr與Zn反應(yīng)生成ZnBr2和ZnI2C解析

類似于Cl2與NaOH溶液反應(yīng),(CN)2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCN、NaCNO和H2O,A正確;(SCN)2的氧化性介于Br2和I2之間,由于還原性:I->Br-,故等濃度NaBr和NaI的混合液中加入少量(CN)2,只氧化I-生成I2,B正確;BrCl與水生成HBrO和HCl,該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng),不存在電子轉(zhuǎn)移,C錯(cuò)誤;IBr的化學(xué)性質(zhì)類似于Cl2,與金屬Zn反應(yīng)生成ZnBr2和ZnI2,D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

鹵素間形成的化合物如“IF5、BrCl、IBr”等稱為鹵素互化物,化學(xué)性質(zhì)與鹵素單質(zhì)類似,則下列關(guān)于鹵素互化物的性質(zhì)的描述及發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)正確的是(

)A.IF5和鹵素單質(zhì)分子都是非極性分子B.IBr與Fe發(fā)生反應(yīng):3IBr+2Fe═FeI3+FeBr3C.1molBrCl與足量FeBr2溶液完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為1molD.IBr與NaOH溶液發(fā)生的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)D解析

IF5的分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,是極性分子,A錯(cuò)誤;由于氧化性:Fe3+>I2,IBr與Fe反應(yīng)生成FeI2,B錯(cuò)誤;BrCl與足量FeBr2反應(yīng)相當(dāng)于溴單質(zhì)與FeBr2反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子,電子轉(zhuǎn)移情況為BrCl~2e-,故1

mol

BrCl與足量FeBr2溶液完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為2

mol,C錯(cuò)誤;IBr中溴顯-1價(jià)、碘顯+1價(jià),IBr與NaOH溶液生成NaIO和NaBr,不是氧化還原反應(yīng),D正確。考點(diǎn)二從海水中提取鹵素單質(zhì)必備知識(shí)?梳理1.海水提取氯——氯堿工業(yè)

電解過(guò)程反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。

Cl2H2、NaOH2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑2.海水提取溴(1)工藝流程(2)主要過(guò)程及反應(yīng)

Cl2+2Br-══Br2+2Cl-2HBr+Cl2══2HCl+Br23.海帶提取碘(1)實(shí)驗(yàn)流程(2)通入適量Cl2時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______________________。

Cl2+2I-══I2+2Cl-關(guān)鍵能力?提升考向1從海水中提取溴的工藝流程及分析例1(2023·廣東茂名二模)浩瀚的海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源,其中海水提溴工藝如圖所示,下列說(shuō)法中不正確的是(

)CA.吹出塔中采用熱空氣有利于溴的吹出

B.吸收塔中SO2被氧化C.吸收時(shí)可用Fe2(SO4)3溶液代替SO2和水

D.蒸餾塔中發(fā)生置換反應(yīng)解析

利用氯氣的氧化性強(qiáng)于溴單質(zhì),向海水中通入氯氣和酸,發(fā)生反應(yīng)Cl2+2Br-═2Cl-+Br2,液溴易揮發(fā),通入熱空氣,吹出溴單質(zhì),溴的氧化性強(qiáng)于SO2,吸收塔中發(fā)生反應(yīng)Br2+SO2+2H2O═2HBr+H2SO4,將HBr蒸出,蒸餾塔中發(fā)生反應(yīng)Cl2+2HBr═2HCl+Br2,蒸出溴蒸氣,然后冷凝,得到液溴。海水中通入氯氣和酸,發(fā)生反應(yīng)Cl2+2Br-═2Cl-+Br2,因?yàn)橐轰逡讚]發(fā),采用熱空氣吹出溴單質(zhì),A正確;吸收塔中發(fā)生反應(yīng)Br2+SO2+2H2O═2HBr+H2SO4,硫元素化合價(jià)升高,SO2被氧化,B正確;根據(jù)B項(xiàng)分析,SO2被氧化,二氧化硫作還原劑,Fe2(SO4)3中Fe3+具有強(qiáng)氧化性,不與溴單質(zhì)反應(yīng),因此Fe2(SO4)3不能代替SO2,C錯(cuò)誤;蒸餾塔中發(fā)生反應(yīng)Cl2+2HBr═2HCl+Br2,該反應(yīng)為置換反應(yīng),D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]

實(shí)驗(yàn)室探究從海水中提取溴的主要過(guò)程如圖所示,下列裝置或操作在實(shí)驗(yàn)中未涉及的是(

)D解析

將海水中的溴離子氧化需要通入氯氣,圖中裝置是制備氯氣的裝置,故A不符合題意;將海水蒸發(fā)濃縮析出粗鹽用到蒸發(fā)裝置,故B不符合題意;用有機(jī)溶劑萃取溴水中的溴用到萃取和分液,故C不符合題意;圖中裝置是灼燒固體的裝置,海水提溴過(guò)程中用不到該裝置,故D符合題意。考向2從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)流程及分析例2海帶中含有豐富的碘元素,某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)的海帶提碘實(shí)驗(yàn)流程如下圖,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.上述流程中各步操作用到的儀器包括分液漏斗、直形冷凝管、漏斗、蒸餾燒瓶和坩堝B.“氧化”時(shí),試劑可選用O2、H2O2或Br2C.上述流程包括三個(gè)氧化還原反應(yīng)和三種分離操作D.“反萃取”時(shí),反應(yīng)的離子方程式為A解析

題給流程中灼燒用到坩堝,萃取分液用到分液漏斗,蒸餾用到直形冷凝管和蒸餾燒瓶,過(guò)濾用到漏斗,A正確;氧化過(guò)程將碘離子變成碘單質(zhì),可選用的氧化劑為O2、H2O2,選Br2會(huì)引入雜質(zhì),B錯(cuò)誤;該過(guò)程中海帶灼燒、氧化過(guò)程中碘離子氧化成碘單質(zhì)、反萃取過(guò)程中碘單質(zhì)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)、酸化分離過(guò)程中生成碘單質(zhì),共4個(gè)氧化還原反應(yīng),涉及過(guò)濾、分液、蒸餾三種分離操作,C錯(cuò)誤;反萃取時(shí)反應(yīng)的離子方程式為I2+2OH-═I-+IO-+H2O,D錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

下列有關(guān)從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)原理和裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?

)A.用裝置甲灼燒碎海帶B.用裝置乙過(guò)濾海帶灰的浸泡液C.用裝置丙制備用于氧化浸泡液中I-的Cl2D.用裝置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾氣B解析

灼燒碎海帶應(yīng)在坩堝中進(jìn)行,不能用燒杯,裝置甲不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?A錯(cuò)誤;用裝置乙過(guò)濾海帶灰的浸泡液能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?B正確;用濃鹽酸和MnO2制取氯氣需要加熱,裝置丙不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?C錯(cuò)誤;吸收Cl2應(yīng)用NaOH溶液,裝置丁不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?D錯(cuò)誤。素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階進(jìn)階1練易錯(cuò)·避陷阱1.根據(jù)鹵族元素的性質(zhì)和規(guī)律,下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A.從HF、HCl、HBr、HI酸性遞增的事實(shí),可推出F、Cl、Br、I的非金屬性遞增的規(guī)律B.HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱,還原性依次增強(qiáng)C.淀粉碘化鉀溶液在空氣中變藍(lán):4I-+O2+2H2O═2I2+4OH-D.碘在碘化鉀溶液中的溶解度大于在純水中的溶解度A解析

元素的非金屬性強(qiáng)弱與其對(duì)應(yīng)的氫化物溶液的酸性強(qiáng)弱無(wú)關(guān),可根據(jù)其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱進(jìn)行比較,A錯(cuò)誤;I2在KI溶液中存在平衡

,可使其溶解度增大,D正確。2.下列制取Cl2、用Cl2氧化含I-廢液、回收并提純I2的裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?

)D解析

實(shí)驗(yàn)室利用MnO2與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)制取Cl2,不能用稀鹽酸,A錯(cuò)誤;Cl2通入含I-廢液中氧化I-生成I2,通入Cl2的導(dǎo)管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出,B錯(cuò)誤;過(guò)濾時(shí)漏斗下端管口應(yīng)緊靠燒杯內(nèi)壁,C錯(cuò)誤;I2易升華,故常采用升華法提純碘,D正確。進(jìn)階2練熱點(diǎn)·提素能3.某化學(xué)小組用如圖所示裝置驗(yàn)證鹵素單質(zhì)氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱。下列說(shuō)法不正確的是(

)A.E處棉花球變成黃色,說(shuō)明Cl2的氧化性比Br2強(qiáng)B.F處棉花球變成藍(lán)色,說(shuō)明Br2的氧化性比I2強(qiáng)C.E處發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2Br-═2Cl-+Br2D.G裝置中NaOH溶液與Cl2反應(yīng)的離子方程式為2OH-+Cl2═ClO-+Cl-+H2OB解析

E處發(fā)生反應(yīng)Cl2+2Br-═2Cl-+Br2,則E處棉花球變成黃色,說(shuō)明Cl2的氧化性比Br2強(qiáng),A、C正確;F處可能發(fā)生反應(yīng)Cl2+2I-═2Cl-+I2,也可能發(fā)生反應(yīng)Br2+2I-═2Br-+I2,F處棉花球變藍(lán)色只能說(shuō)明有碘單質(zhì)生成,由于氯氣的干擾,所以不能說(shuō)明Br2的氧化性比I2強(qiáng),B錯(cuò)誤;G為尾氣處理裝置,裝置中NaOH溶液與Cl2反應(yīng)的離子方程式為2OH-+Cl2═ClO-+Cl-+H2O,D正確。4.(2024·四川資陽(yáng)模擬)鹵素單質(zhì)及其化合物在科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:(1)將含有129I、14C等多種放射性核素的核污染水排入大海,會(huì)對(duì)海洋生態(tài)造成極大危害。①129I與127I互稱為________,

原子中含有中子數(shù)為________。

②KIO3常用作食鹽中的補(bǔ)碘劑,其化學(xué)名稱是________。

(2)①液溴極易揮發(fā),實(shí)驗(yàn)室保存時(shí)為防止其揮發(fā),通常會(huì)加入______(填字母)液封。

a.水 b.煤油 c.CCl4②海水提取溴時(shí),常利用熱空氣將溴吹入Na2CO3溶液,已知反應(yīng)生成了兩種鹽,其中一種為NaBrO3。寫出Br2與Na2CO3反應(yīng)的離子方程式:__________________________________。

同位素

76碘酸鉀

a(3)ClO2是現(xiàn)今最常用的自來(lái)水消毒劑,可利用反應(yīng)5KClO3+6HCl═5KCl+6ClO2↑+3H2O制備,該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________,每生成1molClO2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

(4)①氟氣具有極強(qiáng)的氧化性,可與所有金屬反應(yīng),但在室溫下與鐵、銅等塊狀金屬反應(yīng)卻并不明顯,可能的原因是____________________________________________________________。

②-40℃時(shí),F2與冰反應(yīng)生成HFO和HF,HFO的電子式是________,請(qǐng)寫出HFO與水發(fā)生反應(yīng)生成兩種化合物的化學(xué)方程式___________________。5∶1金屬表面形成一層保護(hù)性的金屬氟化物薄膜,阻止進(jìn)一步反應(yīng)HFO+H2O══HF+H2O2解析

(2)①液溴極易揮發(fā),密度大于水的密度,實(shí)驗(yàn)室保存時(shí)為防止其揮發(fā),通常會(huì)加入水進(jìn)行水封。②海水提取溴時(shí),常利用熱空氣將溴吹入Na2CO3溶液,反應(yīng)生成了兩種鹽,其中一種為NaBrO3,溴元素化合價(jià)升高,為氧化還原反應(yīng),同時(shí)還生成溴化鈉和二氧化碳。(3)反應(yīng)中,KClO3中氯元素由+5價(jià)降為+4價(jià)為氧化劑,HCl中氯元素由-1價(jià)升高為+4價(jià)為還原劑,部分HCl轉(zhuǎn)化為KCl,故該反應(yīng)中氧化劑(KClO3)與還原劑(HCl)的物質(zhì)的量之比為5∶1,每生成1

mol

ClO2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為

NA。5.溴及其化合物在生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上常用“吹出法”從海水中提溴,工藝流程示意圖如下。下列說(shuō)法不正確的是(

)A.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸餾和冷凝等環(huán)節(jié)B.海水中Br-經(jīng)氧化、吹出、吸收后,可實(shí)現(xiàn)溴的富集C.“吸收塔”內(nèi)反應(yīng)的化學(xué)方程式:SO2+Br2+2H2O═H2SO4+2HBrD.“吸收塔”內(nèi)也可用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2:Br2+2Na2CO3+H2O═NaBr+NaBrO3+2NaHCO3D解析

由圖可知,向濃縮、酸化后的海水中通入氯氣,氯氣與海水中的溴離子發(fā)生置換反應(yīng)生成溴,用空氣和水蒸氣將溴從“吹出塔”中吹出,向“吸收塔”中通入二氧化硫氣體,二氧化硫與溴水反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸,向“蒸餾塔”中通入氯氣,氯氣與氫溴酸發(fā)生置換反應(yīng)生成溴,蒸餾出的溴經(jīng)冷凝、精餾得到產(chǎn)品。“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸餾