2021届一轮复习人教版富集在海水中的元素——氯、溴、碘学案

2021届一轮复习人教版富集在海水中的元素——氯、溴、碘学案

第二节　富集在海水中的元素——氯、溴、碘 ‎[高考备考指南]‎ 考纲定位 ‎1.了解氯元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。‎ ‎2.了解氯元素单质及其重要化合物对环境的影响。 ‎ ‎3.掌握氯气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。 ‎ ‎4.以上各部分知识的综合应用。 ‎ 核心素养 ‎1.变化观念——分析卤素及其化合物的化学反应，预测在一定条件下卤素及其化合物可能发生的化学变化 ‎2.证据推理——收集各种证据对卤素及其化合物的性质及其变化提出可能假设，基于证据进行分析推理、证实或证伪假设；能解释证据与结论之间的关系，确立形成科学结论所需的证据和寻找证据的途径。 ‎ ‎3.实验探究——发现或提出对卤素及其化合物有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。 ‎ ‎4.创新意识——能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想，敢于具有质疑和批判的创新精神。 ‎ ‎5.社会责任——关注与卤素有关的热点问题(如漂白剂，消毒剂)；认识环境保护和资源合理开发的重要性(如海水中提卤素)，具有可持续发展的意识，赞赏卤素对社会的重大贡献。 ‎ ‎　氯气及其化合物 ‎1．Cl2的物理性质 Cl2在通常情况下，是一种黄绿色具有强烈刺激性气味的有毒气体，可溶于水，通常状况下，1体积水能溶解2体积Cl2，密度比空气的大。‎ ‎2．Cl2的化学性质 Cl的原子结构示意图为＋17__2,__8,__7,__，单质表现较强的__氧化__性。‎ 写出下列反应的化学方程式和部分反应现象，指出Cl2在反应中表现氧化性还是还原性。‎ Ｋ ‎3．氯的重要化合物 ‎(1)次氯酸 HClO2HClO2HCl＋O2↑，氯水要 现用现配，保存在棕色试剂瓶中 ‎(2)漂白粉 ‎①制备方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。‎ ‎②主要成分：Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分为Ca(ClO)2。‎ ‎③化学性质 a．水溶液呈碱性，水解的离子方程式为ClO－＋H2OHClO＋OH－。‎ b．与酸性物质作用生成强氧化性的HClO，作消毒剂和漂白剂。‎ ‎(3)在空气中失效的原理为Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===2HClO＋CaCO3↓，2HClO2HCl＋O2↑，保存时要密封。‎ ‎　(1)漂白粉可用于生活用水的消毒。(　　)‎ ‎(2)Cl2与足量Fe反应可生成FeCl2。(　　)‎ ‎(3)Cl2使品红溶液褪色说明Cl2具有漂白性。(　　)‎ ‎(4)漂白液的有效成分为NaClO，溶液呈碱性。(　　)‎ ‎(5)氯水应保存在棕色广口试剂瓶中。(　　)‎ ‎(6)漂白粉在空气中久置变质的原因：漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。(　　)‎ ‎(7)氯水光照生成的气体为Cl2。(　　)‎ ‎[提示]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×‎ 氯水的成分及性质的多重性 角度1　氯气及重要化合物的性质 ‎1．下列关于氯气及其化合物有关的说法不正确的是________(填序号)。‎ ‎①氯气可使湿润的红布条褪色，所以氯气具有漂白性 ‎②Cl2与过量Fe反应生成FeCl3‎ ‎③1 mol Cl2通入足量的水中反应，转移的电子数为1 mol ‎④工业上利用Cl2与石灰乳反应制取漂白粉 ‎⑤纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸 ‎⑥氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸，溶液的pH变大 ‎⑦氯水能杀菌消毒是因为含有Cl2，Cl2有强氧化性 ‎⑧漂白液呈碱性的原因是ClO－水解 ‎⑨漂白粉在空气中久置可生成CaCO3‎ ‎⑩用Cl2消毒的自来水中可能含有有机氯化物对人体有害 ‎⑪Cl2与CH4反应可生成四种有机物 ‎⑫Cl2发生泄漏，应逆风往高处转移 ‎[答案]　①③⑥⑦‎ 角度2　氯水的成分和多重性探究 ‎2．(2019·定州月考)氯气的水溶液称为“氯水”，氯水中含有多种分子和离子，因此氯水有多重性质，下列有关新制氯水的说法中不正确的是(　　)‎ A．新制氯水呈黄绿色，且有刺激性气味，说明氯水中含有Cl2‎ B．新制氯水滴在蓝色石蕊试纸上，试纸先变红色后褪色，可说明氯水中含有Cl2C.向淀粉碘化钾溶液中加入氯水，溶液变成蓝色，说明Cl2可以与盐发生置换反应 D．新制氯水滴到Na2CO3溶液中，有气体产生，说明氯水中含有H＋‎ B　[Cl2＋H2OHCl＋HClO，氯水中含有Cl2、H＋、Cl－、HClO。A项，氯气是黄绿色气体，新制氯水呈现黄绿色，说明氯水中含有Cl2，故说法正确；B项，试纸先变红，说明含有H＋，后褪色，是因为HClO的漂白性，故说法错误；C项，溶液变蓝说明生成I2，新制氯水的主要成分是Cl2，说明发生反应：Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，故说法正确；D项，发生反应：2H＋＋CO===CO2↑＋H2O，故说法正确。]‎ ‎3．在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，下列叙述正确的是(　　)‎ A．再通入少量氯气，减小 B．通入少量SO2，溶液漂白性增强 C．加入少量的碳酸钠粉末，pH增大，溶液漂白性增强 D．光照过程中，有气泡冒出，溶液的导电性减弱 C　[饱和氯水不能再溶解氯气，各成分的浓度不变，A项错；通入少量SO2，SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO的平衡逆向移动，使HClO的浓度减小，漂白性减弱，B项错；加入少量的碳酸钠粉末，消耗H＋，使上述平衡正向移动，HClO的浓度增大，C项正确；光照过程中，HClO分解生成O2和HCl，溶液中的离子浓度增大，‎ 导电性增强，D项错。]‎ ‎4．向含酚酞的NaOH溶液中滴加氯水，溶液由红色变为无色，其原因可能有二：一是氯水中含有HClO，因HClO具有漂白作用使溶液褪色；二是氯水中含有H＋，因发生中和反应使溶液褪色。请设计简单的实验证明哪种原因是合理的。‎ ‎[答案]　取褪色后的溶液再加入NaOH溶液，若又恢复红色，则说明后者合理；若不恢复红色，则说明前者合理。‎ Cl2＋H2OHCl＋HClO平衡移动的应用 向氯水中加 入的物质 ‎(或改变的 ‎ 条件)‎ 浓度变化 平衡移动 的方向 应用 可溶性 氯化物 c(Cl－)增大，‎ c(HClO)‎ 减小 左移 ‎①用饱和食盐水除Cl2中的HCl气体 ‎②用排饱和食盐水法收集Cl2‎ 盐酸 c(H＋)和 c(Cl－)增大 左移 洁厕剂和“84”消毒液不宜混用 NaOH c(H＋)减小 右移 用NaOH溶液吸收多余的Cl2‎ 光照 c(HClO)‎ 减小 右移 氯水应避光保存在棕色试剂瓶中，且现用现配 碳酸钙 c(HClO)‎ 增大 右移 制取次氯酸浓度较大的氯水 ‎　氯气的实验室制法及性质探究 ‎1．实验装置 ‎2．验满方法 ‎(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。‎ ‎(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。‎ ‎[提醒]　实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点 ‎(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。‎ ‎(2)因Cl－浓度越小，其还原性越弱，所以必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应。‎ ‎(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。‎ ‎(4)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。‎ 角度1　Cl2的一般实验室制法(原理、除杂、收集和尾气处理)‎ ‎1．(2019·烟台模拟)实验室制备氯气的装置如图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，其中错误的是(　　)‎ A．①②④　　　　　　B．①②③‎ C．①③④ D．②③④‎ D　[除HCl用饱和NaCl溶液，干燥Cl2时从长管进气，吸收Cl2不用澄清石灰水，应用浓度较大的NaOH溶液。]‎ ‎2．实验室用MnO2和浓盐酸制Cl2时，有如下操作：①连接好装置，检查装置气密性；②缓缓加热；③加入MnO2粉末；④从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸；⑤将多余氯气用NaOH溶液吸收；⑥用向上排空气法收集氯气。顺序正确的是(　　)‎ A．①②③④⑥⑤ B．③④②①⑥⑤‎ C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤‎ D　[一般实验顺序为连接装置→检查装置气密性→加药品→加热反应→收集→处理尾气]‎ 角度2　以Cl2制备为载体的综合实验探究 ‎3．Ⅰ.实验室常用以下几种方法制取氯气。‎ ‎(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气，写出其反应的离子方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气，写出其反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。‎ Ⅱ.某研究性学习小组利用下列装置制备漂白粉。‎ ‎(1)装置④中的X试剂为________。‎ ‎(2)装置③中发生反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________，‎ 该反应是放热反应，反应温度较高时有副反应发生，改进该实验装置以减少副反应发生的方法是________________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　Ⅰ.(1)二氧化锰与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)高锰酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。(3)氯酸钾与浓盐酸反应制氯气的化学方程式为KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O，1 mol氧化剂KClO3与5 mol还原剂HCl反应生成3 mol Cl2，所以该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶1。‎ Ⅱ.(1)Cl2有毒，不能直接排入空气中，Cl2和NaOH溶液反应被吸收，所以X试剂为NaOH溶液。(2)Cl2与石灰浆反应，方程式为2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O；该反应是放热反应，反应温度较高时有副反应发生，因此为了减少副反应的发生，需要降低反应温度，可行的方法是将装置③放于冷水浴中进行实验。‎ ‎[答案]　Ⅰ.(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎(2)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O ‎(3)5∶1‎ Ⅱ.(1)NaOH溶液 ‎(2)2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 将装置③放于冷水浴中进行实验 ‎4．KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：‎ ‎(1)KIO3的化学名称是________。‎ ‎(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如图所示：‎ ‎“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是________。“滤液”中的溶质主要是___________________________________________________。‎ ‎“调pH”中发生反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)KIO3的化学名称为碘酸钾。(2)Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。加入KOH溶液“调pH”使KH(IO3)2转化为KIO3：KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O。‎ ‎[答案]　(1)碘酸钾 ‎(2)加热　KCl　KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)‎ ‎　卤素的性质和海水中卤素提取 ‎1．卤素单质性质的相似性 ‎(1)都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。‎ ‎(2)都能与H2反应生成HX：X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I，下同)。‎ ‎(3)都能与水反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2、I2例外：2F2＋2H2O===4HF＋O2)。‎ ‎(4)都能与碱溶液反应：X2＋2OH－===X－＋XO－＋H2O(F2、I2例外)。‎ ‎2．卤素单质的递变性 F2‎ Cl2‎ Br2‎ I2‎ 颜色 熔、沸点 密度 水溶性 氧化性 还原性 ‎(X－)‎ 阴离子还原性逐渐增强；‎ ‎①Cl2能从Br－的溶液中置换出Br2，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；‎ ‎②Br2能从I－的溶液中置换出I2，离子方程式为Br2＋2I－===2Br－＋I2‎ ‎3.卤素及其化合物的特殊性 氟 ‎①无正价，氧化性最强，F－的还原性最弱 ‎②2F2＋2H2O===4HF＋O2，与H2反应在暗处即爆炸 ‎③HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中；有毒 溴 ‎①Br2是红棕色液体，易挥发，有毒 ‎②Br2易溶于有机溶剂 ‎③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴时不能用橡胶塞 碘 ‎①I2使淀粉变蓝色 ‎②I2加热时易升华 ‎③I2易溶于有机溶剂 ‎④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大 ‎4.卤素离子的检验 ‎(1)AgNO3溶液——沉淀法 ‎(2)置换——萃取法 未知液 有机层 ‎(3)氧化——淀粉法检验I－‎ 未知液 蓝色溶液，表明有I－‎ ‎5．海水中溴、碘元素的提取 ‎(1)海水中提溴 a．流程 蒸发浓缩①Cl2通热空气或水蒸气吹出②SO2③Cl2CCl4 b．发生反应的离子方程式：‎ ‎①2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－；‎ ‎②Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－；‎ ‎③2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。‎ ‎(2)海带中提碘 a．流程 b．发生反应的离子方程式：H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。‎ ‎(1)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。(　　)‎ ‎(2)液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水封。(　　)‎ ‎(3)向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、静置，溶液上层呈橙红色说明Br－的还原性强于Cl－。(　　)‎ ‎(4)氯气使KBr溶液变黄的原理是Cl2被还原。(　　)‎ ‎(5)向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，现象是溶液变成蓝色，说明氧化性：Cl2＞I2。(　　)‎ ‎[提示]　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√‎ 角度1　卤素性质和卤离子检验 ‎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氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成 ‎⑤氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂 A．①③④　　　　　　B．②③⑤‎ C．②④⑤ D．①③‎ C　[①还原性F－＜Cl－＜Br－＜I－，KF最难被氧化；③AgBr、AgI见光均易分解，均具有感光性。]‎ ‎2．(2019·临沂模拟)鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是 (　　)‎ ‎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 A．①②④ B．②③⑥‎ C．②④⑤ D．④⑤⑥‎ C　[①无法鉴别三溶液，③无法鉴别NaCl和NaBr溶液，⑥无法鉴别三溶液。]‎ 角度2　海水中提取Br2、I2‎ ‎3．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 C　[A项苦卤中含有K＋、Mg2＋、Br－等，通入Cl2可将Br－氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2。B项粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2＋、Mg2＋、SO等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体。C项工业上沉淀Mg2＋‎ 常选用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH。D项Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，得到浓度较大的含Br－溶液。]‎ ‎4．我们知道海带中含有碘元素，经常食用海带可以防治甲状腺肿大，所以工业上常用海带为原料提取碘单质。查有关资料可知碘单质有升华现象。下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取单质碘的实验，请你完成下列实验。‎ ‎(1)将干燥洁净的海带用酒精润湿后在________(填一种仪器名称)中灼烧成灰烬。‎ ‎(2)将海带灰烬冷却至室温，将其转移到烧杯中，加蒸馏水后，搅拌、煮沸、冷却、________(填一种操作名称)。‎ ‎(3)在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入一定量的H2O2溶液，此时发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)把(3)中所得到的溶液注入分液漏斗中，然后再加入CCl4，振荡、静置，可以观察到CCl4层呈________色。经分液得到碘的CCl4溶液，在这一实验过程中，CCl4起________作用。‎ ‎(5)用试管取碘的CCl4溶液用水浴加热，待CCl4挥发完即可得到固体碘单质。不用酒精灯直接加热蒸发CCl4的原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ (6) 证明得到的固体是碘单质的化学方法是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)经酒精润湿的海带应放在坩埚中灼烧。(3)滤液中先加入硫酸酸化，后加入双氧水，发生的反应为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。(4)把(3)中所得溶液加入CCl4溶液中，溶液分层，上层为水溶液，几乎无色，下层为碘的CCl4溶液，呈紫红色，CCl4起萃取作用。(5)用酒精灯加热碘的CCl4溶液，CCl4挥发的同时单质碘也容易升华，‎ 从而造成碘的损失。(6)利用淀粉遇碘变蓝色可以检验碘的存在。‎ ‎[答案]　(1)坩埚　(2)过滤　(3)2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O　(4)紫红　萃取　(5)因为酒精灯直接加热时的温度高，单质碘易升华，会损失碘的质量　(6)取得到的固体少许，将其加入到淀粉溶液中，淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质(其他方法合理也可)‎ 海水中提取Cl2、Br2、I2应注意的问题 ‎(1)氯碱工业中所用食盐需精制的目的是除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO。‎ ‎(2)从海水中提取溴的工艺流程中要进行两次Cl2氧化Br－的反应，设计这两步操作的目的是富集Br2。‎ ‎(3)碘水或溴水中I2、Br2的提取可先加CCl4溶液萃取分液，再蒸馏获取。‎