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2019届高三化学第一轮复习卤素的性质和海水中元素的提取导学案

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高中化学审核员

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                卤素的性质和海水中元素的提取导学案

考点解读
1.卤素的结构和性质
(1)物理性质

   ①单质颜色逐渐变深           (F2: 淡黄绿色气体;Cl2:黄绿色气体;

   Br2:红棕色液体;I2:紫黑色固体)。
   ②密度逐渐增大;熔、沸点逐渐升高。
(2)结构与化学性质
    卤素位于元素周期表中第ⅦA            族,包括:氟(F)、氯(Cl)、溴
(Br)、碘(I)、砹(At)。卤素原子最外层都有             7 个电子,都是典型的
非金属元素,其单质具有相似的化学性质。

   ①卤素单质和      H2 的反应:X2+H2===2HX。

   ②卤素单质和      H2O 的反应:

   X2+H2O     HX+HXO(X 为 Cl、Br) 。
(3)卤素间的置换反应

    将氯水滴入溴化钠溶液:Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2。

   将溴水滴入碘化钾溶液:Br2+2KI===2KBr+I2。
   结论:F、Cl、Br、I      的非金属性逐渐减弱,其单质的氧化性逐
   渐减弱。
    注意:(1)卤族元素单质能将同主族原子序数大的元素从其盐溶

液中置换出来,但氟不能进行相应的置换,原因是                     F2 能与水发生反
应。

                                                 3+
    (2)卤族元素的单质       F2、Cl2、Br2 均能将   Fe 氧化为   Fe  ,而

                  2+
I2 只能将铁氧化为      Fe  。

    (3)加碘食盐中的碘是        KIO3 而不是  I2 或 KI。
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2.海水中元素的提取流程及其原理
(1)海水中提溴
    流程:


                              -               -
    发生反应的离子方程式:①2Br            +Cl2===Br2+2Cl  ;

                      +           -
   ②Br2+SO2+2H2O===4H  +SO2-4 +2Br ;
(2)海植物(海带)中提取碘
流程:

    H2O               Cl2
    ↓                ↓
     灼烧
    ――→
海带     海带灰―→过滤―→氧化―→提纯―→I2

                            -         -
发生反应的离子方程式:Cl2+2I            ===I2+2Cl 。
3.卤素离子的检验

(1)AgNO3  溶液——沉淀法
         滴加A稀g硝NO酸3溶液
         ――————→
   未知液      生成Error!
(2)置换——萃取法
          加加适入量C新振C制l荡4饱下和层氯振水荡或汽油上层
         ――—―——————————————→———―→
   未知液        有机层呈Error!
(3)氧化——淀粉检验          I-
          加入适加量入新淀振制粉荡饱溶振和液荡氯水或双氧水
          ――—―—―—————→——————→
    未知液        蓝色溶液,表明有        I-
特别提醒:卤素单质及其化合物的特性

   (1)Br2  是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒,
   通常用水液封来保存。
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   (2)I2  易升华,I2   使淀粉变蓝。

   (3)Br2  和 I2 都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油、苯)萃
   取。

   (4)氟元素无正价,F2        与  H2O 发生置换反应生成       O2(2F2+

   2H2O===4HF+O2),F2 与 Xe、Kr 等稀有气体可反应生成氟化物。

   (5)氢氟酸是氢卤酸(HX)中唯一弱酸,且是与                 SiO2 反应的唯一
   酸,能腐蚀玻璃,应保存在铅制器皿或塑料瓶中。
   (6)HX  的酸性:HF<HCl<HBr<HI,HX        的还原性:HF<HCl<
   HBr<HI。

考向分析

考向一:卤素的性质和          X-的检验
典例  1、为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用下图所示装
    置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。


 实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞           a,滴加浓盐酸。
     Ⅱ.当  B 和 C 中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。 
     Ⅲ.当  B 中溶液由黄色变为棕红色时,关闭活塞                a。

         Ⅳ.……
   (1)A  中产生黄绿色气体,其电子式是 _________________。
   (2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 ______________。
   (3)B  中溶液发生反应的离子方程式是 _________________。
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   (4)为验证溴的氧化性强于碘,过程Ⅳ的操作和现象是
         ________________________________。
   (5)过程Ⅲ实验的目的是 ________________。
   (6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从
   上到下________,得电子能力逐渐减弱。
             ··  ··
             Cl Cl
【答案】(1)·        ·  ·
   (2)淀粉­KI    试纸变蓝

               -           -
   (3)Cl2+2Br   ===Br2+2Cl
   (4)打开活塞      b,将少量    C 中溶液滴入     D 中,关闭活塞      b,取下

   D 振荡;静置后      CCl4 层变为紫红色

(5)确认    C 的黄色溶液中无       Cl2,排除   Cl2 对溴置换碘实验的干扰
   (6)原子半径逐渐增大
考向二、卤素离子的检验
    典例  2.下列说法错误的是(  )

    A.   CCl4 可用于    鉴别溴水和碘水

    B.用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别              Br2(g)和 NO2

    C.用  AgNO3 溶液可以鉴别     KCl 和 KI

         D.验证    Br2 的氧化性强于     I2 的方法是将少量溴水加入

KI 溶液中,再加入       CCl4 振荡、静置,可观察到下层液体呈紫色

    解析:选    B   Br2(g)和 NO2 均具有强氧化性,均能使湿润的碘化
钾淀粉试纸变蓝,故无法鉴别。
    方法指导:检验食用盐是否为碘盐的方法

    袋装碘盐中含有碘酸钾(KIO3),利用            KIO3 与 KI 在酸性条件下反

           -    +
应:IO-3 +5I  +6H   ===3I2+3H2O,I2 遇淀粉变蓝色进行检验。具体
操作方法是将少量食用盐溶于白醋中,然后滴到淀粉­KI                      试纸上,
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若试纸变蓝色,说明此食用盐为加碘食盐。

考向三、海水或海植物中元素的提取综合问题分析

海水开发利用的部分过程如图所示。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

【答案】C

解析:本题以海水的综合开发利用为载体重点考查了粗盐的提纯、

    海水提取溴、物质的分离与提纯操作、试剂的选取等,题目难

    度中等。
方法指导:海水中元素的存在形态分析
    海水中富含卤素,一般以卤离子形式存在。工业生产中一般采
用化学反应获得相应的单质,然后再用物理的方法进行提纯。如海

        -   -
水中的   Br  、I  ,一般要加入氧化剂氧化使其生成              Br2、I2,然后再
采用萃取法或蒸馏法提纯物质。

课堂反馈

1.二氧化氯(ClO2)是一种广谱、高效的消毒剂,易溶于水,尤其在
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    水处理等方面有广泛应用.以下是某校化学研究小组设计实验

    室制取   ClO2 的工艺流程图.下列有关说法正确的是(  ) 


    A.电解时发生反应的化学方程式为:2HCl                电解   Cl ↑+H ↑
                                              2    2

    B.由  NaClO2 溶液制取   0.6molClO2 时,至少消耗     0.1molNCl3

    C.将产生的混合气体通过盛有碱石灰的干燥器以除去                      ClO2 中

的 NH3

    D.溶液   X 的成分为    NaClO3 和 NaOH

【答案】B

【解析】A.电解氯化铵和盐酸混合溶液时,根据流程图知生成氢气

                                          通电   
    和 NCl3,其电解反应方程式为:NH4Cl+2HCl              3H2↑+NCl3,
                                            

    故 A 错误;B.NCl3   与  NaClO2 按物质的量之比为       1:6 恰好反应

    生成  ClO2,还生成氯化钠、NaOH,结合电子守恒可知,Cl                 元素

    的化合价升高,则        N 元素化合价降低,还生成氨气,

                 -           -    -
    NCl3+3H2O+6ClO2 =6ClO2↑+3Cl +3OH +NH3↑,由 NaClO2 溶液制

    取 0.6mol ClO2 时,至少消耗     0.1mol NCl3,故  B 正确;C.氨

    气为碱性气体,碱石灰不能吸收氨气,可以用浓硫酸干燥氨气,

    故 C 错误;D.结合电子守恒计算分析,NCl3              与 NaClO2 按物质

    的量之比为     1:6 恰好反应生成       ClO2,还生成氯化钠、NaOH,故

    D 错误;故选     B。
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2.海带中含碘元素.从海带中提取碘元素有下列步骤:①在滤液中

    通入足量    Cl2;②将海带焙烧成灰后加水搅拌;③加                CCl4 振荡;

    ④用分液漏斗分液;⑤过滤.合理的操作顺序是(  )

    A.②⑤①③④     B.①③⑤②④     

    C.①②③④⑤     D.②①③⑤④  

【答案】A

【解析】海带中提取碘元素,先将海带烧成灰,向灰中加水搅拌;

    再过滤,取滤液通入足量氯气,然后加入                 CCl4 振荡,最后用分

    液漏斗分液;即合理的操作顺序为②-⑤-①-③-④,故选                      A。

3.在甲、乙、丙三种溶液中各含一种卤素离子,往甲中加淀粉和氯

    水,则溶液变蓝色,再往丙中加淀粉和氯水,无明显现象.则

    甲、乙、丙依次含有(  )

    A.Br-、I-、Cl-      B.I-、Cl-、Br-     

    C.I-、Br-、Cl-     D.Br-、Cl-、I- 

【答案】C

            -  -   +
 4.已知 IO3   +5I +6H ═3I2+3H2O,为证明加碘食盐中含有          KIO3,

    可供选用的物质有:①水 ②蓝色石蕊试纸 ③KI-淀粉试纸

     ④淀粉 ⑤食醋 ⑥白酒,实验时必须适用的物质是(  )

   A.①③     B.③⑤    C.②④⑥     D.①②④⑤ 

【答案】B

                                    -                  -
【解析】由题意可知,检验食盐中存在                 IO3 ,应首先发生反应       IO3

       -  +
    +5I +6H =3I2+3H2O,要实现该反应,必须先酸性条件下进行,
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    并且提供淀粉和       I-,所以选择碘化钾淀粉试纸和食醋可实现该

     反应,故选     B。
         5.下列叙述中正确的是(   )
    A.加碘食盐可用淀粉溶液检验其中的碘

    B.某溶液加入氯水后振荡,再加入               CCl4 振荡,下层显示紫色,
说明原溶液中一定含有          I-

    C.某溶液中滴加       AgNO3 溶液和稀硝酸,产生淡黄色沉淀,说明
原溶液中一定含有        Br-

    D.要除去    KBr 溶液中混有的单质        Br2,可用酒精萃取除去

    解析:选    C    食盐加碘加入的是        KIO3,KIO3 不能使淀粉变蓝,

A 错误;B   中若原溶液中含有        I2,也会产生同样现象,B         错误;由于

酒精与水互溶,因此不能用酒精萃取溶液中的                   Br2,D 错误。

   5.材料一: 工业上从海产品(海带)中获取碘的流程图如下:


回答(1)~(3)三个小题:

(1)上述生产流程的第一步是“浸泡”,它的实验目的是

    __________________________;

    (2)“氧化”这一操作中可供选用的试剂:Cl2、Br2、浓硫酸

   和 H2O2(滴加稀硫酸),从无污染角度考虑,你认为选择的合适试

                         -
   剂是_________,反应中      I 转化为   I2 的离子反应方程式为

   ___________;

   (3)上述的生产流程中,“提纯获得单质碘”一般认为经历两
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   步,你认为应选择的实验装置分别是_______(按操作的先后顺序

   填写);


材料二:我国实际工业利用海带制取碘,采用的是离子交换法,其

    流程如下:淡干海带→浸泡→浸泡液净化→上层清液→酸化

    →氧化→离子交换树脂吸附→解吸→碘析→精制→成品碘↓残

    渣(加热)→上层清液→返回

试回答(4)~(6)三个小题:

 (4)实际工业生产中,酸化、氧化的方法是先加入硫酸酸化,使

      pH 降低到  2,然后加入次氯酸钠一类的氧化剂,使碘离子氧

                化.工业通常不用氯气氧化原因是

      __________________________;写出该过程的离子方程式

                 __________________________;

   (5)上述的生产流程中离子交换树脂是用碱性树脂吸附,再用

   亚硫酸钠一类还原剂解吸,请问树脂吸附的碘元素状态是

   ___________;(填写“游离态”或“化合态”).解吸后应加入

   _______________;(填写下列编号:A.氧化剂、B.还原剂)可

   以实现碘析。

【答案】(1)从海带中获得碘离子    

               -       +
(2)H2O2     2I +H2O2+2H ═I2+2H2O    
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(3)D     C   

 (4)氯气对环境污染大,且储存与运输不方便;2I-+ClO-

      +          -
   +2H ═I2+H2O+Cl      
 (5)游离态 A

【解析】(1)将海带加水,经过浸泡后,就可用氯气氧化,氯气氧

    化的是碘离子,所以该操作是从海带中获得碘离子;

                                     -
(2)碘离子在酸性条件下可被             MnO2 氧化 2I

           +   2+
    +MnO2+4H =Mn +I2+2H2O,二价锰离子是金属离子对环境有污染,

             -           -        -
    Cl2 氧化 2I +Cl2═I2+2Cl ,生成   Cl ,对环境有污染,双氧水

                         -      +
    (H2O2)可氧化碘离子,2I      +H2O2+2H ═I2+2H2O 而自身被还原成水,

    符合无污染要求;

(3)提纯获得单质碘,先需用萃取剂萃取碘水中的碘,用分液漏斗

    组成的萃取装置,选         D,从萃取剂中提取碘单质,需用蒸馏装

    置,需选    C;  

(4)氯气是有毒的气体,氯气对环境污染大,且储存与运输不方便,

    次氯酸钠中氯元素为+1         价,具有强氧化性,可将碘离子氧化成

    单质碘,自身被还原成-1          价的氯,方程式为        2I-+ClO-

       +         -
    +2H ═I2+H2O+Cl ;

(5)从我国实际工业利用海带制取碘的流程图可知,用用碱性树脂

    吸附,是在碘离子氧化之后,说明此时吸附的是碘单质,所以

    属于游离态,再用亚硫酸钠一类还原剂解吸,说明碘单质发生

    还原反应,生成碘离子,所以需氧化剂。
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