第四章 主题学习三 海带提碘与海水提溴—体验元素性质递变规律的实-【导与练】2022-2023学年新教材高中化学必修第一册同步全程学习全书word（人教版）

主题学习三　海带提碘与海水提溴 ——体验元素性质递变规律的实际应用 学习目标 1.通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计,建立真实复杂系统中物质富集、分离、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。 溴(Bromine),唯一在室温下呈现液态的非金属元素,在元素周期表中位于第四周期第ⅦA族,是卤族元素之一。溴蒸气具有腐蚀性并且有毒。溴及其化合物可被用来作为阻燃剂、净水剂、杀虫剂、染料等。曾是常用消毒药剂的红药水中含有溴和汞。溴的熔点是-7.2 ℃,而沸点是 58.8 ℃,在自然界中和其他卤素一样,基本没有单质状态存在。它的化合物常常和氯的化合物混杂在一起,但是数量少得多,在一些矿泉水、盐湖水(如死海)和海水中含有溴。盐卤和海水是提取溴的主要来源。 碘(Iodine),非金属元素,来自希腊文紫色一词,在元素周期表中位于第五周期第ⅦA族,是卤族元素之一。碘是人体必需的微量元素之一,健康成人体内的碘的总量为30 mg(20～50 mg),国家规定在食盐中添加碘的标准为20～30 mg/ kg(一般为KIO3)。1811年法国药剂师库特瓦首次发现单质碘。单质碘呈紫黑色晶体,易升华,升华后易凝华,有毒性和腐蚀性。单质碘遇淀粉会变蓝紫色。主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等。可从海藻、油井盐水和硝石生产的母液中提取碘。 探究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1:很多家庭都把人参、枸杞、灵芝、鹿茸等中药材放在酒中进行泡制,一段时间以后倒出饮用,有舒筋活血之功效。你知道药材放在酒中泡制的原理吗? 提示:泡制药酒从化学上解释实际上属于固液萃取,中药材中的有效成分在泡制过程中转移到酒精中,通过饮用药酒达到一定药效。 问题2:预测海带中碘化物的水溶性。 提示:易溶于水。根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,故预测海带中碘化物易溶于水。 问题3:如何从干海带中获得碘化物?用到的仪器有哪些? 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;酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、普通漏斗、烧杯。 问题4:为了将I-转化为I2,可以选用什么化学试剂?选用的依据是什么? 提示:根据元素周期表中元素性质的递变规律可知,同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则相应单质的氧化性逐渐减弱,所以氯水、溴水均可用作提取碘单质的氧化剂。反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2、Br2+2I-2Br-+I2。 问题5: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,再用蒸馏法可获得单质碘。 探究2　海水提溴 空气吹出法是目前用于从天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6: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-的浓度比海水中的大得多。 问题7: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的强,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离出来。 问题8:实验室常用MnO2+2NaBr+3H2SO42NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2↑来制备Br2。请比较实验室提取溴与工业提取溴有何异同? 提示:实验室制备溴和工业制备溴的相同点为都是Br-被氧化得Br2;不同点为工业提取溴需经过复杂的富集、分离、提纯等生产工艺流程。 问题9: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。请结合元素周期律知识解释采用不同方法提取氯、溴、碘单质的原因。 提示:根据元素周期表中元素性质递变规律知氯气的氧化性较强,需要氧化性更强、价格更贵的氧化剂才能制得,综合考虑获取多种物质、降低生产成本等因素,采用电解的方法制备氯气更合适。而溴、碘单质的氧化性较弱,容易被廉价的氧化剂——氯气氧化置换制得。 1.从海带中提取碘的原理及实验流程 (1)原理:选取氧化剂将I-氧化为碘单质; ①选取氯水,离子方程式:2I-+Cl2I2+2Cl-。 ②若选取溴水,离子方程式:2I-+Br2I2+2Br-。 ③若选取H2O2溶液,离子方程式:2I-+H2O2+2H+I2+2H2O。 然后溶液中的碘单质用苯或CCl4萃取,分液提取。 (2)实验流程: 用反萃取法从碘的四氯化碳溶液中提取碘 (1)反萃取法:像这种将富集在四氯化碳中的碘单质通过化学转化重新富集在水中的方法。 (2)碘单质与浓氢氧化钠反应的离子方程式为3I2+6O