内容正文:
专题07 溴和碘的提取
考点01 卤素单质的物理及化学性质
考点02 溴和碘的提取
考点03 卤素离子的检验
▉考点01 卤素单质的性质
卤素性质的相似性与递变性
1.卤族元素原子结构特点及性质通性
F原子 Cl原子 Br原子 I原子
(1)卤族元素在周期表中处于第__________________________族;__________________________(2)最外层电子数均为__________________________,是典型的非金属元素;
(3)单质均为__________________________原子__________________________分子(极性或非极性),具有强的__________________________性(I2除外)但氧化性依次减弱,其阴离子的还原性依次增强;
(4)主要化合价均为-1价,最高正价为__________________________价( __________________________除外);
(5)均能形成气态氢化物,其稳定性依次减弱。水溶液酸性依次增强;(HX)
(6)最高价氧化物的水化物(HRO4)为酸(F除外),酸性依次减弱,HClO4为最强酸。
2.卤素单质在物理性质上的主要差异及递变规律
性质
F2
Cl2
Br2
I2
状态
气态
气态
液态
固态
颜色
淡黄绿色
黄绿色
深红棕色
紫黑色
溶解性
与水反应
溶解性依次减弱
熔沸点
依次升高(卤素的单质都是双原子分子。在固态时都是分子晶体,它们的熔沸点都决定于分子间作用力,而与分子内的化学键无关。组成与结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高。)
3.卤族元素在化学性质上的递变性
性质
递变规律
非金属性
与__________________________化合的难易程度
__________________________
__________________________的稳定性
__________________________
最高价氧化物对应水化物的__________________________
__________________________
单质的氧化性
单质之间的置换(写出相关的离子方程式)
结论:__________________________离子方程式:
①__________________________②__________________________
③__________________________
与变价金属反应
化学方程式
Cl2
Br2
I2
Fe
2Fe+3Cl2 2FeCl3
2Fe+3Br22FeBr3
Fe+I2 FeI2
Cu
Cu+ X2CuX2(X2是F2 、Cl2 、Br2)
2Cu+I22CuI
X—的还原性
__________________________
5.卤素的特性
(1)F
①化合价:仅有______________________________、__________________________,没有__________________________和含氧酸。
②F2不能置换出氯、溴、碘:__________________________。__________________________③F2可与某些稀有气体反应
④F2、HF均腐蚀玻璃:__________________________⑤在HX酸中唯有HF是__________________________⑥在AgX中唯有AgF易溶于水;CaF2难溶于水,可用于制备HF。
(2)Br
Br2是常温下唯一呈__________________________态__________________________的非金属单质,是__________________________色液体,易挥发,蒸气有毒。保存液溴采用__________________________法,瓶塞不能用____________________________塞。
①因萃取而褪色:苯、CCl4与溴水混合后,水层几乎为无色
②因歧化而褪色:溴水中加入强碱,发生歧化反应(Br2Br-+BrO-或BrO3-),橙色褪去
③因被还原而褪色:镁粉、锌粉、H2S、SO2、SO32-、Fe2+、I-、等能将Br2还原为Br-,使溴水褪色
④因沉淀而褪色:溴水中加入AgNO3溶液,生成浅黄色沉淀AgBr,溴水褪色
⑤因加成而褪色:含碳碳双键、碳碳三键的有机物发生加成褪色
⑥因取代而褪色:酚类与溴水反应,酚羟基邻对位上的氢原子被溴原子取代而使溴水褪色
(3)I
①I2易__________________________,常利用该性质来分离提纯碘。
②I2单质易__________________________,淀粉遇I2变__________________________,可利用该特性鉴定I2的存在。
③AgI可用与人工降雨,碘盐(加__________________________)可防止甲状腺肿。
④I2与Fe反应时,生成__________________________,其他卤素单质与Fe反应时均得到Fe3+,说明:氧化性__________________________,还原性__________________________(4)Cl
HClO4是常见含氧酸中最强酸,HClO是氯的含氧酸中氧化性最强的酸。
6.卤素及其化合物的用途
卤素的化学性质非常活泼,能跟很多单质、化合物发生化学反应,因此,卤化物非常多。卤素及其化合物由于具有众多特性,用途非常广泛。如氯化银、溴化银、碘化银具有感光性,见光后会发生如下反应:
2AgCl2Ag+C12 2AgBr2Ag+Br2 2AgI2Ag+I2
利用这种性质,卤化银常用来制作胶卷和感光纸等,常用的变色镜里也含有卤化银,碘化银则常用于人工降雨、人工降雪
AgF
AgCl
AgBr
AgI
颜色
无色
白色
浅黄色
黄色
溶解性
易溶
既不溶于水,也不溶于稀硝酸(溶解度渐小)
制法
————
Ag++X—==AgX↓
化学性质
无感光性
2AgX Ag+X2(感光性渐强)
用途
————
胶卷、相纸
人工降雨
▉考点02 溴和碘的提取
1.萃取:利用化合物在两种__________________________的溶剂中__________________________的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中(常用于分离提纯)。
萃取剂
颜色
氯水(浅黄绿色—黄绿色)
溴水(黄—橙色)
碘水(深黄—褐色)
汽油或苯
水层____________________________(上层或下层,下同)
变浅-褪色
变浅-褪色
变浅-褪色
有机层____________________________
黄绿色
橙—橙红色
淡紫—紫红色
CCl4
水层____________________________
变浅-褪色
变浅-褪色
变浅-褪色
有机层___________________________
黄绿色
橙—橙红色
紫—深紫色
萃取剂的选择:两种溶剂不发生反应,且互不相溶(酒精+水不行);溶质在萃取剂中溶解度较大;溶质和萃取剂不发生反应(裂化汽油/植物油+ Br2)
如:溴苯(溴):氢氧化钠溶液/分液
碘水中提取碘:苯/四氯化碳/直馏汽油,然后分液,有机层进行低温蒸馏。
如何从碘的四氯化碳溶液中提取碘单质---反萃取法:
①在碘的四氯化碳溶液中逐滴加入适量40%NaOH溶液,边加边振荡,直至四氯化碳层不显红色为止。碘单质反应生成I-和IO3-进入水中。
(方程式为3I2+6OH- = 5I-+ IO3-+3H2O)
②分液,将水层转移入小烧杯中,并滴加45%的硫酸酸化,可重新生成碘单质。由于碘单质在水中的溶解度很小,可沉淀析出。
(方程式为5I-+ IO3-+ 6H+ =3I2+3H2O)
③过滤,得到碘单质晶体。(常温下,碘的溶解度为0.02g/100g水)。
2.分液——物质分离的一种方法
3.溴和碘的提取
从海水中提取溴和碘的方式与氯不同:从提取氯化钠后所得的母液中提取溴,从海水中富含碘元素的植物中提取碘。
(1)从海水中提取溴的过程
原理:将Br-氧化为Br2
三个步骤:浓缩、氧化、提取
溴微溶于水,步骤⑦中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是 ,分离时液溴从分离器的 排出。
(2)从海带中提取碘的过程
碘是非金属元素。但是,碘在海水中含量太低,仅有0.06g/L目前还不能直接从海水中提取碘。海洋植物,如海带、马尾藻等有吸附碘离子的特殊能力,它们能把海水中的碘富集到是海水中的10万倍以上。所以通常从海带或马尾藻中提取碘。
▉考点03 卤素离子的检验
1. 沉淀法
试剂
现象
结论及离子方程式
取样,先加入稀硝酸。再加入硝酸银溶液,观察现象。
生成白色沉淀
有Cl-:Ag++Cl-=AgCl↓
生成浅黄色沉淀
有Br-:Ag++Br-=AgBr↓
生成黄色沉淀
有I-:Ag++I-=AgI↓
2. 氧化还原法
试剂
现象
结论及解释(用化学方程式表示)
Br-
氯水+CCl4
与新制的氯水反应生成橙色溶液,再滴加四氯化碳溶液分层,下层显橙红色
Cl2+Br-=2Cl-+Br2
I-
氯水+CCl4
与新制的氯水反应生成黄色溶液,再滴加四氯化碳溶液分层,下层显紫色
Cl2+I-=2Cl-+I2
氯水加淀粉溶液
与氯水反应生成黄色溶液,使淀粉溶液变蓝
Cl2+I-=2Cl-+I2
1.工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下:
下列说法错误的是
A.海水中经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集
B.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
C.“吸收塔”内发生反应的离子方程式为
D.“吹出塔”内热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质
2.下列实验装置能达到相关实验目的的是
目的
制取Cl2
分离I2和KCl固体
装置
A
B
目的
制备Fe(OH3)胶体
除去苯中的水
装置
C
D
A.A B.B C.C D.D
3.化学实验安全至关重要,实验中对试剂和仪器的使用都有严格的规定,下列关于试剂使用和存放、仪器操作的说法错误的是
A.固体试剂一般存放于广口瓶中
B.容量瓶、滴定管、分液漏斗在使用之前要检查是否漏液
C.实验中未用完的金属钠、白磷不能放回原试剂瓶
D.实验室中通常将液溴放在细口瓶中水封后密封保存
4.海带中含有碘元素,从海带中提取碘的实验过程如图所示:
下列说法正确的是
A.海带中碘元素以I2形式存在
B.操作①可除去海带中的有机物
C.操作③为过滤,操作⑥为萃取
D.操作⑤用到的玻璃仪器有普通漏斗
5.碘酸钙是一种新型食品添加剂。一种制备流程如下:
已知:易溶于水,不溶于有机溶剂;不溶于乙醇,在水中溶解度随温度升高而增大。
下列叙述错误的是
A.“氧化”中生成至少需要
B.完成“操作X”需要分液漏斗、烧杯、铁架台
C.“冰水浴”的作用是提高产率
D.用淀粉试纸可检验“合成”母液中的
6.海水资源的开发利用部分过程如图所示。
下列说法错误的是
A.“电解”时,发生了氧化还原反应
B.海水晒盐前,需将海水中的、和等杂质离子除去
C.设计步骤①②③的目的是富集溴元素
D.“还原吸收”时,发生反应的离子方程式为
7.海带提碘流程如下:
上述过程中用到的玻璃仪器有
①酒精灯②烧杯③坩埚④分液漏斗⑤250 mL容量瓶⑥玻璃棒⑦漏斗⑧蒸发皿
A.①②④⑥⑦ B.①②③④⑤⑦ C.①②④⑥⑦⑧ D.①②③④⑥⑦
8.海水中蕴藏的元素高达80多种,是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源的综合利用的示意图,下列说法正确的是
A.由晶体得到无水需要在空气中加热
B.电解熔融氯化镁所得的镁蒸气可在的环境里冷却为固体镁
C.上述转化过程中,有分解反应、置换反应和复分解反应,并涉及四个氧化还原反应
D.在吸收塔中被溶液还原,在蒸馏塔中被硫酸氧化,实现了的富集
9.海藻中含碘元素。从海藻中提取碘的实验过程如图所示。关于该实验的说法正确的是
A.①灼烧海藻用到的仪器是酒精灯,蒸发皿,玻璃棒
B.取少量含碘离子的溶液加入淀粉,溶液变蓝
C.换成硫酸和过氧化氢,更符合绿色化学
D.③用萃取后,得到上层为紫色的含碘有机溶液
二、填空题
10.海洋中蕴藏着丰富的资源,具有为人类提供食物、医药和能源的巨大潜力。回答下列问题:
(1)海水淡化的方法有__________________________、反渗透法和电渗析法等。
(2)我国的南海海域蕴藏丰富的“可燃冰”,它被认为是21世纪的高效清洁能源,其主要成分是__________________________水合物。
(3)海水晒盐得到的粗盐中含有、、等杂质。要除去这些杂质离子得到精盐水,可依次加入过量的NaOH溶液、溶液、溶液、盐酸,其中溶液的作用是__________________________。
(4)一种从海水中提取金属镁和单质溴的主要步骤如图所示:
①试剂1属于氧化物,若从原料来源及经济效益角度考虑,最好选用__________________________(填化学式)。
②将溴蒸气通入二氧化硫的水溶液中,其离子方程式为__________________________。
③工业上每获得,需要消耗的体积最少为__________________________L(标准状况下)。
④该流程中用无水氯化镁制备金属镁的化学方程式为__________________________。
三、解答题
11.某研究性学习小组设计并进行了如图实验:
回答下列问题。
(1)步骤①的实验操作名称是__________________________。
(2)现有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品。完成该实验尚缺少的玻璃仪器是__________________________。
(3)步骤③中能选用从碘水中萃取碘的原因是_______(填字母)。
A.与水不互溶 B.的密度比水大
C.不易燃烧,可作灭火剂 D.碘在中的溶解度比在水中大很多
(4)步骤②中反应的离子方程式是__________________________。
(5)请设计一种简单的实验方案,检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘:__________________________。
12.苦卤是从海水中提取碘的主要原料之一,用高分子吸附树脂提取卤水中的碘(主要以I-形式存在)的工艺流程如下:
资料:通常情况下,卤水呈碱性。
(1)②反应的离子方程式:__________________________。
(2)③的目的:__________________________。
(3)经①和④所得溶液中,c(I-):①__________________________④(填“<”,“>”或“=”)。
(4)④主要发生的反应的离子方程式:__________________________。
(5)⑤中n(氧化剂)∶n(还原剂) =__________________________。
13.海洋中蕴含着丰富的资源,海水中Br-的含量约为67mg/L,海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,以碘离子的形式存在。
Ⅰ.为研究海水提溴工艺,设计了如下实验流程:
(1)实验中,通入热空气吹出Br2,利用了溴的__________________________性。
(2)操作x为__________________________。
(3)流程中SO2被氧化生成SO,实验室检验SO的方法为__________________________。
Ⅱ.实验室里从海带中提取碘的流程如图:
(4)写出步骤④中主要反应的离子方程式:__________________________。
(5)流程中后期处理用反萃取法:
①上述操作1的反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为__________________________。
②操作2使用的玻璃仪器为__________________________ 。
③反萃取流程中可循环利用的物质是__________________________。
14.海水是巨大的资源宝库,可以进行综合利用。从海水中提取淡水、NaCl和溴的过程如下:
(1)步骤Ⅰ获得的化学反应的离子方程式为__________________________。写出的电子式:__________________________。
(2)步骤Ⅱ用水溶液吸收,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的,其反应的化学方程式为__________________________。在该反应中,氧化剂是__________________________(填化学式);若反应中生成2mol HBr,则消耗__________________________mol 。
(3)根据上述反应可判断出、、三种物质氧化性由强到弱的顺序是__________________________。
15.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,主要以碘化物形式存在。有一化学课外小组用海带为原料制取少量碘单质,他们将海带灼烧成灰,用水浸泡一段时间(让碘化物充分溶解在水中),得到海带灰悬浊液,然后按以下实验流程提取单质碘:
(1)过程①实验操作名称:__________________________。
(2)操作②中发生的离子方程式:__________________________。
(3)操作③中萃取所用的有机试剂可以是__________________________ (填序号)
A.四氯化碳 B.乙醇
(4)操作过程③可以分解为如下几步:
A.检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液;
B.把50 mL碘水和15 mL有机溶剂(你所选的)加入分液漏斗中,并盖好玻璃塞;
C.倒转漏斗用力振荡,并不时旋开活塞放气,最后关闭活塞,把分液漏斗放正;
D.把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中;
E.静置、分层。
F.将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准;
G.旋开活塞,用烧杯接收下层溶液;
H.从分液漏斗上口倒出上层液体;
①上述F步操作的目的是__________________________。
②最后碘的有机溶液是通过漏斗__________________________获得(填“上口”或“下口”)。
(5)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液,还需要经过蒸馏,观察如图所示实验装置,指出其3点错误的其中一个错误:__________________________。
(6)进行上述蒸馏操作时,使用水浴的优点是__________________________,最后晶态碘在__________________________里聚集获得。
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专题07 溴和碘的提取
考点01 卤素单质的物理及化学性质
考点02 溴和碘的提取
考点03 卤素离子的检验
▉考点01 卤素单质的性质
卤素性质的相似性与递变性
1.卤族元素原子结构特点及性质通性
F原子 Cl原子 Br原子 I原子
(1)卤族元素在周期表中处于第 ⅦA族;
(2)最外层电子数均为 7 ,是典型的非金属元素;
(3)单质均为 双 原子 非极性 分子(极性或非极性),具有强的 氧化 性(I2除外)但氧化性依次减弱,其阴离子的还原性依次增强;
(4)主要化合价均为-1价,最高正价为 +7 价( F 除外);
(5)均能形成气态氢化物,其稳定性依次减弱。水溶液酸性依次增强;(HX)
(6)最高价氧化物的水化物(HRO4)为酸(F除外),酸性依次减弱,HClO4为最强酸。
2.卤素单质在物理性质上的主要差异及递变规律
性质
F2
Cl2
Br2
I2
状态
气态
气态
液态
固态
颜色
淡黄绿色
黄绿色
深红棕色
紫黑色
溶解性
与水反应
溶解性依次减弱
熔沸点
依次升高(卤素的单质都是双原子分子。在固态时都是分子晶体,它们的熔沸点都决定于分子间作用力,而与分子内的化学键无关。组成与结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高。)
3.卤族元素在化学性质上的递变性
性质
递变规律
非金属性
与 氢气 化合的难易程度
越来越难(冷暗处—强光—加热到500℃以上—不断加热)
氢化物 的稳定性
依次减弱
最高价氧化物对应水化物的 酸性
依次减弱
单质的氧化性
单质之间的置换(写出相关的离子方程式)
结论: 单质氧化性依次减弱
离子方程式:
① Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
② Br2+2I-=2Br-+I2
③ Cl2+2I-=2Cl-+I2
与变价金属反应
化学方程式
Cl2
Br2
I2
Fe
2Fe+3Cl2 2FeCl3
2Fe+3Br22FeBr3
Fe+I2 FeI2
Cu
Cu+ X2CuX2(X2是F2 、Cl2 、Br2)
2Cu+I22CuI
X—的还原性
阴离子的还原性依次增强
5.卤素的特性
(1)F
①化合价:仅有__-1__、___0 ,没有正价和含氧酸。
②F2不能置换出氯、溴、碘: 氟与水剧烈反应放出氧气:2F2+2H2O→4HF+O2↑,在水中不存在。不能在水中置换其他卤素单质 。
③F2可与某些稀有气体反应
④F2、HF均腐蚀玻璃: 2F2+SiO2→SiF4+O2 4HF+SiO2→SiF4↑+2H2O
⑤在HX酸中唯有HF是__弱酸___
⑥在AgX中唯有AgF易溶于水;CaF2难溶于水,可用于制备HF。
(2)Br
Br2是常温下唯一呈 液态 的非金属单质,是_深红棕__色液体,易挥发,蒸气有毒。保存液溴采用 水封 法,瓶塞不能用 橡胶__塞。
①因萃取而褪色:苯、CCl4与溴水混合后,水层几乎为无色
②因歧化而褪色:溴水中加入强碱,发生歧化反应(Br2Br-+BrO-或BrO3-),橙色褪去
③因被还原而褪色:镁粉、锌粉、H2S、SO2、SO32-、Fe2+、I-、等能将Br2还原为Br-,使溴水褪色
④因沉淀而褪色:溴水中加入AgNO3溶液,生成浅黄色沉淀AgBr,溴水褪色
⑤因加成而褪色:含碳碳双键、碳碳三键的有机物发生加成褪色
⑥因取代而褪色:酚类与溴水反应,酚羟基邻对位上的氢原子被溴原子取代而使溴水褪色
(3)I
①I2易 升华 ,常利用该性质来分离提纯碘。
②I2单质易 溶于有机溶剂 ,淀粉遇I2变蓝,可利用该特性鉴定I2的存在。
③AgI可用与人工降雨,碘盐(加 KIO3 )可防止甲状腺肿。
④I2与Fe反应时,生成 FeI2 ,其他卤素单质与Fe反应时均得到Fe3+,说明:氧化性 Cl2﹥Br2﹥Fe3+﹥I2 ,还原性 I-﹥Fe2+﹥Br-﹥Cl-
(4)Cl
HClO4是常见含氧酸中最强酸,HClO是氯的含氧酸中氧化性最强的酸。
6.卤素及其化合物的用途
卤素的化学性质非常活泼,能跟很多单质、化合物发生化学反应,因此,卤化物非常多。卤素及其化合物由于具有众多特性,用途非常广泛。如氯化银、溴化银、碘化银具有感光性,见光后会发生如下反应:
2AgCl2Ag+C12 2AgBr2Ag+Br2 2AgI2Ag+I2
利用这种性质,卤化银常用来制作胶卷和感光纸等,常用的变色镜里也含有卤化银,碘化银则常用于人工降雨、人工降雪
AgF
AgCl
AgBr
AgI
颜色
无色
白色
浅黄色
黄色
溶解性
易溶
既不溶于水,也不溶于稀硝酸(溶解度渐小)
制法
————
Ag++X—==AgX↓
化学性质
无感光性
2AgX Ag+X2(感光性渐强)
用途
————
胶卷、相纸
人工降雨
▉考点02 溴和碘的提取
1.萃取:利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中(常用于分离提纯)。
萃取剂
颜色
氯水(浅黄绿色—黄绿色)
溴水(黄—橙色)
碘水(深黄—褐色)
汽油或苯
水层__下层_(上层或下层,下同)
变浅-褪色
变浅-褪色
变浅-褪色
有机层_上层___
黄绿色
橙—橙红色
淡紫—紫红色
CCl4
水层_上层___
变浅-褪色
变浅-褪色
变浅-褪色
有机层_下层
黄绿色
橙—橙红色
紫—深紫色
萃取剂的选择:两种溶剂不发生反应,且互不相溶(酒精+水不行);溶质在萃取剂中溶解度较大;溶质和萃取剂不发生反应(裂化汽油/植物油+ Br2)
如:溴苯(溴):氢氧化钠溶液/分液
碘水中提取碘:苯/四氯化碳/直馏汽油,然后分液,有机层进行低温蒸馏。
如何从碘的四氯化碳溶液中提取碘单质---反萃取法:
①在碘的四氯化碳溶液中逐滴加入适量40%NaOH溶液,边加边振荡,直至四氯化碳层不显红色为止。碘单质反应生成I-和IO3-进入水中。
(方程式为3I2+6OH- = 5I-+ IO3-+3H2O)
②分液,将水层转移入小烧杯中,并滴加45%的硫酸酸化,可重新生成碘单质。由于碘单质在水中的溶解度很小,可沉淀析出。
(方程式为5I-+ IO3-+ 6H+ =3I2+3H2O)
③过滤,得到碘单质晶体。(常温下,碘的溶解度为0.02g/100g水)。
2.分液——物质分离的一种方法
3.溴和碘的提取
从海水中提取溴和碘的方式与氯不同:从提取氯化钠后所得的母液中提取溴,从海水中富含碘元素的植物中提取碘。
(1)从海水中提取溴的过程
原理:将Br-氧化为Br2
三个步骤:浓缩、氧化、提取
溴微溶于水,步骤⑦中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。分离仪器的名称是 分液漏斗,分离时液溴从分离器的下口 排出。
(2)从海带中提取碘的过程
碘是非金属元素。但是,碘在海水中含量太低,仅有0.06g/L目前还不能直接从海水中提取碘。海洋植物,如海带、马尾藻等有吸附碘离子的特殊能力,它们能把海水中的碘富集到是海水中的10万倍以上。所以通常从海带或马尾藻中提取碘。
▉考点03 卤素离子的检验
1. 沉淀法
试剂
现象
结论及离子方程式
取样,先加入稀硝酸。再加入硝酸银溶液,观察现象。
生成白色沉淀
有Cl-:Ag++Cl-=AgCl↓
生成浅黄色沉淀
有Br-:Ag++Br-=AgBr↓
生成黄色沉淀
有I-:Ag++I-=AgI↓
2. 氧化还原法
试剂
现象
结论及解释(用化学方程式表示)
Br-
氯水+CCl4
与新制的氯水反应生成橙色溶液,再滴加四氯化碳溶液分层,下层显橙红色
Cl2+Br-=2Cl-+Br2
I-
氯水+CCl4
与新制的氯水反应生成黄色溶液,再滴加四氯化碳溶液分层,下层显紫色
Cl2+I-=2Cl-+I2
氯水加淀粉溶液
与氯水反应生成黄色溶液,使淀粉溶液变蓝
Cl2+I-=2Cl-+I2
1.工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下:
下列说法错误的是
A.海水中经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集
B.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节
C.“吸收塔”内发生反应的离子方程式为
D.“吹出塔”内热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质
【答案】C
【分析】由流程可知,酸化的海水中通入氯气发生:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2,吹出塔中通入热空气吹出溴单质,在吸收塔中用二氧化硫和水吸收发生:SO2+Br2+2H2O=4H++SO+2Br-,再通入氯气和水蒸气,发生Cl2+2Br-=2Cl-+Br2,达到富集溴的目的,冷凝蒸馏分离出产品(液溴)。
【解析】A.海水中经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集,A正确;
B.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节,B正确;
C.“吸收塔”内发生反应的离子方程式为,C错误;
D.溴易挥发,所以热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质,D正确;
故选C。
2.下列实验装置能达到相关实验目的的是
目的
制取Cl2
分离I2和KCl固体
装置
A
B
目的
制备Fe(OH3)胶体
除去苯中的水
装置
C
D
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.实验室用MnO2和浓盐酸共热的方法来制取Cl2,图中缺少加热装置无法实现其目的,A不符合题意;
B.I2易升华,KCl热稳定性较好,且与I2不反应,能够用图示装置分离I2和KCl,B符合题意;
C.FeCl3溶液与NaOH溶液反应生成Fe(OH)3沉淀,不能制备Fe(OH)3胶体,C不符合题意;
D.苯和水为互不相溶的两种液体,应用分液操作来分离而不能用过滤操作来分离,D不符合题意;
故选B。
3.化学实验安全至关重要,实验中对试剂和仪器的使用都有严格的规定,下列关于试剂使用和存放、仪器操作的说法错误的是
A.固体试剂一般存放于广口瓶中
B.容量瓶、滴定管、分液漏斗在使用之前要检查是否漏液
C.实验中未用完的金属钠、白磷不能放回原试剂瓶
D.实验室中通常将液溴放在细口瓶中水封后密封保存
【答案】C
【解析】A.固体试剂为了便于取放,一般存放于广口瓶中,A正确;
B.容量瓶、滴定管、分液漏斗若存在漏液问题,会使实验出现误差,则使用之前要检查是否漏液,B正确;
C.为了实验安全,实验中未用完的金属钠、白磷,需放回原试剂瓶中,C错误;
D.液溴易挥发,故通常将液溴放在细口瓶中水封后密封保存,D正确;
故选C。
4.海带中含有碘元素,从海带中提取碘的实验过程如图所示:
下列说法正确的是
A.海带中碘元素以I2形式存在
B.操作①可除去海带中的有机物
C.操作③为过滤,操作⑥为萃取
D.操作⑤用到的玻璃仪器有普通漏斗
【答案】B
【解析】A.海带中的碘元素主要以碘离子的形式存在,故A错误;
B.操作①灼烧可除去海带中的有机物,有利于碘离子的溶解,故B正确;
C.操作③为过滤,操作⑥为蒸馏,故C错误;
D.操作⑤用到的玻璃仪器有分液漏斗、玻璃棒和烧杯,故D错误;
故选择B选项。
5.碘酸钙是一种新型食品添加剂。一种制备流程如下:
已知:易溶于水,不溶于有机溶剂;不溶于乙醇,在水中溶解度随温度升高而增大。
下列叙述错误的是
A.“氧化”中生成至少需要
B.完成“操作X”需要分液漏斗、烧杯、铁架台
C.“冰水浴”的作用是提高产率
D.用淀粉试纸可检验“合成”母液中的
【答案】D
【分析】通入氯气和水将I2氧化为,经过分液操作分离出溶液,加入KOH反应生成KIO3,加入氯化钙溶液在冰水浴中生成;
【解析】A.“氧化”中发生的反应为,如果没有副反应且反应物不损失,生成至少需要,即1mol×71g/mol=,A项正确;
B.不溶于四氯化碳,液体分层,操作X为分液,需要分液漏斗、烧杯和铁架台,B项正确;
C.“冰水浴”降低溶液温度,减小碘酸钙的溶解度,尽可能多析出碘酸钙晶体,提高产率,C项正确;
D.KI和在碱性溶液中不反应,在酸性条件下发生反应:,需用醋酸、KI-淀粉试纸检验母液中的碘酸钙,D项错误;
故选D。
6.海水资源的开发利用部分过程如图所示。
下列说法错误的是
A.“电解”时,发生了氧化还原反应
B.海水晒盐前,需将海水中的、和等杂质离子除去
C.设计步骤①②③的目的是富集溴元素
D.“还原吸收”时,发生反应的离子方程式为
【答案】B
【分析】由流程可知,海水通过“精制”得到NaCl溶液,再电解其溶液得到Cl2;母液中含有溴化钠,通入氯气将溴离子氧化为溴单质,得到低浓度的溴单质,通入热空气吹出溴单质,用二氧化硫水溶液吸收得到含HBr的溶液,再次通入氯气将溴离子氧化为溴单质,达到富集溴元素的目的,据此解答。
【解析】A.“电解”时发生反应:,Cl元素化合价升高,H元素化合价降低,发生了氧化还原反应,A正确;
B.粗盐提纯时,才需要将、和等杂质离子除去,B错误;
C.根据分析可知,设计步骤①②③的目的是富集溴元素,C正确;
D.“还原吸收”时,SO2和Br2、H2O反应生成H2SO4和HBr,发生反应的离子方程式为,D正确;
故选B。
7.海带提碘流程如下:
上述过程中用到的玻璃仪器有
①酒精灯②烧杯③坩埚④分液漏斗⑤250 mL容量瓶⑥玻璃棒⑦漏斗⑧蒸发皿
A.①②④⑥⑦ B.①②③④⑤⑦ C.①②④⑥⑦⑧ D.①②③④⑥⑦
【答案】A
【解析】灼烧用到的仪器为酒精灯、坩埚、泥三角、三脚架、玻璃棒等;过滤需要烧杯、玻璃棒、漏斗;萃取分液及反萃取需要分液漏斗和烧杯;坩埚、泥三角、三脚架都不是玻璃仪器,故用到的玻璃仪器有①②④⑥⑦;故答案为:A。
8.海水中蕴藏的元素高达80多种,是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源的综合利用的示意图,下列说法正确的是
A.由晶体得到无水需要在空气中加热
B.电解熔融氯化镁所得的镁蒸气可在的环境里冷却为固体镁
C.上述转化过程中,有分解反应、置换反应和复分解反应,并涉及四个氧化还原反应
D.在吸收塔中被溶液还原,在蒸馏塔中被硫酸氧化,实现了的富集
【答案】C
【分析】综合利用海水的目的,一方面制得工业溴,另一方面制得金属镁。首先将海水与石灰乳反应,将海水中的Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,然后过滤、盐酸溶解、蒸发结晶获得,在HCl气流中加热去除结晶水,然后熔融电解得Mg;滤液中通入Cl2,生成的Br2用热空气吹出后,用Na2CO3溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3等,加入硫酸酸化,NaBr、NaBrO3再转化为Br2,蒸馏便可获得工业溴。
【解析】A.由晶体得到无水时,为防止Mg2+水解,应在HCl气流中加热,A不正确;
B.镁蒸汽与氮气可发生反应,因此不能将镁在氮气环境中冷却,B不正确;
C.上述转化过程中,有分解反应(MgCl2熔融电解)、置换反应(Cl2与NaBr反应)和复分解反应(沉淀Mg2+、盐酸溶解Mg(OH)2等),并涉及四个氧化还原反应(Cl2与NaBr反应、Na2CO3吸收Br2、加入硫酸时NaBr、NaBrO3发生的归中反应、电解熔融MgCl2),C正确;
D.在吸收塔中,Br2在Na2CO3溶液中发生歧化反应,在蒸馏塔中,NaBr、NaBrO3在硫酸提供的酸性溶液中发生归中反应,并实现了Br2的富集,D不正确;
故选:C。
9.海藻中含碘元素。从海藻中提取碘的实验过程如图所示。关于该实验的说法正确的是
A.①灼烧海藻用到的仪器是酒精灯,蒸发皿,玻璃棒
B.取少量含碘离子的溶液加入淀粉,溶液变蓝
C.换成硫酸和过氧化氢,更符合绿色化学
D.③用萃取后,得到上层为紫色的含碘有机溶液
【答案】C
【分析】晒干的海藻在坩埚中灼烧得到海藻灰,浸泡后得到悬浊液,过滤得到含有碘离子的溶液,通入适量的Cl2得到含碘水溶液,用有机溶剂萃取得到含碘有机溶液,再经过后期处理得到晶体碘;
【解析】A.①灼烧海藻应该在坩埚中进行,用到的仪器有:三脚架、瓷坩埚、泥三角、酒精灯、坩埚钳等,故A错误;
B.碘离子的溶液不能使淀粉变蓝,单质碘能使淀粉溶液变蓝,故B错误;
C.换成硫酸和过氧化氢,过氧化氢无毒,还原产物是水,更符合绿色化学,故C正确;
D.的密度比水大,③用萃取后,得到下层为紫色的含碘有机溶液,故D错误;
答案选C。
二、填空题
10.海洋中蕴藏着丰富的资源,具有为人类提供食物、医药和能源的巨大潜力。回答下列问题:
(1)海水淡化的方法有 、反渗透法和电渗析法等。
(2)我国的南海海域蕴藏丰富的“可燃冰”,它被认为是21世纪的高效清洁能源,其主要成分是 水合物。
(3)海水晒盐得到的粗盐中含有、、等杂质。要除去这些杂质离子得到精盐水,可依次加入过量的NaOH溶液、溶液、溶液、盐酸,其中溶液的作用是 。
(4)一种从海水中提取金属镁和单质溴的主要步骤如图所示:
①试剂1属于氧化物,若从原料来源及经济效益角度考虑,最好选用 (填化学式)。
②将溴蒸气通入二氧化硫的水溶液中,其离子方程式为 。
③工业上每获得,需要消耗的体积最少为 L(标准状况下)。
④该流程中用无水氯化镁制备金属镁的化学方程式为 。
【答案】(1)蒸馏法
(2)天然气(或甲烷、)
(3)除去和(或除去和)
(4) CaO 44.8
【分析】由流程图可知,向海水中加入氧化物使Mg2+沉淀,该氧化物要溶于水呈碱性,且原料成本低,故该氧化物为氧化钙(生石灰),过滤分离,向滤渣中再加入盐酸,形成氯化镁,把水分蒸干得到无水氯化镁,再进行电解得到Mg;向海水第一次过滤得到的滤液中加入稀硫酸和氯气,可以把海水中含有的Br-氧化呈Br2,再利用热空气吹出溴气,通入二氧化硫水溶液中使溴单质生溴化氢,最后再通入氯气生成溴单质;
【解析】(1)海水淡化的方法有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等;
(2)可燃冰的主要成分是甲烷;
(3)依次加入氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠溶液,氢氧化钠可以使Mg2+沉淀,氯化钡可以使沉淀,碳酸钠溶液可以使Ca2+沉淀;
(4)①生石灰属于碱性氧化物,溶于水可以使Mg2+沉淀,且原料成本低廉;
②将溴蒸气通入二氧化硫水溶液中,生成溴化氢和硫酸,其离子方程式为;
③因为溴离子要经过二次氧化,因此工业上每获得,需要消耗氯气最少为2mol,标准状况下的体积为44.8L;
④无水氯化镁经过电解生成单质Mg,其化学方程式为。
三、解答题
11.某研究性学习小组设计并进行了如图实验:
回答下列问题。
(1)步骤①的实验操作名称是 。
(2)现有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品。完成该实验尚缺少的玻璃仪器是 。
(3)步骤③中能选用从碘水中萃取碘的原因是_______(填字母)。
A.与水不互溶 B.的密度比水大
C.不易燃烧,可作灭火剂 D.碘在中的溶解度比在水中大很多
(4)步骤②中反应的离子方程式是 。
(5)请设计一种简单的实验方案,检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘: 。
【答案】(1)过滤
(2)漏斗、分液漏斗
(3)AD
(4)Cl2+2I-═I2+2Cl-
(5)取少量待测液于试管中,滴加淀粉溶液,若溶液变蓝色,说明水溶液中存在I2,否则水溶液中无I2
【分析】海带晒干灼烧得海带灰,海带灰加水浸泡、过滤得到含有碘离子的溶液,往其中通入适量氯气置换出碘,得到碘的水溶液,加萃取剂萃取得到含碘的有机溶液,经处理可得到碘;
【解析】(1)步骤①分离固体和液体,则实验操作名称为过滤;
(2)过滤要用到漏斗(主要材质玻璃)、烧杯、玻璃棒、铁架台(含铁圈)、滤纸等;分液需要用到分液漏斗、烧杯、玻璃棒等,故完成该实验尚缺少的玻璃仪器是:漏斗、分液漏斗;
(3)萃取的基本原则两种溶剂互不相溶,且溶质在一种溶剂中的溶解度比在另一种大的多。
A.CCl4与水不互溶,符合萃取分液溶剂要求,故A选;
B.CCl4的密度比水大不是萃取的原因,故B不选;
C.CCl4不易燃烧,可作灭火剂,与萃取分液实验操作无关,故C不选;
D.碘在CCl4中的溶解度比在水中大很多,加入四氯化碳碘单质会进入四氯化碳层,分液后蒸馏得到碘单质,故D选;
故答案为:AD;
(4)氯气可将含碘离子的溶液氧化为碘单质,反应的离子方程式为:Cl2+2I-═I2+2Cl-;
(5)根据淀粉遇碘变蓝色检验碘单质的存在,实验操作为取少量提取碘后的水溶液于试管中,加入几滴淀粉试液,观察是否出现蓝色,如果变蓝,说明含有单质碘,否则水溶液中无I2。
12.苦卤是从海水中提取碘的主要原料之一,用高分子吸附树脂提取卤水中的碘(主要以I-形式存在)的工艺流程如下:
资料:通常情况下,卤水呈碱性。
(1)②反应的离子方程式: 。
(2)③的目的: 。
(3)经①和④所得溶液中,c(I-):① ④(填“<”,“>”或“=”)。
(4)④主要发生的反应的离子方程式: 。
(5)⑤中n(氧化剂)∶n(还原剂) = 。
【答案】(1)Cl2 + 2I-= 2Cl-+ I2
(2)富集碘元素,使碘与卤水分离
(3)<
(4)I2 + SO+ H2O =SO+2I-+2H+
(5)1∶6
【分析】卤水中含碘离子,酸化后通入氯气可氧化碘离子生成碘单质,高分子吸附树脂吸附碘单质,然后碘与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成碘离子和硫酸钠,反应为I2+Na2SO3+H2O=2HI+Na2SO4,氧化时氯酸钾可氧化碘离子生成碘单质,离子反应为6I-+ +6H+=3I2+Cl-+3H2O,升华可得到碘产品,据此分析解答。
【解析】(1)据分析,②反应的离子方程式为: Cl2 + 2I-= 2Cl-+ I2;
(2)高分子吸附树脂从含碘溶液中吸附了碘单质,则③的目的是:富集碘元素,使碘与卤水分离;
(3)流程中①和④所得溶液中,碘离子的物质的量相同,为碘富集过程,浓度增大,则经①和④所得溶液中,c(I-):①<④;
(4)据分析,④主要发生的反应的离子方程式为: I2 ++ H2O =+2I-+2H+;
(5)⑤的反应为6I-+ +6H+=3I2+Cl-+3H2O, I-为还原剂, 为氧化剂,则n(氧化剂)∶n(还原剂) =1∶6。
13.海洋中蕴含着丰富的资源,海水中Br-的含量约为67mg/L,海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,以碘离子的形式存在。
Ⅰ.为研究海水提溴工艺,设计了如下实验流程:
(1)实验中,通入热空气吹出Br2,利用了溴的 性。
(2)操作x为 。
(3)流程中SO2被氧化生成SO,实验室检验SO的方法为 。
Ⅱ.实验室里从海带中提取碘的流程如图:
(4)写出步骤④中主要反应的离子方程式: 。
(5)流程中后期处理用反萃取法:
①上述操作1的反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 。
②操作2使用的玻璃仪器为 。
③反萃取流程中可循环利用的物质是 。
【答案】(1)挥发性
(2)蒸馏
(3)取少量溶液于试管中,滴加几滴(盐酸酸化的)BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则说明有SO
(4)H2O2+2I-+2H+=2H2O+I2
(5) 1:5 烧杯、漏斗、玻璃棒 CCl4
【分析】Ⅰ.苦卤先加硫酸酸化,再通入氯气将溴离子氧化为溴单质,然后利用溴单质挥发性,用热空气将其吹出,吹出的溴单质用二氧化硫水溶液吸收,吸收液再通入氯气氧化溴离子生成溴单质,再通过蒸馏得到液溴;
Ⅱ.灼烧海藻灰要在坩埚中进行,海藻灰浸泡后过滤得到含碘离子的溶液,通入氯气氧化生成碘单质,萃取分液得到含碘的有机溶液,经过提纯得到碘单质,据此分析答题。
【解析】(1)通入热空气吹出Br2,利用了溴易挥发的性质,故答案为:挥发性;
(2)含溴混合物经过蒸馏得到液溴,故答案为:蒸馏;
(3)实验室检验硫酸根离子的操作为:取少量溶液于试管中,滴加几滴(盐酸酸化的)BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则说明有硫酸根离子,故答案为:取少量溶液于试管中,滴加几滴(盐酸酸化的)BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则说明有硫酸根离子;
(4)写出步骤④为含碘离子的溶液、过氧化氢和稀硫酸反应生成碘单质,反应的离子方程式:H2O2+2I-+2H+=2H2O+I2,故答案为:H2O2+2I-+2H+=2H2O+I2;
(5)①碘单质既是氧化剂,又是还原剂,碘单质化合价升高生成氧化产物NaIO3部分为还原剂,碘单质化合价降低生成还原产物NaI部分作氧化剂,故还原剂比氧化剂的比值为1:5,故答案为:1:5;
②操作2为过滤,使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;
③反萃取流程中可循环利用的物质是四氯化碳,故答案为:CCl4。
14.海水是巨大的资源宝库,可以进行综合利用。从海水中提取淡水、NaCl和溴的过程如下:
(1)步骤Ⅰ获得的化学反应的离子方程式为 。写出的电子式: 。
(2)步骤Ⅱ用水溶液吸收,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的,其反应的化学方程式为 。在该反应中,氧化剂是 (填化学式);若反应中生成2mol HBr,则消耗 mol 。
(3)根据上述反应可判断出、、三种物质氧化性由强到弱的顺序是 。
【答案】(1)
(2) 1
(3)
【分析】海水淡化可得到NaCl,电解熔融的NaCl可得到Na和,利用生成的氧化浓缩海水中的得到,通入热空气吹出Br2,用SO2水溶液吸收Br2得到含有Br-的溶液,再加入适量的将氧化为。
【解析】(1)
步骤Ⅰ中,海水淡化可得到NaCl,电解熔融的NaCl可得到Na和,利用生成的氧化浓缩海水中的得到,发生的离子反应为;的电子式为;
(2)步骤Ⅱ用水溶液吸收,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的,其反应的化学方程式为,该反应中溴元素化合价降低,氧化剂为,硫元素化合价升高,还原剂为,由反应的化学方程式可知,反应中每生成,消耗;
(3)氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,通过上述过程中的反应可判断出三种物质的氧化性由强到弱的顺序为。
15.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,主要以碘化物形式存在。有一化学课外小组用海带为原料制取少量碘单质,他们将海带灼烧成灰,用水浸泡一段时间(让碘化物充分溶解在水中),得到海带灰悬浊液,然后按以下实验流程提取单质碘:
(1)过程①实验操作名称: 。
(2)操作②中发生的离子方程式: 。
(3)操作③中萃取所用的有机试剂可以是 (填序号)
A.四氯化碳 B.乙醇
(4)操作过程③可以分解为如下几步:
A.检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液;
B.把50 mL碘水和15 mL有机溶剂(你所选的)加入分液漏斗中,并盖好玻璃塞;
C.倒转漏斗用力振荡,并不时旋开活塞放气,最后关闭活塞,把分液漏斗放正;
D.把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中;
E.静置、分层。
F.将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准;
G.旋开活塞,用烧杯接收下层溶液;
H.从分液漏斗上口倒出上层液体;
①上述F步操作的目的是 。
②最后碘的有机溶液是通过漏斗 获得(填“上口”或“下口”)。
(5)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液,还需要经过蒸馏,观察如图所示实验装置,指出其3点错误的其中一个错误: 。
(6)进行上述蒸馏操作时,使用水浴的优点是 ,最后晶态碘在 里聚集获得。
【答案】(1)过滤
(2)
(3)A
(4) 平衡压强,便于液体顺利下滴 下口
(5)未垫石棉网加热,应垫石棉网加热或温度计水银球插到了液面下,应该在支管口附近的位置或冷却水方向反了,应该是下口进上口出
(6) 受热均匀易控温 蒸馏烧瓶
【分析】以海带为原料获得少量碘单质:将海带在坩埚中灼烧得到海带灰,将海带灰浸泡得到海带灰悬浊液,然后采用过滤的方法将残渣和溶液分离,得到含有I-的溶液,向水溶液中通入足量Cl2,发生反应为2I-+Cl2=2Cl-+I2,向含有碘单质的溶液中加入萃取剂四氯化碳萃取蒸馏得到碘单质。
【解析】(1)据分析可知,过程①实验操作名称为过滤。
(2)据分析可知,操作②中发生的离子方程式为2I-+Cl2=2Cl-+I2。
(3)萃取剂不溶于水且溶解碘的能力远大于水,而乙醇与水互溶,只有四氯化碳符合,故选A。
(4)①上述F步操作的目的是平衡压强,便于液体顺利下滴。
②四氯化碳的密度比水的密度大,分层后有机层在下层,则最后碘的有机溶液是通过漏斗下口获得。
(5)由图可知,错误及改正为未垫石棉网加热,应垫石棉网加热,温度计水银球插到了液面下,应该在支管口附近的位置,冷却水方向反了,应该是下口进上口出。
(6)进行上述蒸馏操作时,使用水浴的原因是易控制温度,使蒸馏烧瓶内液体受热均匀,沸点低的先蒸馏出来,最后晶态碘在蒸馏烧瓶里聚集。
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