第1章 微项目 海带提碘与海水提溴（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（鲁科版2019，鲁琼）

微项目　海带提碘与海水提溴 ——体验元素性质递变规律的实际应用 [核心素养发展目标]　1.以海带提碘和海水提溴为例，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。2.以海带提碘和海水提溴为例，形成物质富集、分离、提取的基本思路，体会绿色化学观念在生产实际中的应用。 项目活动1　海带提碘 1．碘单质的物理性质 常温、常压下，碘单质是紫黑色固体，密度比水大，微溶于水，易溶于有机溶剂，易升华。 2．从海带中提取碘的原理 在实验室里，从海带中提取碘单质包括灼烧、浸取、过滤、氧化和萃取五个步骤，其中将I－氧化为碘单质是提取的关键步骤。 ①若选取氯水，离子方程式：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。 ②若选取溴水，离子方程式：2I－＋Br2===I2＋2Br－。 ③若选取H2O2酸性溶液，离子方程式：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。 3．从海带中提取碘的实验流程 4．萃取与分液的操作及注意事项 (1)萃取是利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同，用一种溶剂将其从原溶剂中提取出来的方法。加入的溶剂称为萃取剂。 (2)分液是利用分液漏斗把互不相溶的两种液体分开的操作。分液操作一般与萃取结合使用。 (3)萃取与分液操作(以CCl4萃取碘水中的碘为例) 指出各步骤名称：①________、②________、③________、④________。 答案　①加萃取剂　②振荡萃取　③静置分层　④分液 注意事项　①振荡时，要不时的旋开旋塞放气，以防止分液漏斗内压强过大引起危险。 ②分液时，要将漏斗下端管口紧贴烧杯内壁，使液体顺利流下，防止液体飞溅。 ③下层液体要从下口放出，上层液体要从上口倒出。 思考　将富集在有机溶剂中的物质利用化学方法重新富集在水中的方法即为反萃取法，利用反萃取法从碘的四氯化碳溶液中提取碘。 (1)涉及反应的离子方程式 ①碘单质与浓氢氧化钠溶液的反应：3I2＋6OH－===5I－＋IO＋3H2O。 ②加入45%的H2SO4溶液时发生的反应：5I－＋IO＋6H＋===3I2＋3H2O。 (2)提取流程中的操作名称和主要仪器 ①：分液，分液漏斗、烧杯。 ②：过滤，漏斗、玻璃棒和烧杯。 1．判断正误 (1)萃取碘水中的碘单质，可以用酒精作萃取剂(　　) (2)用CCl4萃取碘水中的碘，下层呈紫色(　　) (3)分液漏斗使用前需洗涤并检漏(　　) (4)从海带中提取碘时，将干海带放入蒸发皿中灼烧(　　) (5)碘单质中混有NaCl或NH4Cl固体，均可用升华法提纯(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)× 2．(2022·江苏常州高一检测)关于萃取与分液，下列说法正确的是(　　) A．可用四氯化碳萃取碘酒中的碘单质 B．分液过程中放出下层液体时，应打开上方的玻璃塞，并使下端管口紧贴烧杯内壁 C．分液时，下层液体全部流出后，换另一个烧杯，将上层液体继续放出 D．分液漏斗在使用前需检查玻璃塞和旋塞处是否漏水 答案　BD 解析　碘、酒精与四氯化碳混溶，液体不分层，所以不能用四氯化碳萃取碘酒中的碘单质，故A项错误；分液过程中放出下层液体时，应打开上方的玻璃塞，以使分液漏斗内外压强相等，使液体顺利流出，且使下端管口紧贴烧杯内壁，防止液体飞溅，故B项正确；分液时，下层液体从下端放出，上层液体应从上口倒入另一个烧杯中，故C项错误；分液漏斗在使用前应检查玻璃塞和旋塞处是否漏水，故D项正确。 3．实验室海带提碘的实验中不涉及的操作是(　　) A．灼烧 B．溶解 C．过滤 D．蒸发 答案　D 4．(2023·济南高一期中)海洋植物中富含一种人体必需的微量元素——碘。实验室模拟从海带中提取碘单质的流程图如下： (1)提碘的原料一般选择海带或海藻，是因为_________________________________________。 (2)在实验室里把有机碘化物转化为碘离子往往需要灼烧操作，灼烧海带需要在_____中进行。 (3)若从绿色化学角度考虑，①处选Cl2不好的原因是__________________________________。 (4)操作Ⅰ中，实验室可用如图仪器将I2富集到有机溶液X，该步操作的名称为________；如图中所选用的有机溶剂可以是________(填字母)。 a．酒精 b．醋酸 c．四氯化碳 d．苯 (5)操作Ⅰ中具体实验步骤： A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中； B．检验分液漏斗旋塞和上口的瓶塞是否漏液； C．把20 mL碘水与5 mL四氯化碳加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞； D．倒转漏斗振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正； E．旋开活塞，用烧杯接收下层溶液； F．将分液漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔； G．从分液漏斗上口倒出上层溶液； H．静止、分层。 实验步骤的正确顺序为_______→_______→_______→A→H→_______→_______→_______。 (6)为寻找氯水的替代品，某同学设计了如下实验来证明H2O2能否代替氯水。实验操作：将H2O2作为氧化剂加入溶液A中，取少量反应后的溶液于试管中，________________，则证明H2O2能代替氯水。请写出此反应的离子方程式：_____________________________________。 答案　(1)海带或海藻中碘元素的含量高，且原料便宜　(2)坩埚　(3)氯气有毒，易造成空气污染　(4)萃取、分液　c　(5)B　C　D　F　E　G　(6)滴加淀粉溶液，溶液变蓝(或者加入CCl4振荡，若下层呈紫色)　H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O 解析　干海带经过灼烧后浸泡、过滤获得含有碘离子的溶液A，加稀硫酸酸化后通入氯气将碘离子氧化成碘单质，向溶液B中加入有机溶剂萃取水中的碘单质后分液获得有机溶液X，再蒸馏获得碘单质。(4)酒精和水互溶，不能做萃取剂，a错误；醋酸和水互溶，不能做萃取剂，b错误；四氯化碳与水互不相溶且不反应，密度比水大，有机层在下层，c正确；苯与水互不相溶且不反应，但密度比水小，有机层在上层，d错误。 项目活动2　海水提溴 1．溴单质的物理性质 常温、常压下是有挥发性的深红棕色液体，有刺激性气味；可溶于水，易溶于乙醇、CCl4等。 2．从苦卤中提取溴单质 (1)写出①中反应的离子方程式：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。 (2)③中常用的吸收剂是二氧化硫和水，反应的化学方程式是SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。 (3)写出④中反应的化学方程式：2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。 3．卤素单质的提取反应原理比较 海带提碘 ①流程：海带灼烧→浸取→过滤→氧化→提纯→碘单质； ②主要反应：2KI＋Cl2===2KCl＋I2 海水提溴 ①方法：在经酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子使之成为溴单质； ②主要反应：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2 制取氯气 ①方法：常利用电解饱和食盐水制取氯气； ②反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (1)卤素单质制取反应原理的相同点：都是将卤素离子(Cl－、Br－、I－)氧化为卤素单质。 (2)卤素单质制取反应原理的不同点：工业上制取氯气常用电解法，提取碘单质和溴单质常用氧化剂氧化法。 思考　工业上常利用电解饱和食盐水的方法制取氯气，本项目中利用氧化剂来制取碘单质和溴单质。请结合元素周期律解释采用不同方法制取氯、溴、碘单质的原因。 提示　由元素周期律可知，非金属性：Cl＞Br＞I，则卤素单质的氧化性：Cl2＞Br2＞I2，卤素离子的还原性：Cl－＜Br－＜I－。因此提取碘单质可选用Cl2和Br2做氧化剂，提取溴单质可选用Cl2做氧化剂，而氯离子还原性很弱，很难被氧化，常用电解法制取氯气。 1．判断正误 (1)海水中Br－浓度特别小，为提高提取效率，应先将海水浓缩，或使用海水晒盐后的苦卤(　　) (2)海水提溴时，氧化剂的选择应综合考虑物质氧化性强弱及生产成本(　　) (3)实验室可用CCl4从溴水中提取溴单质(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√ 2．(2023·日照高一期中)海水提溴的流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．步骤②利用了溴的挥发性 B．步骤④可以用双氧水代替Cl2 C．步骤⑤用到的玻璃仪器只有漏斗和烧杯 D．使用该法处理1 m3海水最终得到18 g Br2，若提取率为30%，则原海水中Br－的浓度为60 mg·L－1 答案　C 解析　因溴易挥发，可用热空气吹出，所以步骤②利用了溴的挥发性，故A正确；因双氧水氧化性强于溴，且双氧水还原产物为水，所以可用双氧水代替Cl2，故B正确；步骤⑤为分离溴和水，先用苯或四氯化碳萃取分液得到溴的有机溶液，再进行蒸馏，用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、蒸馏烧瓶、冷凝管等，故C错误；使用该法处理1 m3海水最终得到18 g Br2，若提取率为30%，则1 m3海水中含有Br－的质量为＝60 g，原海水中Br－的浓度为＝60 mg·L－1，故D正确。 3．(2022·沈阳高一月考)中国有广阔的海岸线，建设发展海洋经济、海水的综合利用大有可为。空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一，其工艺流程如图所示，试回答下列问题： (1)海水日晒得到的盐因为含有较多杂质，称为粗盐。为了得到精制盐，可以用________的办法除去其中的泥沙等不溶物。 (2)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是________________________________________________________________________。 (3)步骤Ⅱ中涉及的离子方程式如下，请在下面横线上填入适当的化学计量数：____Br2＋____CO===____BrO＋____Br－＋____CO2↑。 (4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的离子方程式：______________________________________。 (5)步骤Ⅲ蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)过滤　(2)富集溴元素　(3)3　3　1　5　3　(4)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO　(5)温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水蒸气的含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低 解析　由流程可知，海水通过晒盐得到氯化钠和卤水，电解饱和氯化钠溶液得到氯气，卤水加入氧化剂氯气氧化溴离子为低浓度的溴溶液，通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用的是溴单质的易挥发性，用纯碱溶液吸收溴单质得到含Br－、BrO的溶液，再利用加入硫酸使溴酸根离子和溴离子发生氧化还原反应得到溴单质，以此来解答。 (2)步骤Ⅰ中获得的游离态的溴浓度很低，如果直接蒸馏，生产成本较高，不利于工业生产，步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是富集溴元素。 (3)该反应中Br元素化合价由0价变为－1价、＋5价，其最小公倍数是5，再结合原子守恒或电荷守恒得化学方程式为3Br2＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑。 (4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可以用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏，溴与二氧化硫水溶液反应生成硫酸和溴化氢，反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO。 (5)在溴水中，溴的沸点是58.8 ℃，水的沸点是100 ℃，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴蒸气中水蒸气的含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低。 学科网（北京）股份有限公司 $$