微项目1 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

微项目一　海带提碘与海水提溴 ——体验元素性质递变规律的实际应用 项目 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。 项目活动1　海带提碘 [对应学生用书P41] 一、知识准备——碘的存在及性质 1．碘元素的存在 碘主要以碘化物的形式存在于海带、紫菜等藻类植物中，其中海带产量高、价格低廉常用作提取碘单质的原料。 2．碘单质的性质 (1)物理性质：碘单质是一种紫黑色固体，易升华，能使淀粉溶液变蓝色，在水中溶解度不大，易溶于有机溶剂(如苯、四氯化碳、酒精等)。其中碘单质在不同溶剂中溶液的颜色如下： 水 酒精 四氯化碳 黄褐色 棕黄色 紫红色 (2)化学性质：I2的氧化性比Cl2和Br2弱。 二、方法导引——萃取、分液 1．操作原理 (1)萃取：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(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法。其中萃取剂应具备的条件为：①萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应；②萃取剂和溶质互不发生反应；③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。 (2)分液：利用分液漏斗把两种互不相溶的液体分开的操作方法(分液操作一般与萃取结合使用)。 2.操作步骤 3．注意事项 ①分液漏斗使用前要检验是否漏水。 ②倒转分液漏斗时，应盖上玻璃塞和关闭活塞，并且要不时旋开活塞放气，以防止分液漏斗内压强过大。 ③分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开，或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔，保证漏斗内与外界大气相通，同时漏斗下端管口尖嘴一侧要紧贴烧杯内壁，从而使液体顺利流下。 ④进行分液时，让下层液体从下部流出，待下层液体流尽后，及时关闭分液漏斗的活塞，再将上层液体从上口倒出。 三、活动内容——海带提碘 1．海带中除了含有碘化物外，还含有哪些类物质？ 提示　海带中除了含有碘化物外，还含有有机物和无机盐类物质。 2．如何除去海带中的有机物？ 提示　有机物易燃烧，可以通过灼烧的方法除去海带中的有机物。 3．为了将I－转化为I2，可选用什么化学药品？ 提示　I－转化为I2属于氧化反应，应选择氧化性比I2强的物质将I－氧化为I2，根据同主族元素单质性质的变化规律应选择氯气和溴水(其中不能选用F2的原因是它能够和水发生反应)。 1．海带提碘的流程 2．海带提碘的反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－或Br2＋2I－===I2＋2Br－。 [活动拓展]　 1．物质分离提纯的基本思路 2．物质分离和提纯的常用方法及注意事项 (1)常用方法：过滤法、萃取法、升华法、化学转化法等。 (2)注意事项：①除杂试剂要过量；②过量试剂要易除去；③除杂原理要简单；④选择的途径要最佳；⑤除去多种杂质时要考虑加入试剂的先后顺序。 项目活动2　海水提溴 [对应学生用书P42] 一、知识准备——溴的存在及性质 1．溴元素的存在 溴是海水中重要的非金属元素，地球上99%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以人们也把溴称为“海洋元素”。 2．溴单质的性质 (1)物理性质：在常温、常压下唯一的液态非金属单质，呈深红色，具有极强的挥发性，有刺激性气味，可溶于水，易溶于有机溶剂(如苯、四氯化碳、酒精等)。乙醇、汽油、苯、四氯化碳等。其中溴单质在不同溶剂中溶液的颜色如下： 水 酒精 四氯化碳 橙色 橙红色 橙红色 (2)化学性质：氧化性大于SO2，小于Cl2。 二、活动内容——海水提溴 1．为了将海水中的Br－转化为Br2，可选用什么化学药品？ 提示　Br－转化为Br2属于氧化反应，应选择氧化性比Br2强的Cl2将Br－转化为Br2，其中不能选用F2的原因是它能够和水发生反应。 2．海水中含有大量的溴离子，工业上是否可以直接从天然海水提取溴单质？为什么？ 提示　不可以，因为海水中虽然含有大量的溴离子，但其浓度还是非常小，若直接从天然海水提取溴单质，则会增大经济成本，工业上通常用海水晒盐后的苦卤作为提取溴单质的原料，其中溴离子的浓度比天然海水中的大得多。 海水提溴的流程及原理 [点拨]　将浓缩的海水酸化后再通入氯气的目的是减小氯气和溴单质在水中的溶解度。 [活动拓展]　物质分离提纯的“四原则” (1)不增，不得引入新杂质； (2)不减，尽量不减少被提纯和分离的物质； (3)易分，应使被提纯或分离的物质与其他物质易分离； (4)易复原，被提纯物质转化后要易被复原。 [对应学生用书P43] 1．下面关于萃取、分液的叙述正确的是(　　) A．为了防止倒转振荡分液漏斗时漏液，应盖上玻璃塞且活塞不能打开 B．用CCl4萃取碘水中的I2时，水层应在碘的CCl4溶液从分液漏斗下口放出后再放出 C．分离CCl4萃取碘水后的有机层和水层应先静置后分液 D．碘易溶于酒精，将碘水倒入分液漏斗，加适量酒精，振荡后静置，可将碘萃取到酒精中 C　[倒转振荡分液漏斗时，应盖上玻璃塞和关闭活塞，并且要不时旋开活塞放气，以防止分液漏斗内压强过大，A项错误；下层液体从下口放出，上层液体在下层液体流完后从上口倒出，B项错误；用分液漏斗分液时应先充分静置分层后再分液，C项正确；酒精与水互溶，不能作萃取剂萃取碘水中的碘，D项错误。] 2．海水综合利用部分流程如图所示，下列说法错误的是(　　) A．实验室进行①的操作需用到坩埚、玻璃棒、酒精灯 B．②③④⑤涉及的反应均为氧化还原反应 C．X试剂可选用Na2SO3饱和溶液 D．⑤中离子方程式为2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ A　[蒸发需要用到蒸发皿，不需要坩埚，A项错误；②③④⑤均有单质参加或生成，都是氧化还原反应，B项正确；单质溴与Na2SO3溶液反应：Na2SO3＋Br2＋H2O===2HBr＋Na2SO4，所以吸收Br2可选用SO2或Na2SO3溶液，C项正确；⑤中离子方程式为2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，D项正确。] 3．海带中含有丰富的碘，为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验： 请填写下列空白： (1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架、泥三角外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。 A．烧杯 B．表面皿　C．坩埚 D．酒精灯　E．干燥器 (2)步骤④一定发生的化学反应类型是________。 A．化合反应 B．分解反应　C．氧化还原反应 (3) 步骤③的实验操作名称是________；步骤⑤所用的主要仪器是________。 (4)①～⑥操作中，使用玻璃棒的是________。(填序号) (5)请设计简单实验，验证⑤提取碘后的水溶液中是否含有碘单质。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析　(1)灼烧固体物质一般使用坩埚，而坩埚加热需要泥三角支撑然后放在三脚架上，三脚架下面放酒精灯。(2)步骤④的反应类型为氧化还原反应。(3)步骤③是由海带灰悬浊液中得到含碘离子溶液，因此为过滤，⑤操作为萃取，使用主要仪器为分液漏斗。(4)①～⑥操作中，使用玻璃棒的是①②③，分别的作用为搅拌、搅拌、引流。(5)检验提取碘后的水溶液中是否含碘单质的简单方法是取少量溶液加淀粉，若变蓝则含有，反之不含。 答案　(1)C、D　(2)C　(3) 过滤　 分液漏斗　　(4)①②③　(5)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，说明有单质碘)。 4．海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图所示： (1)步骤①反应的离子方程式是_______________________________________________，步骤③反应的化学方程式是______________________________________________________。 (2)从理论上考虑，下列物质也能吸收Br2的是________。 A．NaOH溶液　　　　 B．FeCl2溶液 C．Na2SO3溶液 D．H2O (3)步骤③中氧化剂是____________，若反应中生成2 mol HBr，则消耗________mol SO2。 (4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是________________。 (5)将溴水混合物Ⅰ经步骤②、③、④得到溴水混合物Ⅱ，其目的是_________________________。 (6)步骤⑤蒸馏的过程中，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_______________________________________________________________________。 解析　(1)根据流程图可知，步骤①发生的反应为2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，步骤③发生的反应为SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。 (2)只从理论上考虑，NaOH具有强碱性，能吸收Br2，Fe2＋、SO具有还原性，FeCl2溶液 和Na2SO3溶液也能吸收Br2，但Br2在水中的溶解度较小，不能充分吸收。 (3)步骤③发生反应Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成2 mol HBr，则消耗1 mol SO2。 (4)最后再向含HBr的吸收液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2，其反应为Cl2＋2HBr=== Br2＋2HCl，结合步骤③的反应，根据氧化还原反应的强弱规律，可知氧化性由强到弱的顺序为：Cl2>Br2>SO2。 (5)溴水混合物Ⅰ中溴的浓度很小，若直接提取溴单质则成本较高，经步骤②、③、④得到溴水混合物Ⅱ的目的是对溴水中的溴进行富集。 (6)温度过高，大量水蒸气随溴排出，所得气体中水蒸气的含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低。 答案　(1)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－　SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr (2)ABC　(3)Br2　1　(4)Cl2>Br2>SO2　(5)富集溴水中的溴　(6)若温度过高，大量水蒸气随溴排出，所得气体中水蒸气的含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率太 学科网（北京）股份有限公司 $$