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课时测评16 卤族元素 溴、碘单质的提取
(时间:45分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
选择题1-10题,每小题3分,共30分。
1.下列叙述正确的是( )
A.氯水久置过程中,氯水的氧化性增强,酸性减弱
B.用硝酸酸化的AgNO3溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
C.向某溶液中加入CCl4,振荡、静置后,CCl4层显紫红色,证明原溶液中存在I-
D.某浅黄色的溴水,加CCl4振荡、静置后,上层显橙红色
答案:B
2.某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是( )
A.E处棉花球变成黄色,说明Cl2的氧化性比Br2强
B.F处棉花球变成蓝色,说明Br2的氧化性比I2强
C.E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2
D.G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O
答案:B
解析:E处棉花球变成黄色,说明发生反应Cl2+2Br-2Cl-+Br2,则Cl2的氧化性比Br2强,A正确;在F处,可能是未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2,使淀粉变蓝色,不能说明Br2的氧化性比I2强,B错误;E处棉花球变成黄色,说明生成Br2,则E处发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2,C正确;G为尾气处理装置,Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O,D正确。
3.欲从含Br-的废液中提取溴单质,需经过一系列操作,实验装置及物质的性质如下:
Br2
CCl4
正十二烷
密度/(g·cm-3)
3.12
1.59
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
下列说法正确的是( )
A.可用装置甲氧化废液中的Br-
B.装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的密度更小
C.用装置丙进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2
D.用装置丁贮存液溴
答案:D
解析:装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为正十二烷的沸点高,便于使用蒸馏法分离溶于正十二烷的溴,用装置丙进行蒸馏,先收集到的是Br2,故B、C错误;液溴的密度比水大,可以用水液封,故D正确。
4.明朝宋应星《天工开物》中记载:“同一海卤传神,而取法则异。……一法潮波浅被地,……候潮一过,明日天晴,半日晒出盐霜,疾趋扫起煎炼。”下列有关叙述错误的是( )
A.海卤焰色试验时火焰为黄色判断“盐霜”中不含钾元素
B.古代可利用盐霜延长食物的保存时间
C.“半日晒出盐霜”是蒸发结晶的过程
D.“海卤”的主要成分为NaCl
答案:A
解析:海卤焰色试验时未通过蓝色钴玻璃观察,则不能判断“盐霜”中是否含钾元素,故A错误;用氯化钠腌制的食物可以延长保存时间,故B正确;“半日晒出盐霜”是指利用太阳的热量将海水晒干得到氯化钠固体,为蒸发结晶的过程,故C正确;“海卤”的主要成分为NaCl,故D正确。
5.海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可通过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:向苦卤中通入Cl2 时发生反应:Cl2+2Br-2Cl-+Br2,是为了提取溴,A正确;可将粗盐溶解、过滤除去难溶性杂质,然后向滤液中加入沉淀剂,过滤除去可溶性杂质,最后重结晶可得精盐,B正确;工业生产常选用廉价的Ca(OH)2作为沉淀剂,C错误;由于通入Cl2后所得溶液中Br2的浓度很小,因此利用Br2的挥发性,可先用热空气和水蒸气吹出Br2,再用SO2将其还原为HBr进行富集,D正确。
6.(2023·广东汕头统考三模)加碘食盐中的碘以碘酸钾(KIO3)的形式存在。已知反应:I+5I-+6H+3I2+3H2O,根据上述反应,可用试纸和一些常见试剂进行实验验证,下列组合能证明食盐中含有I的是( )
A.乙醇、碘化钾淀粉试纸
B.水、淀粉、蓝色石蕊试纸
C.乙酸、水、碘化钾淀粉试纸
D.氯水、淀粉、蓝色石蕊试纸
答案:C
解析:食盐中的碘以碘酸钾形式存在,根据反应原理I+5I-+6H+3I2+3H2O,该反应需要在溶液中进行,需要提供碘离子、氢离子以及检测碘的淀粉溶液,据此分析。乙醇、碘化钾淀粉试纸不能提供氢离子以及形成溶液,不能进行验证,A不选;水、淀粉、蓝色石蕊试纸不能提供氢离子和碘离子,不能进行验证,B不选;可将食盐用水溶解,淀粉碘化钾试纸可以提供I-和淀粉,H+可由乙酸来提供,再结合I2的特性(遇淀粉变蓝),则乙酸、水、碘化钾淀粉试纸可证明食盐中存在I,故C选;氯水、淀粉、蓝色石蕊试纸不能提供碘离子,故无法进行检测,D不选。
7.(2024·福建厦门期中)某小组同学为了探究碘水与硝酸银的反应,进行如图所示实验。下列说法错误的是( )
A.过程①中加入AgNO3溶液后,溶液的pH变小
B.蓝色褪去可能是因为生成AgI沉淀,使I2和H2O的反应进行完全
C.黄色沉淀为碘化银,滤液1中加入NaCl溶液是为了除去银离子
D.向滤液2中先加入足量氢氧化钠溶液,再加入KI溶液,溶液会立即变蓝
答案:D
解析:碘水中存在如下平衡:I2+H2O⥫⥬H++I-+HIO,向蓝色溶液中加入硝酸银溶液,碘离子与银离子反应生成碘化银沉淀,使平衡向正反应方向移动直至趋于完全,溶液蓝色褪去,过滤得到碘化银黄色沉淀和含有次碘酸、硝酸的滤液1;向滤液1中加入氯化钠溶液,将溶液中的银离子转化为氯化银沉淀,过滤得到滤液2;向滤液2中加入碘化钾溶液,溶液中的硝酸、次碘酸与碘离子反应生成碘单质使淀粉变蓝色。由分析可知,向碘水溶液中加入硝酸银溶液充分反应后,过滤得到含有次碘酸、硝酸的滤液1,溶液的酸性增强、pH变小,故A正确;由分析可知,向蓝色溶液中加入硝酸银溶液,碘离子与银离子反应生成碘化银沉淀,使I2和水的反应平衡向正反应方向移动直至趋于完全,溶液蓝色褪去,故B正确;由分析可知,加入氯化钠溶液的目的是除去溶液中的银离子,故C正确;由分析可知,滤液2中含有次碘酸和硝酸,加入足量氢氧化钠溶液中和酸得到次碘酸钠和硝酸钠的碱性溶液,碱性条件下,硝酸根离子、次碘酸离子不能与碘离子反应,所以加入碘化钾溶液后,溶液不会变为蓝色,故D错误。
8.(2024·河北模拟预测)某小组设计如图所示实验探究卤素的性质,实验过程中观察到乙中现象:无色→蓝色→棕黄色→无色。
已知:IC(红色)、IC(棕色)、I(无色)。
I+5I-+6H+3I2↓+3H2O。
下列说法错误的是( )
A.丙的作用是吸收尾气,避免氯气排入空气中污染环境
B.甲中现象是先变红色后褪色,微热后又变红色
C.乙中变棕黄色是因为I2 被氧化成IC和IC的混合物
D.反应结束后,可用淀粉-KI试纸和醋酸检验乙中无色溶液是否含I
答案:B
解析:Cl2能与NaOH溶液反应,生成NaCl、NaClO和水,则丙的作用是吸收尾气,避免氯气排入空气中污染环境,A正确;Cl2通入紫色石蕊溶液中,先与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸使石蕊溶液褪色,且不可逆,则甲中现象是先变红色后褪色,且微热后不会变红色,B错误;IC呈红色、IC呈棕色,则乙中变棕黄色是因为I2 被氧化成IC和IC的混合物,C正确;由题给信息I+5I-+6H+3I2↓+3H2O可知,反应结束后,检验乙中无色溶液是否含I,可用淀粉-KI试纸和醋酸,D正确。
9.BrCl是一种卤素互化物,与Cl2性质相似,也能与水或碱溶液反应。下列说法正确的是( )
A.BrCl与水反应生成HBrO和HCl,该反应属于氧化还原反应
B.1 mol BrCl与KBr溶液完全反应时转移的电子为1 mol
C.BrCl可与Cl2反应得到Br2
D.BrCl与稀氢氧化钠溶液反应可生成NaBr和NaClO
答案:B
解析:BrCl+H2OHBrO+HCl,反应中化合价无变化,因此该反应属于非氧化还原反应,故A错误;BrCl+KBrKCl+Br2,BrCl中Br化合价降低1个价态变为Br2,因此1 mol BrCl与KBr溶液完全反应时转移的电子为1 mol,故B正确;BrCl与Cl2性质相似,则两者都具有强氧化性,因此BrCl不与Cl2反应,故C错误;BrCl中Br为+1价,因此BrCl与稀氢氧化钠溶液反应可生成NaCl和NaBrO,故D错误。
10.(2024·广东六校联考)粗盐含少量泥沙,还有Ca2+、Mg2+、S等杂质,某兴趣小组在实验室进行粗盐提纯的操作步骤如下所示。下列说法正确的是( )
A.“操作1”和“操作2”步骤的顺序对调,不影响产品NaCl的纯度
B.“滤渣”中沉淀的主要成分是BaSO4、MgSO4、CaCO3
C.“调pH”中试剂a可用稀硫酸
D.在“操作3”和“操作4”步骤中,玻璃棒的作用都是引流
答案:A
解析:粗盐加水溶解,再依次加入过量的氯化钡溶液除去硫酸根离子、过量的氢氧化钠溶液除去镁离子、过量的碳酸钠溶液除去钙离子和过量的钡离子(或NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液或BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液),过滤后加适量的盐酸除去过量的碳酸根离子和氢氧根离子,最后经蒸发结晶得到氯化钠晶体。
加入试剂顺序为NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液或BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液,故“操作1”和“操作2”步骤的顺序对调,不影响产品NaCl的纯度,A正确;“滤渣”中沉淀的主要成分是BaSO4、BaCO3、Mg(OH)2、CaCO3,B错误;“调pH”中试剂a应用稀盐酸,用稀硫酸会引入硫酸钠杂质,C错误;“操作3”为过滤、“操作4”为蒸发结晶,都需要用到玻璃棒,过滤时玻璃棒的作用为引流,蒸发结晶时玻璃棒作用为搅拌,D错误。
11.(18分)某化学课外小组为了探究卤素单质及其化合物的性质,选用以下仪器和药品进行实验,请你帮助完成实验仪器的组装并回答问题。
(1)比较卤素单质的氧化性强弱,各仪器的正确连接顺序(填各接口的字母符号)为:g接 , 接 , 接 。
(2)装置④烧瓶中反应的化学方程式为 。
(3)装置①中的现象是 ,
装置②中的现象是 ,
装置③的作用是 。
(4)装置②中反应的离子方程式为 。
(5)向反应后的①中加入足量的NaOH溶液,产生的现象是 ,
反应的化学方程式是 。
答案:(1)c d a b e
(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)溶液变蓝色 溶液变橙黄色 吸收剩余的Cl2
(4)Cl2+2Br-Br2+2Cl-
(5)溶液蓝色褪去 I2+2NaOHNaI+NaIO+H2O
解析:比较卤素单质的氧化性强弱,应该将Cl2通入NaBr和淀粉-KI溶液中,观察现象。实验中剩余的Cl2必须进行处理,故应用NaOH溶液吸收。根据反应原理知Cl2通入NaBr溶液中置换出Br2,溶液变为橙黄色,Cl2通入淀粉-KI溶液中置换出I2,溶液变蓝色。反应后的①中加入足量的NaOH溶液发生反应:I2+2NaOHNaI+NaIO+H2O,会使溶液蓝色褪去。
12.(12分)(2024·惠州一模)氯碱厂制备的原盐中含有的杂质主要为Ca2+、Mg2+、S及大分子有机物和难溶性泥沙等物质。为供给电解槽以合格的盐水,可采用以下工艺流程精制盐水。
已知:H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11
(1)溶浸工序中,以下除杂试剂:①过量的NaOH ②过量的BaCl2 ③过量的Na2CO3,正确的加入顺序为 (填字母)。
A.②①③ B.③①② C.①③②
(2)在脱氯工序中加入Na2SO3除去游离的氯的离子方程式为 。
(3)用NaOH溶液吸收一定量CO2气体形成0.1 mol/L Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液,pH=10时,溶液中= 。
(4)利用膜的选择性,可除去脱氯过程中引入的S,通过“错流”方式截留下S,使NaCl以渗透液的形式输送到后续工序。不同膜对介质的截留率,相关离子系数如下表:
截留率
物质
反渗透膜(%)
纳滤膜(%)
超滤膜(%)
NaCl
99
15.6
0
Na2SO4
99
99
0
系数
离子
水合离子半径/nm
扩散系数/
S
0.397
1.065
Cl-
0.332
2.032
最好的选择是 膜,该膜脱硫率高的原因是 。
答案:(1)A (2)Cl2+S+H2O2Cl-+S+2H+
(3)0.47 (4)纳滤 与Cl-相比,S具有更大的水合离子半径和更小的扩散系数,受到空间位阻较大,且膜表面对S的静电排斥力大于对Cl-的静电排斥力
解析:由题给流程可知,向原盐中依次加入氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、碳酸钠溶液溶浸,将溶液中的镁离子、钙离子、硫酸根离子和过量的钡离子转化为沉淀,过滤得到滤渣和滤液;向滤液中加入盐酸除去过量的氢氧根离子、碳酸根离子,加入微生物
后电解所得溶液,将有机物大分子在阳极转化为二氧化碳,继续电解直至得到氢氧化钠和含有氯气的氯化钠溶液,向溶液中加入亚硫酸钠溶液除去溶液中的氯气,将所得溶液降温结晶、过滤得到十水硫酸钠和精盐。
(1)溶浸工序中,加入过量氢氧化钠溶液的目的是除去溶液中的镁离子、加入过量氯化钡溶液的目的是除去溶液中的硫酸根离子,加入过量碳酸钠溶液的目的是除去溶液中的钙离子和过量的钡离子,所以除杂试剂正确的加入顺序为②①③或①②③或②③①,故选A;
(2)由分析可知,在脱氯工序中加入亚硫酸钠溶液的目的是除去溶液中的氯气,反应的离子方程式为Cl2+S+H2O2Cl-+S+2H+;
(3)由电离常数可知,pH为10的溶液中===0.47;
(4)由表格数据可知,与氯离子相比,硫酸根离子具有更大的水合离子半径和更小的扩散系数,受到空间位阻较大,且膜表面对硫酸根离子的静电排斥力大于对氯离子的静电排斥力,所以纳滤膜更有利于硫酸根离子被截留。
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