内容正文:
一、主干知识——在微点判断中澄清
1.判断下列有关原子的构成、核素叙述的正误
(1)原子呈电中性是因为中子不带电。 ( )
(2)任何原子都由质子、中子、电子构成。 ( )
(3)所有的元素都有同位素。 ( )
(4)23Na和23Mg互为同位素。 ( )
(5)同位素原子的化学性质基本相同,物理性质不同。 ( )
(6H和H+为同一元素的不同微粒。 ( )
2.判断下列有关核外电子排布叙述的正误
(1)电子的能量越低,运动区域离核越远。 ( )
(2)M层为最外层时,最多容纳18个电子。 ( )
(3)核外电子排布相同的微粒,化学性质可能几乎完全相同,也可能不同。 ( )
(4)最外层电子数等于8的微粒,一定为稀有气体元素原子。 ( )
(5)S原子的最外层电子数为6,故其最高正价为+6价。 ( )
(6)钾的原子结构示意图为。 ( )
3.判断下列有关元素周期律叙述的正误
(1)研究元素周期律的因变量可以为原子最外层电子数、原子半径、主要化合价等。 ( )
(2)原子序数与对应元素原子的电子数相等。 ( )
(3)原子的电子层数越多,半径越大。 ( )
(4)原子序数为15的元素最高化合价为+5,最低化合价为-3。 ( )
(5)原子半径:Na>Mg>Al,最高化合价:F>O>N。 ( )
4.判断下列有关元素周期表叙述的正误
(1)周期表中的每一列都是一个族。 ( )
(2)Fe元素位于周期表的ⅧB族。 ( )
(3)原子最外层电子数相同的元素一定是同族元素。 ( )
(4)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族。 ( )
(5)元素周期表中Ⅷ 族元素种类最多。 ( )
(6)主族元素(除O、F外)的最高正化合价等于主族序数,也等于最外层电子数。 ( )
(7)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格,它们互为同位素。 ( )
5.判断下列有关同周期元素性质的递变规律叙述的正误
(1)金属原子失电子越多,该金属的金属性越强。 ( )
(2)铁和浓硝酸不反应而铜反应,故铜失电子能力比铁强。 ( )
(3)H2S的稳定性比PH3强。 ( )
(4)同周期中,ⅠA族元素(H除外)金属性最强,ⅦA族元素非金属性最强。 ( )
(5)碱性:Mg(OH)2>NaOH>Al(OH)3。 ( )
(6)已知酸性:HClO4>H2SO4,则证明元素原子得电子能力:Cl>S。 ( )
6.判断下列有关同主族元素性质的递变规律叙述的正误
(1)碱金属元素随核电荷数的增大,单质的熔点逐渐降低。 ( )
(2)碱金属具有相似的化学性质,都是活泼金属。 ( )
(3)金属性:Li>Na>K>Rb。 ( )
(4)卤族元素从上到下单质的熔点逐渐降低。 ( )
(5)At可能为白色单质。 ( )
(6) HCl、HBr、HI的还原性依次减弱。 ( )
(7) 卤族元素的单质越活泼,其熔点和沸点就越高。 ( )
(8)单质碘为紫黑色固体,易升华,淀粉溶液遇碘变蓝色,可利用此性质相互检验。 ( )
二、综合思维——在知识融会中贯通
(一)原子结构与元素性质
[综合训练]
1.(2025·郑州高一期末)高铁列车上的烟雾传感器,其主体是有镅(241 95Am)放射源的电离室。下列关于241 95Am的说法正确的是( )
A.电子数为146 B.质量数为336
C.中子数为241 D.质子数为95
2.(2025·天津高一期末)16O和18O是氧元素的两种核素,NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是 ( )
A.16O2与18O2互为同位素
B.16O与18O核外电子数不同
C.通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化
D.标准状况下,1.12 L 16O2和1.12 L 18O2均含0.1NA个氧原子
3.(2025·舟山市舟山中学质检)铝的超原子结构 Al13和Al14的性质很像现行周期表中某些主族元素,已知当这类超原子具有40个价电子时最稳定(价电子指最外层电子)。下列说法不正确的是 ( )
A.Al13与卤素原子(ⅦA族)性质相似,能形成稳定的A
B.Al14与HI反应的化学方程式为Al14+2HIAl14I2+H2↑
C.Al14超原子与烧碱溶液一定生成
Na[Al(OH)4]和氢气
D.Al14超原子共有42个价电子,容易失去2个电子形成稳定的A
(二)元素周期表的结构
[综合训练]
4.(2025·随州市曾都一中期末)元素周期表是研究化学的重要工具。下列关于元素周期表的说法正确的是 ( )
A.原子序数相差为2的两种元素不可能位于同一主族
B.元素周期表中只有第二列元素原子的最外层电子数为2
C.W2+核外有18个电子,则元素W位于第3周期ⅡA族
D.若某ⅡA族元素原子序数为x,那么同周期ⅢA族元素的原子序数可能为x+25
5.甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是 ( )
A.原子半径:丁>戊>乙
B.非金属性:戊>丁>丙
C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
6.短周期元素X、Y、Z、W、M在元素周期表中的位置关系如表,Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,下列说法错误的是( )
X
Y
Z
W
M
A.原子半径:Z>Y
B.Z与M形成的化合物为离子化合物
C.最高价含氧酸的酸性:W>X
D.Y与X、W、M均可组成共价化合物
(三)元素周期律
[综合训练]
7.中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是 ( )
A.In是第5周期ⅢA族元素
BIn的中子数与电子数的差值为17
C.原子半径:In>Al
D.碱性:In(OH)3>RbOH
8.根据元素周期律和元素周期表,下列推断不合理的是 ( )
A.第35号元素的单质在常温常压下是液体
B.位于第4周期ⅤA族的元素为非金属元素
C.第84号元素的最高化合价是+7
D.第7周期0族元素的原子序数为118
(四)“位—构—性”关系及应用
(1)关系
(2)应用
[综合训练]
9. Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。则Q、X、Y、Z元素分别为 、 、 、 。
10.(2025·肇庆高一期末)月球表面的“土壤”中含有的W、X、Y、Z元素是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中X、Y、Z为相邻的同周期元素,四种元素的最外层电子数均不相同且和为15。下列说法不正确的是( )
A.原子半径由大到小顺序为X>Y>Z>W
B.金属性由强到弱顺序为Z>Y>X
C.Y的氧化物既可以与强酸反应又可以与强碱反应
D.Z的最高价氧化物对应的水化物属于弱酸
三、项目活动——在学以致用中践行
海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用
项目活动1 海带提碘
[探究活动]
实验
步骤
实验
现象
小烧杯中加入一定量蒸馏水,煮沸:煮沸时固体未见明显溶解
过滤:过滤后得到淡黄色的清亮溶液
(1)加入氧化剂后:溶液颜色变深,呈棕黄色(2)取少量溶液加淀粉,溶液变蓝色
加入CCl4振荡后:液体分层,且下层液体显紫红色,上层液体几乎无色,分液后得到碘的CCl4溶液
实验
结论
海带灰难溶于水
得到含I-水溶液
反应为Cl2+2I-2Cl-+I2,淀粉溶液变蓝色说明有I2生成
I2转溶到CCl4中
1.干海带中含有丰富的碘元素(以碘化物的形式存在),同时也含有大量的有机化合物,如何将干海带中大量的有机化合物除去?
2.含碘化物的水溶液中还存在多种无机盐,能否将其中杂质一一去除,最后得到单质碘?应该采用什么方法?
3.为了将I-转化为I2,可以选用哪些化学试剂?选择的依据是什么?如何检验碘单质的存在?
4.海带中碘元素的含量不高,如何将其中的I2富集起来,从而提高溶液中I2的浓度?
[生成认知]
1.物质的分离与提纯
(1)分离提纯的基本思路
(2)分离和提纯的一般方法
过滤法、萃取法、升华法、化学转化法等。
①考虑待分离物质的含量,确定是否需要先富集再提取。
②利用待分离物质与其他成分物理性质或化学性质差异实现分离。
(3)分离和提纯的原则
①“不增”——不能引入新的杂质;
②“不减”——不能减少被提纯物质;
③“易分”——杂质或反应后的杂质易与被提纯物质分离;
④“易复原”——被提纯的物质要容易复原。
(4)注意事项
①为将物质完全除去或转化,通常需要加入过量的除杂或转化试剂,还需要考虑如何将过量的除杂或转化试剂除去。
②加入试剂的原则:后面的试剂要把前面过量的试剂除尽。
2.物质分离提纯的常用方法——萃取和分液
(1)萃取和分液
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叫萃取
分液
萃取后,可以用分液漏斗把互不相溶的两种液体分开,从而达到提取某物质的目的
(2)操作步骤
(3)萃取剂的选择
萃取剂必须具备的三个条件:
萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;萃取剂和溶质互不发生反应;溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
(4)分液操作的注意问题
①分液漏斗使用前要检验是否漏水。
②倒转分液漏斗时,应关闭玻璃塞和活塞,防止液体流出,并且要不时旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强过大引起危险。
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,同时漏斗下端管口要紧贴烧杯内壁,从而使液体顺利流下。
④下层液体要从下口放出,上层液体要从漏斗上口倒出。
3.反萃取法
将富集在有机溶剂中的单质利用化学方法重新富集在水中的方法即为反萃取法。
如将碘单质从碘的CCl4溶液中提取出来的过程如下:
含I2的悬浊液固态碘单质
其中,I2与浓NaOH 溶液反应的化学方程式为:3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O。
[素养训练]
1.下列关于萃取碘水中的碘理由不正确的是 ( )
A.四氯化碳的密度比水大
B.四氯化碳与水和碘均不反应
C.四氯化碳与原溶剂水互不相溶
D.碘在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多
2.从海带中提取碘的实验过程中,涉及下列操作,其中正确的是 ( )
3.为了从海带浸取液中提取碘,某同学设计了如下实验方案:
下列说法错误的是 ( )
A.①中反应的离子方程式:2I-+H2O2I2+2OH-
B.②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口倒出
C.③操作使用的是反萃取法,得到的上层溶液中含有I-
D.操作Z的名称是过滤
4.海带、紫菜中均含有丰富的碘元素,从海带中提取碘单质的流程如下,思考并解答下列问题:
(1)碘在海带中的存在形式是 。
(2)实验操作③的名称是 。
(3)根据元素周期表中元素性质的递变规律,实验操作④可选用的氧化剂是 ,反应的离子方程式是 。
(4)实验操作⑤中可选用的有机试剂为 (填字母),说明未选取的理由: 。
A.四氯化碳 B.酒精 C.苯
(5)为使海带灰中碘离子转化为碘的有机溶液,实验室里有烧杯、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,尚缺少的玻璃仪器是 。
项目活动2 海水提溴
[探究活动]
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”。目前,从海水中提取的溴占世界溴年产量的1/3左右。苦卤(海水晒盐后得到的母液)是海水制盐业的副产物,其中含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和S等,是从海水中提取溴的主要原料。
1.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?
2.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?
3.从海水中提取溴的过程中,为什么往溴水中鼓入热空气或水蒸气即可获得粗溴?在实验室中怎样从溴水中提取溴?
4.工业上常利用电解饱和食盐水的方法制备氯气,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。
[生成认知]
海水提溴的原理方法
(1)步骤
浓缩、氧化、富集、提取。
(2)反应原理
离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2。
(3)提取方法
利用Br2的挥发性,鼓入热空气或水蒸气,就可将Br2分离出来。
(4)提取流程
[素养训练]
1.从海水中提取溴常用的一种工艺涉及以下过程:①氧化,用Cl2将海水中的NaBr氧化为Br2;②海水浓缩;③提取,用Cl2将HBr氧化为Br2,得到产品;④富集,用空气和水蒸气将Br2吹入吸收塔与吸收剂SO2的水溶液反应生成HBr。则正确的步骤为 ( )
A.②①③④ B.①②③④
C.③②①④ D.②①④③
2.某课外小组在实验室模拟工业上从浓缩海水中富集溴的工艺流程,设计如下装置进行实验(所有橡胶制品均已被保护,夹持装置已略去)。下列说法错误的是 ( )
A.A装置中通入的气体a是Cl2
B.实验时应在A装置中通入气体a一段时间后,停止通入气体a,改通入热空气
C.B装置中通入气体b后发生的反应为
SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr
D.C装置的作用只是吸收多余的SO2气体
3.(2025·山东日照期中)溴被称为“海洋元素”,从海水(弱碱性)中提取溴单质的流程如下。下列说法错误的是( )
A.海水酸化可避免氯气与海水中的碱性物质反应
B.吹出塔中采用气—液逆流的方式,可使Br2被充分吹出
C.吸收塔中发生反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O===SO+2Br-+4H+
D.该流程中消耗1 mol Cl2,最终能够获得1 mol Br2
4.我国有广阔的海岸线,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+ C Br+ 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: 。
第1章单元整体教学设计与阶段验收评价
一、主干知识——在微点判断中澄清
1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
2.(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
3.(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×
4.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×
5.(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√
6.(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√
二、综合思维——在知识融会中贯通
1. 选D 的质子数和核外电子数均为95,故A错误,D正确;的质量数为241,故B错误;的中子数为241-95=146,故C错误。
2.选D 16O2与18O2是单质,不是原子,故A错误;16O与18O核外电子数相等,均为8,故B错误;16O与18O间的相互转化是核变化,不属于化学变化,故C错误;1.12 L标准状况下O2的物质的量为0.05 mol,含有氧原子数为0.1NA,故D正确。
3.选C 根据当这类超原子具有40个价电子时最稳定(价电子指最外层电子),则Al13与卤素原子(ⅦA族)性质相似,能形成稳定的,故A正确;Al14超原子共有42个价电子,根据当这类超原子具有40个价电子时最稳定(价电子指最外层电子),容易失去2个电子形成稳定的A,故D正确;根据D选项,Al14易失去2个电子,形成稳定离子,则Al14与HI反应的化学方程式为Al14+2HIAl14I2+H2↑,故B正确;根据D选项,Al14易失去2个电子,形成稳定离子,则Al14超原子与烧碱溶液不一定生成Na[Al(OH)4]和氢气,可能生成Na2[Al14(OH)4]和氢气,故C错误。
4.选D H、Li元素位于同一主族,其原子序数相差为2,故A错误;0族的氦元素原子的最外层电子数为2,某些过渡元素的最外层电子数也为2,故B错误;W2+核外有18个电子,则元素W原子为20个电子,为20号元素钙元素,位于第4周期ⅡA族,故C错误;若某ⅡA族元素原子序数为x,若为第6、第7周期的元素,则ⅢA族原子序数可能为x+25,故D正确。
5.选C 甲~戊是短周期元素,戊的最高价氧化物对应水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl,甲为N、乙为F、丙为P、丁为S,若是硫酸,则戊为S,甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据电子层数多半径大,同电子层结构核电荷数大的半径小原则,则原子半径:丁>戊>乙,故A正确。根据同周期从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性:戊>丁>丙,故B正确。甲的氢化物可能为氨气,也可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生;若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟生成,故C错误。丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸,也可能是磷酸,都能与强碱反应,故D正确。
6. 选B Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,故Y为O元素,由位置关系可知,X为C元素、Z为Al元素、W为S元素、M为Cl元素。同周期主族元素自左而右原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,则原子半径:Al>O,故A正确;AlCl3为共价化合物,故B错误;W、X的最高价含氧酸分别为H2SO4、H2CO3,前者属于强酸,后者属于弱酸,则酸性:H2SO4>H2CO3,故C正确;O元素与C元素、S元素、Cl元素均可组成共价化合物,故D正确。
7.选D A对:由铟(49In)的原子结构示意图可推断In是第5周期ⅢA族元素。B对In的中子数为115-49=66,电子数为49,因此In的中子数与电子数的差值为17。C对:铟和铝同属于ⅢA族元素,前者位于第5周期,后者位于第3周期,因此原子半径:In>Al。D错:铟和铷同属于第5周期元素,前者位于ⅢA族,后者位于ⅠA族,根据同周期主族元素最高价氧化物的水化物的碱性递变规律得碱性:In(OH)3<RbOH。
8.选C 第35号元素为溴,溴单质在常温常压下是液体,A项正确;位于第4周期ⅤA族的元素为砷,砷为非金属元素,B项正确;第84号元素位于第6周期Ⅵ A族,最高化合价不可能是+7,C项错误;第7周期0族元素的原子序数为118,D项正确。
9.解析:Q、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Q与X、Y、Z不在同一周期,Y原子最外层电子数为Q原子内层电子数的2倍,则Q应为第2周期元素,X、Y、Z位于第3周期,Y的最外层电子数为4,则Y为Si元素,X、Y相邻,且X的原子序数小于Y,则X为Al元素,Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19,则Q、Z的最外层电子数之和为19-3-4=12,主族元素的最外层电子数最多为7,若Q的最外层电子数为7,为F元素,Z的最外层电子数为5,为P元素,若Q的最外层电子数为6,为O元素,则Z的最外层电子数为6,为S元素,若Q的最外层电子数为5,为N元素,Z的最外层电子数为7,为Cl元素;综上所述,Q为N或O或F,X为Al,Y为Si,Z为Cl或S或P。
答案:N或O或F Al Si Cl或S或P
10. 选B W、X、Y、Z元素是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中X、Y、Z为相邻的同周期元素,四种元素的最外层电子数均不相同且和为15,设X的最外层电子数为x,W的最外层电子数为y,则x+x+1+x+2+y=15,故3x+y=12,由于x≠y,则x=2,y=6,故W为O元素,X为Mg元素,Y为Al元素,Z为Si元素。同周期元素从左向右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径由大到小顺序为Mg>Al>Si>O,故A正确;同周期元素从左向右金属性逐渐减弱,则金属性由强到弱顺序为Mg>Al>Si,故B错误;Y的氧化物为Al2O3,Al2O3为两性氧化物,既可以与强酸反应又可以与强碱发生反应,故C正确;Z的最高价氧化物对应的水化物为H2SiO3,H2SiO3属于弱酸,故D正确。
三、项目活动——在学以致用中践行
[项目活动1]
[探究活动]
1.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。
2.提示:将其中杂质一一去除不现实,应该将其中的I-转化为I2,然后将I2提取出来。
3.提示:(1)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,也可在酸性条件下加入双氧水。反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2、Br2+2I-2Br-+I2、H2O2+2I-+2H+2H2O+I2。
(2)利用淀粉遇I2变蓝的特性,可用淀粉溶液检验I2的存在。
4.提示:因为I2易溶于有机溶剂,可以选取适合的有机溶剂,萃取分液后,提高溶液中I2的浓度。
[素养训练]
1.选A 萃取剂应与原溶剂互不相溶,与原溶剂、溶质不发生反应,且溶质在萃取剂中的溶解度要大于在原溶剂中的溶解度。
2.选D 灼烧应在坩埚中进行,A错误;过滤需用玻璃棒引流,B错误;苯的密度比水小,碘的苯溶液在上层,应从分液漏斗上口倒出,C错误;苯沸点低,易挥发,分离碘并回收苯用蒸馏,D正确。
3.选A A项中加入稀硫酸,环境为酸性,不能生成OH-,故A错误;四氯化碳的密度比水大,②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口放出,故B正确;四氯化碳的密度比水大,③操作是反萃取法,得到的上层溶液中含有I-和I,故C正确;从含有碘的悬浊液中得到碘,应该采用过滤的方法,故D正确。
4.(1)碘化物 (2)过滤 (3)氯水(或溴水) 2I-+Cl2I2+2Cl-(或2I-+Br2I2+2Br-)
(4)AC 酒精与水以任意比例互溶 (5)漏斗、分液漏斗
[项目活动2]
[探究活动]
1.提示:苦卤中Br-的浓度比海水中大得多。
2.提示:(1)溴的氧化性不如氯气强,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。
3.提示:溴具有很强的挥发性,往溴水中鼓入热空气或水蒸气,溴即可挥发出来。在实验室中可以采用萃取的方法提取溴。
4.提示:根据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。
[素养训练]
1.选D 海水提溴的主要工艺流程:海水浓缩Br2溴蒸气HBrBr2。
2.选D A装置中通入的气体a是Cl2,将溴离子氧化为溴单质,然后用热空气将溴吹出,A、B项正确;B装置中通入气体b(二氧化硫)将溴单质吸收,发生的反应为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,C项正确;C装置的作用是吸收多余的SO2、氯气等,D项错误。
3. 选D 浓缩酸化的海水中含溴离子,通入氯气将溴离子氧化成溴单质,反应的离子方程式为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-,利用溴易挥发的性质,经过热空气吹出,被二氧化硫还原成溴离子,反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4,主要是富集溴元素,再经过氯气氧化得到溴水混合物,通过冷凝、精馏分离得到产品溴,据此解答。海水酸化可避免氯气与海水中的碱性物质反应,避免消耗更多的氯气,故A正确;吹出塔中采用气—液逆流的方式,可增大接触面积,可使Br2被充分吹出,故B正确;吸收塔内发生反应是二氧化硫、溴单质和水反应生成硫酸和溴化氢,反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O===SO+2Br-+4H+,故C正确;制取过程中需要溴的富集,每提取1 mol溴,理论上消耗氯气2 mol,该流程中消耗1 mol Cl2,最终能够获得0.5 mol Br2,故D错误。
4.解析:(1)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-、Br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。
(1)除去泥沙等不溶物的方法是过滤。(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离子方程式为3Br2+3CBr+5Br-+3CO2↑。
(4)题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+2H2O2HBr+H2SO4,离子方程式为SO2+Br2+2H2O4H++2Br-+S。
(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。
答案:(1)过滤 (2)富集溴元素 (3)3 3 1 5 3
(4)SO2+Br2+2H2O4H++2Br-+S (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
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