内容正文:
第13讲 卤族元素 溴、碘的提取
考点一 卤族元素
两个高考关键点
关键点1卤族元素
1.(高考题组编)下列说法正确的是 。[命题点❶❷]
A.(2025·北京卷)NaCl固体与浓硫酸反应可制备HCl气体,推测NaI固体与浓硫酸反应可制备HI气体
B.(2025·湖北卷)OF2中O显正电性,故OF2可以氧化H2O
C.(2024·江西卷)KI溶液加热浓缩后加入淀粉溶液,溶液变蓝,则氧化性:O2>I2
D.(2024·广西卷)用酸化的淀粉KI溶液检验加碘盐中的I:I+I-+2H+ ══ I2+H2O
E.(2024·湖南卷)从含有I2的NaCl固体中提取I2:用CCl4溶解、萃取、分液
BC
解析 NaI固体与浓硫酸发生氧化还原反应,不能制备HI气体,A项错误。D项方程式不符合得失电子守恒规律,正确应为I+5I-+6H+ ══ 3I2+3H2O,D项错误。单质I2受热易升华,故从含有I2的NaCl固体中提取I2,应先加热使I2升华,后冷却使I2(g)发生凝华即可,E项错误。
2.(2025·安徽卷改编)氟气通过碎冰表面,发生反应F2+H2O HOF+HF,生成的HOF遇水发生水解反应。下列说法正确的是( )[命题点❷]
A.该反应中,F2既是氧化剂又是还原剂
B.该反应中有非极性键的断裂和形成
C.常温下,F2与水反应生成HF和HFO
D.从电负性角度分析,HOF水解产物是HF和H2O2
D
解析 该反应中,F元素由0价降低到-1价,O由-2价升高到0价,故F2是氧化剂,H2O是还原剂,A项错误。该反应中断裂非极性键(F—F),无非极性键形成,B项错误。常温下,F2与水反应生成HF和O2,C项错误。电负性:F>O>H,推测HOF发生水解反应生成HF和H2O2,D项正确。
关键点2卤素离子(X-)的检验
3.(2025·河北邢台名校联盟联考)用下面的方案进行某些离子的检验,其中现象正确且方案设计严密的是( )[命题点❸]
B
解析 不能用稀盐酸检验白色沉淀是不是氯化银,A项错误。检验试液中的I-,试液应先加入稀硫酸酸化的双氧水,得到深黄色溶液,再加入淀粉溶液,溶液变为蓝色,C项错误。检验试液中的C,试液加入氯化钡溶液,有白色沉淀,向白色沉淀中加入足量稀盐酸,沉淀溶解,且得到无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体,D项错误。
回归基础·考教衔接
1.常见卤素单质的物理性质[❶]
物质 F2 Cl2 Br2 I2
状态 气态 气态 液态 固态
颜色 淡黄绿色 黄绿色 深棕红色 紫黑色
密度 小→大
熔、沸点 低→高
2.卤素的化学性质[❷]
(1)相似性
(2)递变性
物质类别 具体性质
单质 从F2→I2,与H2反应越来越难
与变价金属(如Fe、Cu)反应,F2、Cl2、Br2生成高价金属卤化物,I2生成低价金属卤化物
氢化物 稳定性:HF>HCl>HBr>HI
还原性:HF<HCl<HBr<HI
酸性:HF<HCl<HBr<HI
最高价含氧酸 酸性:HClO4>HBrO4>HIO4(F无最高价含氧酸)
3.卤素离子(X-)的检验[❸]
(1)AgNO3溶液——沉淀法
向未知液中滴加稀硝酸和AgNO3溶液,根据生成沉淀的颜色判断原溶液中含有的离子。
(2)置换——萃取法
(3)氧化——淀粉法检验I-
命题角度 1
单质溴的性质及转化
[例1](2024·河北卷改编)市售的溴(纯度99%)中含有少量的Cl2和I2,某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理,设计实验制备高纯度的溴。装置如图(夹持装置等略),将市售的溴滴入盛有浓CaBr2溶液的B中,水浴加热至不再有红棕色液体馏出。
下列说法不正确的是( )
A.浓CaBr2溶液的作用是除去市售溴中少量的Cl2
B.装置D中发生反应:Br2+K2C2O4 2KBr+2CO2↑
C.装置C换成球形冷凝管能完成上述实验
D.取出D中溶液加入酸性KMnO4溶液,加热生成红棕色气体,反应的离子方程式为2Mn+10I-+16H+ 2Mn2++5I2+8H2O
C
解析 装置C是直形冷凝管,用于冷凝蒸气,换成球形冷凝管不能完成上述实验,C项错误。
命题角度 2
单质碘的性质及转化
[例2](2024·黑吉辽卷)H2O2分解的“碘钟”反应美轮美奂。将一定浓度的三种溶液(①H2O2溶液;②淀粉、丙二酸和MnSO4混合溶液;③KIO3、稀硫酸混合溶液)混合,溶液颜色在无色和蓝色之间来回振荡,周期性变色;几分钟后,稳定为蓝色。下列说法错误的是( )
A.无色→蓝色:生成I2
B.蓝色→无色:I2转化为化合态
C.H2O2起漂白作用
D.淀粉作指示剂
C
解析 该“碘钟”反应的原理:①在Mn2+的催化下H2O2与I反应生成I2,在淀粉指示剂的作用下溶液变蓝色;②生成的I2又会与H2O2反应生成I,使溶液变回无色;③溶液最终会变成蓝色。溶液由无色变为蓝色说明有I2生成,A项正确。溶液由蓝色变为无色,I2转化为I,I2转化为化合态,B项正确。H2O2在此过程中参加反应,而不是起漂白作用,C项错误。在此过程中,因为有I2的生成与消耗,淀粉起到指示剂的作用,D项正确。
能力要语
从价态角度认识Br2和I2的性质
单质Br2、I2中Br、I元素均显0价,处于中间价态,故Br2、I2既具有氧化性又具有还原性。
(1)表现氧化性:与还原性物质(如SO2、S、S2-等)发生反应,Br2、I2作氧化剂,表现氧化性。
(2)表现还原性:I2能被Cl2、H2O2、浓硝酸氧化为HIO3,I2作还原剂,表现还原性。
(3)表现氧化性和还原性:Br2、I2与水、碱溶液反应时,发生“歧化反应”,Br2、I2既是氧化剂又是还原剂,故表现氧化性和还原性。
考点二 溴、碘的提取
两个高考关键点
关键点1海水中提取溴
1.(高考题组编)下列说法正确的是 。[命题点❶]
A.(2024·新课标卷)海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔:Br2+SO2+2H2O ══ 2Br-+S+4H+
B.(2024·北京卷)海水提溴过程中,用氯气氧化苦卤得到溴单质:2Br-+Cl2 ══ 2Cl-+Br2
C.利用海水制取溴和镁单质,Br-可被氧化,Mg2+可被还原
D.通常以海水提取粗食盐后的母液为原料制取溴
ABCD
2.(2025·浙江宁波二模)浩瀚的海洋中蕴藏着丰富的资源,其中海水提溴工艺流程如下所示:
下列说法不正确的是( )[命题点❶]
A.吹出塔中利用了溴单质的挥发性将溴分离出来
B.吸收塔中Br2与SO2发生反应以达到富集目的
C.蒸馏塔中利用物质沸点不同进行分离
D.吸收时可用Fe2(SO4)3溶液代替SO2和水
D
解析 SO2被氧化,二氧化硫作还原剂,Fe2(SO4)3中Fe3+具有强氧化性,不与溴单质反应,因此Fe2(SO4)3不能代替SO2,D项错误。
关键点2海带中提取碘
3.(2025·浙江金华二模)从海带中提取碘的实验方案如下,下列说法不正确的
是( )[命题点❷]
A.试剂①是双氧水和稀硫酸,n(H2O2)消耗∶n(I2)生成=1∶1
B.试剂②可以是CCl4,也可以是苯
C.海带灰中可溶性的硫酸盐可在步骤3中除去
D.向步骤3所得有机层中加浓NaOH溶液,经分液、酸化、过滤、升华,可获得高纯碘
A
解析 试剂①是双氧水和稀硫酸,将I-氧化为I2,离子方程式为H2O2+2I-+2H+ ══ I2+2H2O,由于双氧水易分解,故n(H2O2)消耗∶n(I2)生成>1∶1,A项错误。加试剂②萃取碘水中的碘,碘易溶于有机溶剂,试剂②可以是CCl4,也可以是苯,B项正确。硫酸盐难溶于有机溶剂,海带灰中可溶性的硫酸盐可在步骤3中除去,C项正确。向步骤3所得有机层中加浓NaOH溶液反萃取,经分液、酸化、过滤、升华,可获得高纯碘,D项正确。
4.(2025·山东烟台三模)碘是人体不可缺少的微量元素,采用离子交换法从卤水(富含I-)中提取碘的工艺流程如下。下列说法错误的是( )
[命题点❸]
A.“氧化1”的主要反应为2I-+Cl2 === 2Cl-+I2
B.离子交换树脂的作用是富集碘元素
C.理论上参加反应的n(Cl2)∶n(Na2SO3)=1∶1
D.“吹碘”鼓入热空气是利用I2易升华的性质
A
解析 “氧化1”中生成,氯气被还原成氯离子,根据得失电子守恒,其反应的离子方程式为2nI-+(n-1)Cl2 ══ 2+2(n-1)Cl-,A项错误。离子交换树脂的作用是富集碘元素,B项正确。“氧化1”中,碘离子转变为,氯气被还原成氯离子,氯元素化合价从0价降低到-1价,亚硫酸钠又将还原成碘离子,硫元素从+4价升高到+6价,则存在关系式Cl2~2e-~Na2SO3,故理论上参加反应的n(Cl2)∶n(Na2SO3)=1∶1,C项正确。“吹碘”通入热空气,使I2成为气体逸出,利用了I2易升华的性质,D项正确。
回归基础·考教衔接
1.海水中提取溴[❶]
(1)工艺流程
(2)主要过程及反应
2.萃取法从海带中提取碘[❷]
(1)实验流程
(2)“灼烧”操作在坩埚中进行。
(3)通入Cl2发生反应的离子方程式为Cl2+2I- === I2+2Cl-。
3.离子交换法从海带中提取碘[❸]
离子交换法从海带中提取碘是一种较为先进的制碘工艺。如图是使用离子交换树脂的“离子交换法”从海带中提取碘的主要流程。
已知:①I2+I- ══ ;
②强碱性阴离子树脂(用R—Cl表示,Cl-可被其他更易被吸附的阴离子替代)对多碘离子()有很强的交换吸附能力;
③步骤“交换吸附”发生的反应:R—Cl+ ══ R—I3+Cl-。
4.活性炭吸附法提取碘[❹]
活性炭吸附法是工业提取碘的主要方法之一,其流程如图所示:
命题角度 1
基于生产实际的海水提溴流程及分析
[例1](2026·湖南省部分重点校开学联考)海水提溴的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.“转化”是利用Cl2氧化性强于Br2
B.电负性:O>N>H
C.“还原”工序中,SO2的作用是将溴还原为Br-,同时自身被氧化为S
D.“洗脱”时上层液体也从分液漏斗下口放出
D
解析 卤水中通入氯气把Br-氧化为Br2,用有机物R3NCl吸附Br2形成R3N[ClBr2],分液,有机相R3N[ClBr2]通入二氧化硫“还原”得到有机相中含R3NBr,用盐酸“洗脱”得到含Br-浓溶液,通入氯气将Br-氧化为Br2,蒸馏得Br2。“转化”步骤中Cl2将Br-氧化为Br2,反应为Cl2+2Br- ══ 2Cl-+Br2,体现Cl2氧化性强于Br2,A项正确。“还原”工序中,SO2作为还原剂,将有机相Ⅰ中的Br2还原为Br-,自身被氧化为S,反应为Br2+SO2+2H2O ══ 2Br-+S+4H+,C项正确。分液时下层液体从分液漏斗下口放出,上层液体应从上口倒出,若上层液体也从下口放出会导致污染,D项错误。
命题角度 2
基于实验操作的海带提碘及分析
[例2](2025·江苏南京二模)实验室进行海带提碘实验。下列相关原理、装置及操作正确的是( )
A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2
D.用装置丁萃取获得的I2
B
解析 灼烧碎海带应在坩埚中进行,A项错误。海带灰的浸泡液应进行过滤操作,B项正确。Cl2制备用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应,C项错误。萃取I2不能选择与水互溶的乙醇,D项错误。
能力要语
海水提溴的四个核心考点
(1)化学反应原理:核心氧化还原反应的书写与判断。
(2)实验操作目的:每一步操作的原因、所用仪器、注意事项。
(3)工业流程分析:物质流向、试剂选择、条件控制、环保与成本。
(4)物质变化表征:基于题目信息进行迁移书写陌生化学(或离子)方程式。
解题路径
“三步法”分析海带提碘实验流程
命题点 1
海水中提取溴
1.(跨模块融通)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图:
下列说法不正确的是( )
A.设计步骤Ⅱ、Ⅲ目的是富集溴元素
B.步骤Ⅱ发生反应的离子方程式为3Br2+3C ══ Br+5Br-+3CO2↑
C.步骤Ⅲ中氧化Br-的微粒是S
D.步骤Ⅱ吹出的溴也可先用二氧化硫水溶液吸收,再用氯气氧化后蒸馏
C
解析 步骤Ⅱ是将Br2转化为Br-、Br,步骤Ⅲ是将Br-、Br转化为Br2,从而使Br2溶液的浓度由小变大,则设计实验Ⅱ、Ⅲ目的是富集溴元素,A项正确。步骤Ⅱ中,热空气吹出Br2并用Na2CO3溶液吸收,可生成Br-、Br等,发生反应的离子方程式为3Br2+3C ══ Br+5Br-+3CO2↑,B项正确。步骤Ⅲ中,Br-、Br发生归中反应生成Br2,则氧化Br-的微粒是Br,C项不正确。步骤Ⅱ吹出的溴也可先用二氧化硫水溶液吸收,生成硫酸和HBr,再用氯气氧化HBr生成Br2,蒸馏可获得Br2,D项正确。
命题点 2
海带中提取碘
2.(仿真预测题)从海带灰(含可溶性碘化物、碳酸盐、硫酸盐等)中提取碘元素的实验方案如下所示。下列说法正确的是( )
A.取滤液加入淀粉溶液可检验海带灰中是否含碘元素
B.分液操作需用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯
C.过程①发生的反应为2I-+H2O2 ══ I2+2OH-
D.滤液中的C、S,需在萃取前加入过量BaCl2溶液,通过过滤操作除去
B
解析 淀粉遇I2变蓝,I-不能使淀粉变蓝,A项错误。分液操作是互不相溶的液体的分离,需用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯,B项正确。过程①是在酸性条件下进行的,发生的反应为2I-+H2O2+2H+ ══ I2+2H2O,C项错误。滤液中的C、S,在萃取前不需要除去,D项错误。
A.检验试液中含Cl-:试液有白色沉淀沉淀不溶解
B.检验试液中的S:试液无沉淀白色沉淀
C.检验试液中的I-:试液深黄色溶液深黄色溶液
D.检验试液中的C:试液白色沉淀沉淀溶解
无色未知液有机层呈
无色未知液蓝色溶液,表明有I-
含I-的卤水(已酸化)I2I2
海带灰滤液含I2溶液 I2的CCl4溶液……单质I2
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