内容正文:
课时规范练17 卤族元素 溴、碘的提取
A级必备知识练
命题角度1 卤素单质及其化合物的性质
1.(2025·浙江杭州强基联盟联考)关于氯、溴、碘的单质及其化合物的性质叙述错误的是( )
A.氯、溴、碘单质的颜色依次加深
B.三种元素对应的简单气态氢化物还原性最强的是HCl
C.最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是HClO4
D.氯气和溴单质都能从NaI溶液中置换出碘单质
2.(2026·辽宁营口期中)在MnSO4溶液中依次加入(NH4)2S2O8溶液、FeSO4溶液、KI淀粉溶液和Na2SO3溶液,溶液颜色变化依次为①无色→紫红色;②紫红色→黄色;③黄色→蓝色;④蓝色→无色。已知每次加入的试剂均恰好反应完。下列有关叙述正确的是( )
A.①中,(NH4)2S2O8的S显+7价,具有强氧化性
B.②中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶1
C.③中,生成了I2,淀粉作指示剂
D.④中,还原性:I->S
命题角度2 海水提取溴的工艺流程及分析
3.“吹出法”是工业上常用的一种海水提溴技术,实验室模拟该技术提取溴的主要流程如图:
下列说法错误的是( )
A.用装置甲蒸发食盐水获得食盐
B.用装置乙除去Cl2中混有的HCl气体
C.“吸收”过程中发生反应的离子方程式为SO2+Br2+H2O2H++2Br-+S
D.分离过程可用装置丙蒸馏获得液溴
4.(2025·陕西咸阳期末统考)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的目的是富集溴元素
B.步骤Ⅱ发生反应的离子方程式为3Br2+3CBr+5Br-+3CO2↑
C.步骤Ⅲ中氧化Br-的粒子是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
命题角度3 海带提取碘的实验流程及分析
5.(2025·山东烟台模拟)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图。下列说法错误的是( )
A.“氧化1”的主要反应为2I-+Cl22Cl-+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
6.(2025·浙江温州模拟)以卤水(主要以I-形式存在)为原料提取碘的工艺流程如下:
卤水粗碘纯碘
下列说法不正确的是( )
A.氧化剂1可以是H2O2,也可以是适量的Cl2
B.“吸附”步骤中,高分子树脂能与I2形成共价键,达到富集碘元素的目的
C.“脱附”的离子方程式:I2+S+H2O2I-+S+2H+
D.“精制”过程可以是加热升华,再冷凝
B级素能提升练
7.(2025·湖南长郡十五校联考)某工业食盐样品中混有NaBr杂质,现对其进行提纯,并获取液态溴,可设计实验流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.依据实验流程可知,操作Ⅰ为萃取、分液,可选取CCl4作为萃取剂
B.由液体D中获取液溴时采用蒸馏操作,所用温度计的水银球要放在蒸馏烧瓶支管口处
C.在进行操作Ⅱ时,需要的主要仪器有铁架台(带铁圈)、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳
D.若样品为44.0 g,最终获得42.1 g氯化钠固体,则原固体混合物中氯化钠的质量分数约为60%
8.(2025·湖北黄石期初调研)拟卤素[如(CN)2、(SCN)2等]、卤素互化物(如IBr、IF5等)的化学性质与卤素单质(X2)相似,能与大多数金属、某些非金属单质、水等发生反应。已知(SCN)2的氧化性介于Br2和I2之间,下列说法不正确的是( )
A.(CN)2与NaOH溶液反应生成NaCN、NaCNO和H2O
B.向等浓度的NaBr和NaI的混合液中加入少量(CN)2,发生反应:2I-+(CN)2I2+2CN-
C.BrCl与水反应生成HBrO和HCl,则1 mol BrCl反应时转移1 mol电子
D.IBr与Zn反应生成ZnBr2和ZnI2
9.(10分)(2025·吉林长春重点校联考)海洋资源的利用具有非常广阔的前景,利用空气吹出法从海水(弱碱性)中提取溴的流程如图。
已知:溴单质的沸点为58.5 ℃。
(1)溴元素在元素周期表中的位置是 。
(2)“吸收塔”中发生反应的离子方程式为 。
(3)“蒸馏塔”中温度应控制在 (填字母)。
A.40~50 ℃ B.70~80 ℃ C.100 ℃以上
(4)物质A (填化学式)可以循环利用,降低成本。
(5)探究“氧化”的适宜条件,测得不同条件下溶液中Br2的百分含量如图:
注:表示加入的氯元素与海水中溴元素的物质的量之比。
①“氧化”的适宜条件为 。
②“吹出塔”中吹出的溴蒸气,用二氧化硫水溶液吸收后,再用氯气氧化后蒸馏。若海水中溴含量约为65 mg·L-1,从1 000 L海水中提取溴,理论上需要SO2的质量为 。
③已知:吹出的Br2还可以用纯碱溶液吸收,请在方框内填入适当的化学计量数:
Br2+ C Br+ Br-+ CO2↑
④吸收Br2后的空气进行循环利用。吹出时,Br2吹出率与吸收塔中SO2流量的关系如图所示。SO2流量过大,Br2吹出率反而下降的原因是 。
参考答案
1.B 解析:卤素单质Cl2、Br2、I2的颜色分别为黄绿色、深红棕色、紫黑色,颜色逐渐加深,A正确;元素的非金属性越弱,其简单气态氢化物的还原性越强,非金属性:Cl>Br>I,因此简单气态氢化物还原性最强的是HI,B错误;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:Cl>Br>I,则最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是HClO4,C正确;元素的非金属性越强,对应的单质的氧化性越强,非金属性:Cl>Br>I,则氧化性:Cl2>Br2>I2,因此氯气和溴单质都能从NaI溶液中置换出碘单质,D正确。
2.C 解析:在(NH4)2S2O8中,存在过氧键(—O—O—),过氧键中O为-1价,N为-3价,H为+1价,根据化合物中各元素化合价代数和为0,则S为+6价,A错误;②中紫红色→黄色,是KMnO4氧化FeSO4,反应的离子方程式为Mn+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O,氧化剂(Mn)与还原剂(Fe2+)物质的量之比为1∶5,B错误;③中黄色→蓝色,是Fe3+将I-氧化为I2,淀粉遇I2变蓝,淀粉作指示剂,C正确;④中蓝色→无色,是Na2SO3将I2还原为I-,可得还原性:S>I-,D错误。
3.C 解析:向海水中通入Cl2将Br-氧化为Br2,使用热空气将溴蒸气吹出后,用SO2、H2O吸收转化为HBr,再通入Cl2将HBr氧化为Br2,利用物质的沸点不同,采取蒸馏的方法将Br2蒸出。氯化钠溶解度受温度影响不大,可用装置甲蒸发食盐水获得食盐,A正确;HCl气体易溶于水,饱和NaCl溶液可以抑制氯气与水的反应,故可用装置乙除去Cl2中混有的HCl气体,B正确;“吸收”过程中发生反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O4H++2Br-+S,C错误;蒸馏时用温度计测定馏分的温度,图中温度计的位置以及冷凝水水流的方向都合理,D正确。
4.C 解析:海水晒盐可获得NaCl、卤水等,电解NaCl水溶液可获得Cl2;将Cl2通入卤水中,Cl2与Br-反应生成低浓度Br2的溶液;通入热空气吹出Br2并用Na2CO3溶液吸收,可生成Br-、Br等,再用硫酸酸化吸收液,使Br-、Br发生反应重新生成Br2。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,则设计步骤Ⅱ、Ⅲ的目的是富集溴元素,A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+3CBr+5Br-+3CO2↑,B正确;步骤Ⅲ中,Br-、Br发生归中反应生成Br2,则氧化Br-的粒子是Br,C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,最后蒸馏可获得Br2,D正确。
5.A 解析:“氧化1”中生成,氯气被还原成氯离子,根据化合价升降总数相等配平反应,该反应的离子方程式为2nI-+(n-1)Cl22+2(n-1)Cl-,A错误;离子交换树脂的作用是富集碘元素,B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,“还原”时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正确;“吹碘”中通入热空气,使碘成为气体从溶液中逸出,则“吹碘”鼓入热空气是利用了I2易升华的性质,D正确。
6.B 解析:卤水酸化后,通入氯气或加入过氧化氢等氧化剂将碘离子氧化为碘,A正确;“吸附”步骤中,高分子树脂与I2之间通过范德华力连接,B错误;“脱附”发生的反应为亚硫酸钠溶液与碘反应生成硫酸钠和氢碘酸,离子方程式为I2+S+H2O2I-+S+2H+,C正确;碘易升华,“精制”过程可以是加热升华,再冷凝得到纯碘,D正确。
7.D 解析:依据实验流程可知,操作Ⅰ是从Cl2氧化后的混合溶液中分离出NaCl溶液和液溴,故操作Ⅰ为萃取、分液,上层为NaCl溶液,下层为溶有Br2的有机溶剂,故可选取CCl4作为萃取剂,A正确;若样品为44.0 g,最终获得42.1 g氯化钠固体,根据反应方程式可得:
2NaBr+Cl22NaCl+Br2 Δm
206 117 89
m (44.0-42.1) g
解得m≈4.4 g,则原固体混合物中氯化钠的质量分数约为×100%=90%,D错误。
8.C 解析:类似于Cl2与NaOH溶液反应,(CN)2与NaOH溶液反应生成NaCN、NaCNO和H2O,A正确;(SCN)2的氧化性介于Br2和I2之间,由于还原性:I->Br-,故向等浓度的NaBr和NaI的混合液中加入少量(CN)2,只氧化I-生成I2,B正确;BrCl与水反应生成HBrO和HCl,该反应是非氧化还原反应,不存在电子转移,C错误;IBr的化学性质类似于Cl2,与金属Zn反应生成ZnBr2和ZnI2,D正确。
9.答案:(1)第四周期第ⅦA族
(2)Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S
(3)B (4)HCl、H2SO4
(5)①pH=1、=1.1 ②26 g ③3 3 1 5 3
④过量的SO2随吸收Br2后的空气进入吹出步骤,与Br2反应
解析:(2)“吸收塔”中SO2和水吸收吹过来的Br2生成硫酸和氢溴酸,反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O4H++2Br-+S。
(3)“蒸馏塔”中要蒸出溴,溴单质的沸点为58.5 ℃,所以温度应控制在58.5 ℃以上,但不能高于水的沸点,故选B。
(4)进入“蒸馏塔”的有氢溴酸和硫酸,氢溴酸和氯气发生置换反应生成溴和HCl,硫酸没参加反应,可以和HCl一起送回“氧化”步骤循环利用,故物质A为HCl、H2SO4。
(5)①从图中可以看出,在pH=1、=1.1时溶液中Br2的含量最高,再加大氯的量,对溴的含量的提高也几乎没有影响,所以“氧化”的适宜条件为pH=1、=1.1。②1 000 L海水中含Br-的质量为1 000 L×65 mg·L-1=65 000 mg=65 g,物质的量为65 g÷80 g·mol-1=0.812 5 mol,则Br2的物质的量为0.406 25 mol,Br2和SO2等物质的量反应,则SO2的物质的量也是0.406 25 mol,质量为0.406 25 mol×64 g·mol-1=26 g。③在该反应中Br的化合价既升高又降低,根据得失电子守恒,Br和Br-的物质的量之比为1∶5,配平可得3Br2+3CBr+5Br-+3CO2↑。④SO2流量过大,过量的SO2随吸收Br2后的空气进入吹出步骤,与Br2反应,导致溴吹出率下降。
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