内容正文:
第2课时 卤族元素 海水提溴、
海带提碘
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逐点清(一) 卤族元素
2
逐点清(二) Br2、I2的工业提取
3
作业验收评价
目
录
卤族元素
逐点清(一)
1.卤素单质的物理性质
注意:在常温下Br2是唯一的液态非金属单质,易挥发。
卤素 F2 Cl2 Br2 I2
状态 气体 气体 液体 固体
颜色 浅黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色
2.卤素单质的化学性质
性质 相似性 特性
与H2反应 X2+H2 2HX —
与水反应 X2+H2O⇌HX+HXO 2F2+2H2O==4HF+O2
与冷碱液反应 X2+2OH-==X-+XO-+H2O F2除外
与Fe反应 2Fe+3X2 2FeX3 Fe+I2 FeI2
与SO2、H2O反应 X2+SO2+2H2O==2HX+H2SO4 F2除外
F2、Cl2、Br2、I2与氢气反应[暗处爆炸→光照(或点燃)→加热→加热(反应可逆)]越来越困难,产物HX的热稳定性依次减弱,则非金属性:F>Cl>Br>I
思考:从F→I,元素的非金属性(得电子能力)依次减弱,试从原子结构角度分析其性质递变的原因。
提示:从F→I,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
3.卤离子的检验
(1)AgNO3溶液——沉淀法
未知液 生成
(2)置换——萃取法
(3)氧化——淀粉检验I-
未知液 蓝色溶液,表明有I-
(1)卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液 ( )
(2)浓H2SO4能干燥HCl,所以浓硫酸也能干燥HBr ( )
(3)加碘盐能使淀粉变蓝 ( )
(4)清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗 ( )
(5)液溴易挥发,存放液溴的试剂瓶中应加水封 ( )
(6)用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液 ( )
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题点、考法讲评
一、卤族元素的性质
1.如图是卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图,下列说法错误的是( )
A.单质①是最活泼的非金属单质
B.单质②能使品红溶液褪色
C.单质④能使淀粉溶液变蓝
D.单质的氧化性:④>③>②>①
解析:从F2→I2,相对分子质量逐渐增大,沸点也逐渐升高,故①为F2,②为Cl2,③为Br2,④为I2。F2是最活泼的非金属单质;单质的氧化性:①>②>③>④,D项错误。
√
2.(2026·江苏镇江开学质量检测)卤族元素包括F、Cl、Br、I等,位于元素周期表ⅦA族。下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.HF与水存在分子间氢键,氢氟酸可用于刻蚀玻璃
B.NaClO 水溶液呈碱性,可用于杀菌消毒
C.液溴易挥发,可用苯萃取溴水中的Br2
D.氟的电负性大于氯的电负性,CF3COOH的酸性强于CCl3COOH的酸性
解析:HF能与玻璃中的SiO2发生反应,因此氢氟酸可用于刻蚀玻璃,与HF和水分子间存在氢键无关,A错误;由于次氯酸钠具有氧化性,可用于杀菌消毒,与其水溶液呈碱性无关,B错误;可用苯萃取溴水中的Br2,是因为Br2在苯中的溶解度比在水中的溶解度大,且苯和水不互溶,C错误;电负性:F>Cl,则极性:F—C>Cl—C,故—CF3的极性大于—CCl3的极性,导致CF3COOH羧基中的羟基的极性更大,更易电离出H+,因此酸性:CF3COOH>CCl3COOH,D正确。
二、拟卤素和卤素互化物的结构与性质
3.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(CN)2的氧化性介于Br2和I2之间,下列说法中不正确的是( )
A.(CN)2与NaOH溶液反应生成NaCN、NaCNO和H2O
B.等浓度NaBr和NaI的混合液中加入少量(CN)2,发生反应:
2I-+(CN)2==I2+2CN-
C.BrCl与水生成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
√
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;(CN)2的氧化性介于Br2和I2之间,由于还原性:I->Br-,故等浓度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。
4.一氯化碘(ICl)、三氯化碘(ICl3)是卤素互化物,它们的性质与卤素单质相似。
(1)ICl3与水反应的产物可能为_____________ (填化学式)。
(2)ICl在常温下与烧碱溶液反应的离子方程式为_________________________,该反应是否是氧化还原反应?____ (填“是”或“否”)。
ICl+2OH-==Cl-+IO-+H2O
HCl、HIO2
否
|归纳拓展|拟卤素与卤素互化物
(1)拟卤素:有些多原子分子的化学性质与卤素单质相似,其阴离子与卤素阴离子的性质相似,如氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2等。解题时,可采用“换元法”,如将(CN)2看作Cl2,将CN-看作Cl-。
(2)卤素互化物:由两种卤素互相结合而形成的化合物,如IBr、ICl、BrF等。卤素互化物与卤素单质的性质相似,具有较强的氧化性,如能与金属、NaOH溶液、水等反应。
卤素互化物中,非金属性弱的元素显正价,如ICl中I显+1价,Cl显-1价;卤素互化物与水或碱的反应一般是非氧化还原反应。
Br2、I2的工业提取
逐点清(二)
1.海水中提取溴
(1)化学工艺流程
(2)主要过程及反应原理
浓缩 海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br-得到浓缩
氧化 向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化成Br2,离子方程式为
____________________
富集 利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出的溴蒸气用SO2吸收,离子方程式为________________________________
提取 用Cl2将HBr氧化得到产品溴,化学方程式为_______________________
Cl2+2Br-==Br2+2Cl-
Br2+SO2+2H2O==4H++2Br-+S
2HBr+Cl2==2HCl+Br2
思考:海水提溴过程中用空气吹出利用溴单质的什么性质?获取了游离态的溴后又将其转变为化合态的溴,其目的是什么?
提示:Br2易挥发,利用空气或水蒸气可以将Br2从海水中吹出;将溴单质再转化为溴离子的目的是使Br-浓缩,提高Br2的提取效率。
2.海带中提取碘
(1)化学工艺流程
(2)反应的离子方程式
加入适量Cl2时发生反应的离子方程式:_________________,Cl2也可用H2O2代替,其反应的离子方程式为_________________________。
Cl2+2I-==I2+2Cl-
2I-+H2O2+2H+==I2+2H2O
反萃取法提碘
用反萃取法将碘单质从碘的四氯化碳溶液中提取出来。常用浓NaOH溶液与四氯化碳中的碘单质反应:3I2+6NaOH==5NaI+NaIO3+3H2O,将碘重新富集在水中的方法,称为反萃取法。再经酸化:5I-+I+6H+==3I2↓+3H2O,碘单质重新析出。
题点、考法讲评
√
1.从淡化海水中提取溴的流程如图:
下列有关说法不正确的是( )
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2==2Cl-+Br2
C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析:Na2SO3+Br2+H2O==Na2SO4+2HBr,A正确;步骤Ⅲ根据氯的非金属性比溴的强,利用置换反应制取Br2,B正确;反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D正确。
2.活性炭吸附法是工业提碘的主要方法之一,其流程如下:
(1)酸性条件下,NaNO2溶液只能将I-氧化为I2,同时生成NO。写出反应①的离子方程式:__________________________________。
(2)氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾溶液等都是常用的强氧化剂,但工业上氧化卤水中的I-选择了价格并不便宜的亚硝酸钠,可能的原因是_________________
_________________________________________。
(3)反应②发生时,溶液底部有紫黑色固体生成,有时溶液上方产生紫色气体,产生这种现象的原因是_______________________________。
(4)流程中,碘元素经过了I-→I2→I-、I→I2的变化过程,这样反复操作的目的是____________。
2N+4H++2I-==2NO↑+I2↓+2H2O
氯气、浓硝酸、
酸性高锰酸钾氧化性太强,还能继续氧化I2
碘在水中溶解度不大,且易升华
富集碘元素
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解析:氯化银是白色固体,溴化银是淡黄色固体,碘化银是黄色固体,A错误;原子半径越大,原子间的键长就越长,所以卤化氢的键长按H—F、H—Cl、H—Br、H—I的顺序依次增大,B正确;HF分子间可形成氢键,沸点比HCl、HBr、HI的高,C错误;F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱,卤素单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由易变难,D错误。
一、选择题
1.许多物质性质上都存在着递变规律,下列有关说法正确的是( )
A.卤化银的颜色按AgCl、AgBr、AgI的顺序依次变浅
B.卤化氢的键长按H—F、H—Cl、H—Br、H—I的顺序依次增大
C.卤化氢的沸点按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次升高
D.卤素单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易
2.实验室中的碘水一般是将碘单质溶于KI溶液配制而成,发生反应:
I-+I2⇌(主要溶质为KI3或KI·I2)。下列说法不正确的是( )
A.淀粉遇该溶液显蓝色
B.该溶液见光易变质,应用棕色试剂瓶密封保存
C.采用此法配制碘水的目的是提高碘水的浓度
D.该溶液中通入SO2后,溶液由中性变为强酸性
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解析:碘水中有碘单质,淀粉遇碘显蓝色,A正确;碘水不稳定,见光易变质,应用棕色试剂瓶密封保存,B正确;碘在水中的溶解度较小,加入少量I-,促进平衡I-+I2⇌正向移动,增大碘的溶解度,C正确;碘水显酸性,通入二氧化硫后与单质碘反应生成碘化氢和硫酸,溶液酸性增强,D错误。
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3.卤素间形成的化合物如“IF5、BrCl、IBr”等称为卤素互化物,化学性质与卤素单质类似,则下列关于卤素互化物的性质的描述及发生的相关反应错误的是 ( )
A.IF5是一种化合物
B.3IBr+2Fe==FeI3+FeBr3
C.BrCl的氧化性强于I2
D.IBr可以与NaOH溶液反应生成两种盐
解析:IF5由碘和氟两种元素组成,是化合物,故A正确;氧化性:Fe3+>I2,IBr与铁反应生成FeI2,故B错误;Cl、Br的非金属性比I强,BrCl的氧化性强于I2,故C正确;IBr可以与NaOH溶液反应生成NaIO和NaBr,故D正确。
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4.(2026·江苏如皋高三期初考试)下列从含Br2的稀溶液中提取Br2的实验操作或原理能达到目的的是 ( )
A.用装置甲吹出Br2蒸气并吸收
B.用装置乙制取Cl2
C.用装置丙制取Br2
D.用装置丁蒸馏回收Br2
解析:热空气将溴蒸出后使用二氧化硫吸收转化为HBr,A正确;浓盐酸和二氧化锰制取氯气需要加热,B错误;通入氯气气体,应该是长进短出,短进长出会将HBr溶液压出,C错误;蒸馏时温度计测定馏分的温度,图中温度计水银球位置应该在支管口处,位置不合理,D错误。
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5.(2026·江苏苏州数智联盟校联考)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 ( )
A.制备金属钛:饱和NaCl溶液 Na Ti
B.提取碘:I2 NaI和NaIO3 I2
C.检测葡萄糖:CuSO4溶液 Cu(OH)2悬浊液 Cu2O
D.制备Fe(OH)3胶体:Fe2O3 FeCl3 Fe(OH)3胶体
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解析:电解饱和NaCl溶液生成Cl2、H2和NaOH,无法得到金属Na,A错误;I2与浓NaOH反应生成NaI和NaIO3,分液后加稀硫酸发生归中反应生成I2,B正确;蔗糖属于非还原性糖,无法将新制的Cu(OH)2还原为Cu2O,C错误;FeCl3与稀氨水直接生成Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体需将饱和FeCl3滴入沸水中,D错误。
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6.(2026·江苏苏州期末)海水资源综合利用过程中,下列有关说法正确的是 ( )
A.海水晒盐是利用溶质的溶解度随温度变化而变化的原理
B.海水提镁的转化为MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgCl2(aq) Mg
C.用Na2CO3溶液吸收溴,离子方程式为3Br2+6OH-==5Br-+Br+3H2O
D.将I-氧化为I2时,加入过量的H2O2会使I2的产率降低
解析:海水晒盐的原理是蒸发溶剂,使溶质析出,A错误;电解熔融MgCl2制备金属镁,B错误;离子方程式为3C+3Br2==5Br-+Br+3CO2↑,C错误;过量的H2O2会将I2氧化,产率降低,D正确。
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7.某小组比较Cl-、Br-、I-的还原性,实验如下:
实验1 实验2 实验3
装
置
现
象 溶液颜色无明显变化;把蘸有浓氨水的玻璃棒靠近试管口,产生白烟 溶液变黄;把湿润的淀粉⁃KI试纸靠近试管口,变蓝 溶液变深紫色;经检验溶液含单质碘
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下列对实验的分析不合理的是 ( )
A.实验1中,白烟是NH4Cl
B.根据实验1和实验2判断还原性:Br->Cl-
C.根据实验3判断还原性:I->Br-
D.上述实验利用了浓H2SO4的氧化性、难挥发性等性质
解析:实验1中,浓硫酸与氯化钠反应生成氯化氢气体,氯化氢与氨气反应生成NH4Cl固体,故A合理;实验1溶液颜色无明显变化说明浓硫酸不能氧化氯离子,实验2溶液变黄说明浓硫酸能氧化溴离子,所以判断还原性:Br->Cl-,故B合理;②中溶液含有浓硫酸和溴单质,均能将碘化钠氧化成碘单质,不能判断还原性:I->Br-,故C不合理;实验1体现浓硫酸的难挥发性,实验2体现浓硫酸的氧化性,故D合理。
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二、非选择题
8.(12分)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:
(1)I2的一种制备方法如下图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为_________________________,
生成的沉淀与硝酸反应,生成_________后可循环使用。
2AgI+Fe==2Ag+Fe2++2I-
AgNO3
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②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为____________________;若反应物用量比=1.5时,氧化产物为_________ ;当>1.5后,单质碘的收率会降低,原因是________________________ 。
FeI2+Cl2==I2+FeCl2
I2、FeCl3
I2被过量的Cl2进一步氧化
解析:①由流程分析可知,加入Fe粉进行转化反应的离子方程式是2AgI+Fe==2Ag+Fe2++2I-;生成的沉淀为Ag,Ag与HNO3反应生成AgNO3,AgNO3可以循环使用。②由于还原性:I->Fe2+,故通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,该产物应是I2,此时反应的化学方程式是FeI2+Cl2==I2+FeCl2;
若=1.5,正好将Fe2+氧化为Fe3+,反应的化学方程式是2FeI2+3Cl2==2FeCl3
+2I2;当>1.5后,单质I2的收率会降低,说明Cl2可以进一步将I2氧化为高价态的碘的化合物。
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(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物;再向混合溶液中加入NaIO3溶液,反应得到I2。上述制备I2总反应的离子方程式为___________________________________。
解析:NaIO3具有氧化性,NaHSO3具有还原性,二者发生氧化还原反应生成NaI和Na2SO4,反应的离子方程式是I+3HS==3S+I-+3H+;NaI和NaIO3在酸性条件下,继续发生氧化还原反应生成I2,反应的离子方程式是5I-+I+
6H+==3I2+3H2O,故制备I2的总反应的离子方程式是2I+5HS==I2+5S
+H2O+3H+。
2I+5HS==I2+5S+3H++H2O
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(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2,若生成1 mol I2,消耗的KI至少为_____mol。I2在KI溶液中可发生反应:I2+I-⇌。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是_________________。
解析:由题给信息可推断出CuSO4和KI发生反应的化学方程式是2CuSO4+4KI==2CuI↓+I2+2K2SO4,故若生成1 mol I2,消耗的KI至少为4 mol;的生成增大了I2在水中的溶解度,反应中加入过量的KI可以防止单质碘析出。
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防止单质碘析出
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9.(14分)(2024·河北卷)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。
回答下列问题:
(1)装置如图(夹持装置省略),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。仪器C的名称为_____________;CaBr2溶液的作用为_________;D中发生的主要反应的化学方程式为
_____________________________。
直形冷凝管
除去Cl2
K2C2O4+Br2 2CO2↑+2KBr
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解析:由仪器C的构造特点及在实验中的作用可知,仪器C为直形冷凝管。CaBr2溶液中的Br-可抑制液溴与水反应,并可将Cl2还原为Cl-,蒸馏时增大液溴的馏出量。仪器D中K2C2O4溶液吸收蒸馏出的Br2和I2,发生氧化还原反应,溴和碘分别转化为-1价,碳被氧化为CO2,由于馏分中的I2含量少,故D中发生的主要反应的化学方程式是K2C2O4+Br2 2CO2↑+2KBr。
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(2)将D中溶液转移至________(填仪器名称)中,边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体,继续加热将溶液蒸干得固体R。该过程中生成I2的离子方程式为_____________________________________。
解析:通过题干可知,溶液需继续加热蒸干得到固体R,故D中溶液转移到蒸发皿中,KMnO4将I-氧化生成单质碘,离子方程式是2Mn+16H++10I-==2Mn2++5I2+8H2O。
蒸发皿
2Mn+16H++10I-==2Mn2++5I2+8H2O
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(3)利用图示相同装置,将R和K2Cr2O7固体混合均匀放入B中,D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓H2SO4,水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏,得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为____________和__________
______。
解析: 由(2)中所得固体R的主要成分为KBr知,蒸馏装置中KBr被K2Cr2O7氧化为溴蒸气,同时KBr与滴加硫酸会生成少量HBr,由于Br2易挥发,且密度比水大,HBr极易溶于水,故D装置中蒸馏水的作用为“液封或水封”和除去HBr杂质。
液封或水封
除去杂质
HBr
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(4)为保证溴的纯度,步骤(3)中K2Cr2O7固体的用量按理论所需量的计算,若固体R质量为m克(以KBr计),则需称取_______ g K2Cr2O7(M=294 g·mol-1)(用含m的代数式表示)。
(5)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为:漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用_____________,滤液沿烧杯壁流下。
解析: (4)由氧化还原反应得失电子守恒可得关系式:6KBr~K2Cr2O7,KBr全部反应,则n(K2Cr2O7)=n(KBr)=× mol,故称取的K2Cr2O7为× mol×294 g·mol-1
×= g。(5)转移滤液时要用玻璃棒引流,使滤液沿着烧杯内壁流下。
本课结束
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