内容正文:
第2课时 卤族元素 海水提溴、海带提碘
逐点清(一) 卤族元素
1.卤素单质的物理性质
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
注意:在常温下Br2是唯一的液态非金属单质,易挥发。
2.卤素单质的化学性质
性质
相似性
特性
与H2反应
X2+H22HX
—
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+3X22FeX3
Fe+I2FeI2
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 (√)
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:选D 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.下列实验操作、现象和结论均正确的是 ( )
选项
实验操作
现象
结论
A
用双氧水滴定淀粉⁃KI溶液
溶液变蓝
达到滴定终点
B
向某食用盐中加入食醋和KI溶液,再加入CCl4振荡,静置
下层呈
紫红色
该食用盐中含有KIO3
C
用湿润的淀粉⁃KI试纸鉴别NO2、溴蒸气
试纸变蓝
该气体为溴蒸气
D
最后试管有浅黄色沉淀
有机物中含有溴原子
解析:选B A选项,淀粉溶液一般作为I2的指示剂,双氧水滴入淀粉⁃KI溶液中即有I2生成,溶液就变蓝色,实验方案不合理,错误;B选项,KIO3与KI在酸性条件下反应生成I2,正确;C选项,NO2溶于水生成硝酸,硝酸具有强氧化性,也可使淀粉⁃KI试纸变蓝,错误;D选项,加入AgNO3溶液之前要用硝酸中和溶液中的碱,错误。
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:选C 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”)。
答案:(1)HCl、HIO2 (2)ICl+2OH-==Cl-+IO-+H2O 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。
逐点清(二) Br2、I2的工业提取
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Cl2+2Br-==Br2+2Cl-
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Br2+SO2+2H2O==4H++2Br-+S
提取
用Cl2将HBr氧化得到产品溴,化学方程式为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+2I-==I2+2Cl-,Cl2也可用H2O2代替,其反应的离子方程式为
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下:
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:选C 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 。
答案:(1)2N+4H++2I-==2NO↑+I2↓+2H2O (2)氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾氧化性太强,还能继续氧化I2 (3)碘在水中溶解度不大,且易升华 (4)富集碘元素
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